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最糟糕發(fā)明之塑料材料發(fā)展簡史
在人類近代史中，恐怕鮮有物質(zhì)如塑料一般，能如此深入、徹底地融入大眾生活的每個環(huán)節(jié)中。大到飛機、汽車、輪船，小到吸管、油漆、包裝盒，其中都少不了塑料的身影。而這些，還只是“塑料軍團”的極小一部分。如果沒有塑料，我們的生活將發(fā)生翻天覆地的變化：洗臉時，沒有了輕便的塑料臉盆;早餐時，昨天買的面包已過期變質(zhì)，沒有塑料袋的密封包裝，面包只能現(xiàn)做現(xiàn)賣……可以毫不夸張地說：“塑料，讓生活更美好!”
但凡事生一利，則必生一弊。2002年10月，英國《衛(wèi)報》評出了“人類最糟糕的發(fā)明”，曾給人類生活帶來巨大便利的塑料不幸“榮獲”這一稱號。絕大部分塑料垃圾無法被降解或循環(huán)利用，造成了觸目驚心的“白色污染”。
塑料以合成樹脂或天然樹脂為基礎(chǔ)原料，加入(或不加)各種塑料助劑、增強材料和填料，在一定溫度、壓力下，加工塑制成型或交聯(lián)固化成型，得的固體材料或制品。塑料是指以樹脂(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、著色劑等添加劑為輔助成分，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(yīng)聚合而成的材料，由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成的，它的主要成分是合成樹脂。
合成樹脂是塑料的最主要成分，其在塑料中的含量一般在40%～100%。由于含量大，而且樹脂的性質(zhì)常常決定了塑料的性質(zhì)，所以人們常把樹脂看成是塑料的同義詞。例如把聚氯乙烯樹脂與聚氯乙烯塑料、酚醛樹脂與酚醛塑料混為一談。其實樹脂與塑料是兩個不同的概念。樹脂是一種未加工的原始聚合物，它不僅用于制造塑料，而且還是涂料、膠粘劑以及合成纖維的原料。而塑料除了極少一部分含100%的樹脂外，絕大多數(shù)的塑料，除了主要組分樹脂外，還需要加入其他物質(zhì)。
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，1907年7月14日，他注冊了酚醛塑料的專利。
貝克蘭是鞋匠和女仆的兒子，1863年生于比利時根特。1884年，21歲的貝克蘭獲得根特大學(xué)博士學(xué)位，24歲時就成為比利時布魯日高等師范學(xué)院的物理和化學(xué)教授。1889年，剛剛?cè)⒘舜髮W(xué)導(dǎo)師的女兒，貝克蘭又獲得一筆旅行獎學(xué)金，到美國從事化學(xué)研究。
在哥倫比亞大學(xué)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(yīng)商工作。這使他幾年后發(fā)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(chuàng)辦了Nepera化學(xué)公司。
在新產(chǎn)品沖擊下，攝影器材商伊士曼·柯達吃不消了。1898年，經(jīng)過兩次談判，柯達方以75萬美元(相當于2013年1500萬美元)的價格購得Velox照相紙的專利權(quán)。不過柯達很快發(fā)現(xiàn)配方不靈，貝克蘭的回答是：這很正常，發(fā)明家在專利文件里都會省略一兩步，以防被侵權(quán)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里。
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，將一個谷倉改成設(shè)備齊全的私人實驗室，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(yè)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(yè)生產(chǎn)。經(jīng)過考察，貝克蘭把尋找蟲膠的替代品作為第一個商業(yè)目標。當時，化學(xué)家已經(jīng)開始認識到很多可用作涂料、黏合劑和織物的天然樹脂和纖維都是聚合物，即結(jié)構(gòu)重復(fù)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(xué)家阿道夫·馮·拜爾就發(fā)現(xiàn)：苯酚和甲醛反應(yīng)后，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(zhì)是條死胡同。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(yīng)。最初得到的是一種液體――苯酚-甲醛蟲膠，稱為Novolak，但市場并不成功。3年后，他得到一種糊狀的黏性物，模壓后成為半透明的硬塑料——酚醛塑料。
