五种常用的塑料及其应用（看懂塑料的发展史）

01

提起塑料，生活在今天的我们实在是太熟悉了。我们日常生活中的衣食住行、甚至是方方面面都要与塑料有着交集。可以这么说，如果没有了塑料，人类社会的发展便会停滞不前。

塑料的诞生只有一百多年的历史，它仅仅属于材料世界中的后起之秀，可是它既开创了人类制造高分子材料的新纪元，又为人类增添了无尽的烦恼。

如今，被称为白色污染的塑料已遍布到世界的各个角落，比如在地球的最深处——马里亚纳海沟；

以及地球最寒冷的南极和北极都发现了它们的踪迹。

最可怕的是，塑料不仅会遍布地球诸多偏僻的角落，甚至在我们的身体内也发现了它们的踪迹。

之前便有过臭名昭著的全氟辛酸——C8（制造塑料的添加剂）及含氟化合物在全界范围、甚至是人体内的肆虐风波；

近期又有微塑料在海洋、淡水，以及人类的粪便中被大量发现的报道。

可是无论怎样，我们都知道，人类不会停止使用塑料，就像空气不会停止循环，海洋不会停止流动一样……

02

通常来说，天然高分子材料存在于植物和动物体内，它们可分为天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。

可是天然高分子材料的来源和性能毕竟有限。在合成材料的时代到来之前，人们曾经尝试在利用天然产物的基础上，经过一系列物理化学加工之后产生新的材料。

这其中最为突出的就是对天然纤维的改性，简单来说，就是硝化纤维的出现，为人类社会的演变增添了无尽的变数……

我们最为熟知的，便是导致数以亿计生命死亡的“黑手”——炸药（不是我们的黑火药），炸药的出现便是源于硝化纤维。除了对炸药的开发具有重大意义之外，硝化纤维还意外促发了如今无处不在的“白色污染”——塑料的诞生。

时间来到1845年，德国化学家C·F·舍恩拜在家中做实验时，不小心碰倒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。忙乱之中，他将围裙挂到了炉子边，不料围裙突然起火，顷刻间化为灰烬。

舍恩拜不愧是化学家，他带着这个“重大发现”回到实验室，经过多次试验，他终于找到了原因：

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。

通常情况下，像纤维素这样的大分子是无法溶解在水或有机溶剂之中的。可是将纤维素用硝酸进行处理后，才有可能在溶液状态下改变纤维素的分子形态，对其结构进行转化。

这就是打开两个“潘多拉魔盒”的硝化纤维，竟然源于一次意外的发现。

更令人意外是，真正可以被称为塑料的物质居然是一个摄像师制造出来的。

在当时那个年代，人们还不能买到现成的照相胶片和化学药品，必须要自己来制作所需的材料。而摄影中使用的主要材料是“火胶棉”；

它是一种将硝化纤维混合在酒精和乙醚中的硝酸盐纤维素溶液，当时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。

19世纪50年代，英国摄影师亚历山大·帕克斯发现了处理火胶棉的不同方法：一天，他试着把火胶棉与樟脑混合在一起，令人匪夷所思的是，混合后竟然产生了一种可弯曲的硬质材料。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材料——即加热后可以变软的塑料。

帕克斯用“帕克辛”制作出了很多新奇的物品：梳子、笔、纽扣和一些饰品，并带它们参展了1862年的伦敦世博会，可是他仅仅获得了铜奖。

因为这种加入天然植物材料而得到的塑料，并不能实现工业化生产，而且造价还颇为昂贵，此外，这种材料使用一段时间后，便会发生变形和开裂的现象。

03

真正意义上的塑料，要从大名鼎鼎的“赛璐珞”说起。

赛璐珞的诞生也可谓极具戏剧性，因为它最初只是为了满足有钱人的一种娱乐活动而已。

那么，我们还要从台球这项体育运动说起，在14世纪初，台球运动发起于英国，由于球体所用的材料极为昂贵，且多为象牙制成。因此，台球运动一直是有钱人的专属运动。

到了1865年，《纽约时报》登出了一则悬赏广告：全球最大的台球制造商——费蓝卡伦迪公司，宣称将提供一万美金奖励发明象牙替代材料的人。而且这种代用品必须满足象牙台球的种种严格要求，如硬度、弹性、抗热、防潮，以及没有纹理等。

重赏之下必有勇夫，许多人都跃跃欲试，印刷工人出身的约翰·海厄特也是其中之一。最初他的研制也是毫无进展，他尝试过在木屑里加上天然树脂虫胶，使木屑结成块并搓成球，可是这种材质却是一碰就碎。

直到他听说了摄影师帕克斯的经历，海厄特便绞尽脑汁地试着改进生产这种物质的方法。

在经过了无数次的失败之后，到了1869年的一天，海厄特尽量减少价格昂贵的乙醇和乙醚的用量，同时提高温度和压力……最终他制造出了一种柔韧性相当好，且既坚硬又不脆的材质。更难能可贵的是，这种材质居然可以在热压下任意改变形状。

一年之后，海厄特取得了制造这种材料的专利，并给它取了一个好听的名字——“赛璐璐”( celluloid ，意为假象牙)，赛璐璐果然不负众望，替代象牙制造出了廉价的台球。

