案例库 · 研发与科研 · 技术决策 · 1907–1939
贝克兰本想做虫胶替代品,却做出了第一种合成塑料
1907 年,利奥·贝克兰本想替代虫胶。他先做出的 Novolak 失败了,后来发明了 Bakelizer,在压力下压制苯酚和甲醛,最终得到了电木。
General Bakelite Company · Bakelite Corporation · Union Carbide · 1907-07-13
怎么回事
1907 年,比利时出生的化学家利奥·贝克兰在纽约州扬克斯,试图制造一种合成虫胶替代品。虫胶是一种来自胭脂虫分泌物的天然树脂,价格高、供应也有限。他此前已经发明了 Velox 感光纸,并以 100 万美元卖给乔治·伊士曼,用这笔钱资助自家实验室。
贝克兰先做出一种可溶性的酚醛树脂 Novolak,但商业上并不成功。苯酚和甲醛的反应自 1872 年起就已为人所知,但在常压下加热会剧烈起泡,最后只得到多孔、毫无价值的材料。贝克兰的突破是 Bakelizer——一种蛋形压力容器,把混合物在 150°C 下加压加热,压住起泡,得到坚硬、不可熔、不可溶的固体。
他于 1907 年 7 月 13 日提交专利,并在 1909 年 2 月向美国化学学会公布这一发明。电木以「千种用途的材料」做宣传。它是第一种完全合成的塑料——由合成原料制成,而不是改性的天然材料。它不导电、耐热,还能压成任意形状。
电木在 20 世纪变得无处不在:电气绝缘体、收音机机壳、电话外壳、首饰、纽扣和厨具。贝克兰于 1910 年成立 General Bakelite Company,1922 年并入 Bakelite Corporation,1939 年卖给 Union Carbide。一个失败的虫胶替代品,最后成了塑料时代的代表材料。
为什么会这样
- 贝克兰本想做虫胶替代品,先做出来的却是没什么用的可溶树脂 Novolak,起步就翻车,商业上失败了。
- 真正的突破需要一套全新的装置,也就是 Bakelizer,因为常压反应只会起泡成一团废料;关键变量是压力。
- 这个化学反应本身并不新鲜(von Baeyer 早在 1872 年就发现了)——Baekeland 的贡献在于认识到问题出在压力而非化学。
教训
贝克兰的第一种虫胶替代品之所以失败,不是化学式不对,而是工艺不对。Bakelizer 改变的是反应条件,不是原料,于是做出了第一种合成塑料。
资料来源
- Bakelite — Wikipedia (invention, history, Baekeland)
- Bakelite® First Synthetic Plastic — National Historic Chemical Landmark, American Chemical Society
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