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最糟糕發(fā)明之塑料材料發(fā)展簡(jiǎn)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(gè)環(huán)節(jié)中。大到飛機(jī)、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(tuán)”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(shí)，沒有了輕便的塑料臉盆;早餐時(shí)，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(guó)《衛(wèi)報(bào)》評(píng)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(hào)。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(qiáng)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(rùn)滑劑、著色劑等添加劑為輔助成分，在加工過程中能流動(dòng)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(rùn)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(shí)樹脂與塑料是兩個(gè)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(shí)人列奧·亨德里克·貝克蘭，1907年7月14日，他注冊(cè)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(shí)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(shí)就成為比利時(shí)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(jiǎng)學(xué)金，到美國(guó)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(lì)下，貝克蘭留在美國(guó)，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(yáng)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(dá)吃不消了。1898年，經(jīng)過兩次談判，柯達(dá)方以75萬美元(相當(dāng)于2013年1500萬美元)的價(jià)格購(gòu)得Velox照相紙的專利權(quán)。不過柯達(dá)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(huì)省略一兩步，以防被侵權(quán)使用。柯達(dá)被告知：他們買的是專利，但不是全部知識(shí)。又付了10萬美元，柯達(dá)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(yáng)克斯的一座俯瞰哈德遜河的豪宅，將一個(gè)谷倉(cāng)改成設(shè)備齊全的私人實(shí)驗(yàn)室，還與人合作在布魯克林建起試驗(yàn)工廠。當(dāng)時(shí)剛剛萌芽的電力工業(yè)蘊(yùn)藏著絕緣材料的巨大市場(chǎng)。貝克蘭嗅到的第一個(gè)誘惑是天然的絕緣材料蟲膠價(jià)格的飛漲，幾個(gè)世紀(jì)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(gè)商業(yè)目標(biāo)。當(dāng)時(shí)，化學(xué)家已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)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(guó)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(duì)他來說，這種黏糊糊的不溶解物質(zhì)是條死胡同。對(duì)貝克蘭等人來說，這種東西卻是光明的路標(biāo)。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(chǎng)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(yùn)，英國(guó)同行詹姆斯·斯溫伯恩爵士只比他晚一天提交專利申請(qǐng)，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(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)紐約分會(huì)的一次會(huì)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(jī)和電話外殼、螺旋槳、閥門、齒輪、管道。在家庭中，它出現(xiàn)在臺(tái)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(jì)的煉金術(shù)，從煤焦油那樣的廉價(jià)產(chǎn)物中，得到用途如此廣泛的材料。1924年《時(shí)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(jī)械設(shè)備里。1940年5月20日的《時(shí)代》周刊則將貝克蘭稱為“塑料之父”。當(dāng)然，酚醛塑料也有缺點(diǎn)，它受熱會(huì)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jī)唱片控制市場(chǎng)，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(biāo)簽。1926年專利保護(hù)到期，大批同類產(chǎn)品涌入市場(chǎng)。經(jīng)過談判，貝克蘭與對(duì)手合并，擁有了一個(gè)真正的酚醛塑料帝國(guó)。
作為科學(xué)家，貝克蘭可謂名利雙收，他擁有超過100項(xiàng)專利，榮譽(yù)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(hào)”上。不過據(jù)說他只有一套正裝，而且總是穿一雙舊運(yùn)動(dòng)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(guó)藍(lán)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(gè)25美元的標(biāo)簽。當(dāng)晚，貝克蘭從妻子口中獲悉這等價(jià)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(duì)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(shí)，兒子喬治·華盛頓·貝克蘭無意從商，公司以1650萬美元(相當(dāng)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(guó)的塑料年產(chǎn)量就超過40萬噸，1979年又超過了工業(yè)時(shí)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(gè)30年代的尿素甲醛塑料電話，一手展示著一個(gè)用生物可降解塑料制成的手機(jī)。
塑料的使用又帶來了負(fù)面作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(duì)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(gè)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(gè)自然界。一家環(huán)保組織曾發(fā)布報(bào)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(guó)環(huán)境署的資料，塑料殘骸每年會(huì)導(dǎo)致100多萬只海鳥與10萬多只海洋哺乳動(dòng)物死亡。
從上世紀(jì)70年代起，塑料袋壟斷了歐美超市購(gòu)物袋的市場(chǎng)。現(xiàn)在僅英國(guó)每年就要使用80億個(gè)塑料袋。塑料食品袋對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的污染極其嚴(yán)重。它的分子結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，自然界的光和熱、細(xì)菌和酶難以將其化解，即使埋在土里數(shù)百年它也不會(huì)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(huì)嚴(yán)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(yán)重污染，破壞了我們所處的生態(tài)環(huán)境。與其他國(guó)家相比，南非的“白色污染”更嚴(yán)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(gè)塑料袋9便士。而英國(guó)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(guó)家都開始征收塑料袋稅，試圖為“最糟糕的發(fā)明”做補(bǔ)救工作。但對(duì)塑料使用的依賴，使人類告別“塑料時(shí)代”愈發(fā)遙遙無期。
向綠色路徑前行任重道遠(yuǎn)!
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