不同的是，賽璐珞來自化學(xué)處理過的膠棉以及其他含纖維素的植物材料，而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·斯溫伯恩爵士只比他晚一天提交專利申請，否則英文里酚醛塑料可能要叫“斯溫伯萊特”。1909年2月8日，貝克蘭在美國化學(xué)協(xié)會紐約分會的一次會議上公開了這種塑料。
酚醛塑料絕緣、穩(wěn)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(fā)展的汽車、無線電和電力工業(yè)中，它被制成插頭、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(xiàn)在臺球、把手、按鈕、刀柄、桌面、煙斗、保溫瓶、電熱水瓶、鋼筆和人造珠寶上。這是20世紀的煉金術(shù)，從煤焦油那樣的廉價產(chǎn)物中，得到用途如此廣泛的材料。1924年《時代》周刊的一則封面故事稱：那些熟悉酚醛塑料潛力的人表示，數(shù)年后它將出現(xiàn)在現(xiàn)代文明的每一種機械設(shè)備里。1940年5月20日的《時代》周刊則將貝克蘭稱為“塑料之父”。當然，酚醛塑料也有缺點，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(chuàng)辦了通用酚醛塑料公司，在新澤西的工廠開始生產(chǎn)。很快有了競爭對手，特別是Redmanol和Condensite兩種牢固的塑料，愛迪生曾試圖用它們制成留聲機唱片控制市場，但未成功。假冒酚醛塑料的出現(xiàn)還使貝克蘭很早就在產(chǎn)品上采用了類似今天“IntelInside”的真品標簽。1926年專利保護到期，大批同類產(chǎn)品涌入市場。經(jīng)過談判，貝克蘭與對手合并，擁有了一個真正的酚醛塑料帝國。
作為科學(xué)家，貝克蘭可謂名利雙收，他擁有超過100項專利，榮譽職位數(shù)不勝數(shù)，死后也位居科學(xué)和商界兩類名人堂。他身上既有科學(xué)家少有的商業(yè)精明，又有科學(xué)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、短褲流連于游艇“離子號”上。不過據(jù)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(shù)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(yù)付了店主100美元，要他把這套衣服陳列在櫥窗里，掛上一個25美元的標簽。當晚，貝克蘭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(相當于今天2億美元)出售給聯(lián)合碳化物公司。1945年，貝克蘭死后一年，美國的塑料年產(chǎn)量就超過40萬噸，1979年又超過了工業(yè)時代的代表――鋼。在倫敦科學(xué)博物館的展覽上，貝克蘭的曾孫休·卡拉克一手執(zhí)一個30年代的尿素甲醛塑料電話，一手展示著一個用生物可降解塑料制成的手機。
塑料的使用又帶來了負面作用。據(jù)統(tǒng)計，全球一年使用2.6億噸塑料，其中1.7億噸屬于一次性使用。人們對這種輕盈又便利的材料十分著迷，塑料制品充斥于生活的每一個角落。
人們總是很難相信，隨手丟棄垃圾的惡習(xí)，可能影響整個自然界。一家環(huán)保組織曾發(fā)布報告稱，他們發(fā)現(xiàn)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(jù)聯(lián)合國環(huán)境署的資料，塑料殘骸每年會導(dǎo)致100多萬只海鳥與10萬多只海洋哺乳動物死亡。
從上世紀70年代起，塑料袋壟斷了歐美超市購物袋的市場。現(xiàn)在僅英國每年就要使用80億個塑料袋。塑料食品袋對生態(tài)環(huán)境造成的污染極其嚴重。它的分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，自然界的光和熱、細菌和酶難以將其化解，即使埋在土里數(shù)百年它也不會分化、降解。焚燒塑料袋也不是解決問題的辦法。塑料燃燒后殘存在大氣里的氯化物及重金屬離子會嚴重危害人類健康和生態(tài)環(huán)境。
大量棄置塑料袋的堆積，已經(jīng)造成農(nóng)田和河流的嚴重污染，破壞了我們所處的生態(tài)環(huán)境。與其他國家相比，南非的“白色污染”更嚴重。大風(fēng)吹過，樹木上經(jīng)常掛滿了塑料袋，居民還以為是下雪了。為了減少環(huán)境污染，自2001年3月起，愛爾蘭政府開始征收塑料袋稅，每個塑料袋9便士。而英國也開始采取措施，使用可降解的材料制造塑料袋。
目前，世界上許多國家都開始征收塑料袋稅，試圖為“最糟糕的發(fā)明”做補救工作。但對塑料使用的依賴，使人類告別“塑料時代”愈發(fā)遙遙無期。
向綠色路徑前行任重道遠!
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