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使塑料从化学珍品一跃而成为公众所关注的对象，是塑料被
引进到台球室这一戏剧性的事件。以前，台球是用象牙做的，而象
牙只能从死了的大象身上得到，这自然就产生了问题。
19世纪
60
年代初，有人出
10 000美元奖金来征求象牙的最好代用品，这种
代用品必须满足对台球的种种要求，如硬度、弹性、抗热、防潮和没
有纹理等。许多人跃跃欲试，美国发明家海厄特便是其中之一。
开始他的工作毫无进展，直到后来他听说帕克斯有一种妙法能使
焦木素变成可塑性物质，然后又变为坚硬的固体，他的工作才有了
转机。海厄特着手改进生产这种物质的方法，即少用价格昂贵的
乙醇和乙醚，而同时提高温度和压力。到了
1869年，海厄特用这
种他称之为赛璐珞的物质制造出了廉价的台球，从而赢得了这笔
奖金。
后来才知道，赛璐珞的用途是多种多样的，远远超出了台球桌
的范围。它能够在水的沸点温度下模塑成形；它可以在较低的温
度下被切割、钻孔或锯开；它可以是坚硬的团块，也可以制成柔软
的薄片（可以用来做衬衫领子、儿童玩具等）。更薄和更韧的薄片
可以用作胶状银化合物的片基，这样它就成了第一种实用的照相
底片。
赛璐珞有一个缺点，即由于它含有硝酸根，所以非常容易着
火，而且燃烧起来异常迅速，特别是做成薄片状时，更是如此。在
过去，赛璐珞是引起一系列火灾的原因。
如果用醋酸根代替硝酸根，则会使纤维素变成另一种叫做醋
酸纤维素的物质。经适当的塑化处理后，这种物质的性能就能与
第十一章 分 子
第十一章 分 子
赛璐珞一样或几乎一样好，此外，它还有不易着火的优点。醋酸纤
维素在第一次世界大战前夕投入使用，战后，在底片和其他许多物
品的制造方面，完全取代了赛璐珞。
高聚物
赛璐珞问世还不到半个世纪，化学家们便摆脱了必须用赛璐
珞作为塑料的基本原料的束缚。早在
1872年，拜耳（他后来合成
出靛蓝）就发现，当酚和乙醛一起加热时，会得到一种黏稠的树胶
状物质。由于他只对由反应分离出来的小分子感兴趣，结果便忽
略了留在长颈瓶底部的这种渣滓（
19世纪的有机化学家们对于沾
污玻璃器皿的渣滓一般都是这种态度）。37年后，在比利时出生
的美国化学家贝克兰用甲醛进行了实验，发现在一定的条件下，这
种反应会生成一种树脂，而且，如果在压力下继续加热，这种树脂
首先变成柔软的固体，继而又变成坚硬而不可溶解的物质。这种
树脂在柔软时可进行模塑，而且在变硬后，模塑的形状就永久地保
留下来。当树脂变硬后将其研成粉末，装入模子，再通过加热加压
可以使之合为一体。利用这种方法，即使是非常复杂的形状，也可
以既便当又迅速地压制出来。此外，这种产品一般不受周围环境
的影响。
贝克兰用自己的姓氏命名他自己的产品，即命名为贝克兰树
脂（酚醛塑料）。酚醛塑料属于热固性塑料，这种塑料一旦冷却定
形之后，就不能再通过加热使之变软（当然，猛烈加热会使之毁
坏）。另有一些塑料，如纤维素衍生物，则能反复软化，这种塑料称
之为热塑性塑料。酚醛塑料有多种用途，如用作绝缘体、胶黏剂和
层压剂等等。尽管这种塑料是古老的热固性塑料，但至今仍然是
用途最为广泛。
酚醛塑料是在实验室中由小分子制成的第一种有用的高聚
阿西莫夫最新科学指南
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物。化学家们首次圆满地完成了这项特殊任务。当然，这不是血
红素和奎宁意义上的合成，因为要合成这两种物质，化学家们必须
将排在最后的每一个原子安放在适当的位置，而且几乎是每次只
安放
1个。制造高聚物则仅要求将构成高聚物的小单元在适当的
条件下混合在一起，然后设计一个能够使这些单元自动形成长链
的反应就行了，而无须化学家们加以特殊的照料。然而，化学家们
能够运用各种方法间接地改变长链的性质，如变换原料的成分或
