人類材料之王 ▶ 從拯救大象到殘害海龜 塑膠的歷史

人類日常生活常見幾種材料，有陶瓷、玻璃、鋼鐵、水泥與塑膠等，這其中塑膠的歷史就只是個弟弟。在這裡面，陶瓷的歷史最悠久，人類在呼呼嘿嘿時代就會做陶器了，少說也有2萬6000年。接著西元前3000年左右，人類也學會了製造玻璃，比鐵的歷史更早。鐵則是在西元前1400年由西台帝國所發明，鋼也在差不多的時代出現。現代水泥比較晚，歐洲人於1820年代才發明，算是比較年輕的。不過塑膠全面普及是在二戰後，也就是說台灣老一輩的人小時候是沒有塑膠的。

人類文明發展了上千年，一直以來就在尋找一種「理想」的材料。木材、琥珀、玻璃等天然材料，要嘛是太稀少，要嘛是太貴，要不然就是沒有足夠的彈性而不能大規模生產。最終人類發明了塑膠，這個塑膠不但便宜，且又輕又堅固，可以透明也可以著色，還能輕鬆打造成各種形狀。所以塑膠一問世，立刻打趴了各種材料，成為了材料最佳解決方案。

在說塑膠的歷史之前，得先聊聊塑膠是什麼。英文的「plastic」如果當形容詞用，是可塑性、柔軟的意思，如果當名詞就是塑膠。當然，不是可塑又柔軟就可以稱為塑膠，要不然黏土、麵團也是囉? 根據日本工業規格的定義，塑膠是以「高分子物質為主要原料，在人為的塑造下，做成有用形狀的固體」，這段話的關鍵在於「高分子」。我們周遭許多東西都是由數個原子結合而成的分子，例如水是一個氧元子和兩個氫原子結合而成 ; 糖是由十二個碳、二十二個氫和十一個氧組成，合計四十五個原子結合而成的分子。如果原子數量在數千個以下，就是低分子。高分子則是由數千到數萬以上的原子結合而成。

不過，高分子不是什麼稀奇的東西，我們體內的DNA與蛋白質也都是高分子。但是，這些高分子不能在人為的塑造下做成有用的形狀，所以不能稱為塑膠。簡單來說，以人為的方式將許多原子連結起來，做成容易固定的回體，就可以稱為塑膠。因此，塑膠的範圍非常地廣，塑膠並不是單一物體，例如做絲襪的尼龍、做手提袋的聚酯纖維，這都是塑膠。塑膠可以做成塑膠瓶，也可以做成襯衫、衣服和磁帶等，是真的可以做到了千變萬化。

很多塑膠都是以「poly-」為開頭，這在希臘語中就是「多」的意思。但是巨大分子對化學家而言，一直有一個門檻在那邊，因為巨大分子很難溶於液體之中，難以對其進行化學反應，何況是分析了。高分子在實驗的時候，偶然也會有許多個分子連結，形成高分子的情形。不過那樣形成的高分子多是噁心的黏稠物質，也難怪研究高分子的化學家不多了。

就這樣子，高分子的化學發展比低分子落後很多，一直到了19世紀中葉才有所進展。等到塑膠、合成纖維真正普及，又晚了一個世紀。其實硬要說啊，塑膠的歷史也是蠻早的，我們常稱塑膠為「合成樹脂」。樹脂就是松脂等樹木的汁液乾燥後的固體，不過用途僅限於接著劑與防滑劑。漆也是樹脂的一種，把漆樹取得的樹液，塗抹在木材等物質的表面上。漆液產生化學作用後做成漆器，可以說是塑膠的祖先，但人工塑膠卻很晚才出現。

1845年，瑞士化學家尚班，他在家中的廚房做實驗時不小心把硝酸和硫酸潑灑到地上。由於他老婆禁止他在家中做實驗，他連忙把老婆的圍裙在地板上擦，結果圍裙竟然瞬間著火，燒成了一團灰燼，看起來老婆更怒了。不過這不是重點，重點是他發現了圍裙中的纖維素產生化學變化，形成了硝化纖維。因為這個纖維素易燃，後來也被做成炸藥，這也是塑膠發展的濫觴。

接著鏡頭一轉到同一年代的美國，這時候美國非常流行撞球，而撞球的都是用象牙做的。不過，隨著非洲大象的數量越來越稀少，象牙短缺下，撞球也面臨停產。撞球製造商於是下達懸賞令，誰能發明取代象牙的材料，就能獲得一萬美元。1856年，美國的發明家海厄特發現把硝化纖維混入20%的樟腦，硝化纖維就會變得硬硬der。這種可以任意塑造，又硬又堅固的東西叫做賽璐珞，成為了新的撞球原料。

賽璐珞不只拯救了非洲大象，還被拿來做成眼鏡架、餐具、假牙等。也因為賽璐珞的原料是樟腦，這讓盛產樟腦的台灣站上了世界舞台。日治時期的樟腦，年生產量約佔了世界總產量的70%，台灣可是名副其實的樟腦王國。1889年，柯達公司把賽璐珞拿來做電影膠片，也普及化了相機。因為賽璐珞是第一種能夠做成薄片，又能捲起來裝進相機中的透明材料，這技術一直持續到1950年，所以說賽璐珞在文化上也扮演了非常重要的角色。不過，賽璐珞有一個致命的缺點，就是非常容易燃燒，只要暴露在超過150度的高溫下就會自爆。也因為賽璐珞過於危險，現在已經很少看到，歐盟也禁止使用，但賽璐珞在材料史上佔有一席之地，更與台灣發展息息相關。

