“塑膠之父”貝克蘭出生

在157年前的今天，1863年11月14日(農曆1863年10月4日)，“塑膠之父”貝克蘭出生。人類歷史上第一種完全人工合成的塑膠是在1909年由美國人貝克蘭用苯酚和甲醛造的酚醛樹脂，又稱貝克蘭塑膠。酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質透過縮合反應制備的，屬於熱固性塑膠。其製備過程共分兩步：第一步：先聚合成線型聚合度較低的化合物；第二步：用高溫處理，轉變為體型聚合度很高的高分子化合物。貝克蘭，全名：列奧·亨德里克·貝克蘭(Baekeland，LeoHendrik)(1863年11月14日～1944年2月23日)，美籍比利時人，化學家，發明家，酚醛樹脂(即塑膠)的發明者。1940年5月20日，《時代》週刊則將比利時人貝克蘭評為“塑膠之父”，他發明了世界上第一種人工合成的塑膠——酚醛塑膠。恰風華正茂貝克蘭的父親是一個鞋匠，母親是一個女僕。21歲就獲得大學博士學位，24歲便成為物理和化學雙料教授，他是一個不折不扣的學霸。之後，貝克蘭娶了大學導師的女兒，並留在了美國，在紐約為一家攝影供應商工作。(貝克蘭的英文介紹)與柯達的恩怨有了在攝影供應商那裡工作的經驗，幾年後貝克蘭發明了Velox照相紙，這種相紙可以在燈光下而不是必須在陽光下才能顯影，這引起了柯達公司的注意。1898年，經過兩次談判，柯達方以75萬美元(相當於2013年1500萬美元)的價格購得Velox照相紙的專利權，然而他們卻發現自己被貝克蘭欺騙了，配方根本不靈。貝克蘭解釋：”你們買的是專利，而秘密在另一種溶液中。“柯達只好又花了10萬美元，才知道了這個秘密。拿到錢，被貝克蘭買下了紐約的一座豪宅，將一個穀倉改建成裝置齊全的私人實驗室，與人合作建起了化學工廠，從此他有了足夠的資本去做自己喜歡的實驗。(貝克蘭在其位於紐約的實驗室)研究的歲月當時，剛剛萌芽的電力工業蘊藏著絕緣材料的巨大市場，天然的絕緣材料蟲膠價格的飛漲，幾個世紀以來，這種材料一直依靠南亞的家庭手工業生產。從1904年開始，貝克蘭開始研究這種反應，最初得到的是一種液體蟲膠Novolak，但並不被市場認可。3年後，他得到一種糊狀的黏性物，模壓後成為半透明的硬塑膠——酚醛塑膠，這是世界第一種完全合成的塑膠，貝克蘭將它用自己的名字命名為“貝克萊特”(Bakelite)。(貝克蘭使用最初的酚醛合成反應釜)幸運的貝克蘭很幸運的是，英國同行詹姆斯·斯溫伯恩爵士只比貝克蘭晚一天提交專利申請，否則英文裡酚醛塑膠可能要叫“斯溫伯萊特”。1909年，貝克蘭在美國化學協會的一次會議上公開了這種塑膠。1924年《時代》週刊稱：酚醛塑膠將出現在未來每一種機械裝置裡。從此，貝克蘭擁有了一個真正的酚醛塑膠帝國。貝克蘭擁有超過100項專利，既是一個偉大的科學家，又是一位成功的商人，這難免讓人想到幾十年之後的喬布斯。(時代週刊封面刊登貝克蘭照片)幸福的時光貝克蘭喜歡穿襯衫、短褲和一雙舊運動鞋，雖然有錢但並不鋪張浪費。有一次，他妻子在服裝店挑了一件125美元的英國藍斜紋嗶嘰套裝，預付了店主100美元，要他把這套衣服陳列在櫥窗裡，掛上一個25美元的標籤。當晚，貝克蘭從妻子口中獲悉有25美元的套裝，第二天就買了下來，並以75美元賣給了鄰居，不知情的他還為此得意了很久。1939年，貝克蘭退休時，兒子喬治·華盛頓·貝克蘭無意從商，公司以1650萬美元(相當於今天2億美元)出售給聯合碳化物公司。1944年，81歲的貝克蘭安穩地度完了最後的歲月。(美國GE使用酚醛材料生產的掛鐘)延伸閱讀：塑膠的百年功與過延伸閱讀：塑膠的百年功與過百年曆程功與過在人類近代史中，恐怕鮮有物質如塑膠一般，能如此深入、徹底地融入大眾生活的每個環節中。大到飛機、汽車、輪船，小到吸管、油漆、包裝盒，其中都少不了塑膠之父的身影。而這些，還只是“塑膠軍團”的極小一部分。