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貝克蘭德合成膠木?

擊敗賽璐珞

塑料,從字面上講,指的是壹種塑料材料,也就是塑膠材料。因此,粘土、石膏、水泥和熔融玻璃都是塑料。而現在的塑料是指在壹定的溫度和壓力下,由樹脂成型的材料。

壹些樹幹分泌出的黃色半透明粘性物質是樹脂。印度產紫膠蟲分泌的壹種紫色粘稠物質,也是樹脂,而且是動物源性樹脂。都是天然樹脂,現在做的大部分塑料都是人工樹脂。

將樹脂溶解在溶劑中形成油漆或塗層。松脂和蟲膠自古以來就被用作塗料。把樹脂放在滾筒裏,壓成薄片。如果是透明的,那就是玻璃紙。將樹脂的溶液或熔體通過孔擠出,幹燥或冷卻形成纖維;將樹脂放入模具後,加熱並壓制成塑料產品。天然樹脂轉移到地下若幹年後,在壹定條件下被壓成琥珀。這是壹種天然的塑料制品,中國古代官員和商人用來制作戒指、飾品、煙嘴等。

從化學上講,樹脂是壹種高分子化合物。硝酸纖維素是壹種高分子化合物。1846年,壹個24歲的年輕人,佩洛澤私人實驗室的化學教授Mennard,將低氮硝化纖維素溶解在乙醚和乙醇的混合溶液中制成膠狀液體,這種液體從希臘語Kolla中被稱為火棉膠,我們將其翻譯成火棉膠。火棉膠中的溶劑揮發,留下堅韌透明的薄膜。然後在1848,美國哈佛大學學醫的學生J. Parker Maynard在波士頓醫學和外科雜誌上發表了《壹種棉花溶液在外科手術中的原始應用》。壹種棉花對Surgey)的溶液,說明火棉膠中的溶劑揮發後留下的透明膜,通過火棉膠對手術傷口的覆蓋,可以起到保護傷口的作用。

這引起了壹些人的註意。英國伯明翰的金屬藝術品經銷商亞歷山大·巴夏禮(1813-1890)在1855-1862期間做了多次實驗,在火棉膠中加入樟腦、少量蓖麻油和顏料,直到溶劑揮發。制成hilts、女式胸針、耳環、鉛筆盒等。他的姓氏是parksine,在1862倫敦國際博覽會上展出,並獲得壹枚銅牌。1866年組建Paxsing公司生產。由於配料不準等原因,兩年後公司破產。他的壹個合夥人,丹尼爾·斯皮爾(1832-?)接手公司,更名為賽隆尼特,產品更名為賽隆尼特。

與此同時,美國新澤西州的印刷商Hai Ete (1837-1920)也在試用同樣原料的假象牙。當時,由於美國缺乏象牙和制作臺球的原料,壹家臺球經銷商開出65438美元+0,000美元的懸賞,征集制作臺球的替代原料。起初,海俄特用膠水將鋸末和碎紙粘在壹起,但質量很差。有壹次我的手指不小心割破了,傷口上塗了火棉膠。我發現火棉膠很粘,又了解到英國人用它來做Paxsin,就試用了壹下。他只是在硝化棉的乙醇和乙醚溶液中加入樟腦,而不是蓖麻油,並試圖避免產品在成型過程中因溶劑揮發而收縮,最終制成臺球,於是在1869年4月6日,他獲得了商品名為賽璐珞的專利,我們音譯為賽璐珞。1871年賽璐珞公司成立,市場上出現了1872產品。它不僅制造臺球,還制造梳子、防水項圈、護腕、護胸等。,甚至在亞洲的中日各地都有銷售(圖37-1)。1898年,英國人吉布發明了賽璐珞乒乓球。

賽璐珞取得了商業上的成功,超過了帕克森和斯隆·裏特。海埃特沒有拿到獎金,卻成了富翁。

由於硝化纖維素易燃,其在工業生產中的應用受到限制。酚醛樹脂彌補了這個缺點。酚醛樹脂是苯酚和甲醛(HCHO)反應的產物。苯酚是煤焦油的產物,也可以由煤焦油中的苯制得。甲醛是甲醇氧化得到的,40%的甲醛水溶液也叫福爾馬林,是壹種防腐劑。

