理论教育 利奥·贝克兰的革命性创新:酚醛塑料的广泛应用和环境影响

利奥·贝克兰的革命性创新:酚醛塑料的广泛应用和环境影响

时间:2023-07-16 理论教育 版权反馈
【摘要】:在那年7月,利奥·贝克兰发明的是第一款全合成塑料,他称其为酚醛塑料。一天结束,她共列出了196件塑料制品,102件非塑料制品。然而,他很快意识到酚醛塑料适用范围更广。第二次世界大战导致自然资源紧张,塑料制品的产量急剧增加,填补了这一空白。塑料最终埋入垃圾填埋场时,化学物质会渗入地下水,进入海洋后,会被有些生物食用。用塑料部件制造的车辆较轻,因此使用燃料更少。塑料包装使食物保鲜时间更长,因此减少了浪费。

利奥·贝克兰的革命性创新:酚醛塑料的广泛应用和环境影响

“除非判断错误,否则这项发明在未来会无比重要。”利奥·贝克兰(Leo Baekeland)在1907年7月11日的日记中写道。他心情很好。在43岁时,贝克兰为自己做得很好。

他出生在比利时。如果让父亲决定,他可能还在修鞋。父亲是个补鞋匠:没有受过教育,他不明白为什么年轻的利奥需要教育。他让年仅13岁的孩子就当学徒。

但是他的母亲,一位家庭妇女,有不一样的想法。她鼓励利奥去上夜校,利奥赢得了根特大学奖学金;20岁的时候,他已经获得化学博士学位。

他娶了导师的女儿,搬到了纽约,利奥发明了一种新的影印纸,这使他发了一笔财——至少,他不需要再通过工作维持生计了。

他在纽约北部的扬克斯买了一栋房子,可以俯瞰哈德逊河。他建立了一个家庭实验室,以满足他摆弄化学药剂的爱好。1907年7月,他用甲醛苯酚做了实验。

愉快的每日记录继续。7月18日:“天气闷热,但我不介意,可以穿着无领衬衫,待在家里,我很享受这种悠闲。”不是每个富人都很开心。贝克兰知道:“华尔街街头的这些奴隶般的百万富翁怎么样呢?尽管天气闷热,他们还是需要去为钱财而奔波。”贝克兰一整天都在实验室里度过,内心的满足感难以名状。也许他在考虑,这无忧无虑的生活,他应该感谢谁——第二天日记记载,他给母亲寄了100美元。4天后的日记中写道:“这是我获博士学位第23周年……这23年是怎么过去的……现在我又是一名学生了,永远都是学生,直到死亡召唤我再次休息。”

贝克兰并不完全正确。死亡召唤他时他80岁,成了性格越来越古怪的隐士,在佛罗里达州的豪宅里过着足不出户的生活。但同时他又经历了怎样的人生啊。他赚了第二笔钱,名气够大,还上了《时代》杂志的封面,不必提到他的名字——只需说:“它不会燃烧,也不会熔化。”

在那年7月,利奥·贝克兰发明的是第一款全合成塑料,他称其为酚醛塑料。对于塑料在未来的重要性他说得没错,塑料现在无处不在。作家苏珊·弗林克尔(Susan Freinkel)写过一本关于塑料的著作,她花了一天时间记下自己触摸得到的塑料用品:灯开关、马桶座、牙刷、牙膏管;她也注意到所有不是塑料的东西——卫生纸木地板、瓷水龙头。一天结束,她共列出了196件塑料制品,102件非塑料制品。全世界生产的塑料如此之多,消耗石油产量的8%——石油通常一半用于原材料,一半用作能源

贝克兰公司的广告语也毫不掩饰:人类,已经超越动物、矿物和蔬菜分类体系;现在有了“第四王国,其适用范围永无止境”。这听起来很夸张,但事实确实如此。科学家以前曾想过改进或模仿自然物质:早期的塑料,如赛璐珞,基于植物。贝克兰本人一直在寻求材料替代虫胶——甲虫分泌的可用于电气绝缘的树脂。然而,他很快意识到酚醛塑料适用范围更广。贝克兰公司称之为“一千种用处的材料”,这次它也没有说错:酚醛塑料用于电话和收音机、枪和咖啡壶、台球珠宝,它甚至被用在第一颗原子弹上。