如果沒有塑膠，我們的生活將發生翻天覆地的變化：洗臉時，沒有了輕便的塑膠臉盆；早餐時，昨天買的麵包已過期變質，沒有塑膠袋的密封包裝，麵包只能現做現賣……可以毫不誇張地說：“塑膠，讓生活更美好!”但凡事生一利，則必生一弊。2002年10月，英國《衛報》評出了“人類最糟糕的發明”，曾給人類生活帶來巨大便利的塑膠不幸“榮獲”這一稱號。絕大部分塑膠垃圾無法被降解或迴圈利用，造成了觸目驚心的“白色汙染”。塑膠以合成樹脂或天然樹脂為基礎原料，加入(或不加)各種塑膠助劑、增強材料和填料，在一定溫度、壓力下，加工塑製成型或交聯固化成型，得的固體材料或製品。塑膠是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等新增劑為輔助成分，在加工過程中能流動成型的材料，是合成的高分子化合物，可以自由改變形體樣式。利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等新增劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。合成樹脂是塑膠的最主要成分，其在塑膠中的含量一般在40%～100%。由於含量大，而且樹脂的性質常常決定了塑膠的性質，所以人們常把樹脂看成是塑膠的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑膠、酚醛樹脂與酚醛塑膠混為一談。其實樹脂與塑膠是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物，它不僅用於製造塑膠，而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑膠除了極少一部分含100%的樹脂外，絕大多數的塑膠，除了主要組分樹脂外，還需要加入其他物質。第一種完全合成的塑膠出自美籍比利時人列奧·亨德里克·貝克蘭，1907年7月14日，他註冊了酚醛塑膠的專利。列奧·亨德里克·貝克蘭貝克蘭是鞋匠和女僕的兒子，1863年生於比利時根特。1884年，21歲的貝克蘭獲得根特大學博士學位，24歲時就成為比利時布魯日高等師範學院的物理和化學教授。1889年，剛剛娶了大學導師的女兒，貝克蘭又獲得一筆旅行獎學金，到美國從事化學研究。在哥倫比亞大學的查爾斯·錢德勒教授鼓勵下，貝克蘭留在美國，為紐約一家攝影供應商工作。這使他幾年後發明了Velox照相紙，這種相紙可以在燈光下而不是必須在陽光下才能顯影。1893年，貝克蘭辭職創辦了Nepera化學公司。在新產品衝擊下，攝影器材商伊士曼·柯達吃不消了。1898年，經過兩次談判，柯達方以75萬美元(相當於2013年1500萬美元)的價格購得Velox照相紙的專利權。不過柯達很快發現配方不靈，貝克蘭的回答是：這很正常，發明家在專利檔案裡都會省略一兩步，以防被侵權使用。柯達被告知：他們買的是專利，但不是全部知識。又付了10萬美元，柯達方知秘密在一種溶液裡。掘得第一桶金，貝克蘭買下了紐約附近揚克斯的一座俯瞰哈德遜河的豪宅，將一個谷塑膠：百年曆程功與過在人類近代史中，恐怕鮮有物質如塑膠一般，能如此深入、徹底地融入大眾生活的每個環節中。大到飛機、汽車、輪船，小到吸管、油漆、包裝盒，其中都少不了塑膠的身影。而這些，還只是“塑膠軍團”的極小一部分。如果沒有塑膠，我們的生活將發生翻天覆地的變化：洗臉時，沒有了輕便的塑膠臉盆；早餐時，昨天買的麵包已過期變質，沒有塑膠袋的密封包裝，麵包只能現做現賣……可以毫不誇張地說：“塑膠，讓生活更美好!”但凡事生一利，則必生一弊。2002年10月，英國《衛報》評出了“人類最糟糕的發明”，塑膠之父曾給人類生活帶來巨大便利的塑膠不幸“榮獲”這一稱號。絕大部分塑膠垃圾無法被降解或迴圈利用，造成了觸目驚心的“白色汙染”。