塑料时代

历史上充满了与材料创新息息相关的时代:石器时代、青铜器时代和铁器时代。我们现在正处于塑料时代。塑料在我们的日常生活中改变了很多。塑料无处不在。它们存在于我们家里的每一件电器中，在我们穿的衣服中，在我们的家具中，在我们的食品包装中。

这意味着，作为历史文物的守护者，博物馆必须考虑塑料材料在我们的藏品中能保存多久。为了照顾塑料制品，我们专注于我们必须做和学习的事情。我们研究塑料也是为了更好地保存它们，以确保它们的生存。这是一件复杂的事情。塑料不是简单的材料，对一个人有用的东西可能会对另一个人有害。有些塑料存在的时间比其他的长，所以我们对它们了解更多。我们可以看到他们是如何变老的。对于其他塑料，我们可以根据它们的行为和化学性质来猜测它们将如何生存(或无法生存)，而其他塑料则是一个巨大的问号。

有那么多的塑料，还有那么多的问题我想要回答。最终。给予足够的时间。但今天我想做点时间旅行。我想回到19世纪，当科学和贸易开始研究一种我们今天都很熟悉的材料时。一种天然聚合物，在很多方面，开创了我们与塑料的关系。

第一章:橡胶

注:我读过的所有关于橡胶的使用和发展的书面描述都来自欧洲和北美(美国)的作者。是至关重要的,有一个历史悠久的使用树液(乳胶)产品(鞋和体育用品名称2)在南部和中美洲和亚洲,树木被发现产生的基聚合物橡胶、1,4-trans-isoprene 4-cis-isoprene或1。欧洲和北美市场对原材料的使用始于与南美和中美洲以及亚洲文化的贸易。欧洲和美国本来就没有防水靴或防水外套，直到有人看到巴西人生产的橡胶鞋后才开始交易。

橡胶是一种塑料，最初是用一种不同树种的干燥乳胶制成的。这种乳胶产品有很多名字，包括“古塔percha”，“印度橡胶”和“caoutchouc”(读作cowt-choo，或者至少我是这样读的)。

化学上，橡胶是由两种聚合物骨架中的一种制成的，一种是1,4-独联体4 -异戊二烯或1反式异戊二烯。发现哪种聚合物骨架取决于原始来源植物。这两种材料产生的产品在物理上是无法区分的。

天然橡胶是在19世纪用一种叫做咀嚼的方法加工的。(这一方法的英国专利可追溯到1820年。)橡胶的咀嚼作用机械地将其打碎，从而使其稍微加热，直到橡胶最终成为一种均匀的材料。

天然橡胶的颜色是橡皮筋的颜色，这是一种仍然经常由天然橡胶制成的产品，因为它具有优越的弹性。

通常添加炭黑是为了减少光线对材料的影响(着色可以防止材料分解)。在橡胶生产的早期，还添加了其他染料，使橡胶制品呈现出五彩缤纷的美丽阵列。

天然橡胶对湿度和温度的变化很敏感。在炎热潮湿的气候条件下，它会变得粘稠并发生化学分解。它在寒冷中也变得易碎。环境气候控制是天然橡胶生产的关键。

在英国，天然橡胶被用于制造许多物品，因为英国是一个岛屿国家，气候更温和。19世纪30年代，美国开始尝试销售首款防水天然胶鞋。然而，炎热潮湿的夏天很快让消费者的心情变坏了，因为他们发现鞋子变得黏糊糊的，黏糊糊的，最终有臭味。

美国的查尔斯·古德伊尔(Charles Goodyear)痴迷于寻找一种方法，让橡胶在各种温度和湿度下都能使用。有一些关于这种痴迷的精彩描述，我已经链接到了其中一个在这里。我还对固特异公司和查尔斯·固特异公司没有关系很感兴趣，但这是另一个你可以在他们的网页上了解的故事。

查尔斯·古德伊尔发现，在橡胶中加入硫可以产生一种物质，这种物质在高温和潮湿的环境中不会分解，在寒冷的环境中也不会变脆。它失去了弹性，但仍保留了一些塑性，这取决于添加了多少硫。他在美国为他的“硫化”工艺申请了专利(1844年，1851年)，然而只有他的后代看到了这一过程的收益。

硫化橡胶是一种比天然橡胶更坚固的材料。然而，橡胶中硫的存在会导致问题，因为它会老化，氧化，通常会分解。硫化橡胶可能会形成硫化氢和硫酸等化学物质，这些化学物质对附近的物体有危险，硫酸会损坏橡胶物体本身。

注意:不要把银放在硫化橡胶附近，它会很快失去光泽。

天然橡胶和硫化橡胶材料在正常环境条件下都会随着时间的推移而氧化。这种氧化作用会使材料变得脆弱，可能会导致开裂，表面变得“多尘”或有粘性(取决于物体及其环境)。橡胶的最佳储存是在无光或弱光的凉爽缺氧环境中。

无意但良好的橡胶储存

有一个地方光线弱，氧气少，而且很凉爽(物理上和隐喻上都是如此)，那就是海底的沉船遗址。

号航空母舰监控沉船上保存了许多橡胶制品。

作为一名研究科学家，我和我们的修复团队一起使用衰减全反射-傅立叶变换红外分光光度计(ATR-FTIR)来记录橡胶物体的化学指纹。

ATR-FTIR允许我记录我们看到的橡胶类型，无论是1,4-cis还是1,4-反式异戊二烯，因为它确定了哪些植物是潜在的来源，并可能帮助我们了解内战期间的贸易路线。我还希望通过监测环氧化合物和过氧化物的形成来追踪这些物体的氧化程度。

上面的垫圈的光谱让我确定橡胶为1,4-独联体-异戊二烯，这是一种美国南部或中部的树种。我还发现了环氧化物的一个泄露峰，说明橡胶正在氧化。然而，对于一个150-160年的橡胶来说，光谱总体上看起来相当不错。

这是一项正在进行的研究，它已经向我展示了一些橡胶制品在过去一个半世纪中是如何完好地保存下来的。我希望这项工作也能让未来的研究人员了解每一个物体在此时此刻的化学状态。

这就是为什么我喜欢博物馆物品的科学研究。我可以与过去联系，现在就告诉你们我们发现的很酷的东西，并把信息接力棒传递给下一个人。