首页 百科知识 从摄影爱好者到塑料之父

从摄影爱好者到塑料之父

时间:2022-09-30 百科知识 版权反馈
【摘要】:童年时,他爱好摄影,并对化学很感兴趣,梦想成为一名化学发明家。在一个学术团体的赞助下,两天后,他携带新婚妻子前往美国进行蜜月与研究之旅。这次蜜月之旅,成就了他的发明家的梦想。在美国,他出于对摄影的爱好,先在一家摄影企业工作。人们预计它会发生前所未有的突破。我将为其中一种起名“贝克兰德塑料”,并为此申请了一项专利。1940年5月的《时代》周刊称其为“塑料之父”。

1863年11月14日,贝克兰德出生在比利时。他父亲是一个鞋匠,母亲是一个佣人。他从小很有天赋,在学校里表现很出色,取得政府的奖学金。童年时,他爱好摄影,并对化学很感兴趣,梦想成为一名化学发明家。他进入根特大学攻读有机化学,师承斯瓦茨教授。大学毕业后,曾在一所中学短暂执教,后来又回到根特大学任教,成为一名有机化学教授。1889年8月8日,他与老师斯瓦茨教授的女儿成婚。在一个学术团体的赞助下,两天后,他携带新婚妻子前往美国进行蜜月与研究之旅。这次蜜月之旅,成就了他的发明家的梦想。贝克兰德认为美国,尤其是纽约的氛围更有利于他的思维方式和创意梦想,是实现自己想法的一片热土,更是创建奇迹的世界,于是他就留在了那里,再也没有回到自己的故土。在美国,他出于对摄影的爱好,先在一家摄影企业工作。10年后,他发明了一种高级印相纸,可以在人造光源下曝光,代替以往只能在强烈日光下曝光的老式印相纸。他把它称之为“韦洛克斯”印相纸,并以75万美元卖给了生产印相纸的巨头伊斯曼·柯达公司。为此,他挖得了来美国的第一桶金。他用这笔钱在纽约安了家,购置了摩托车,还建立了一个设备齐全的化学实验室,并雇佣了助手,开始了一项独立研究:酚类和醛类之间的化学反应

从19世纪下半叶开始,在化学领域兴起了一股研究酚类和醛类之间的化学反应的热潮。酚、醛是两类比较简单的有机化合物。酚是羟基(—OH)直接与苯环上的原子相连的一类有机化合物。1834年,德国化学家龙格第一次从煤塔里分离出这种物质,并将它取名为“石炭酸”。由于酚的苯环上连接着一个羟基,可以活化苯环,因此很容易与醛类化合物发生反应。酚类化合物种类繁多,有苯酚、甲酚、氨基酚、硝基酚、萘酚、氯酚等。醛是由一个碳原子、一个氢原子及一个双键氧原子组成的醛基和只含有碳、氢两种原子的官能团的烃基组成的一类有机化合物。醛分为脂肪醛、酯环醛、芳香醛和萜烯醛等。许多化学家从酚醛反应的生成物中看到了商机,化学家拜尔、克莱贝格在酚醛反应中得到过一种坚硬、不溶、黏稠的树脂状物质。人们预计它会发生前所未有的突破。

20世纪初,由于工业电气化的迅速发展,用于电气绝缘的虫胶日趋紧张。虫胶是由一种紫胶虫吸取寄主树树液后分泌出的一种紫色天然树脂。它黏着力强、坚韧、电绝缘性特好、耐高压电弧,兼有热塑性和热固性,能溶于醇和碱,耐油、耐酸、对人无毒性和刺激性,可用作清漆、抛光剂、胶黏剂、绝缘材料和模铸材料等,广泛用于国防、电气、涂料橡胶塑料、医药、制革、造纸、印刷、食品等工业部门。虫胶主要产于南亚。当时迫切需要找到一种可以替代虫胶的材料。

