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纳米体育塑料是如何发明出来的?

发布时间:2023-08-07 07:49:56人气:

  纳米体育相对于金属、石材、木材,塑料具有成本低、可塑性强等优点,它与合成橡胶、合成纤维形成了日常生活不可缺少的三大合成材料。多年来塑料制品的生产在世界各地高速度发展。

  1845年,居住在瑞士西北部城市巴塞尔的化学家塞伯坦一次在家中做实验时,不小心碰到了桌上的浓硫酸和浓硝酸,他急忙拿起妻子的布围裙去擦拭桌上的混合酸。忙乱之后,他将围裙挂到炉子边烤干,不料围裙“噗”的一声烧了起来,顷刻间化为灰烬。塞伯坦带着这个“重大发现”回到实验室,经过多次试验,塞伯坦终于找到了原因:原来布围裙的主要成分是纤维素,它与浓硝酸及浓硫酸的混合液接触,生成了硝酸纤维素脂,这就是后来应用广泛的硝化纤维。

  塞伯坦发现硝化纤维的可塑性,并且用它制造出来的东西还不透水。他饶有兴趣的用它制造了一些美丽的饭碗、杯子、瓶子和茶壶。但是这些发明还不足以让世人所知。直到19世纪一名摄影师的出现。

  19世纪时,人们还不能够像今天这样购买现成的照相胶片和化学药品,必须经常自己制作需要的东西。摄影中使用的材料之一是“胶棉”,它是一种“硝棉”溶液,亦即在酒精和醚中的硝酸盐纤维素溶液。当时它被用于把光敏的化学药品粘在玻璃上,来制作类似于今天照相胶片的同等物。

  在19世纪50年代,摄影师亚历山大·帕克斯查看了处理胶棉的不同方法。一天,他试着把胶棉与樟脑混合。使他惊奇的是,混合后产生了一种可弯曲的硬材料。帕克斯根据自己的名字,命名该物质为“帕克辛”(Parkesine),这就是世界上最早发明的热塑性塑料——即加热后可以变软的塑料。帕克斯用“帕克辛”制作出了各类物品:梳子纳米体育、笔、纽扣和珠宝印饰品,并参展了1862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的塑料,因为不能够实现工业化生产,造价昂贵,不能普及。此外,这种产品使用一小段时间后,很快就发生变形和开裂现象。

  “帕克辛”因为材料原因并不能够实现工业化生产,直到1868年才出现了转机。

  我们曾经在《台球、大象以及注塑机的缘落缘起》一文中提到过去的台球大多是有钱阶层的娱乐活动,但那时的台球是用象牙做的,由于大象不断减少,完全得不到象牙来制作台球,这可愁坏了台球制造厂的老板。

  在1868年,美国的一位普通的印刷工人约翰·海厄特对台球很感兴趣,于是他决定发明出一种代替象牙制作台球的材料,他最开始是在木屑里加上天然树脂虫胶,使木屑结成块,但一碰就碎。

  有天,他发现做火药的原料硝化纤维在酒精中溶解后,再将其涂在物体上,干燥后能形成透明而结实的膜。他就想把这种膜凝结起来做成球,但在试验时一次又一次地失败了。终于在1869年,他发现当在硝化纤维中加进樟脑时,硝化纤维竟变成了一种柔韧性相当好的又硬又不脆的材料。在热压下可成为各种形状的制品,当真可以用来做台球。他将它命名为“赛璐珞”。

  1872年,海厄特在美国纽瓦克建立了一个生产赛璐珞的工厂,除用来生产台球外,还用来做马车和汽车的风挡及电影胶片,从此开创了塑料工业的先河。1877年,英国也开始用赛璐珞生产假象牙和台球等塑料制品。后来海厄特又用赛璐珞制造箱子、纽扣、直尺、乒乓球和眼镜架。

  早期的塑料容易着火,这就限制了用它制造产品的范围。直到耐高温的塑料——贝克莱特(又称酚醛塑料)的诞生,与赛璐珞不同的是,而贝克莱特是世界第一种完全合成的塑料。美籍比利时化学家贝克兰将它用自己的名字命名为“贝克莱特”(Bakelite)。1909年2月8日,贝克兰在美国化学协会纽约分会的一次会议上公开了这种塑料。

