引言：从材料革命到“塑料时代”
人类历史常常以所使用的主要材料为名：石器时代、青铜时代、铁器时代等。20世纪初，随着合成树脂的出现，世界进入了一个全新的时代——“塑料时代”。1907年7月13日，比利时裔美籍化学家利奥·亨德里克·巴克兰德（Leo Hendrik Baekeland）申请了苯酚‑甲醛树脂的专利，并将这一材料命名为**“Bakelite”**（德语常译为“胶木”）。这是世界上第一种完全合成的塑料，它不依赖天然树脂，而由廉价的苯酚与甲醛经缩聚反应制得。胶木不仅开启了高分子化学的新纪元，也奠定了现代塑料工业的基础，并很快影响了工业、电工技术、家用器具和艺术设计等诸多领域。本综述根据一篇德文硕士论文，对巴克兰德及其发明的胶木进行总结，内容涉及历史、化学、应用、专利与社会影响。
一、德语“塑料”一词的词源
20世纪初欧洲还没有统一的“塑料”概念。1910年前后，德国化学家恩斯特·埃斯卡莱斯（Ernst R. Escales）提出了“Kunststoff”一词，用以代表人工合成材料。他同年创办了《Kunststoffe》期刊，并推动这一术语在德语区普及。其他语言则多以“可塑性”命名，例如英语的“plastics”、法语的“matière plastique”和俄语的“plastmass”。到1960年代，西德普遍接受“Kunststoff”，而民间仍常用“Plastik/Plaste”来泛指塑料。
二、化学基础与原料来源
2.1 原料：苯酚、甲醛与甲酚
巴克兰德选择苯酚（又称石炭酸）和甲醛作为合成树脂的原料。一战前这些化学品主要来自煤焦油：苯酚和甲酚是焦油蒸馏的副产品，以前被视为废物。甲醛则由木醇氧化制得。这些廉价原料的易得性为苯酚‑甲醛树脂的大规模生产提供了条件。随着需求增长，1930年代又发展出从异丙苯（Cumol）生产苯酚的工业方法。
2.2 缩聚机理与树脂阶段
苯酚在碱性催化剂存在下与甲醛缩合生成A阶段树脂（Resole），其产物为可熔可溶的低聚物，溶于醇类、酚或碱液；继续加热可部分交联为半固体的B阶段树脂（Resitol）；在高温高压（160‑180℃）下彻底脱水并交联，最终转化为坚硬、不溶不熔的C阶段树脂（Resit，即胶木）。巴克兰德指出，不同催化剂会影响产物：酸催化易生成易溶的诺伏酚树脂（Novolak），而适量的碱或氨类催化剂可以促进交联，生成耐热的B/C阶段树脂。
2.3 “Bakelizer”压力釜
苯酚‑甲醛缩聚会放出水和甲醇等挥发物，若在开口容器中反应会导致泡孔和脆性。巴克兰德发明了一种称为Bakelizer的密闭压力釜，能在高压下加热反应物，使气体在固化前排出。经过热压成型后，可在极短时间内得到质地均匀的B阶段半成品，再经二次加热完成C阶段固化。这种方法奠定了热固性塑料模压工艺的基础。
三、巴克兰德的人生轨迹
3.1 早年经历与摄影创业
巴克兰德1863年出生于比利时根特附近一个贫困家庭，其父亲是鞋匠，母亲是佣人。他凭借奖学金上了皇家中学，在教授西沃茨（Theodore Swarts）的指导下完成理学学士（1882）和博士学位（1885）。青年时代他对摄影着迷，1887年与朋友创办干板厂，但不久即被灵活软片技术淘汰。
3.2 Velox纸与财务自由
