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3 2 下班后的放松（第6页）

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

加热后的天然橡胶会变得很柔软，因为长长的聚合物链之间仅通过微弱的分子间作用力相互结合，而这种分子间作用力在受热条件下很容易被克服。

在硫化过程中，分子间形成了二硫键（—S—S—）（图28），提高了分子链的强度和热稳定性，同时还保有橡胶的弹性。

图28　橡胶硫化过程中形成的二硫键

异戊二烯在高温和催化剂参与的条件下发生聚合反应。

除异戊二烯外，还有许多其他分子在聚合后也会生成具有橡胶特性的材料，其中，在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料，称为弹性体（elastomer）。

弹性体的长分子链在静息状态下会自行折叠，似线团般交缠。

在牵引力的作用下，分子链伸展平铺，当撤除机械应力时，分子链又会恢复原状，这样一来，材料就可以发生弹性形变。

目前已知的弹性体众多，而化学家们对它们的合成也已轻车熟路。

弹性体通常分为热塑性弹性体（thermoplastier）和热固性弹性体（thermosettiomer）。

20世纪60年代末，人们开始生产热塑性弹性体。

这种弹性体在达到一定温度时就会软化，因此可以被模压成型。

它们一般由苯乙烯-丁二烯共聚物、聚烯烃和共聚酯组成。

而热固性弹性体通过聚合物链交联固化而成，就像最初的硫化过程一样（但不一定要使用硫黄）。

交联的过程需要在高温下进行，一旦成型，产品就不能再加热再塑造。

●　口香糖

跑步时你嚼的口香糖也是一种橡胶。

历史上最早食用口香糖类似物的似乎是玛雅人，他们会咀嚼一种从热带常绿树上提取出的橡胶球（人心果树胶，chicle）。

这种树叫作人心果树（Manilkarazapota），多产于美洲的中南部。

而现代口香糖的发明要归功于俄亥俄州（Ohio）一名叫作威廉·森普（le）的牙医，他于1869年12月28日为自己的想法申请了专利。