贝克兰

贝克兰，全名：列奥·亨德里克·贝克兰（Baekeland，Leo Hendrik）（1863～1944） ，美籍比利时人，化学家，发明家，酚醛树脂（即塑料）的发明者。

生平

人类历史上第一种完全人工合成的塑料是在1909年由美国人贝克兰用苯酚和甲醛造的酚醛树脂，又称贝克兰塑料。 酚醛树脂是酚类物质和醛类物质通过缩合反应制备的，属于热固性塑料。 其制备过程共分两步：第一步：先聚合成线型聚合度较低的化合物；第二步：用高温处理，转变为体型聚合度很高的高分子化合物。

塑料时代的开始 第一种完全合成的塑料出自美籍比利时人列奥亨德里克贝克兰。1863年11月14日生于比利时港口城市根特，他的父亲是一名鞋匠 ，母亲是曾是个仆人；1882年21岁毕业于根特大学。获得根特大学博士学位；1887年：24岁时成为比利时布鲁日大学即布鲁日高等 师范学院物理和化学教授。1888年回到根特大学任化学副教授，从事照相化学研究。1889年移居美国，娶了大学导师的女儿为妻，曾发明高光敏性照相纸并从事电解研究，同 年获得一笔旅行奖学金，到美国 Baekland 从事化学研究，发明高光敏性照相纸并从事电解研究；1905年转向研究苯酚与甲醛的反应及其产物。在近5年的工作中，完成了以催化剂类型和用量控制缩聚反应，树脂的三阶段固化机理，树脂中加入木粉以克服其脆性，以高温热压法缩短固化时间和消除释放挥发物在模塑制品中产生空隙等研究，使酚醛树脂成为工业生产的第一个合成高聚物。1907年7月14日：贝克兰注册了酚醛塑料 的专利。1909年获得酚醛高温热压成型专利权，并于1910年5月在柏林吕格斯工厂组建了日产180千克多种酚醛树脂产品的通用酚醛树脂公司，后并入联合碳化物公司。酚醛塑料是世界第一种完全合成的塑料。贝克兰将它用自己的名字命名为“贝克莱特”（Bakelite）。他很幸运，英国同行詹姆斯斯温伯恩爵士只比他晚一天提交专利申请，否则英文里酚醛塑料可能要叫“斯温伯莱特”。 1909年2月8日，贝克兰在美国化学协会纽约分会的一次会议上公开了这种塑料。 事实上赛璐珞这种塑料比酚醛塑料发明的更早，只不过它是来自化学处理过的棉花以及其他含纤维素的植物材料经过加工而制得。 酚醛塑料的特点：绝缘、稳定、耐磨、耐腐蚀、不可燃， 刚性好，变形小，耐热，能在150 200°C的温度范围内 长期使用。在水润滑条件下，有极低的摩擦系数，其电绝 缘性能优良。称为“千用材料”。应用范围：汽车、无线电和电力工业中。产品：插头、插座、收音机、电话外壳、螺旋桨、阀门、齿轮、管道、台球、把手、按钮、刀柄、桌面、烟斗、保温瓶、电热水瓶、钢笔和人造珠宝上。酚醛塑料的缺 它受热会变暗，只有深褐、黑或暗 点：绿3种颜色，缺点是冲击强度差，质脆容易摔碎。 这是20世纪的炼金术，从煤焦油那样的廉价产物中，得到用途如此广泛的材料。 1940年5月20日的《时代》周刊则将贝克兰称为“塑料之父”。 酚醛塑料—第一个 工业化的高分子材料 早在1872年，德国化学家阿道夫冯拜尔就发现：苯 酚和甲醛反应后，玻璃管底部有些顽固的残留物。不过拜 尔的眼光在合成染料上，而不是绝缘材料上，对他来说， 这种黏糊糊的不溶解物质是条死胡同。对贝克兰等人来 说，这种东西却是光明的路标。从1904年开始，贝克兰 开始研究这种反应。最初得到的是一种液体――苯酚－甲 醛虫胶，称为Novolak酚醛树脂，但市场并不成功。3年 后，他得到一种糊状的黏性物，模压后成为半透明的硬塑 料――酚醛塑料。 1910年：贝克兰创办了通用酚醛塑料公司，在新泽西的工 厂开始生产。1926年：专利保护到期，大批同类产品涌入市场。