列奧·亨德里克·貝克蘭

人類歷史上第一種完全人工合成的塑料是在1909年由美國人貝克蘭用苯酚和甲醛造的酚醛樹脂，又稱貝克蘭塑料。 酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質通過縮合反應制備的，屬於熱固性塑料。 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：用高温處理，轉變為體型聚合度很高的高分子化合物。

塑料時代的開始 第一種完全合成的塑料出自美籍比利時人列奧亨德里克貝克蘭。1863年11月14日生於比利時港口城市根特，他的父親是一名鞋匠 ，母親是曾是個僕人；1882年畢業於根特大學。獲得根特大學博士學位；1887年：成為比利時布魯日大學即布魯日高等 師範學院物理和化學教授。1888年回到根特大學任化學副教授，從事照相化學研究。1889年移居美國，娶了大學導師的女兒為妻，曾發明高光敏性照相紙並從事電解研究，同 年獲得一筆旅行獎學金，到美國 Baekland 從事化學研究，發明高光敏性照相紙並從事電解研究；1905年轉向研究苯酚與甲醛的反應及其產物。在近5年的工作中，完成了以催化劑類型和用量控制縮聚反應，樹脂的三階段固化機理，樹脂中加入木粉以克服其脆性，以高温熱壓法縮短固化時間和消除釋放揮發物在模塑製品中產生空隙等研究，使酚醛樹脂成為工業生產的第一個合成高聚物。1907年7月14日：貝克蘭註冊了酚醛塑料 的專利。1909年獲得酚醛高温熱壓成型專利權，並於1910年5月在柏林呂格斯工廠組建了日產180千克多種酚醛樹脂產品的通用酚醛樹脂公司，後併入聯合碳化物公司。酚醛塑料是世界第一種完全合成的塑料。貝克蘭將它用自己的名字命名為“貝克萊特”（Bakelite）。他很幸運，英國同行詹姆斯斯温伯恩爵士只比他晚一天提交專利申請，否則英文裏酚醛塑料可能要叫“斯温伯萊特”。 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料。 事實上賽璐珞這種塑料比酚醛塑料發明的更早，只不過它是來自化學處理過的棉花以及其他含纖維素的植物材料經過加工而製得。 酚醛塑料的特點：絕緣、穩定、耐磨、耐腐蝕、不可燃， 剛性好，變形小，耐熱，能在150 200°C的温度範圍內 長期使用。在水潤滑條件下，有極低的摩擦係數，其電絕 緣性能優良。稱為“千用材料”。應用範圍：汽車、無線電和電力工業中。產品：插頭、插座、收音機、電話外殼、螺旋槳、桌面、煙斗、保温瓶、電熱水瓶、鋼筆和人造珠寶上。酚醛塑料的缺 它受熱會變暗，只有深褐、黑或暗 點：綠3種顏色，缺點是衝擊強度差，質脆容易摔碎。 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。 1940年5月20日的《時代》週刊則將貝克蘭稱為“塑料之父”。 酚醛塑料—第一個 工業化的高分子材料 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，對他來説， 這種黏糊糊的不溶解物質是條死衚衕。對貝克蘭等人來 説，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酚醛樹脂，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 料――酚醛塑料。 1910年：貝克蘭創辦了通用酚醛塑料公司，在新澤西的工 廠開始生產。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 塑料帝國。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（相當於如今2億美元）出 售給聯合碳化物公司1945年：貝克蘭死後一年，美國的塑料年產量就超過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年代的尿素甲醛塑料電話，一手展示着一個用生物可降解塑料製成的手機。 石油產品開創了塑料的新時代 20世紀40年代，乙烯類單體 的自由基引發聚合反應迅速發展， 實現工業化的包括氯乙烯、聚苯乙 烯和有機玻璃等，這是合成高分子 蓬勃發展的時期。 進入50年代，從石油裂解而得的a－烯烴成為合成高分子的主要原料，主要包括乙烯與丙烯。 低壓聚乙烯、聚丙烯的合成 德國人齊格勒Karl Ziegler與意大利人納塔GiulioNatta分別發明用三乙基鋁和三氧化鈦組成的金屬絡合催化劑合成低壓聚乙烯與聚丙烯的方法。 低壓聚乙烯於1952年實現工業化； 低壓聚丙烯於1957年實現工業化。 這是高分子化學的歷史性發展，因為以石油為原料能建設 年產10萬噸的大工廠。 為褒獎他們在烯烴合成高分子領域的傑出貢獻，二人共同獲得1963年的諾貝爾化學獎。齊格勒是德國有機化學：1920年：獲馬爾堡大學化學 博士學位。。1924年任美國化學學會會長。1927年：在海德堡大學任教授。1936年：任哈雷一薩勤大學化學 學院院長。1953年：研究有機金屬化合物與 齊格勒 乙烯的反應時發現，在 常壓下用催化劑得到了 結晶聚乙烯塑料。G納塔是意大利高分子化學家：1954年：納塔用催化劑合成了結 晶聚丙烯。 納塔 新型合成耐高温材料 60年代，由於要飛往月球而出現耐高温高分子的研究熱。耐高温的定義： o 材料能夠在氮氣中500 C 環境中能使用一個 o月； 在空氣中300 C 環境下能使用一個月。耐高温高分子主要分為兩大類：1、芳香聚酰胺：例如苯二胺與間苯二酰縮聚得到的Nomex，這在當時曾被作為太空服的原料。對苯二胺與對苯二酰氯縮聚得到的Kevlar，它屬於耐高温的高分子液晶，用於超音速飛機的複合材料中。2、雜環高分子：例如聚芳亞酰胺和作為高温粘合劑的聚苯並咪唑，為宇航飛行所需的材料打下了基礎。芳綸1313（聚間苯二甲酸間苯二胺纖維）、芳綸1414（聚對苯二甲酸對苯二胺纖維） 塑料的種類很多。除了酚醛樹脂和聚乙烯外，還有聚氯乙烯、聚苯乙烯等。我們常見的有機玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯），其實也是塑料的一種。它的透明度比普通玻璃還高，有韌性，不易破碎，槍彈打上去也只能穿一個洞。它是製作飛機舷窗的絕好材料。

發明酚醛樹脂

早在1872年，德國化學家阿道夫·馮·拜耳就在研究主要由酚（從煤氣照明工業大批量產出的煤渣中提煉的類似松節油樣的溶劑）和甲醛（從本醇中提煉的防腐液體）之間的反應所產生聚集在玻璃器皿底部的棘手的殘渣。然而馮·拜耳將目光放在了新的合成塗料上，而非絕緣體上。在他看來，玻璃器皿中這種令人討厭的不易溶解的黏東西毫無研究價值可言。

但貝克蘭和其他在剛起步的電力工業中尋求商機的人認為，這個黏糊糊的東西將導致某種偉大的發現。貝克蘭和他的對手面臨的共同挑戰就是要找到某組條件——某種難以掌握的成份比率及熱量和壓力——能生產出更有效的類似紫膠的東西。最理想的是它能在溶劑裏溶解成為絕緣漆，但又能像橡膠那樣具有可塑性。