1891年巴克兰德移居美国，进入纽约的一家摄影公司任技术顾问。1892年，他发明了Velox相纸，可在人造光下曝光，突破了传统纸的缺陷，随即创办内佩拉化学公司。1900年，他将Velox技术以75万美元售予伊士曼柯达公司，使他36岁便实现财富自由。此后他专心科研，先后涉足电化学领域，与埃隆·胡克合作开发氯碱工业，在尼亚加拉大瀑布建设电解池装置。
3.3 投身合成树脂研究
财务无忧的巴克兰德渴望新的突破，关注到各国研究者对苯酚‑甲醛反应的探索，例如巴耳、史密斯、勒巴赫等人。他们得到的不是易溶的诺伏酚树脂就是脆性难用的Resit。巴克兰德系统总结这些失败经验，并采用不同的温度、压力和催化剂条件成功合成了A、B、C三阶段树脂，在1909年3月发表于《Chemiker‑Zeitung》的四篇论文中详述这一过程。
3.3.1 催化剂与条件的选择
文章指出，适量碱性催化剂（如碳酸钠、氢氧化钠或氨盐）可避免树脂溶解性过高，保证其能在加热时转化为不溶不熔的B/C阶段。酸性催化剂则容易得到仍可熔的诺伏酚树脂。反应温度需超过100℃才能驱走水汽。
3.3.2 热压与Bakelizer
巴克兰德强调，单纯依靠溶剂和长时间低温处理，无法获得均匀致密的材料。必须在高温和压力下固化，并通过Bakelizer排除挥发物才能避免气孔。A阶段树脂可作为涂料或浸渍剂使用；B阶段半固体可加填料模压成各种形状，再经二次固化得到C阶段成品。
3.3.3 填料与层压材料
巴克兰德将A或B阶段树脂与木粉、石棉、石英砂、石墨等混合，在液压机中加热压制，得到致密的模塑料，可用于电器绝缘件、餐具柄、汽车配件等。他还发明了将纸张、布料或木材浸泡在树脂中，再热压成型的层压板，其硬度可媲美檀木或乌木。这类材料后来广泛用于电工绝缘板和装饰板。
3.3.4 对化学结构的理解
在文章的最后，巴克兰德通过对羟苯甲醇（saligenin）与甲醛的缩合，推测胶木是一种氧苯基甲撑醚环状聚合物，其结构大致为重复单元 。这一见解虽然简略，却为后来人认识酚醛树脂的三维交联结构提供了基础。
3.4 公布与专利
巴克兰德于1909年2月5日在纽约化学家俱乐部首次公开展示胶木。他用树脂浸渍木材并加热，得到坚硬光亮的表面，现场反响热烈。当年11月，他与德国的鲁特格斯（Rütgers）公司和Knoll公司达成合作，由鲁特格斯获得大陆地区专利权，成立Bakelite Gesellschaft mbH。随后胶木的商业化与专利纠纷交织在一起。
四、专利争端与市场推广
4.1 与Lebach、Aylsworth、Redman的诉讼
胶木的成功引来模仿者。德国化学家汉斯·勒巴赫（Hans Lebach）开发的Resinit/Resit与胶木类似，但采用酸固化。巴克兰德认为其产品不过是酸催化的诺伏酚树脂，性能无法与胶木比肩，他在1909年公开批驳勒巴赫。经过几次诉讼，双方于1909年达成协议，勒巴赫加入Bakelite Gesellschaft任职。
美国爱迪生实验室的乔纳斯·艾尔斯沃思（Jonas W. Aylsworth）开发了Condensite，并宣称无需压力即可固化。巴克兰德指出Condensite实际上是诺伏酚中间体，其硬度和熔点远低于胶木。1911‑1912年的诉讼最终以巴克兰德胜诉告终，Condensite公司被迫支付许可费并合作生产。另一竞争对手雷德曼（L. V. Redman）发明的Redmanol使用六次甲基四胺（乌洛托品）催化，也与胶木相似。1912‑1921年的一系列纠纷后，三家公司于1922年合并为Bakelite Corporation，巴克兰德任总裁。