酚醛树脂——随着时间的推移——不会燃烧或熔化,是很好的绝缘体。外观也不错,而且很便宜。那么,还有什么人造材料可能会比在自然界发现的更轻、更强或更灵活,而且价格更实惠呢?在20世纪二三十年代,塑料从世界各地的实验室源源不断流出,有聚苯乙烯,常用于包装;尼龙,因丝袜而普及;聚乙烯,用于制造塑料袋等东西。(www.daowen.com)

第二次世界大战导致自然资源紧张,塑料制品的产量急剧增加,填补了这一空白。而当战争结束时,特百惠之类令人兴奋的新产品在市场引起轰动。

但是人们的兴奋并不持久:塑料的形象逐渐变化。1967年,电影《毕业生》主角本杰明·布拉多克(Benjamin Braddock),从一个自信的老邻居那里听到一条职业建议。“一句话,”邻居把本杰明拉到一个安静的角落,就像是要揭开生命本身的秘密一样,“塑料!”这句话被广为引用,因为它反映了这个词不断变化的内涵:对老邻居一代来说,“塑料”意味着机会和现代性;对青年本杰明一代来说,塑料代表了一切虚假、肤浅、仿造。

当时,这是不错的建议。半个世纪以来,尽管形象不佳,塑料生产增长了20倍,在接下来的20年里再次翻倍。然而,越来越多的环境问题开始出现,塑料中的一些化学物质被认为会影响动物的发育和繁殖。塑料最终埋入垃圾填埋场时,化学物质会渗入地下水,进入海洋后,会被有些生物食用。有人预计到2050年,海洋里的所有塑料比所有的鱼加起来都重。(不清楚多少人相信,因为不管是重量还是数量都无法统计。)

而且换个角度看,塑料不仅能带来经济效益,也能带来环境效益。用塑料部件制造的车辆较轻,因此使用燃料更少。塑料包装使食物保鲜时间更长,因此减少了浪费。如果瓶子不是塑料而是玻璃做的,你还会随意扔进孩子们的游乐场吗?

最后,在回收塑料方面我们必须做得更好,哪怕仅因为石油并非用之不竭。有些塑料不能回收,酚醛塑料就是其中一种。更多的塑料可以回收,但并没有回收。只有大约1/7的塑料包装被回收——远远小于纸或钢;对于其他塑料产品,回收率更低。这方面的改进需要每个人的努力。你可能见过塑料上的小三角形,数字从一到七。它们被称为树脂识别码,是行业协会的一项举措,帮助垃圾回收处理,但系统远非完美。这个行业更需要政府的努力:世界范围内垃圾回收率相差巨大。台北是成功的范例:它改变了垃圾文化,使市民乐意回收垃圾,如果不回收利用,甚至会被罚款。

技术解决方案如何?科技迷们最近享受到一项新发明——Proto Cycler:将废弃塑料送入3D打印机,再开动机器,ProtoCycler便可以制造可供3D打印机使用的线材。不幸的是,就像瓦楞纸板一样,塑料无法无限循环。不过,ProtoCycler已经接近于今天可以得到的星际迷航的模型。

最初,酚醛塑料给人的感觉就像现在的“星际迷航”复制品一样具有革命性。这是一种简单、便宜的合成产品,足以代替陶瓷餐具或金属开信刀,但足够美观,可用作珠宝,甚至可以取代珍贵的象牙。这是一种奇迹般的材料,但现在就像所有其他塑料一样——我们已经习以为常。

今天的制造商们并没有放弃这样一种想法:利用便宜的、毫无价值的东西制造出珍贵实用的东西。比如最新技术升级——利用塑料垃圾。例如,把旧塑料瓶变成类似碳纤维的材料——可能很坚固又足够轻,可以制造成可回收的飞机机翼。一般来说,将废弃塑料与其他废料混合再加上少量的纳米颗粒,有望创造出具有新特性的新材料

利奥·贝克兰要是还在世,应该会准许。

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