塑膠以合成樹脂或天然樹脂為基礎原料，加入(或不加)各種塑膠助劑、增強材料和填料，在一定溫度、壓力下，加工塑製成型或交聯固化成型，得的固體材料或製品。塑膠是指以樹脂(或在加工過程中用單體直接聚合)為主要成分，以增塑劑、填充劑、潤滑劑、著色劑等新增劑為輔助成分，在加工過程中能流動成型的材料，是合成的高分子化合物，可以自由改變形體樣式。利用單體原料以合成或縮合反應聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等新增劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。合成樹脂是塑膠的最主要成分，其在塑膠中的含量一般在40%～100%。由於含量大，而且樹脂的性質常常決定了塑膠的性質，所以人們常把樹脂看成是塑膠的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑膠、酚醛樹脂與酚醛塑膠混為一談。其實樹脂與塑膠是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物，它不僅用於製造塑膠，而且還是塗料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑膠除了極少一部分含100%的樹脂外，絕大多數的塑膠，除了主要組分樹脂外，還需要加入其他物質。第一種完全合成的塑膠出自美籍比利時人列奧·亨德里克·貝克蘭，1907年7月14日，他註冊了酚醛塑膠的專利。貝克蘭是鞋匠和女僕的兒子，1863年生於比利時根特。1884年，21歲的貝克蘭獲得根特大學博士學位，24歲時就成為比利時布魯日高等師範學院的物理和化學教授。1889年，剛剛娶了大學導師的女兒，貝克蘭又獲得一筆旅行獎學金，到美國從事化學研究。在哥倫比亞大學的查爾斯·錢德勒教授鼓勵下，貝克蘭留在美國，為紐約一家攝影供應商工作。這使他幾年後發明了Velox照相紙，這種相紙可以在燈光下而不是必須在陽光下才能顯影。1893年，貝克蘭辭職創辦了Nepera化學公司。在新產品衝擊下，攝影器材商伊士曼·柯達吃不消了。1898年，經過兩次談判，柯達方以75萬美元(相當於2013年1500萬美元)的價格購得Velox照相紙的專利權。不過柯達很快發現配方不靈，塑膠之父的回答是：這很正常，發明家在專利檔案裡都會省略一兩步，以防被侵權使用。柯達被告知：他們買的是專利，但不是全部知識。又付了10萬美元，柯達方知秘密在一種溶液裡。掘得第一桶金，貝克蘭買下了紐約附近揚克斯的一座俯瞰哈德遜河的豪宅，將一個穀倉改成裝置齊全的私人實驗室，還與人合作在布魯克林建起試驗工廠。當時剛剛萌芽的電力工業蘊藏著絕緣材料的巨大市場。貝克蘭嗅到的第一個誘惑是天然的絕緣材料蟲膠價格的飛漲，幾個世紀以來，這種材料一直依靠南亞的家庭手工業生產。經過考察，貝克蘭把尋找蟲膠的替代品作為第一個商業目標。當時，化學家已經開始認識到很多可用作塗料、黏合劑和織物的天然樹脂和纖維都是聚合物，即結構重複的大分子，開始尋找能合成聚合物的成分和方法。早在1872年，德國化學家阿道夫·馮·拜爾就發現：苯酚和甲醛反應後，玻璃管底部有些頑固的殘留物。不過拜爾的眼光在合成染料上，而不是絕緣材料上，對他來說，這種黏糊糊的不溶解物質是條死衚衕。對貝克蘭等人來說，這種東西卻是光明的路標。從1904年開始，貝克蘭開始研究這種反應。最初得到的是一種液體――苯酚-甲醛蟲膠，稱為Novolak，但市場並不成功。3年後，他得到一種糊狀的黏性物，模壓後成為半透明的硬塑膠——酚醛塑膠。不同的是，賽璐珞來自化學處理過的膠棉以及其他含纖維素的植物材料，而酚醛塑膠是世界第一種完全合成的塑膠。貝克蘭將它用自己的名字命名為“貝克萊特”(Bakelite)。他很幸運，英國同行詹姆斯·斯溫伯恩爵士只比他晚一天提交專利申請，否則英文裡酚醛塑膠可能要叫“斯溫伯萊特”。