  酚醛塑料绝缘、稳定、耐热、耐腐蚀、不可燃,贝克兰自称为“千用材料”。特别是在迅速发展的汽车、无线电和电力工业中,它被制成插头、插座、收音机和电话外壳、螺旋桨、阀门、齿轮、管道。在家庭中,它出现在台球、把手、按钮、刀柄、桌面、烟斗、保温瓶、电热水瓶、钢笔和人造珠宝上。

  1924年《时代》周刊的一则封面故事称:那些熟悉酚醛塑料潜力的人表示,数年后它将出现在现代文明的每一种机械设备里。1940年5月20日的《时代》周刊则将贝克兰称为“塑料之父”。

  当然,酚醛塑料也有缺点,它受热会变暗,只有深褐、黑或暗绿3种颜色,而且容易摔碎。

  20世纪30年代,尼龙问世了,被称为是“由煤炭、空气和水合成,比蜘蛛丝细,比钢铁坚硬,优于丝绸的纤维”。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新,它的合成是合成纤维工业的重大突破,同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。

  “帕克辛”、“赛璐珞”、“贝克莱特”、“尼龙”它们的出现为此后各种塑料的发明和生产奠定了基础。由于第二次世界大战中石油化学工业的发展,塑料的原料以石油取代了煤炭,塑料制造业也得到飞速的发展。从此,各种不同类型的塑料层出不穷,已经工业化的塑料多达300多种,常用有近60多种,而形形的塑料制品,更是遍及人们的日常生活中。

  最初塑料的产生是英国伯明翰的化学家亚历山大·帕克斯在暗房里实验的结果。帕克斯不仅是一位化学家,同时也是一名摄影爱好者。在照片后期制作中,常常会用到一种叫“胶棉”的溶液。1862年的一天,他在试验处理胶棉的几种方法时,试着把胶棉与樟脑混合,结果竟产生了一种可以弯曲的硬材料,帕克斯将其取名为“帕克辛”,并在这一年将它带到伦敦国际博览会中去展出。后来,帕克斯用“帕克辛”制成梳子、笔、纽扣等,并设立公司生产塑料。最终因他缺少商业意识而破产,但其成果被后人借鉴,制成了最早的塑料—“赛璐珞”。

  “赛璐珞”的发明最初是为了娱乐而不是为了工业生产的需求,这一点似乎颇具戏剧色彩。1868年,一家制造台球的公司抱怨象牙短缺,出资1万美元征求象牙的最好替代品。这种替代品必须满足台球有关硬度、弹性、抗热、防潮和没有纹理等方面的要求。来自美国纽约市奥尔班尼的印刷工约翰·韦斯利·海亚特看准了这个机会。他改进了帕克斯的制造工艺,于1869年用一种他称之为“赛璐珞”(意为假象牙)的物质造出了廉价的台球。

  “赛璐珞”是第一种用化学方法制成的塑料。海亚特从台球制造商那里得到了一个现成的市场,后来,他又用“赛璐珞”制成各种日用产品:假牙、刀柄、镜框等。也正是用“赛璐珞”,人们造出了第一种实用的照相底片,后来“赛璐珞”塑料几乎成为电影工业的同义词。

  但是早期的塑料容易着火,这大大限制了用它制造产品的范围。而第一个真正意义上的塑料——全合成塑料是在1909年由利奥·贝克兰用苯酚和甲醛制成的酚醛塑料,这是一种性能良好的耐高温的塑料。

  1904年,美国的化学家利奥·贝克兰开始研制能代替天然树脂的绝缘漆。通过对苯酚与甲醛之间反应的深入研究,贝克兰终于在1907年的夏天有了新的发现—在一定的条件下,这种反应会生成一种不溶于水也不熔于热的树脂,在其中加入木粉后,继续在高压下加热,变得柔软可塑,而且在变硬后,模塑的形状就被永远地保留下来了;而当树脂变硬后将其研制成粉末,装入模子后,再通过加热加压就可以使之重新合为一体。此外,这种树脂还有一个特点,就是一般不受周围环境影响。1909年,贝克兰对这种热固性材料——酚醛树脂申请了专利。

  酚醛树脂问世后,人们发现它不但可以制造多种电绝缘品,还能制造日用品,爱迪生用它来制造唱片,并在广告中宣称:已经用Bakelite制出上千种产品。于是,一时间人们把贝克兰的发明誉为20世纪的“炼金术”。他也因这项意义深远的发明被称为“现代塑料工业的奠基人”。

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