橡胶是怎样发明的?
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橡胶是怎样发明的?
橡胶,与我们的生活密切相关。防水防滑的胶靴,柔软轻便的运动鞋,电冰箱的密封垫,汽车的轮胎等等,都是橡胶做的。
天然橡胶是从橡胶树的汁液中提炼得到的产物,它是由美洲印弟安人首先发现并加以利用的。传说15世纪末著名航海家哥伦布航行到达美洲时,当地人在玩一种橡胶球的游戏,哥伦布感到很好奇,将这种橡胶球带回了欧洲。
1735年,法国科学家康达明参加考察队在南美洲住了8年,他看到当地印弟安人把一种树的树皮切开,切口处流出白色乳汁,人们把它涂在织物上面,它很快变成黑色的固体物质,可以防水。当地人把它制成防水布、防水鞋和防水容器。
到了1763年,英国化学家黑立桑和马凯尔用松节油和乙醚的混合液溶解已凝固的胶乳,得到一种黏稠的浆液,把这种浆液涂在布上,制得了质量更高的防水布。1820年,苏格兰化学家查尔斯·麦金托什发现用石脑油溶解胶乳既有效又便宜,他把溶解在石脑油中的胶乳涂在两块布之间,制成了夹布雨衣。
但是,这样生产出来的橡胶制品有一个致命的弱点:遇冷变软,容易发黏;遇热变硬,弹性变差;而且有一股难闻的气味。美国工程师古德意的一项发明改变了天然橡胶的命运。1930年,古德意因父亲破产而自谋生路,承包了邮包的生产,可邮袋十分不耐用,于是他想到了
橡胶。他学着钢铁生产时加碳的方法,也在橡胶里添加各种物质以改善橡胶的性能。经过长达10年的多次实验,终于在1839年的一天,他发现把橡胶、松节油、硫磺放在坩埚内烧煮,屋内顿时弥漫着一股难闻的臭气,古德意被呛得咳嗽不止,他赶紧拿起坩埚,将坩埚内的物体扔进了垃圾堆,离开了房间。当他再次进入房间时,他发现有一块橡胶手感良好,拉一拉弹性不错,摸一摸不黏,他意识到这就是他梦寐以求的东西。
为了获得性能最好的橡胶,古德意又进行了大量的实验,找到了这种橡胶硫化的最佳配比、最佳加热温度和最佳反应时间。1844年,硫化橡胶终于诞生了,古德意获得了该项技术的专利。1851年,他的专利被写成论文陈列在国际博览会上。1853年和1855年,古德意先后写出了两本关于橡胶的专著。这是他耗用10年的时间和家庭所有的资产,甚至欠下20万英镑的债务,经历数千次失败,为人类利用橡胶写出的杰作。
后来,科学家研究发现,天然橡胶的化学成分是聚异戊二烯,橡胶硫化实际上是对橡胶分子进行的一种化学改性,利用硫磺作交联剂,把线性的天然橡胶分子变成三维网状结构的大分子,使橡胶分子强度大大提高,使橡胶制品变得不黏不脆,坚韧而有弹性。
在第一次世界大战中,科学家用电石、乙炔作原料得到了类似于聚异戊二烯结构的甲基橡胶,这是世界上最早的人工合成橡胶。1908年,俄国化学家列别捷夫研究了二烯烃的聚合反应,1910年发现用金属钠可以使丁二烯转化为橡胶产物,他用乙醇生产丁二烯,于1913年
建成了世界上第一个大规模生产丁钠合成橡胶的工厂。1928—1931年间,美国人纽兰德和卡罗泽斯各自合成了氯丁橡胶,于1932年由美国杜邦公司投入工业生产。1930—1934年,德国又合成了丁腈橡胶和丁苯橡胶。
1954年,美国采用催化法生产出了聚异戊二烯,这是一种用人工合成生产的天然橡胶。目前,合成橡胶家族还有丁基橡胶、顺丁橡胶等,尤其是具有特种性能的氟橡胶、硅橡胶、聚硫橡胶、聚氨橡胶等,更是合成橡胶中奇葩,它们在高科技领域发挥着越来越重要的作用。