材料史话酚醛塑料合成材料应用的发

如果说，钢铁材料促进了人类从思想因循保守的农业时代向更高层次的工业时代迈进，那么巩固并使工业时代向前发展的动力则是复合材料的产生及应用。从三大合成材料——塑料、合成橡胶、合成纤维的出现到由这3种材料衍生出的成百上千种合成材料，为人类生产力和生产关系呈现的多样化起到了重要的作用，由此萌发的不同产业使得人们对“工业”一词的理解不再泛泛，“工业”更加细化，工人开始专业化。现在，人类已经掌握的合成材料种类已达万余种，合成材料的发展已成为化学工业中进步最快和成果最显著的部门之一，已经超过了水泥、钢铁等传统的基础材料。酚醛塑料，是最早被人工制成的合成材料，因此它也成了合成材料使用的开端。酚醛塑料（又称“电木”）塑料的出现很“任性”在人们的生活中，几乎每时每刻乃至所到之处都会出现塑料制品的身影：购物袋、服装拉链、一次性餐盒、电子产品外壳、饮料瓶、儿童玩具、自来水笔的笔管、汽车安全杠等等，肉眼可见的地方肯定会有塑料及其衍生品很“任性”地出现。塑料的出现，是一部传奇的故事，是一部创新的传奇故事。这要追溯到20个世纪的s，当时，蒸汽机的使用已经为英国工业的变革迈出了第一步，最先进行技术革命应用蒸汽机的行业是纺织业，显示出了蓬勃的发展势头。为了满足这种发展的需要，漂白剂和染色剂的更新换代周期不断被缩短，因此这也成为那些化学家们最头疼的问题。而当时制作染色剂的原料多数为煤焦油，这是煤或沼气经过燃烧在烟囱内壁上凝结的凝乳状物质。当时，有很多研究化学染色剂的技术人员对此开展了研究。伦敦皇家化学研究所实验室助理威廉·亨利·珀金也是开展此项实验的人员之一。一个百无聊赖的午后，珀金来到实验室，发现实验室的桌子和板凳上有很多在实验过程中喷溅上的化学试剂，当他用抹布去擦抹板凳上的化学试剂时发现，抹布被染成了很少见的淡紫色。威廉·亨利·珀金英国有机化学家。年3月12日生于伦敦，年7月14日卒于萨德伯里。年在皇家化学学院就学于德国有机化学家A.W.von霍夫曼。珀金先后获得皇家化学学院、霍普金斯大学、牛津大学等许多大学的学位。-年，做霍夫曼的实验助手，同时在家里建立了自己的实验室。年珀金当选为英国皇家学会会员。年任英国化学会会长。 　　尽管珀金发现的并不是塑料，但是这次偶然发现具有重要意义，因为它表明可以通过控制天然有机材料的办法得到人造化合物。人们已经意识到，现有的天然材料要么太稀少，要么能制造出来的材料其成本太昂贵不宜大规模生产。因此，合成材料是理想的代用品，它既可以在热力和压力下改变形状，也能在冷却后保持形状。继珀金之后，另一位英国人在一次偶然的机会制造出了一种物质，这种物质就是人类历史上第一次经人工制作的塑料，而这个人就是亚历山大·帕克斯。帕克斯是一个十足的多面手，他有很多种爱好，而最让他着迷的就是摄影，不过当时的摄影师可不是任何人都能干的行当。因当时感光材料刚刚于19世纪初被使用，第一张照片被冲印出来也不过在年，所以当时能充当摄影师的人多数也是化学专家，摄影师要掌握制作照相胶片、显影剂和冲印技术，必须自己制作需要的东西。制作胶片的原料有很多种方法，但经过筛选，帕克斯最终将制作方案选定在了一种被称作“胶棉”的硝酸盐纤维素溶液，用这种溶液与樟脑混合（另外一种说法是氯仿与蓖麻油）的方法上，通过混合，产生了一种可弯曲的坚硬材料。因当时谁也没有见过这种材料，无法知道这种材料到底叫什么名字，帕克斯就为这种材料取名为：帕克辛。这就是最早的塑料。亚历山大·帕克斯由帕克斯制造的“帕克辛”参展了年的伦敦世博会，帕克斯因此获得了铜奖。但帕克斯发明的这种来源于天然植物材料得到得塑料，因为不能够实现工业化生产，造价昂贵，不能普及。之后，帕克斯用“帕克辛”制作出了很多物品，如钮扣和珠宝饰品等。但是，帕克斯的父母并未赋予他天生的商业头脑，“帕克辛”并未在商业上被发扬光大。然而，“帕克辛”一经问世，迅速有很多人对其大加研究，很快就有人看到了这种物质的商业价值。当时台球这项集游戏与运动于一体的活动风靡工业社会，但那时候的台球可不像现在的材质是塑料或合成树脂，那时候用于制作台球的材料是——象牙，没错，就是象牙！象牙的短缺致使许多台球生产商看着大把的钱不能进入到自己的腰包而发愁。这时，约翰·韦斯利·海亚特这个来自美国纽约的印刷工在年看到了机会，海亚特的出现给了这些台球制造商们一缕曙光。