比例，添加少量的酸、碱或各种能够作为催化剂并能控制反应的具
体性质的物质。
由于成功地制成了酚醛塑料，化学家们自然要转向其他可能
的原料，以寻求更多的可以成为有用塑料的合成高聚物。随着时
间的推移，他们获得了许多成功。
例如，英国化学家们在本世纪
30年代发现，在高温高压条件
下，乙烯气体（
CH2=CH2）能够形成很长的链。碳原子之间的双键
中有
1个键打开并与相邻的分子连接。这个过程一次又一次地重
复进行，结果就产生了一种叫做聚乙烯的长链分子。
石蜡分子也是由乙烯单元构成的一种长链，但聚乙烯分子的
链甚至更长。因此，聚乙烯像石蜡，但并不仅仅如此而已。聚乙烯
具有石蜡那样的暗白色，有滑腻感、电绝缘性和防水性，比重较小
（它大概是能够在水上漂浮的惟一的一种塑料）。而且，在最佳状
态下，它比石蜡更坚韧、更柔软。
最初，制造聚乙烯需要具有很大危险性的高压，而且产品的熔
点相当低——仅稍高于水的沸点。在低于这个熔点的温度下，它
就开始变软，成为毫无用处的东西。显然，这是由于碳链具有分
支，从而使分子不能形成密集结晶点阵的缘故。
1953年，一位名
叫齐格勒的德国化学家发现了一种能生产无分支聚乙烯链的方
法，而且这种方法无须使用高压。这种新型聚乙烯比原先的聚乙
第十一章 分 子
第十一章 分 子
在听说齐格勒为聚合物的形成研究出一种金属有机催化剂之
后，意大利化学家纳塔开始将这一技术应用于丙烯（连结有
1个小
的一碳甲基
CH3的乙烯）。他在
10个星期之内就发现了这样的情
况，即在所获得的聚合物中，所有甲基都朝着同一方向，而不是随
意地朝向一方或另一方（在此之前形成的聚合物大都如此）。这种
等规聚合物（纳塔的妻子给起的名字）证明具有优良的性能，而且
现在已能够随意制取了。换句话说，化学家们已经能够比以往任
何时候都更加精确地设计高聚物了。由于齐格勒和纳塔在这一领
域所做出的成就，他们分享了
1963年的诺贝尔化学奖。
原子弹工程提供了另一种有用的高聚物，它是聚乙烯的另一
个新属。为了从天然铀中分离出铀
…235，核物理学家们不得不将
天然铀与氟结合来生成六氟化铀。氟是所有物质中最活泼的元
素，几乎能腐蚀所有物质。在为装氟的容器寻找能不受氟腐蚀的
润滑剂和密封剂的过程中，物理学家们选中了碳氟化合物——碳
已经与氟（取代氢）结合的物质。
直到那时，碳氟化合物仍然是实验室中的珍品。直到
1926
年，人们才获得了纯净的四氟化碳（CF4）——这类分子中的第一
种（也是最简单的一种）分子。目前，化学家们仍在努力研究这些
有意义的物质的化学性质。在已经研究过的碳氟化合物中，其中
之一是
1933年首次合成的四氟乙烯（CF2=CF2），可以看出，它实
际上是
4个氢原子被
4个氟原子所取代的乙烯。这就必然会使人
们想到，四氟乙烯也应像乙烯那样，能形成聚合物。第二次世界大
战之后，杜邦公司的化学家们制造出了一种长链聚合物，正如聚乙
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烯是
CH2CH2CH2……的单调地重复一样，这种聚合物也是
CF2CF2CF2……的单调地重复。这种聚合物的商品名称是特
氟隆。
特氟隆与聚乙烯相似，但并不仅此而已。碳
…氟键比碳…氢键
更牢固，因而也就更不易受环境的影响。特氟隆不溶于任何物质，
不会被任何物质所弄湿，是优良的电绝缘体，其耐热性甚至比新型
的、经过改进的聚乙烯还要好。就家庭主妇而言，特氟隆最为人所
熟知的用途便是用作煎锅的衬里，这样就能使要煎炸的食物不会
过分油腻，因为食物不会粘在不同任何物质亲和的碳氟聚合物上。
还有一种有趣的化合物，它并不是真正的碳氟化合物，而是本
书前面提到的氟里昂（
CF2Cl2）。它是
1932年作为致冷剂所推销
的商品。它比大型制冷装置所使用的氨或二氧化硫要昂贵；但从