【科學史沙龍】塑膠的故事

■我們今天生活在一個充斥著塑膠的世界,然而早期的塑膠跟現在我們放眼所及的塑膠,其實差異甚大。塑膠在這一兩百年內,究竟有何演變?

講者| 國立台灣大學化學系 牟中原教授
撰文|高英哲

最早的塑膠始於十九世紀,也就是俗稱的賽璐珞,是美國發明家海厄特 (John Wesley Hyatt) 用天然材料製程的一種樹脂,是第一款成功商業化的半合成塑膠,可用來替代當時被濫捕濫殺的象牙製品。然而賽璐珞含有硝酸根,遇火或處在高溫環境很容易燃燒,用賽璐珞替代象牙製成的撞球,有時候打一打還會爆炸。後來研發出性質比較穩定的塑膠之後,就很少再使用賽璐珞了;時至今日剩下的賽璐珞製品,除了愈來愈少見的底片以外,大概只剩下乒乓球而已。

電木是另一種早期塑膠,由美國化學家貝克蘭 (Leo Hendrik Baekeland) 在 1907 年,改進酚醛樹脂的製程所產生,常用於製作黑膠唱片、電話機跟電視機外殼。由此可見早期的塑膠跟我們現在所想的不太一樣,製品精美漂亮,不會令人覺得醜陋,最重要的是它們在自然環境中還是能夠分解,不至於永存不滅。

現代塑膠的起源,始於德國化學家施陶丁格 (Hermann Staudinger) ,他在 1920 年提出高分子的說法,也就是大分子是由小分子透過化學鍵,聯結起來的聚合物。塑膠以高分子聚合做為製作概念,才得以在短短數十年內,有如此驚人的發展。

我們在現代生活中,使用著各式各樣的塑膠。聚乙烯 (PE) 是一種熱塑型塑膠,也就是加熱之後可以塑形。高密度聚乙烯含有較多長鍊,用來製造成型製品;低密度聚乙烯含有較多支鍊,用來生產薄膜。聚苯乙烯 (PVC) 可以吹氣進去,是絕佳的絕緣材料,黃色小鴨就是用聚苯乙烯做的。鐵氟龍 (PTFE) 性質非常安定,因此用來製造不沾鍋。聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 這種聚酯類塑膠,則是寶特瓶的主要原料。

塑膠雖然帶給我們許多生活上的便利,然而也產生了不少毒害我們身體健康的事件。比方說用來製成美耐皿的三聚氰胺,因為含氮量高,被不肖食品業者掺入狗罐頭或奶粉中,在檢驗時製造出高營養的假象,食用的人們容易因此產生腎結石。前幾年鬧得沸沸揚揚的塑化劑,雖然本身在正常使用下沒有毒性,但是工業用量實在太大,流入環境之後會造成不良影響;若是直接食用攝入人體,多少也會對身體造成一些傷害。

塑膠垃圾的問題,是人類帶給環境最大的衝擊之一。不同種類的塑膠,在自然環境下所需分解的時間也不同, PE 塑膠袋大概 10-12 年可以分解,尼龍布跟塑膠瓶需要 30-50 年,至於萬惡的 PVC 則會永世長存。人類如果不想未來生活在塑膠山跟塑膠海中,就要想出不會長存於自然環境中的替代品,比方說用生物可分解的澱粉塑膠製成的餐具,就是一個值得嘗試的新方向。塑膠確實帶給我們許多好處,然而享受塑膠便利性的人類,應該可以再多負一點責任。

 

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