荃話題

塑膠與環境

塑膠的誕生

1845年,居住在瑞士西北部城市巴塞爾的化學家塞伯坦一次在家中做實驗時,不小心碰到了桌上的濃硫酸和濃硝酸,他急忙拿起妻子的布圍裙去擦拭桌上的混合酸。忙亂之後,他將圍裙掛到爐子邊烤幹,不料圍裙「噗」的一聲燒了起來,頃刻間化為灰燼。塞伯坦帶著這個「重大發現」回到實驗室,經過多次試驗,塞伯坦終於找到了原因:原來布圍裙的主要成分是纖維素,它與濃硝酸及濃硫酸的混合液接觸,生成了硝酸纖維素脂,這就是後來應用廣泛的硝化纖維。

塞伯坦發現硝化纖維的可塑性,並且用它製造出來的東西還不透水。他饒有興趣的用它製造了一些美麗的飯碗、杯子、瓶子和茶壺。但是這些發明還不足以讓世人所知。直到19世紀一名攝影師的出現。

19世紀時,人們還不能夠像今天這樣購買現成的照相膠片和化學藥品,必須經常自己製作需要的東西。攝影中使用的材料之一是「膠棉」,它是一種「硝棉」溶液,亦即在酒精和醚中的硝酸鹽纖維素溶液。當時它被用於把光敏的化學藥品粘在玻璃上,來製作類似於今天照相膠片的同等物。

在19世紀50年代,攝影師亞歷山大·帕克斯查看了處理膠棉的不同方法。一天,他試著把膠棉與樟腦混合。使他驚奇的是,混合後產生了一種可彎曲的硬材料。帕克斯根據自己的名字,命名該物質為「帕克辛」(Parkesine),這就是世界上最早發明的熱塑性塑料——即加熱後可以變軟的塑料。帕克斯用「帕克辛」製作出了各類物品:梳子、筆、紐扣和珠寶印飾品,並參展了1862年的倫敦世博會,帕克斯因此獲得了銅獎。

帕克斯根據自己的名字,命名該物質為「帕克辛」(Parkesine)

但帕克斯發明的這種來源於天然植物材料得到的塑料,因為不能夠實現工業化生產,造價昂貴,不能普及。此外,這種產品使用一小段時間後,很快就發生變形和開裂現象。

在1868年,美國的一位普通的印刷工人約翰·海厄特對台球很感興趣,於是他決定發明出一種代替象牙製作台球的材料,他最開始是在木屑里加上天然樹脂蟲膠,使木屑結成塊,但一碰就碎。

有天,他發現做火藥的原料硝化纖維在酒精中溶解後,再將其塗在物體上,幹燥後能形成透明而結實的膜。他就想把這種膜凝結起來做成球,但在試驗時一次又一次地失敗了。終於在1869年,他發現當在硝化纖維中加進樟腦時,硝化纖維竟變成了一種柔韌性相當好的又硬又不脆的材料。在熱壓下可成為各種形狀的製品,當真可以用來做台球。他將它命名為「賽璐珞」。

1872年,海厄特在美國紐瓦克建立了一個生產賽璐珞的工廠,除用來生產台球外,還用來做馬車和汽車的風擋及電影膠片,從此開創了塑料工業的先河。1877年,英國也開始用賽璐珞生產假象牙和台球等塑料製品。後來海厄特又用賽璐珞製造箱子、紐扣、直尺、乒乓球和眼鏡架。

早期的塑料容易著火,這就限制了用它製造產品的範圍。直到耐高溫的塑料——貝克萊特(又稱酚醛塑料)的誕生,與賽璐珞不同的是,而貝克萊特是世界第一種完全合成的塑料。美籍比利時化學家貝克蘭將它用自己的名字命名為「貝克萊特」(Bakelite)。1909年2月8日,貝克蘭在美國化學協會紐約分會的一次會議上公開了這種塑料。

酚醛塑料絕緣、穩定、耐熱、耐腐蝕、不可燃,貝克蘭自稱為「千用材料」。特別是在迅速發展的汽車、無線電和電力工業中,它被製成插頭、插座、收音機和電話外殼、螺旋槳、閥門、齒輪、管道。在家庭中,它出現在台球、把手、按鈕、刀柄、桌面、煙鬥、保溫瓶、電熱水瓶、鋼筆和人造珠寶上。

1924年《時代》週刊的一則封面故事稱:那些熟悉酚醛塑料潛力的人表示,數年後它將出現在現代文明的每一種機械設備里。1940年5月20日的《時代》週刊則將貝克蘭稱為「塑料之父」。

1940年5月20日的《時代》週刊則將貝克蘭稱為「塑料之父」。

當然,酚醛塑料也有缺點,它受熱會變暗,只有深褐、黑或暗綠3種顏色,而且容易摔碎。

20世紀30年代,尼龍問世了,被稱為是「由煤炭、空氣和水合成,比蜘蛛絲細,比鋼鐵堅硬,優於絲綢的纖維」。尼龍的出現使紡織品的面貌煥然一新,它的合成是合成纖維工業的重大突破,同時也是高分子化學的一個非常重要里程碑。

尼龍被稱為是「由煤炭、空氣和水合成,比蜘蛛絲細,比鋼鐵堅硬」

「帕克辛」、「賽璐珞」、「貝克萊特」、「尼龍」它們的出現為此後各種塑料的發明和生產奠定了基礎。由於第二次世界大戰中石油化學工業的發展,塑料的原料以石油取代了煤炭,塑料製造業也得到飛速的發展。從此,各種不同類型的塑料層出不窮,已經工業化的塑料多達300多種,常用有近60多種,而形形色色的塑料製品,更是遍及人們的日常生活中。


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