1909年2月8日，貝克蘭在美國化學協會紐約分會的一次會議上公開了這種塑膠。酚醛塑膠絕緣、穩定、耐熱、耐腐蝕、不可燃，貝克蘭自稱為“千用材料”。特別是在迅速發展的汽車、無線電和電力工業中，它被製成插頭、插座、收音機和電話外殼、螺旋槳、閥門、齒輪、管道。在家庭中，它出現在臺球、把手、按鈕、刀柄、桌面、菸斗、保溫瓶、電熱水瓶、鋼筆和人造珠寶上。這是20世紀的鍊金術，從煤焦油那樣的廉價產物中，得到用途如此廣泛的材料。1924年《時代》週刊的一則封面故事稱：那些熟悉酚醛塑膠潛力的人表示，數年後它將出現在現代文明的每一種機械裝置裡。1940年5月20日的《時代》週刊則將貝克蘭稱為“塑膠之父”。當然，酚醛塑膠也有缺點，它受熱會變暗，只有深褐、黑或暗綠3種顏色，而且容易摔碎。1910年，貝克蘭創辦了通用酚醛塑膠公司，在新澤西的工廠開始生產。很快有了競爭對手，特別是Redmanol和Condensite兩種牢固的塑膠，愛迪生曾試圖用它們製成留聲機唱片控制市場，但未成功。假冒酚醛塑膠的出現還使貝克蘭很早就在產品上採用了類似今天“IntelInside”的真品標籤。1926年專利保護到期，大批同類產品湧入市場。經過談判，貝克蘭與對手合併，擁有了一個真正的酚醛塑膠帝國。作為科學家，貝克蘭可謂名利雙收，他擁有超過100項專利，榮譽職位數不勝數，死後也位居科學和商界兩類名人堂。他身上既有科學家少有的商業精明，又有科學家太多的生活遲鈍。除了電影和汽車，他最大的愛好是穿著襯衫、短褲流連於遊艇“離子號”上。不過據說他只有一套正裝，而且總是穿一雙舊運動鞋。為了讓他換套行頭，身為藝術家的妻子在服裝店挑了一件125美元的英國藍斜紋嗶嘰套裝，預付了店主100美元，要他把這套衣服陳列在櫥窗裡，掛上一個25美元的標籤。當晚，塑膠之父從妻子口中獲悉這等價廉物美的好事，第二天就買了下來。回家路上碰到鄰居、律師薩繆爾·昂特邁耶，貝克蘭的新衣服立刻被對方以75美元買走，成為他向妻子顯示精明的得意事例。1939年，貝克蘭退休時，兒子喬治·華盛頓·貝克蘭無意從商，公司以1650萬美元(相當於今天2億美元)出售給聯合碳化物公司。1945年，貝克蘭死後一年，美國的塑膠年產量就超過40萬噸，1979年又超過了工業時代的代表——鋼。在倫敦科學博物館的展覽上，貝克蘭的曾孫休·卡拉克一手執一個30年代的尿素甲醛塑膠電話，一手展示著一個用生物可降解塑膠製成的手機。塑膠的使用又帶來了負面作用。據統計，全球一年使用2.6億噸塑膠，其中1.7億噸屬於一次性使用。人們對這種輕盈又便利的材料十分著迷，塑膠製品充斥於生活的每一個角落。人們總是很難相信，隨手丟棄垃圾的惡習，可能影響整個自然界。一家環保組織曾釋出報告稱，他們發現至少267種海洋生物因誤食海洋垃圾或被垃圾纏住而備受折磨。根據聯合國環境署的資料，塑膠殘骸每年會導致100多萬隻海鳥與10萬多隻海洋哺乳動物死亡。從上世紀70年代起，塑膠袋壟斷了歐美超市購物袋的市場。現在僅英國每年就要使用80億個塑膠袋。塑膠食品袋對生態環境造成的汙染極其嚴重。它的分子結構非常穩定，自然界的光和熱、細菌和酶難以將其化解，即使埋在土裡數百年它也不會分化、降解。焚燒塑膠袋也不是解決問題的辦法。塑膠燃燒後殘存在大氣裡的氯化物及重金屬離子會嚴重危害人類健康和生態環境。大量棄置塑膠袋的堆積，已經造成農田和河流的嚴重汙染，破壞了我們所處的生態環境。與其他國家相比，南非的“白色汙染”更嚴重。大風吹過，樹木上經常掛滿了塑膠袋，居民還以為是下雪了。為了減少環境汙染，自2001年3月起，愛爾蘭政府開始徵收塑膠袋稅，每個塑膠袋9便士。而英國也開始採取措施，使用可降解的材料製造塑膠袋。目前，世界上許多國家都開始徵收塑膠袋稅，試圖塑膠之父“最糟糕的發明”做補救工作。但對塑膠使用的依賴，使人類告別“塑膠時代”愈發遙遙無期。向綠色路徑前行任重道遠!