4.2 鲁特格斯公司与德国的发展
巴克兰德与鲁特格斯‑焦油炼厂合作，使胶木工艺在德国迅速工业化。1910年成立的Bakelite Gesellschaft mbH在柏林‑埃尔克纳建厂，生产热固性酚醛树脂，供电工器材厂使用。20世纪20‑30年代，埃尔克纳成为欧洲最大的模塑料生产基地，产品包括电缆绝缘板、开关、插头、电话机壳、照相机和录音机壳等。战争期间工厂被轰炸，战后在东德被国有化，更名为“VEB Plastica Erkner”，后并入“Plaste und Elaste”联合企业，生产适用于特拉班特汽车的酚醛树脂车身。统—改组后，该厂多次易手，最终成为今日Prefere Resins公司。
4.3 西德与国际市场
在西德，战后鲁特格斯迁往伊瑟隆、杜伊斯堡等地重新建立Bakelite AG，专注于高端酚醛及环氧树脂，1950年代与GfT公司合并，60年代起收购欧洲多家工厂，成为欧洲领先的热固性树脂生产商。2004年该公司出售给美国博登化工，后又并入亨熙（Hexion）集团。
五、巴克兰德的后期生活
除了工业家身份，巴克兰德还是学界活跃人物。他曾任美国电化学学会主席（1909）、美国化学工程师协会会长（1912）和美国化学学会主席（1924），并受邀在哥伦比亚大学担任名誉教授。生活中，他勤勉工作，酷爱汽车、电影与摄影，1906年驾车带家人横穿欧洲。他还热衷航海，1899年购买并自行改造帆船“Ion”，在哈德逊河到佛罗里达间往返。与妻子塞琳（Celine）育有一子一女；塞琳热爱社交与艺术，被称为“Bon Bon”，一直支持丈夫的事业。
1930年代后巴克兰德卖掉公司股份，将更多时间用于佛罗里达别墅的园艺、酿酒、帆船和悠闲生活。晚年他经常身着全白棉衣，炎热时直接连衣跳入泳池，笑称“蒸发让人凉快”。他于1944年2月23日去世，墓碑上刻着：“世上没有人比利奥·巴克兰德更懂得如何有意义、成功和美丽地生活”。
六、胶木的性质与应用
6.1 技术特性
胶木C是一种自色或淡黄色的坚硬材料，指甲无法刻划，比重约1.25。它不导热不导电，是优良的电绝缘体；能抵抗压缩、摩擦和热，应力作用下极其稳定，可耐300℃而不熔，但会炭化；耐水、不受稀酸碱影响，只能被浓硫酸或硝酸破坏。B阶段树脂经填料模压后再转化为C，获得最高硬度和耐热性。此外，胶木在光学上可制成透明或半透明材料，便于制作饰品。
6.2 涂料与浸渍
A阶段的液态胶木可作为清漆用于木材、金属表面，形成闪亮且耐酸碱的保护层；可替代传统的虫胶（shellac）用作电机线圈的绝缘漆。使用真空‑压力浸渍法，可使A树脂渗入木材纤维，形成比原木更坚硬致密、耐腐烂的“胶木木材”，其性能超过檀木、柚木等名贵木材。该技术亦用于制造纸质层压板和云母板等绝缘材料。
6.3 模压塑料
B阶段树脂与木粉、石棉、滑石、石墨等填料混合，在160‑170℃、高压下压制数分钟，先固化为B阶段，然后脱模并在烘箱或Bakelizer中二次固化至C阶段，得到坚硬的模塑制品。这种工艺可批量生产复杂零件，如电器开关壳、电线接线盒、仪器面板、旋钮、炊具柄、打火机壳等，也可制造台球、梳子、纽扣等日用品。
6.4 电工与工业应用
胶木的出色绝缘性能使其成为电工行业的重要材料。早期电机和电话线路的绝缘多用硬橡胶、陶瓷或木材，容易漏电或易燃，而胶木绝缘板和模压件则耐热、阻燃、安全可靠。因此，它迅速应用于插头、插座、开关、配电板、线圈支架等。它还被用作电机定子线圈的浸渍漆和电容器壳体。由于胶木耐腐蚀，其涂料还能作为金属的防锈漆使用。
