正文 天然橡膠的硫化(1 / 2)

天然橡膠是一種有機物質,是由從熱帶叢林中高大的橡膠樹切口流出的乳汁凝固成的。根據西班牙宮廷曆史學家1615年的記錄,歐洲人知道橡膠是從移居葡萄牙的意大利航海家哥倫布在1498年第二次遠航去美洲新大陸帶回的橡膠球開始的。

在科學文獻裏,首先記錄橡膠的性質、采集及其應用的是法國科學家拉康達明寫給法國科學院的特別備忘錄。1735年,拉康達明參加巴黎科學院派往南美洲厄瓜多爾測量緯度的平行線,以確定地球的真實形狀。他在那居住了8年,回到法國後,向科學院提交了一份報告,報告中敘述道:當地印第安人從橡膠樹幹上割取乳膠,倒在衣服上做成防雨的遮披,用泥坯模型浸製成膠鞋和軟的盛水容器,當地人稱它為“流淚的樹”。這一詞至今保留在法文“橡膠”中。拉康達明並把橡膠樣品帶回巴黎。

橡膠被帶到歐洲後沒有得到應用,因為它在夏天發黏,冬天變硬,很難處理。

1768年,法國化學家馬凱將橡膠溶解在乙醚中,塗敷在布匹上製成一雙騎馬的長筒靴,贈送給一位文藝名流。1770年,英國化學家普利斯特裏發現橡膠可以用來擦去鉛筆字跡,就稱它“摩擦物”,成為英文中橡膠的名稱。1791年,英國人彼爾將橡膠溶解在鬆節油中,然後塗敷在布匹上,作為防雨布出售,使橡膠獲得了實際應用。

1823年,英國化學製品商人馬辛托希又將橡膠溶解在石腦油中,塗敷在布匹上,製得防雨布。但是這種防雨布和彼爾製成的防雨布一樣,在冬天的雨水中變硬,夏天散發出難聞的氣味,且易脫落。

1835年,馬辛托希的合夥人韓可克在製造防雨布過程中,為了使橡膠易溶解在石腦油中,先將橡膠撕成碎塊,為此他製成一種撕碎橡膠的機械,由兩個轉動的帶齒的圓筒組成。但在試用時與他預想的結果恰恰相反。橡膠不但沒有被撕碎,反而失去彈性,黏成一團。於是他就幹脆把它與原來切下的廢邊料捏合在一起使它們成塊重新利用。這樣逐漸演變成今天橡膠製品過程中的塑煉,或稱塑煉過程,是提高橡膠可塑性必不可少的過程。今天橡膠的塑煉是將橡膠放置在表麵光滑的兩輥軸中旋轉輾壓。橡膠在經過塑煉後達到柔軟適度,才可添加其他各種添加劑。

為了消除橡膠製品冷時變硬和熱時發黏的缺點,不少人在從事著研究。韓可克在操作橡膠製品過程中,添加了各種物質,如瀝青、煤焦油等,發現摻入硫黃可以提高橡膠的彈性。1843年他取得英國橡膠加硫的專利。他的一位朋友提出用希臘神話中的火神表示橡膠硫化。

接著,發明利用硝化纖維素製造塑料的帕克斯,創造出橡膠冷硫化方法,是利用硫的氯化物——氯化硫(S_2Cl_2)摻入橡膠中。1853年,他利用植物油硫化橡膠,生產硫化油膠,至今仍用在橡膠工業中。

到1851年,英國每年進口橡膠已達700噸。

橡膠硫化是指生橡膠與硫黃、促進劑等在一定溫度和壓強下作用而成熟橡膠的過程,可使橡膠在較大溫度範圍內具有塑性孝強度大、溶解度小和彈性高等優點。在硫化過程中,硫與生橡膠進行化學反應,減少橡膠分子的不飽和性,使橡膠的線型分子通過硫交聯形成交聯網絡。硫化劑除硫黃外,也可用其他含硫或不含硫的物質。

在美國最早進行橡膠硫化的是一位橡膠製品廠主哈瓦德。這是在橡膠表麵撒上硫黃,放在日光下曝曬。1838年,他的合夥人古德意以200美元購買了這家橡膠製品廠,也購得這種橡膠表麵撒硫黃的專利。古德意認為這種方法隻是表麵硫化,需要進一步試驗研究。他在1839年取得成功,但未能找到讚助人,保持秘密5年之久。

據美國出版的一本《工業化學概論》中說:古德意在自己家中進行著硫黃摻入橡膠的試驗。他的妻子討厭硫黃的氣味,因此他不得不等待他的妻子離開家的時候進行試驗。一天,他的妻子突然按原定時間提前回家,他隻得將摻入硫黃的橡膠藏匿在熱爐子旁邊,第二天早晨發現橡膠在受熱後不僅不發黏,而且變得柔韌了,拿到室外寒冷的空氣中也不再變硬。就是這樣,他完成了橡膠熱加硫的化學工藝。

關於古德意發現橡膠熱加硫的化學工藝,還有不少如上述類似的敘述,說明古德意的發現是偶然的。但是這種偶然性在許多科學技術的發明創造中往往是寓於必然性之中的,隻有在長期不斷的試驗中才有可能出現這種偶然性。

古德意在所繼續進行的試驗研究中還發現了橡膠硫化的第一個加速劑——白鉛【堿性碳酸鉛2PbCO_3·Pb(OH)_2】。他的—個兄弟N.古德意在1851年還發現在橡膠硫化過程中硫的用量影響到橡膠的性質,發現在橡膠中摻入較大量硫(達40%—50%)時,將形成硬橡膠,這是最早的適於模壓的熱固性塑料,並取得專利。