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2022-01-10 07:14

什么是乙烯基以及它是如何制造的?

乙烯基塑料是一种特殊类型的塑料,最早由德国化学家尤金·鲍曼在1872年发明。几十年后,一家德国化学公司的两名化学家试图在商业产品中使用聚氯乙烯,但没有成功。直到1926年,美国化学家Waldo Semon用一种新的橡胶粘合剂进行试验,才创造出了我们所知道的现代PVC——它现在在我们的日常生活中无处不在。

乙烯基塑料是如何制造的?

PVC的发现完全是偶然的。尤金·鲍曼(Eugen Baumann)不小心把一瓶氯乙烯放在了阳光下(就像化学家经常做的那样)。在里面,一种白色的固体聚合物已经成型。虽然鲍曼是一位著名的化学家,也是德国多所大学的教授,但他从未为自己发现的PVC申请过专利。

几十年后,德国一家名叫Griesheim-Elektron的化学公司的两名化学家试图将这种物质制成商业产品,但也没有成功处理这种坚硬的物质。直到美国发明家Waldo Semon在B.F. Goodrich公司工作时出现,PVC的多种用途才得到充分的开发。

这位化学家最初被指派制造一种新的合成橡胶,因为古德里奇是一家总部位于俄亥俄州的制造汽车轮胎的公司。(古德里奇公司(Goodrich Corporation)后来成为世界上最大的轮胎和橡胶制造商之一,后来出售了轮胎业务,专注于航空航天和化学品制造。)

1926年,西蒙在用乙烯基聚合物做实验,乙烯基聚合物是一种广为人知但被认为无用的物质。1999年,《纽约时报》(The New York Times)刊登了他的讣告,在最近的一次采访中,他回忆说,“当时人们认为它毫无价值。”他们会把它扔进垃圾桶。他们不知道。

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PVC生产:乙烯和氯/CC由2.0

在西蒙的多次实验中,他创造了一种粉末状物质,其质地与面粉和糖没什么不同。PVC的组成部分是由氯(由普通盐组成)和乙烯(从原油中提取)组成的。这种粉末并没有像Semon希望的那样起作用,但他继续研究,这次在粉末中加入溶剂,并将其加热到高温。

后来出现了一种果冻状的物质,它可以通过调整变得更硬或更有弹性,这就是现代PVC材料。Semon继续在他的实验室里玩,进一步发现这种胶状物质可以很容易地成型,不导电,而且防水防火。

但随着1929年股市崩盘,Semon又等了几年才有人对这种新型塑料感兴趣。根据《纽约时报》的讣告,Semon在20世纪30年代有过“灵光一闪”的时刻,当时他看着妻子Marjorie制作窗帘。看到这种乙烯基可以被加工成一种织物,他最终说服他的老板以Koroseal的商标来销售这种材料。1933年,西蒙获得了这项专利,用PVC制成的浴帘、雨衣和雨伞开始投入生产。西蒙在1995年97岁的时候被列入发明名人堂,名下有100多项专利。

a postcard of an illustrated bf goodrich rubber company in akron ohio

迈阿密大学图书馆/公共领域

生产乙烯谁?

根据乙烯基研究所的数据,乙烯基是世界上第二大销售塑料(仅次于聚乙烯和聚丙烯),在美国雇佣了大约10万人。最大的供应商位于东亚和美国,其中许多是化学公司,如杜邦和西湖化学公司,而其他的则是真正的石油公司的附属公司,如位于德克萨斯州休斯顿的西方石油公司的OxyVinyls。

据预测,随着电动汽车的兴起,越来越多与石油行业有关联的公司将把注意力转向塑料生产。毫无疑问,这将使石化产品受到更多的重视。据哥伦比亚大学(Columbia University)的State of the Planet称,石化产品目前使用15%的化石燃料作为原料,但预计到2040年将上升到50%。随着致力于应对气候危机的全球运动继续宣扬一次性塑料是一个系统故障的信息,毫无疑问,化石燃料行业将立即反击。

使用乙烯基

乙烯基研究所表示:“乙烯基的低成本、多功能性和性能使其成为几十个行业的首选材料,如医疗保健、通信、航空航天、汽车、零售、纺织和建筑。”因为乙烯基可以根据人们的需要控制其硬度或柔韧性,所以它已经进入了几乎所有的领域。