海亚特受到帕克斯“帕克辛”的启发，他将焦木素、少量的樟脑和酒精混合在一起，制造一种酷似象牙的物质，这种物质遇热即软、遇冷即硬，他以此来制造了台球，很快取得了成功。海亚特给这个台球材料起了一个新名称—“赛璐珞”（译注：假象牙）。海亚特从台球制造商那里不仅得到了1万美金的巨额奖金，还得到了一个现成的市场，并且不久后就用塑料制作出各种各样的产品。就这样，塑料很“任性”地出现在了人们的生活之中。约翰·韦斯利·海亚特美国化学家，赛璐珞发明者。年11月28日生于纽约斯塔基。年5月10日卒于新泽西。年,他完成了赛璐珞的制造技术，并设计制造了生产赛璐珞的专用设备，年获得了专利。年与其兄弟一起设厂生产赛璐珞出售,开创人类制造高分子材料的新纪元后又将赛璐珞作成透明片材以代替重而易碎的玻璃片用作照相片基。由于发明赛璐珞，在年获得了珀金斯奖章。塑料之父贝克兰海亚特制造的“赛璐珞”只是现代塑料的原始形态，这种塑料易着火，在一定程度上限制了其应用的范围。耐高温塑料的但是使塑料真正成为广为应用的材料，此后所有塑料种类的拓展都是以此为基础进行的，发明这种高温塑料（酚醛塑料）的人就是美籍比利时人列奥·亨德里克·贝克兰，他于年注册了酚醛塑料的专利。列奥·亨德里克·贝克兰贝克兰出身低微，父亲是一名鞋匠，母亲在一个贵族家中当女仆。年，贝克兰出身于比利时西北部的港口城市——根特，底层的出身并没有阻挡贝克兰求学上进的道路，他在21岁时（年）获得了根特大学的博士学位，24岁时就成为比利时布鲁日高等师范学院的物理和化学教授。之后的年，贝克兰带着家人来到美国，开始从事化学研究。在美国，贝克兰为一家摄影器材供应商工作，这期间他发明了一种在灯光下而不是必须在阳光下才能显影的照相纸（Velox照相纸）。利用这个技术，贝克兰在年辞职并创办了Nepera化学公司。贝克兰在实验过程中Velox照相纸在摄影行业是当时最为先进的技术，一度让当时著名的摄影器材商——伊士曼·柯达的业绩直线下降。经过多次谈判，柯达用75万美元（相当于现在万美元）的高昂价格从贝克兰那里购得Velox照相纸的专利权。但是，柯达很快发现Velox照相纸专利技术的缺陷，原来是贝克兰在专利中省略了一些必须的步骤。贝克兰告诉柯达：你买的是专利，但不是全部知识产权。没办法，于是柯达又向贝克兰支付了10万美元，买下了专利里面省略的技术步骤。85万美元在当时的美国社会无疑是一笔巨款，可以任由挥霍。但是，贝克兰敏锐地观察到，当时刚刚处在萌芽阶段的电力供应背后蕴藏着巨大的材料市场，绝缘材料将成为科学家和商人们下一个竞争追逐的领域。于是，贝克兰用这些钱除了购买了一处私人别墅外，还建立了一个设备齐全且先进的个人实验室，并与人合作建立了实验工厂。当时一种天然的绝缘材料——虫胶价格的飞涨引起了贝克兰的注意，虫胶的生产过程繁琐和不易用于机械化生产的缺陷让贝克兰想到了研究一种新的绝缘材料来替代虫胶的想法，并将此想法作为他的首个商业目标。在前人的实验和研究基础之上，贝克兰加入到了对苯酚和甲醛反应的研究上面，他利用之前德国化学家阿道夫·冯·拜尔的实验结果，通过不同的解析方法和对比，在经过了从年至年的不断努力，最终得到了一种半透明的坚硬物——酚醛塑料。酚醛塑料与之前的“赛璐珞”存在本质的不同，“赛璐珞”是通过化学处理的天然材料，而酚醛塑料则是纯人工合成的塑料。贝克兰将这种酚醛塑料用自己的名字命名为“贝克莱特”（Bakelite）。贝克兰提交酚醛塑料专利申请的时间是年7月14日，无独有偶，英国的詹姆斯·斯温伯恩爵士只比他晚一天提交了专利申请。贝克兰的幸运真是无人可比，不然酚醛塑料的发明人就变成了詹姆斯·斯温伯恩。年，贝克兰创办了通用酚醛塑料公司，从此开始，贝克兰拥有了一个真正的酚醛塑料帝国。酚醛塑料在其后的汽车、电力工业等行业中迅速得到了广泛的应用。年，贝克兰被推选为美国化学学会会长，其照片被刊登在了同年9月的《时代》周刊的封面上。年5月20日的《时代》周刊，将贝克兰称为“塑料之父”。酚醛塑料的发明堪称人类在20世纪的巨大贡献之一，年美国《科学》杂志举办了“20世纪改变人类生活的20项发明”评选活动，贝克兰和他发明的酚醛塑料位列20项发明之首，可见塑料在近代人类社会中的重要性。贝克兰的名字将永远印在人类历史进程的史册之中。

转载请注明地址:http://www.abmjc.com/zcmbwh/6591.html