生物基尼龍

劉玉飛 王艷平

從牙刷到襪子再到電器，提起尼龍，我們并不陌生。它來(lái)到這個(gè)世界將近100年，卻始終伴隨著難以消散的污染。而現(xiàn)在，用我們常見(jiàn)的植物油、葡萄糖、植物秸稈都能制造出更綠色、更環(huán)保的生物基尼龍。

“脫胎換骨”的新型尼龍

自古以來(lái)，人類就知道從大自然中獲取纖維材料。亞麻、棉紗、麻繩來(lái)自植物，羊毛、絲綢則來(lái)自動(dòng)物，它們都是天然纖維。當(dāng)人類開(kāi)始模仿桑蠶吐絲，用化學(xué)合成的方法生產(chǎn)纖維，便誕生了世界上第一種合成纖維——尼龍。

尼龍，學(xué)名聚酰（xiān）胺（àn），其出現(xiàn)為高分子化學(xué)學(xué)科奠定了理論基礎(chǔ)。因具有耐磨、耐腐蝕、柔韌、吸濕、質(zhì)量輕等特性，自工業(yè)化以來(lái)，尼龍被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、紡織、電子電器等領(lǐng)域。

傳統(tǒng)尼龍被稱作石油基尼龍，因?yàn)橹谱魉脑蟻?lái)自不可再生的石油資源。不僅如此，其生產(chǎn)過(guò)程中還會(huì)排放大量的廢水和溫室氣體?；茉慈找婵萁?、全球變暖日漸加劇，因此，科研人員發(fā)明出了更加節(jié)能環(huán)保的生物基尼龍。

生物基尼龍這個(gè)大家庭的種類很多，根據(jù)其原料及聚合方式的不同有各自的名字。密度更小、吸水性更低的生物基尼龍12，不僅可以為龐大的汽車“減重”，還能讓牙刷保持不變形；完全誕生于蓖麻油的生物基尼龍11，已經(jīng)應(yīng)用于汽車零部件、食品包裝、3D打印等領(lǐng)域；富有彈性和吸水性的生物基尼龍56，正改變著服裝領(lǐng)域，還成了保護(hù)人們生命的安全氣囊。

?生物基尼龍的生產(chǎn)流程示意圖（繪圖/閆麗真）

?傳統(tǒng)尼龍纖維的生產(chǎn)過(guò)程（繪圖/閆麗真）

于植物中凝聚

生物基尼龍就像植物一樣，可以從各種生物資源中“長(zhǎng)”出來(lái)。將小麥、水稻、玉米等植物的秸稈浸入水中，再放入一些特定的菌株進(jìn)行發(fā)酵，這些菌株在發(fā)酵過(guò)程中不斷代謝，產(chǎn)生新的物質(zhì)。將發(fā)酵后得到的物質(zhì)分離純化（常見(jiàn)的分離純化方法包括過(guò)濾、蒸餾、萃取等，可以將混合物中的不同成分分離出來(lái)），可以得到二元羧（suō）酸和二元胺。

二元羧酸與二元胺反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生尼龍鹽（為白色針狀結(jié)晶，是生產(chǎn)尼龍的重要原料），尼龍鹽不斷聚合，最終變?yōu)楦叻肿拥纳锘猃?。部分種類的生物基尼龍還可以降解，再次回到這個(gè)循環(huán)之中。生物基尼龍就這樣在循環(huán)之中改變著人們的生活。

目前，很多生物基尼龍的生產(chǎn)過(guò)程中還有化工產(chǎn)品的身影，但它們已經(jīng)在悄悄改變著二氧化碳的排放量。未來(lái)，它們會(huì)與植物和微生物共存，成為“碳中和”的先鋒軍。

知識(shí)鏈接

“數(shù)”出它們的名字——二元羧酸與二元胺

二元羧酸與二元胺是生產(chǎn)尼龍的重要原料，而它們的名字是“數(shù)”出來(lái)的。

分子中含有羧基的化合物被稱為羧酸，它離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，藏身于醋中的醋酸便是羧酸中的一員。羧基由1個(gè)碳原子、2個(gè)氧原子和1個(gè)氫原子組成，化學(xué)物質(zhì)中含有1個(gè)羧基的是一元羧酸，含有2個(gè)羧基的便是二元羧酸。

二元胺的名稱由來(lái)與二元羧酸相似。氨是一種味道極其難聞的化合物，有3個(gè)氫原子和1個(gè)氮原子。將其與碳?xì)浠衔镞M(jìn)行反應(yīng)后，它的氫原子會(huì)被置換掉，產(chǎn)生的新物質(zhì)便是胺類?；瘜W(xué)物質(zhì)中含有1個(gè)胺基的是一元胺，含有2個(gè)胺基的便是二元胺。

（責(zé)任編輯 / 牛一名? ? 美術(shù)編輯 / 韋英章）