住房和有限公司nstruction

乙烯研究所估计,70%的PVC用于建筑和施工,可以在屋顶、壁板、地板、门窗、墙壁覆盖物和围栏中发现。PVC管也经常被用作卫生废物管、排气管和疏水阀。

音乐记录

1931年,RCA Victor将Victrolac作为一种生产唱片的新材料引进。以前,唱片是用虫胶、赛璐珞、橡胶或矿物填充物制成的。这种新的黑胶唱片因其重量轻、表面噪音低和抗破碎而受到好评,但直到第二次世界大战大规模生产黑胶唱片才成为主流。

医疗保健

走进任何一家医院,你都可能被乙烯基塑料包围。乙烯基覆盖的医院地板和墙壁可以减少交叉感染,乙烯基外科手套是必不可少的,聚氯乙烯为输液提供静脉导管,甚至你的药品都装在一个吸塑包装里——全是乙烯基。

纺织品

塑料自发明以来就出现在衣服里,比如雨衣和雨伞。由于其耐用性和耐水性,PVC在运动服、防火服、遮阳篷和商用帐篷中很受欢迎。它的未来感、光泽、专利皮革样的材料在20世纪60年代和70年代成为主流流行,并一直延续到今天。

汽车

作为一种耐磨涂层,PVC是汽车底部的主要保护层。它很可能也会覆盖在你的车内,比如门板和仪表板。

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乙烯基石棉瓦广告/宣传图片

乙烯基安全吗?

卫生、环境和司法中心称PVC为“有毒塑料”。没有任何一种塑料能像聚氯乙烯那样含有或释放如此多的毒素。走进任何一所学校的教室,你很可能会发现乙烯基地板、屋顶、地毯、操场设备,甚至学校用品——所有的产品都是用PVC制成的。美国国会实际上在2017年就禁止在儿童玩具中添加邻苯二甲酸盐,但该产品在学校书包、三环活页夹和午餐盒中依然存在。

邻苯二甲酸盐

邻苯二甲酸盐是用来“软化”PVC的化学物质。塑化剂被怀疑是一种内分泌干扰物,对孕妇有害,甚至与流产率有关。2018年,环保人士报道了瑞典的一项研究,该研究发现,住在有乙烯基地板的房子里的孕妇体内邻苯二甲酸盐的含量会增加。

浓浓的

废气是指你所拥有的所有产品,甚至是组成你自己房子的材料所释放的化学物质。你知道你打开盒子时闻到的新浴帘味吗?这是一堆化学物质渗入到空气中,可以持续数周。虽然这些释放出挥发性有机化合物(VOC)的影响仍在研究中,但其中许多化学物质会导致过敏和其他问题。

黑胶唱片的未来

由于乙烯基基本上是石化工业的产品,石油工业一直在寻找新的用途,特别是当汽油价格停滞不前,而汽车变得更高效,电动汽车销量上升时。彭博社指出,“随着世界努力摆脱对化石燃料的依赖,石油公司已经将塑料作为未来的关键。现在就连这看起来也过于乐观了。”

但大型石油公司并不这么认为;英国《金融时报》的蒂姆•杨表示,石化产品是“预计将加速增长的石油需求的唯一主要来源。”这些预测假设塑料需求的稳定、强劲将转化为原料消费的增加。他们为石油行业提供了罕见的乐观之光,而不是对其他需求来源增长将放缓的日益悲观的长期预测。”

不朽,曾经是塑料最宝贵的财富,现在却成了我们地球的诅咒之一。在当前的塑料经济中,大约90%的塑料产品只使用一次,然后就被丢弃了。《自然通讯》(Nature Communications)杂志的一篇社论预测道:“我们需要根本性的改变,才能对渗入环境的塑料垃圾产生显著影响。”答案可能是一个新的塑料未来,生物可降解聚合物取代传统塑料。”

然而,即使是生物可降解塑料也有它的挑战。这些“绿色”塑料需要分解工业堆肥,并继续助长我们问题的根源:一种基于当下生活便利的一次性文化。反塑料运动仍在继续发展,但在最大、最强大的行业之一的支持下,PVC无论从字面上还是比喻意义上来说,都还有很长的路要走。

TH的Lloyd对塑料和乙烯有一些想法;你可以点击这里观看他未经过滤的演讲。