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不断进步的防雨技术

2022-06-25许秀华

科学大众·小诺贝尔 2022年6期
关键词:防雨蓑衣塑料制品

许秀华

公元772年9月,唐代大书法家颜真卿被任命为湖州刺史。第二年春天,他的老朋友张志和前去与之相聚。此时,已是暮春,冰雪消融。远处,一行行白鹭在西塞山前飞起。岸边,凋谢的桃花花瓣正铺在上涨的春水上。两位老友泛舟湖上,湖水中肥美的鳜鱼欢快地游来游去。此时,一位头戴青箬笠、身穿绿蓑衣的钓鱼者正不顾天空飘起的丝丝细雨,专心致志地钓着鱼。

渔歌子

〔唐〕张志和

西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥。

青箬笠,绿蓑衣,斜风细雨不须归。

防雨利用的是疏水性

如今,下雨时,我们可以穿雨衣或打雨伞。塑料和化纤工业的发展,为我们提供了优质的防水面料。而在古代,人们只能将自然界现成的一些材料加以巧妙利用。箬笠,取自禾本科植物箬叶的叶片;蓑衣,则取自蓑草或者棕叶。两者的防雨效果都不尽如人意,穿戴久了,身体仍然不免被雨水打湿。箬笠、蓑衣的质量不轻,遇水会变得更重。

箬笠、蓑衣之所以能防雨,利用的是其材料的疏水性质。什么材料疏水、什么材料亲水,用一个简单的方法就可以判断。把一滴水滴到材料表面,如果水滴团成一个球,那么,该材料就是疏水的;如果水滴沿着材料的表面蔓延开来,那么,材料就是亲水的。疏水的材料不容易被水打湿,亲水的材料很容易被水浸润。自然界里的疏水材料在水生植物中最常见,比如出淤泥而不染的荷叶。如果像菠菜叶子那样很容易被水浸润,那荷叶在水中就很容易腐烂。

从天然植物材料到塑料

很久以前,人们就已经知道松香、琥珀和虫胶这些天然的树脂具备一定的疏水性,可以用于防水。比如,我国明代就在密实的纺织品上面涂一层桐油,做出雨衣和雨伞,轻便且防水性好。那时的雨衣应该比蓑衣更接近“衣”的样子。

而在欧洲,1869年前后,英国摄影师亚历山大·帕克斯将摄影中采用的胶棉(一种天然纤维素)硝化,并用樟脑作为增塑剂,做出了一种可弯曲的硬性材料,并将其称为“帕克辛”。这是世界上最早发明的塑料。他用帕克辛做出了梳子、纽扣等。后来,美国印刷工人约翰·海厄特发现,在硝化纤维中加入樟脑,硝化纤维竟变成了一种硬而不脆、柔韧性相当好的材料,在热压的作用下可成为各种形状的制品。他将这种材料命名为“赛璐珞”。遗憾的是,赛璐珞不耐热且易燃,这限制了它的应用范围。

1907年,美籍比利时人列奥·亨德里克·贝克兰做出了世界第一种完全合成的塑料,并用自己的名字将其命名为“贝克莱特”,又称酚醛塑料。酚醛塑料绝缘、耐热、稳定、耐腐蚀、不可燃,被贝克兰称为“千用材料”,广泛应用于各个领域。1940年5月20日的《时代》周刊将贝克兰称为“塑料之父”。

第一次世界大战后,化学技术的进步催生了聚苯乙烯和聚氯乙烯的发明,这就是今天广泛采用的塑料的雏形。比起早期的酚醛塑料,这些新型塑料无色、无味、无臭,表面光滑,不仅可以用于制作管道、家电等硬性的塑料外壳,也能用于制造包装袋和塑料雨具等软性的物品。

1939年,杜邦公司又推出了塑料行业的明星——聚酰胺,即尼龙。它被称为“由煤炭、空气和水合成,比蜘蛛丝细,比钢铁坚硬,优于丝绸的纤维”。

之后,合成橡胶、亚克力(有机玻璃)、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等各种新型塑料纷至沓来。今天,我们身边的塑料已经无所不在,防水已经是塑料最平常的功用了。

“白色污染”成難题

塑料制品具有质轻、防水、耐用、生产技术成熟、成本低的优点,在全世界被广泛应用且呈逐年增长趋势。然而,凡事有利必有弊。塑料污染同样成为困扰现在和未来的重大环境问题。联合国环境规划署2018年的一份报告称,全世界总计生产的90亿吨塑料制品中,被循环利用的只有9%,另外约12%被焚烧,其余79%最终堆积在垃圾填埋场或进入自然环境中。2019年,我国塑料制品生产量高达8184万吨,约占全世界塑料制品需求量的1/4,而每年用于“白色污染”的治理经费达1850万元左右。现在,人们已经开始研发生物降解塑料,希望能解决“白色污染”问题。

同学们,假如能够选择,你们是要一个青箬笠、绿蓑衣的世界,还是要一个被塑料包围的世界呢?

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