1920年，德國化學家施陶丁格提出了高分子的概念，這是一個很新穎的學說。不過，身為和平主義者的施陶丁格在當時受到納稅的迫害，他的研究也就沒人理他了。後來美國的化學家卡羅瑟斯一直想從實驗中證明施陶丁格的理論。1934年，在杜邦公司的支持下，卡羅瑟斯搞出了像高分子般的物質，不過毫無卵用，無法應用在商品上，就沒辦法幫公司賺錢。有一天，卡羅瑟斯的下屬發現，這玩意竟然可以拉到非常長。這是一種像蠶絲一樣的堅韌纖維，這就是人類第一個發現的合成纖維尼龍。尼龍絲襪從1940年開始在美國上市，尼龍本來就是個好東西，加上杜邦公司是個行銷天才，打著由碳、空氣與水製成，比蜘蛛絲輕、比蠶絲美、比鋼鐵更堅韌的廣告詞，還訴諸了愛國主義，獲得了巨大的成功。產品一上市便銷售一空，當時正值二戰期間，杜邦公司把尼龍打造成愛國商品，說這是愛國絲襪「有了尼龍我們還需要買日本的絲綢嗎?」這下，連美國政府都不得不支持了。

所以塑膠一路演變下來，出現了各種塑膠，豐富了人類的日常。不過說到塑膠之王，還是得叫聚乙烯一聲大哥哥。聚乙烯是我們日常生活最常看到的塑膠，塑膠袋、塑膠桶都是聚乙烯的產品。聚乙烯佔了所有塑膠的四分之一，而且在短時間內它的王者地位都不會被威脅。與尼龍一樣，聚乙烯的發現也是偶然。1933年，英國的帝國化學工業在做乙烯的反應實驗時不小心放入了氧氣，結果搞出了一堆白色的蠟狀沉澱物，這就是聚乙烯。

1939年二戰開打，聚乙烯也開始生產，並運用在雷達上。聚乙烯是一種極好的絕緣材料，雷達波可以從中穿過，非常適合用來建造雷達站。1941年，英國研制出人類第一款空對空雷達，在夜戰中取得了極大優勢，最終英國取得了英倫空戰的勝利，還把雷達技術輸出給美國，對太平洋戰爭的幫助頗大。戰爭結束後的50年代，各種塑膠製成的日常用品被製造出來。到了80、90年代，汽車與電腦相繼普及，奠定了塑膠材料之王的位。塑膠的技術還很年輕，未來還有更多的無限可能，也是很值得期待的吧。我們講到這邊，我都快把塑膠吹到天上去了，你是不是以為我會順水推舟業配什麼塑化產品嗎?

由於塑膠並非自然界原本就存在的物質，所以無法靠自然界既有的方式分解。像是我們把塑膠製品埋在土中，過了一萬年，它仍是一塊塑膠，基至變成了塑膠微粒。近年來，塑膠微粒遭到棄置，漂流到海洋造成了環境污染。我們使用後丟棄各種塑膠製品，因為紫外線而脆裂，變成了細細的粉未。塑膠微粒大量漂流在海水中，被魚類等海洋生物吃掉，而我們又吃了那些海洋生物而自食惡果，造成一個惡性的循環。因為塑膠很容易吸附有機物質，因此人類的體內很有可能濃縮各種毒物。隨著世界人口的成長，塑膠的使用量只會越來越多。如果這種情況持續下去，到了2050年，海洋中的塑膠微粒總量將超過所有的魚類總重量，實在令人擔心。

有鑑於此，嘉義市政府環境保護局積極提供民眾養成自備環保杯，環保袋及環保餐具等習慣，推動源頭減量相關政策，包括自備環保杯優惠、環保袋循環再利用，減塑商店和環保夜市等減塑政策。像是自備環保杯的活動，民眾只要自備環保杯買飲料，不僅可以優惠折價，還可以抽獎，有得喝又有得拿。政府也設置了30處的環保循環再利用箱，讓民眾買東西時減少購買塑料袋。轄內的餐飲店家也響應減塑商店，店內不使用一次性的餐具，也不提供塑膠袋，如果自備餐具還有優惠，以減低對環境的傷害。政府也積極推動文化路的環保夜市，逛夜市時一起自備環保餐具及落實垃圾減量，文化路夜市更在去年全台環保夜市評鑑中榮獲「特優獎」的殊榮。

嘉義市有效的降低民眾使用一次性塑膠製品，3年內大幅減少了18%的垃圾。全是市民與政府的相互合作，讓嘉義市逐步達成「減塑、低碳、清新」的環保「嘉」園。我們台灣將在2030年全面禁用購物用塑膠袋，以及各類免洗餐具、一次用外帶飲料杯還有塑膠吸管。雖然2030年很像還很早，但習慣的養成並非一蹴可及，我們越早開始減少製造、使用塑膠，對地球與生態環境的危害就會越小。為了自己與下一代，大家一起努力吧。