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塑料是如何工作的

由:克雷格•Freudenrich博士。

塑料的历史

“塑料百年”中的电木电话2007年在伦敦科学博物馆展出。这次展览是为了庆祝塑料制品的诞生,恰逢利奥·贝克兰(Leo Baekeland)发明胶木100周年。"width=
2007年,在伦敦科学博物馆的“塑料百年”展览中展出了一部胶木电话。这次展览是为了庆祝塑料制品的诞生,恰逢利奥·贝克兰(Leo Baekeland)发明胶木100周年。
布鲁诺文森特/盖蒂图片社

在塑料发明之前,唯一可以模压的物质是粘土(陶器)和玻璃。硬化的粘土和玻璃被用来储存,但它们又重又脆。一些天然物质,如树胶和橡胶,具有粘性和可塑性。橡胶在储存方面用处不大,因为它最终会失去弹回原状的能力,加热后变得粘稠。

1839年,查尔斯·古德伊尔偶然发现了一个过程,硫磺在加热后与粗橡胶发生反应,然后冷却。橡胶在冷却后变得有弹性——它可以拉伸,但又能迅速恢复原来的形状。它在加热时也能保持弹性。我们现在知道硫会在相邻的橡胶聚合物链之间形成化学键。这些键将聚合物链交联起来,使它们在拉伸时“弹回”。查尔斯·古德伊尔发现了现在被称为硫化这使得橡胶更加耐用。

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1846年,瑞士化学家查尔斯·舍恩拜因(Charles Schonbein)偶然发现了另一种聚合物,当时他将硝酸-硫酸混合物洒在了一些棉花上。在硫的催化作用下,棉纤维中的羟基发生了转化为硝酸盐的化学反应。由此产生的聚合物硝化纤维素可以燃烧成无烟火焰,在军事上取代了火药。1870年,化学家约翰·海厄特将硝基纤维素与樟脑反应制成赛璐珞它是一种塑料聚合物,曾被用于摄影胶片、台球、牙板和乒乓球中。

1909年,一位名叫利奥·贝克兰的化学家合成了胶木它是第一种真正的合成聚合物,由苯酚和甲醛的混合物制成。这些单体之间的缩合反应使甲醛与酚环结合成坚硬的三维聚合物。因此,酚醛塑料在加热后可以成型,并固化成一种坚硬的塑料,可以用来做把手,手机汽车零件,家具,甚至珠宝。胶木坚硬,耐高温,冷却后不易熔化或烧焦。酚醛塑料的发明导致了一种具有相似性能的塑料,被称为酚醛树脂

20世纪30年代,杜邦公司(Dupont)的化学家华莱士·卡拉瑟斯(Wallace Carruthers)发明了一种塑料聚合物,它是由己二酸和某种二氨基己烷单体缩合而成的,这种聚合物可以拉伸成像丝绸一样坚固的纤维。这种塑料后来被称为尼龙.尼龙重量轻、坚固耐用,成为许多类型的衣服、覆盖物(帐篷)、行李、袋子和绳子的基础材料。

这些早期聚合物的使用在第二次世界大战之后变得广泛,并一直延续到今天。它们导致了许多其他塑料的产生,如涤纶、泡沫塑料、聚苯乙烯、聚乙烯和乙烯基。

在接下来的两节中,我们将学习塑料的化学性质。