6.5 交通与通信领域
20世纪20年代末，汽车工业开始采用胶木作为高压点火线圈壳、方向盘和各种按钮。铁路和公共交通系统（电车、公交车）利用胶木制造接头、变压器保护罩和信号装置。豪华邮轮如“伊丽莎白女王号”也配备了胶木制作的设备。
在电话行业，胶木允许制造一体化的机壳，使电话更紧凑耐用。20世纪20年代后期至30年代，荷兰爱立信公司推出了全胶木电话，虽然各型号零件不互换，但在英国和美国迅速普及。设计师亨利·德雷福斯（Henry Dreyfuss）在1930年代为贝尔电话公司设计了流线型的黑色胶木电话，1950年进一步改良为更易清洁的机型。标准化的胶木电话促进了电话在家庭中的普及，标志着通信时代的来临。
无线电广播在1920年代兴起，最初的收音机只是一块木板安装若干电子管与线圈，昂贵且难以普及。晚些时候，制造商利用压模工艺生产胶木机壳，使收音机坚固耐用且可大批量生产，价格大幅下降，促进了广播的推广。
6.6 艺术设计与装饰
20世纪20‑30年代是巴克莱特工艺的黄金时代，也是装饰艺术（Art Deco）的兴起时期。胶木模压工艺能够在几分钟内生产成千上万件一致的产品，圆角和流线外形成为这一时期设计的标志。设计师和艺术家利用胶木的可塑性和着色性制作首饰、手镯、项链、烟嘴和时尚配件，甚至Coco Chanel在1930年代也推出了胶木首饰。其丰富的颜色和光泽吸引了消费者，跨越了科技与艺术的界限。许多美术博物馆如今收藏着当时的胶木艺术品，视其为现代设计的代表。
七、论断：胶木的历史意义与社会影响
巴克兰德发明胶木不仅是化学技术突破，更是社会经济和文化变革的催化剂。1920年代以来，家用电器、通信装置和交通工具普及快速扩张，而苯酚‑甲醛树脂作为廉价而可靠的绝缘材料，使电网建设、无线电广播和电话普及成为可能。以德国柏林为例，1918年仅6.6%的家庭有电，1933年这一比例已达76%，电话线路也迅速增长。胶木的耐热绝缘性能保证了安全；其可模压性能大幅降低制造成本。例如电话机壳的成本降低约30%，收音机外壳亦可年产十万台以上。没有胶木，现代消费社会和信息时代的形成将严重滞后。
此外，胶木为第一种商业化成功的热固性树脂，它的出现打破了人类长期依赖自然材料的局面，开启了以石油副产品合成高分子材料的道路。这一技术理念后来被应用于聚酯、环氧、脲醛等多种塑料，为今天塑料工业奠定了基础。在设计与艺术领域，胶木引发了对产品造型、颜色与工业生产一体化的全新思考，推动了装饰艺术运动并影响至今。
巴克兰德本人对其发明的影响有清醒的认识。他在1909年的论文中强调了应用导向的研究方法和解决实际问题的决心。他的坚持与创新精神，使简单的煤焦油副产物变成了“物理学上最好的电绝缘体”，并为全世界打开了“千用途材”的大门。
结语
从发明Velox相纸到创造胶木，巴克兰德一生的事业贯穿了科学、工业与艺术。他在几十年前的实验室中运用压力釜和高温技术，炼出了第一块合成塑料，为现代高分子工业奠定基础。胶木的故事提醒我们：伟大的科学创新往往源于实践问题的探索和对已有知识的大胆整合。今天，当各种高性能塑料层出不穷之时，我们仍然可以从巴克兰德的历史中汲取灵感——坚持实验、重视应用、勇于跨界，这正是科技进步与社会变革相互推动的动力。
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