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  • 科學百科:BIG IDEAS 輕鬆讀系列


    22 六月 2017 EZ叢書館

    (圖片來源:pixabay)

    發明塑膠並非我的本意
    利奧・貝克蘭(1863—1944年)

    我正試著做一種硬質材料,但隨後我便想還是應該做一種軟質材料,一種可以塑造成各種形狀的材料,於是我就想到了第一種塑膠。
    ──利奧.貝克蘭

    19世紀合成塑膠的發明為新材料打開了大門。各種各樣的固體材料紛紛湧現,它們與以往的材料迥然不同:質輕、耐腐蝕、幾乎可以做成想要的任何形狀。雖然自然界中存在著天然塑膠,但是我們現在廣泛使用的塑膠完全是合成的。1907年,美籍比利時人利奧.貝克蘭(Leo Baekeland)製造出第一種獲得商業成功的塑膠,也就是電木(酚醛塑料)。

    塑膠的特殊性能得益於分子的形狀。除了極少數情況以外,塑膠都是由高分子化合物即聚合物組成的,聚合物又由很多小分子即單體組成。自然界中只有幾種天然聚合物,比如植物中主要的木質成分纖維素。

    雖然在1800年代,過於複雜的天然聚合物分子還無人參透,但有些科學家已經開始探索如何通過化學反應合成聚合物。1862年,英國化學家亞歷山大.帕克斯(Alexander Parkes)合成了一種纖維素,他將其命名為「派克辛」。幾年後,美國人約翰.海厄特(John Hyatt)製出了另一種,後來被稱為賽璐珞。

    模仿大自然

    1890年代,貝克蘭發明了世界上第一種相紙後,將其賣給了柯達,然後購買了一座帶有實驗室的房子。貝克蘭在這個實驗室中開始合成蟲膠。蟲膠是由雌性甲蟲分泌的一種樹脂。它是一種天然聚合物,傢俱等物體塗上它後表面會變得堅固光亮。貝克蘭發現,用煤焦油製得的酚樹脂和甲醛混合可以製出一種蟲膠。1907年,貝克蘭在樹脂中加入了各種粉末,結果製成了一種非同尋常的可塑性硬質塑膠。

    這種材料的化學結構十分複雜,貝克蘭簡單地稱其為電木。電木是一種熱固性塑膠,即受熱條件下能固化的塑膠。因為它具有絕緣耐熱的特性,所以很快便用於製作收音機、電話以及電絕緣體,其他更多的用途也隨之發現。

    我們現在擁有數千種合成塑膠,比如普列克斯玻璃、聚乙烯、低密度聚乙烯、賽璐玢等,每種塑膠都有其各自的性能和用途。絕大多數塑膠的主要成分是石油或天然氣中提煉出的碳氫化合物(由碳和氫兩種元素組成的有機化合物)。近幾十年來,塑膠中加入了碳纖維、奈米管以及其他物質,形成了超輕、超高強度的塑膠,比如凱夫拉爾纖維。

    科學家簡介

    利奧・貝克蘭出生於比利時根特市,在當地完成了大學學業。1889年,受聘為化學副教授,娶席琳.斯瓦茨為妻。當這對新婚夫婦在紐約度蜜月時,貝克蘭見到了當時一家著名攝影公司的老闆理查.安東尼。貝克蘭對照相法的研究深深吸引了安東尼,於是安東尼請他做化學顧問。於是貝克蘭搬到美國,很快也做起了生意。

    貝克蘭發明了第一種相紙,名為維洛克斯(Velox),之後又發明了酚醛塑料,後者給他帶來了巨額財富。除了塑膠以外,貝克蘭還擁有多項發明,總共註冊了50多項專利。晚年的時候,貝克蘭過著奇怪的隱居生活,只吃罐裝食品。1944年,貝克蘭去世,葬於紐約的沉睡
    谷公墓。

    背景介紹

    科學分支:化學

    此前
    1839年 柏林藥劑師愛德華・西蒙從土耳其的楓香樹中提取出苯乙烯樹脂。百年之後,德國法本公司將其製成聚苯乙烯。
    1862年 亞歷山大・帕克斯第一次合成塑膠,命名為「派克辛」。
    1869年 美國的約翰・海厄特製出了賽璐珞,很快便取代象牙製作撞球。

    此後
    1933年 英國帝國化學工業公司的化學家艾瑞克・福西特與雷金納德.吉布森首次製作出實用的聚乙烯。
    1954年 義大利人居奧・納塔和德國人卡爾・雷恩分別發明了聚丙烯,也就是我們現在廣泛使用的塑膠。

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