这时身在美国的贝克兰德也参加了这场寻找虫胶替代物的竞赛中,他首先想到了酚醛反应,虽然已有许多化学家对酚醛反应进行过研究,但因为无法精确控制它的化学反应,没能找到有价值的东西。1905年,贝克兰德希望通过酚醛化学反应制造出一种可以代替虫胶的树脂状东西。为此,他将前人做过的酚醛反应实验全部重做了一遍,从而对酚醛反应有了一个深入的了解。他发现,如果在反应混合物中加酸,会产生一种黏乎乎的东西,容易溶于酒精、丙酮等溶剂中;如果加碱的话,生成的是一种不溶、不熔的脆性东西。这种东西,无论如何也不会发生分解。此外,他还发现,温度、压力的变化,也会使反应的结果迥然不同。酚醛反应真有点让人难以琢磨。贝克兰德不愧为一个天才发明家。他成功地解决了前人对酚醛反应无法精确控制的问题,发明了一种“贝克兰德实验装置”,可以精确调节加热温度和压力,能有效控制化学反应。同时,贝克兰德独具慧眼,从一种没有利用价值的东西中找到了新的希望。

1907年6月,他在一个密封的试管中将酚、醛和碱混合加热,产生了一种异乎寻常的东西,这种东西虽然很光滑、很坚硬,但很脆。在别人的眼里,恐怕这是一种一无是处的东西,但他能另辟蹊径。他想,如果在反应的过程中投入一种多孔的材料,那么这种多孔材料是否会变硬,变得耐用起来,成为有某种实用价值的东西呢?在一本实验记录本上,他这样写道:

凝固的物质出现了,黄色、坚硬……看来有希望了,只要把这种我称之为D的团块用作模塑材料,单独使用,或与别种固体材料(诸如石棉、酪蛋白、氧化锌、淀粉、不同的无机物粉末和灯烟之类)混合起来使用,看看效果如何,这样便可获得一种赛璐珞和硬橡胶的代用品。

他把这种新材料用自己的名字命名为“贝克兰德塑料”,并于1907年7月14日申请了专利。他在日记里这样写道:

贝克兰德用来合成酚醛树酯的实验装置

聚合物分子结构示意图

这些天的研究,使我很快找到了几种新鲜的、有趣的、作为塑料和清漆具有广泛用途的东西。我将为其中一种起名“贝克兰德塑料”,并为此申请了一项专利。

从这一天起,第一种合成塑料——酚醛塑料诞生了。这种半透明的硬塑料有天然的琥珀色,让人赏心悦目,还可将它染成其他的鲜艳颜色。它的耐高温、不易燃烧、耐酸性,使它成为极好的绝缘材料。如在粉状的酚醛塑料中添加木屑、木粉等填充剂,可以克服它原有的脆性。在高温高压下,还可以将它模压成各种形状的东西。

毫无疑问,它作为人类所制造的第一种聚合材料,立即受到制造商和企业家的青睐,小到家用的日用商品,大到工业设备、交通工具,都可以见到它的身影,被誉为“有1 000种用途的材料”,有人称它是20世纪的炼金术,虽已有100年的历史,但仍然被人们使用着。同时,它的诞生也标志着人类社会正式进入了塑料时代。

贝克兰德塑料突破了以往的塑料只能用比较简单的分子合成分子量有限的复杂分子的限制,首次用化学合成方法把小分子联接成一种大分子,标志着化学合成取得了重大进展,具有理论意义。

1924年,贝克兰德被选为美国化学学会会长,他的照片被刊登在当年9月的美国《时代》杂志上。1940年5月的《时代》周刊称其为“塑料之父”。

20世纪以来,以塑料为代表的高分子合成材料的出现,使几千年来的无机材料和金属材料在它面前都显得暗淡无光,任何一种材料都无法像塑料那样,短短百年间就活跃在普通大众日常生活的各个领域。正如某专家所说的,“塑料的故事是过去百年材料世界的核心线索之一”。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