而赛璐珞的用途则远远超出了在台球桌上滚动的范围。它不仅能够在水的沸点温度下模塑成型；还可以在较低的温度下被切割、钻孔或锯开；既可以制成坚硬的团块；也可以制成柔软的薄片。

可是由于赛璐珞含有硝酸银，所以燃烧起来非常迅速，有的人甚至说：

“只要球一相撞，店里的所有客人都会掏枪”。

因此，海厄特并没有得到1万元的巨奖，但他后来拿着专利开办了工厂，反而赚到了更多的钱。

赛璐璐既然容易着火，这就限制了用它制造产品的范围。直到一种耐高温塑料——贝克莱特（又称酚醛塑料）的诞生，它的产品几乎遍布国民经济中的各个方面。

与赛璐珞不同的是，贝克莱特是第一种完全合成的塑料。美籍比利时化学家列奥·亨德里克·贝克兰将它用自己的名字命名为“贝克莱特”（Bakelite）。

1905年，贝克兰开始研究酚与醛的反应，其目的是寻找虫胶的替代物。虫胶是紫胶虫的分泌物，呈淡黄色，可以用来制清漆、电器绝缘材料等。因数以万计的紫胶虫才可分泌出1磅虫胶，再加上当时电气工业的迅猛发展，使虫胶供不应求，价格飞涨。

同样经历过无数次的实验失败之后，贝克兰把酚醛树脂研成粉末，加进一定量的锯木粉、陶土或是石棉，再放进模子里经过高温加压成型后，就可以做成一种又硬又脆、不导电、不怕酸碱、不易燃的酚醛塑料了。在很长一段时间里，人们还称它为“电木”。

1924年，《时代》周刊的一则封面故事称：酚醛塑料的潜力预示着，数年后它将出现在现代文明的每一种机械设备里。

不出所料，酚醛塑料塑料很快就在诸多领域里取代了钢铁、木材、水泥和玻璃等材料，发挥了它自己的优质特性。

1940年5月20日，《时代》周刊将贝克兰称为“塑料之父”。

如果你认为塑料的发展到头了吗？不，还远远没有……

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。

时间再回到1909年，当贝克兰发明酚醛塑料后，美国和德国的一些化学家便想起了37年前，德国化学家鲍曼偶然发现的聚氯乙烯——在阳光作用下，一个个氯乙烯分子（乙烯存在于植物的某些组织中）竟然组合成了聚氯乙烯。可是这些白色的聚氯乙烯粉末很坚硬，难以加工处理，鲍曼试了很长时间，也找不到合适的方法。

1920年，美国伯克豪森的瓦克尔公司制成了化学物质——“聚醋酸乙烯酯”，这是一种相当粘稠的油状物质。

瓦克尔公司的一名天才工程师破天荒地将氯乙烯和醋酸乙烯酯这两种小分子进行聚合实验，制成了一种新的含有醋酸乙烯酯的聚氯乙烯，这种物质可以较低温度下进行加工。

之后，各种容易加工的聚氯乙烯材料横空出世。比如加入能和聚氯乙烯混合，并使其变软的增塑剂（塑化剂）。

聚氯乙烯也有一个声名响亮的别名——PVC。

PVC在很长一段时间内，都是世界上产量最大的通用塑料，其应用范围极为广泛：比如在建筑材料、工业制品、日用品、地板革、地板砖、人造革、管材、电线电缆、包装膜、瓶子、发泡材料、密封材料、纤维等等。

最后，还有一种塑料不得不说，那就是号称“塑料王”的聚四氟乙烯。

1938年，美国杜邦化学公司的杰克森实验室里，化学家普伦基特博士正在研制氟氯烃和四氟乙烯。当时，还没有大量制取四氟乙烯的能力，普伦基特只能在实验室里一点一点地制取。他总共需要100磅四氟乙烯，但每天只能制取一点点，他只能制成一点就要灌到钢瓶里去，慢慢积累。

10天以后，当他准备将四氟乙烯倒在一个大玻璃瓶中时，怪事发生了：钢瓶仅流出半磅左右四氟乙烯以后就没有了。当他用钢锯将钢瓶锯成了两半之后，发现有一堆紧贴瓶底的白色粉末。

普伦基特顿时茅塞顿开，原来是四氟乙烯自动聚合了，这些白色粉末就是大名鼎鼎的“聚四氟乙烯”。

如果对这个名字很陌生，它还有个我们极为熟知的别名——特氟龙，就是制作不粘锅的材料。

聚四氟乙烯的性能极为优异，它在摄氏260℃的高温中不会熔化，在摄氏零下180℃的超低温中也不会变脆；任何的强酸强碱，其至能溶解黄金的王水也拿它无可奈何；它特别光滑，连冰也望尘莫及；它不怕电，头发丝厚薄的一层膜，就能抵挡1500伏的高压；它不沾油和水。因此“塑料王”非它莫属。

1941年，当普伦基特将聚四氟乙烯公布于世之后，在全世界引起了巨大的轰动。

结语

塑料发展到今天，已经衍生出了成百上千种类型，它们的应用更是触及到我们生活中的方方面面，每个人都无法避免与塑料的接触。

当然，塑料也分为有毒和无毒的，只要正确使用，理论上可以完全避免对我们的影响。可是制造塑料的添加剂呢？塑化剂和含氟化合物一直都在无形之中影响着全世界的食物和人类本身……

#谣零零计划#

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