生胶的到来,让王磊和沙河所的工匠们迎来了一个全新的、完全陌生的材料处理领域。这粘乎乎、有异味、天热时变得软塌塌粘手、天冷时又僵硬如石块几乎失去弹性的东西,如何能变成那种理想中坚固耐用、冷热不惧、富有卓越弹性的密封件?所有人都感到无从下手。
王磊知道,解决问题的钥匙在于硫化(Vulization)——将生胶与硫磺等硫化剂在一定温度和压力下混合加热,使其分子链之间发生交联反应,从线型结构转变为三维网状结构。这一过程能彻底改变生胶的性质,使其获得稳定的形状、大幅提升的强度、耐磨性、耐热性和至关重要的弹性。但他仅知道这个大方向,具体的硫磺配比、加热温度、加热时间、是否需要压力、以及可能添加的其他促进剂,全都如同隐藏在迷雾中,需要依靠大量的实验去摸索。
他再次将这项艰巨而充满未知的任务,交给了善于攻坚、且刚刚在纯碱研制中树立了威望的李三才,并从化工坊和精密器械坊抽调精干人手,组建了一个专门的“橡胶研制组”。王磊给出了基于后世知识的基本原则:将生胶切割成小块、洗涤、尽力去除杂质后,与不同重量比例的硫磺粉进行混合,尝试在各种温度条件下(如用热水隔水蒸煮、利用蒸汽管道加热、甚至直接放在特定温度的砖窑或铁板旁烘烤)加热不同的时间,然后仔细观察产物在硬度、弹性、韧性、是否发粘等方面的变化。
实验过程远比想象中更加艰难、枯燥,且充满了刺鼻的气味和潜在的危险。最初阶段,几乎毫无悬念地遭遇了连续的失败。硫磺比例过高、或加热温度过高、时间过长,得到的是一块块颜色焦黑、质地僵硬、脆而无弹性的硬块,轻轻一掰就断裂成碎块,毫无用处。而硫磺比例过低、或加热不足,则得到的产物依旧发粘,性能改善微乎其微,无法满足严苛的密封要求。实验场地终日弥漫着硫磺燃烧后产生的刺鼻二氧化硫气味,混合着生胶本身的怪异腥味,形成一种令人极其不适的混合气味,工匠们即使戴着湿布口罩,也常被熏得头晕目眩,眼泪直流。
李三才再次展现出其惊人的耐心和执着,他带领着工匠们,像之前摸索纯碱工艺一样,开始了浩繁而琐碎的试错工作。他们制作了小型金属模具,试图将混合了硫磺的生胶碎屑或胶浆填入其中再进行加热,以期得到形状规整的垫片。他们建立了简陋的实验日志,用毛笔认真记录下每一批实验的编号、生胶重量、硫磺重量、加热方式、估计温度、加热时间、以及最终产物的详细感官描述和简单的性能测试(如用手拉伸、按压等)。
失败是绝大多数实验的结局。宝贵的生胶和硫磺被大量消耗,变成一堆堆毫无用处的焦块或粘物。悲观和怀疑的情绪再次悄然蔓延,有人私下议论,花费如此巨大的人力物力去折腾这南洋来的“臭胶”,是否值得?
转机,往往诞生于偶然。一名年轻工匠在负责看管一批正在窑炉旁利用余热进行长时间烘烤的实验样品时,因临时被叫去处理其他紧急事务,匆忙间竟将一小块混合了特定比例硫磺的生胶样品遗忘在了一个温度相对恒定的窑炉观察孔附近。数个小时后,当他满头大汗地想起此事,惊慌失措地跑回来时,内心已经做好了接受斥责和看到一块焦炭的准备。然而,当他用铁钳小心翼翼地将那块样品夹出来时,惊讶地发现它并没有被烤焦!它的颜色变成了均匀的深褐色,质地坚韧而富有弹性,触感干爽,不再粘手。他好奇地用力拉扯它,它表现出极好的延展性,而一旦松开,它竟能“嗖”地一下迅速回弹到原来的形状!
“师傅!师傅!快来看!成功了!好像成功了!!”年轻工匠激动得声音发颤,捧着那块“意外之喜”飞奔去找李三才。
李三才闻讯赶来,接过那块橡胶,仔细地检视、揉捏、拉伸、回弹……他的眼睛越来越亮,呼吸也变得急促起来。他又立刻翻出实验记录,对比了之前的所有样品,反复确认了这块样品的配料比例和它被意外“长时间温和加热”的过程。
“是了!是了!关键在于‘文火慢炖’,不能急!温度不能太高,但时间要足够长!”李三才激动地一拍大腿,“快!按此比例,以此‘温和长久’之法,再试一批!”
