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追溯高分子材料的历史-第2部分

赛璐oid的发明 推动了材料和加工的未来创新。

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对于一个生活在19世纪中叶并且涉足材料世界的人来说,它一定看起来像是一个革命性的发展时期。 1846年,短短一年时间,古塔胶就形成了 上个月’s article; 橡胶轮胎被制造用于维多利亚女王’s carriage; 亚历山大·帕克斯(Alexander Parkes)发现了一种在室温下硫化橡胶的技术。 偶然但值得注意的实验开始了导致凯悦的技术发展’的台球材料。

该实验由瑞士巴塞尔大学的化学教授Christian Friedrich Schonbein进行。他几年前发现了臭氧,并了解到硝酸和硫酸的混合物是一种极好的氧化剂。一天,当他在厨房里蒸馏这种酸性混合物时,他敲开了烧瓶,并迅速用最接近的可用物品,即棉围裙清理了一下。当他试图通过将围裙挂在热炉上来干燥围裙时,围裙立即起火并消失。硝化纤维素也被称为guncotton,它已经被创造出来,这将导致一系列发明,这些发明都利用了纤维素的这种改性。 

枪棉的发现掀起了1840年代的军备竞赛,申请了专利,并且一些国家希望避免支付许可费来对这项发明进行逆向工程。材料的极度挥发性导致在1840年代后期在欧洲和俄罗斯各地发生了一些重大事故,最终导致禁止进一步开发并失去了对进一步试验的兴趣。

但是,在那段时间里,其中一个使用硝酸纤维素的实验室进行了实验,发现该硝酸纤维素可以溶于乙醚和乙醇的混合物中,形成一种名为胶体棉的物质。干燥后,该材料变得坚韧透明,可以用作清漆或清漆,防水涂料或薄膜。它还显示出可塑固体的潜力。在许多方面,它表现出与橡胶和牙胶一样的功能,但具有降低成本的可能性。

枪棉的发现引发了1840年代的军备竞赛。

研发冷硫化工艺的亚历山大·帕克斯(Alexander Parkes)于1856年获得了这种可模压材料的专利。被称为帕克斯辛(Parkesine),在世界范围内的大展览中展出。’该材料博览会于1862年在伦敦举行。在本次活动中获得铜牌,该材料以许多引起人们极大期望的不同产品的形式展出。该材料甚至被制成一个台球,预料到该十年末将出现更著名的发展。帕克斯(Parkes)使用各种植物油作为代理,今天我们将其称为增塑剂以达到所需的性能平衡。

但是降低成本的承诺从未实现。事实证明,用于生产胶棉的其他用途的溶剂在医学和摄影中,对于大规模生产可竞争市场的可模压材料而言,其成本太高。为了使这种材料具有竞争力,Parkes采取了使用劣质棉废料制造纤维素的方法,并加入了大量的蓖麻油增塑剂,以致该材料失去了机械性能,并且由其制成的产品缺乏尺寸稳定性。该产品的批次间差异很大,最终注定要成为商业企业。但是,本发明被认为是第一种可模塑的塑料,它为最终导致凯悦的改进铺平了道路。’s creation. 

正是在同一时期,台球大师迈克尔·费兰(Michael Phelan)在上个月提到’s 文章提供了10,000美元的奖金,用于制作可以充分替代象牙的材料制成的台球。费伦还是橡胶制成的台球桌垫材料的发明者,并且他拥有一家制造台球桌的公司的权益。他敏锐地意识到象牙短缺会危及日益流行的娱乐活动的增长。打印机制造商约翰·韦斯利·凯悦(John Wesley 凯悦)迷上了领取奖金的希望,并开始尝试制作球的其他方法。

初始版本由布,木头和纸片的组合以及各种胶水,清漆,虫胶和其他胶粘剂组成。凯悦(Hyatt)于1865年获得了他的第一个仿象牙球专利,该球是用涂有虫胶和象牙或骨粉的亚麻布制成的,并在加热和加压下进行处理。这项发明不足以代替象牙,因此凯悦继续进行实验,并于1868年获得了第二项专利,该另一项尝试是由纸和木浆与紫胶组合而成,并再次在高温高压下进行处理。

凯悦本来会很熟悉火炭胶,因为它被广泛用于治疗伤口,并在印刷业中用于保护生产线工人免于指尖擦伤。在另一起幸运的事故中,凯悦酒店有一天发现了一些从瓶子里洒下的软胶,并形成了坚硬的薄膜。他开始将最新版本的台球浸入火炭中以进行涂层。凯悦(Hyatt)遇到了同样困扰帕克斯(Parkes)的问题,他们创造了坚固,可成型的材料。因此,他继续致力于提高材料的粘度,最终开发出可以在高温高压下围绕木芯形成的化合物。 1869年4月,这为制造这种改进的台球方法获得了另一项专利。

凯悦 发现了使用樟脑作为增塑剂将赛璐oid制成可成型块的关键。

该发明最终被命名为赛璐Cell,并且被凯悦(Hyatt)发明以替代象牙,尽管这种材料的名称要到三年后才能想到。有趣的是,赛璐oid台球从未在商业上生产过,也从未提交过费兰’的公司,以奖励10,000美元。凯悦将继续致力于台球问题,直至20世纪初期,但仍未实现理想的替代象牙的理想目标。这种成功将在1900年代的第一个十年中诞生,这位发明家出生在凯悦开始实验的同时,他的职业生涯与凯悦有一些有趣的交集’s. 

凯悦,通过回顾一些帕克斯’的旧专利发现了使用樟脑作为增塑剂将赛璐oid制成可成型物质的关键。帕克斯曾使用过樟脑,但只能与其他溶剂一起使用。通过专注于樟脑并继续在高压和高温下使用他的作品,凯悦转变了帕克斯’通过改变混合物中樟脑的含量,可将其变成一种通用材料,其性质可能类似于橡胶或古塔胶。 

在凯悦(Hyatt)致力于在美国制造改良的台球期间,亚历山大·帕克斯(Alexander Parkes)的一位名为丹尼尔·斯皮尔(Daniel Spill)的合伙人接替了帕克斯’在英国失败的商业冒险,并且还发现了樟脑在制造可成型材料(他称为Xylonite)中的重要性。并行的发明导致了不可避免的专利纠纷,该纠纷在1877年至1884年间被法院捆绑。’s and 凯悦’发明的历史可以追溯到帕克斯的作品,帕克斯被认为是该材料的原始发明者。裁定赛璐oid产品的所有制造都可以继续进行也是该裁定的一部分。

在我们的下一篇专栏中 我们会跟随赛璐oid的命运,因为赛璐oid被发现以各种形式使用,这导致了另一种重要的塑料加工技术的发明。 

关于作者:Mike Sepe 是一家独立的全球材料和加工顾问,其公司Michael P. Sepe,LLC位于亚利桑那州塞多纳,他在塑料行业拥有40多年的经验,并协助客户进行材料选择,可制造性,工艺设计优化,故障排除和故障分析。联络电话:(928)203-0408• [email protected].

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