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他们叫它天然橡胶(caoutchouc)或生橡胶,意思是“哭泣的木头”
。
天然橡胶被制成各种防水材料,应用范围包括他们在河上使用的独木舟。
考察归来的康达明,带回了几个乳胶样品。
样品只会在短时间内保持液态,之后就会变得干硬。
用乳胶制作的物品有一个缺点,这制约了它的适用性,那就是它们的稠度与温度有关:如果温度较低,乳胶就会硬化,变硬且脆;如果温度较高,乳胶就会被软化,直至黏稠。
1770年,前面提到过的约瑟夫·普里斯特利偶然发现,硬化的乳胶在纸上摩擦后可以擦除铅笔的痕迹。
从此,“橡皮”
(india-rubber,来自动词rub,意为“擦”
)一词就诞生了,英语中也用这个名字来表示这种材料。
但很少有人知道,橡皮擦其实是化学家的发明(自然也有察察利人的功劳!
)。
不久后,人们发现橡胶可溶于松节油。
1783年,人们将橡胶溶于松节油后,再将此溶液抹在布料上,干燥后就得到了一种防水性良好,甚至连气体也不能透过的布料。
孟格菲(Montgolfier)兄弟立即利用这一特性制造了热气球。
不论是从科学角度,还是从商业角度来看,人们对橡胶都越来越感兴趣了。
1803年,第一家橡胶厂在巴黎成立。
但是橡胶受温度影响的问题依然存在。
1834年,德国化学家弗里德里希·卢德斯多夫(FriedrichLudersdorf,1801—1886)和美国化学家纳撒尼尔·海沃德(NathanielHayward,1808—1865)发现,在橡胶中加入硫黄能明显改善其机械性能。
1839年,美国发明家查尔斯·固特异(CharlesGoodyear,1800—1860)在多次失败之后,通过将橡胶和硫黄混合加热,终于发明了后来被称为硫化(vul)的工艺过程[“硫化”
一词用来纪念火神沃肯(Vul)]。
这种工艺不仅消除了天然橡胶的难闻气味,还大大改善了它的机械特性,并提高了它对温度变化、形变、化学试剂等的抗性。
硫化工艺代表了一个巨大的技术进步,尽管在当时它的作用原理仍不得而知。
1895年,米其林(Mi)兄弟将橡胶用于制造汽车轮胎,证明了橡胶在提高汽车性能方面的有效性。
工业对乳胶的需求也急剧增长,橡胶树的种植量很快就供不应求。
因此,人们试图栽种其他品种的橡胶植物,甚至还试图了解乳胶的化学构成,以便进行可能的人工合成。
但这项工作并非易事。
英国人迈克尔·法拉第和法国人让-巴蒂斯特·杜马(Jean-BaptisteDumas,1800—1884)分别于1826年和1838年提出,橡胶的成分是碳氢化合物。
在英国人查尔斯·汉森·格雷维尔·威廉斯(CharlesHansonGrevilleWilliams,1829—1910)和威廉·奥古斯·提尔登(WilliamAugustsTilden,1842—1926)、法国人古斯塔夫·布夏达(GustaveBouchardat,1842—1918)和德国人卡尔·迪特里希·哈里斯(CarlDietrichHarries,1866—1923)等多位化学家的努力下,人们终于知道乳胶的主要成分是异戊二烯(或2-甲基-1,3丁二烯)(图26)。
图26 异戊二烯的分子结构
德国化学家赫尔曼·施陶丁格(HermannStaudinger,1881—1965)认为某些分子(例如异戊二烯)可以相互结合形成长链分子。
施陶丁格是高分子聚合物的奠基人,多年来他的观点一直遭到同行的强烈抨击,但最后他还是因其远见卓识,荣获1953年的诺贝尔化学奖。
今天我们知道,天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,也就是由异戊二烯聚合而成的长链分子(图27)。
图27 天然橡胶成分聚异戊二烯的聚合物链
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