酚醛樹脂是比利時出生的美國化學家貝克蘭德(1863-1944)創造的。他在比利時根特大學獲得自然科學博士學位,在該大學擔任化學助理教授,後移居美國。他曾經發明了壹種對光特別敏感的打印紙,贏了壹筆壟斷款,經濟上富裕起來,在自己家裏建立了壹個實驗室,從事化學制造研究。

貝克蘭德最初試圖制造印度蟲膠的替代品。紫膠廣泛用於塗料、造紙、印刷和醫藥,美國每年需要從印度進口大量。他看了德國化學家拜爾在1872發表的壹篇關於苯酚和甲醛反應的論文,他在論文中寫道,反應過程中形成了壹種黑色粘稠的物體,很難從容器中除去。因為它不溶於水和其他溶劑,所以必須與容器壹起丟棄。

於是貝克蘭德研究了苯酚和甲醛的反應,設計並建造了壹個固體反應釜,通過提高壓力和溫度,選擇催化劑,歷時兩年獲得成功。

米麗婭姆·C·內格爾貝克蘭德博士的膠木。化學教育學報,1980,57(11).

1907貝克蘭德發表了熱和壓力的專利。本專利涉及由苯酚和甲醛反應生產的酚醛樹脂的制造技術。貝克蘭德在酚醛樹脂中加入木屑等材料,制成各種產品。1909年,他成立了壹家以自己姓氏命名的公司,並將產品以自己的姓氏命名為膠木。我們稱之為電木,非常合適,因為它的電絕緣性好,機械強度高,還有耐熱性和耐水性。廣泛應用於電器工業生產中制造電插座、燈座、開關。特別是第壹次世界大戰(1914-1918)後,無線電、廣播等電器行業迅速發展,對其需求增加。壹直沿用到今天。膠木是世界上最早工業化的塑料,它超越了賽璐珞,導致了新塑料的出現。

幾乎與此同時,在1897年,德國漢諾威的印刷工W. Krische和巴伐利亞的化學家Adolf Spitteler用酪蛋白和甲醛制成了壹種堅硬的類似骨頭的塑料,作為galalith和Egypt上市。1909拉脫維亞化學家Victor Schutze也獲得了該產品的專利,該產品於1913在英國生產。牛奶、大豆、花生等物質都可以提取酪蛋白,所以這些物質也成為了制造塑料的原料。直到現在,這種酪蛋白塑料還被用來制作紐扣和壹些手工藝品。

1918年,捷克斯拉瓦克的化學家漢斯·約翰(Hans John)利用尿素與甲醛反應制備脲醛樹脂,可用於制作粘合劑或類似透明玻璃的材料。尿素((NH2)2CO),又稱尿素,存在於人類和壹些動物的尿液中。它是壹種白色晶體,是壹種重要的氮肥,反芻動物的飼料和制造塑料的原料。

這種脲醛樹脂不同於深色酚醛樹脂,無色,耐光,硬度高,強度大,不易燃,能透光。奧地利化學家弗裏茨·波拉克(Fritz Pollack)經過幾年的研究發現,它不僅能很好地透射光線,還能透射普通矽酸鹽玻璃所不能透射的紫外線,因此是矽酸鹽玻璃的良好替代品。他做了壹扇玻璃窗,並把它組裝在壹所大學的大樓裏,但它很快就碎了。原來脲醛樹脂在潮濕的情況下容易吸收空氣中的水分,但在相對幹燥的空氣中容易釋放水分,使得這種玻璃在內部張力的作用下破碎。為了克服這壹缺點,決定使用填料,通過熱壓將其壓制成產品。將無色透明的水性樹脂與磨細的纖維素混合,在140~145℃的溫度下進行幹燥和壓制,使產品不再破碎,但失去了透明度。盡管如此,這種樹脂仍然被用來制作服裝產品。

然後英國化學家Rossit用硫脲((NH2)CS,是壹種類似尿素的物質)代替尿素與甲醛縮合制成硫脲甲醛樹脂。1926英國氰化物公司(後更名為英國塑料工業公司)投產,商品名為貝特爾。與脲醛樹脂壹起用於制作餐具。

20世紀20年代,又出現了用糠醛代替甲醛制成的樹脂。糠醛又稱糠醛,來源於米糠、棉皮、玉米芯等農副產品,降低了塑料的價格。20世紀30年代,三聚氰胺(c3h6n 6)-甲醛樹脂再次出現。三聚氰胺是用電石做的,三聚氰胺甲醛樹脂做的塑料防火、防水、耐油、耐熱。它是壹種電絕緣體,可用作耐電弧材料。

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