经过谈 判，贝克兰与对手合并，拥有了一个真正的酚醛 塑料帝国。1939年：贝克兰退休时，儿子乔治华盛顿贝克兰无意从 商，公司以1650万美元（相当于今天2亿美元）出 售给联合碳化物公司1945年：贝克兰死后一年，美国的塑料年产量就超过40万 吨，1979年又超过了工业时代的代表――钢。 在伦敦科学博物馆的展览上，贝克兰的曾孙休卡拉克一手执一个30年代的尿素甲醛塑料电话，一手展示着一个用生物可降解塑料制成的手机。 石油产品开创了塑料的新时代 20世纪40年代，乙烯类单体 的自由基引发聚合反应迅速发展， 实现工业化的包括氯乙烯、聚苯乙 烯和有机玻璃等，这是合成高分子 蓬勃发展的时期。 进入50年代，从石油裂解而得的a－烯烃成为合成高分子的主要原料，主要包括乙烯与丙烯。 低压聚乙烯、聚丙烯的合成 德国人齐格勒Karl Ziegler与意大利人纳塔GiulioNatta分别发明用三乙基铝和三氧化钛组成的金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法。 低压聚乙烯于1952年实现工业化； 低压聚丙烯于1957年实现工业化。 这是高分子化学的历史性发展，因为以石油为原料能建设 年产10万吨的大工厂。 为褒奖他们在烯烃合成高分子领域的杰出贡献，二人共同获得1963年的诺贝尔化学奖。齐格勒是德国有机化学：1920年：获马尔堡大学化学 博士学位。。1924年任美国化学学会会长。1927年：在海德堡大学任教授。1936年：任哈雷一萨勤大学化学 学院院长。1953年：研究有机金属化合物与 齐格勒 乙烯的反应时发现，在 常压下用催化剂得到了 结晶聚乙烯塑料。G纳塔是意大利高分子化学家：1954年：纳塔用催化剂合成了结 晶聚丙烯。 纳塔 新型合成耐高温材料 60年代，由于要飞往月球而出现耐高温高分子的研究热。耐高温的定义： o 材料能够在氮气中500 C 环境中能使用一个 o月； 在空气中300 C 环境下能使用一个月。耐高温高分子主要分为两大类：1、芳香聚酰胺：例如苯二胺与间苯二酰缩聚得到的Nomex，这在当时曾被作为太空服的原料。对苯二胺与对苯二酰氯缩聚得到的Kevlar，它属于耐高温的高分子液晶，用于超音速飞机的复合材料中。2、杂环高分子：例如聚芳亚酰胺和作为高温粘合剂的聚苯并咪唑，为宇航飞行所需的材料打下了基础。芳纶1313（聚间苯二甲酸间苯二胺纤维）、芳纶1414（聚对苯二甲酸对苯二胺纤维） 塑料的种类很多。除了酚醛树脂和聚乙烯外，还有聚氯乙烯、聚苯乙烯等。我们常见的有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯），其实也是塑料的一种。它的透明度比普通玻璃还高，有韧性，不易破碎，枪弹打上去也只能穿一个洞。它是制作飞机舷窗的绝好材料。

发明

发明酚醛树脂

早在1872年，德国化学家阿道夫·冯·拜耳就在研究主要由酚（从煤气照明工业大批量产出的煤渣中提炼的类似松节油样的溶剂）和甲醛（从本醇中提炼的防腐液体）之间的反应所产生聚集在玻璃器皿底部的棘手的残渣。然而冯·拜耳将目光放在了新的合成涂料上，而非绝缘体上。在他看来，玻璃器皿中这种令人讨厌的不易溶解的黏东西毫无研究价值可言。

但贝克兰和其他在刚起步的电力工业中寻求商机的人认为，这个黏糊糊的东西将导致某种伟大的发现。贝克兰和他的对手面临的共同挑战就是要找到某组条件——某种难以掌握的成份比率及热量和压力——能生产出更有效的类似紫胶的东西。最理想的是它能在溶剂里溶解成为绝缘漆，但又能像橡胶那样具有可塑性。