硫化工艺最关键的突破口,终于在一次意外中被找到了!接下来便是紧张的优化、验证和标准化过程。工匠们设计制造了专用的、能够更好控制温度的硫化加热箱(最初可能是利用蒸汽盘管加热的密封铁箱)。他们通过大量对比实验,逐渐确定了生胶与硫磺的最佳重量比例范围。他们进一步发现,在硫磺之外,添加少量氧化锌、氧化铅等物质作为促进剂,可以显着加快硫化反应速度,缩短加热时间,并能进一步改善橡胶的物理性能,如抗老化性。他们开始系统性地生产不同硬度、不同规格尺寸的硫化橡胶垫圈和密封环。
第一批经过严格检验的、黑褐色、散发着淡淡硫磺味但弹性十足的硫化橡胶密封件,被工匠们像对待珍宝一样,小心翼翼地安装到一门精心挑选出的、性能稳定的红衣大炮上。所有参与研制的工匠,以及闻讯赶来的王磊、洪承畴的代表、火炮部队的高级军官们,都将目光投向了这门即将进行决定性测试的重炮。
装药,填弹,夯实。每一步都在无数双眼睛的注视下完成。炮长深吸一口气,亲自点燃了引信。
“轰!!!”
这一次的炮声,带给所有人的听觉感受是截然不同的!它更加沉闷、更加集中、更加充满了一种被约束后的、蓄势待发的磅礴力量!仿佛所有的能量都被牢牢锁在炮膛之内,然后以一种更高效、更猛烈的方式爆发出来!炮口喷出的火焰似乎更加凝实明亮!而最引人注目的变化发生在炮尾——炮闩和子铳结合处,只有极其微弱的、几乎可以忽略不计的烟气丝丝缕缕地逸出,那曾经明显而危险的燃气泄漏现象,几乎消失了!
“快!测量射程!测量弹着点!”王磊不等硝烟完全散去,立即急令。
炮弹带着前所未有的初速,呼啸着划破长空,远远地落在预定的靶区,激扬起比以往更高更散的尘土烟柱。测量人员骑着快马飞奔而去,进行精密测量。不久后,信使带着难以置信的兴奋表情狂奔回报:“禀总镇!各位大人!此炮射程,较之未换新密封件前,足足增加了一百二十余步(约180米)!弹着点散布范围,亦缩小了近三成!”
“好!!”刹那间,整个试射场爆发出雷鸣般的、几乎要掀翻天的欢呼声!工匠们激动地互相拥抱、捶打,许多人再次热泪盈眶,所有的艰辛和付出在这一刻得到了最丰厚的回报。军官们则面露狂喜,他们太清楚这超过一百步的射程优势在战场上意味着什么——那是绝对的主动权,是可以在敌方火炮鞭长莫及的距离外,从容不迫地进行毁灭性打击的王牌!
效果立竿见影,且其提升幅度远超预期。王磊当场下达命令:所有新铸火炮,必须严格配备硫化橡胶密封件。现有在役之火炮,也要制定计划,逐步加装或更换。同时,橡胶密封件的成功,立刻激发了更多的应用想象:蒸汽机的汽缸活塞环密封、精密测量器械的防水防尘密封、车辆轴承的减震缓冲垫、甚至尝试用于军事装备的防水处理……一种全新的材料应用领域被打开了。
随着军用和潜在民用需求量的急剧增加,与郑彩的贸易变得前所未有的重要。王磊再次亲笔修书,在表达诚挚感谢之余,更是提出要与郑彩签订一份长期、稳定的独家供货协议:辽西将以优惠而稳定的价格,长期、大量收购郑彩从南洋运来的生橡胶原料,并希望其能尽力扩大收购网络,保障稳定供应。同时,再次恳请其不惜代价,继续尝试在南方气候适宜地区(如琼州、台湾)移植、培育橡胶树苗,以期未来实现原料的部分自给。郑彩看到橡胶背后蕴藏的巨大而稳定的军事需求和商业利润,自然极为乐意地接受了这份协议,这成为他庞大海上贸易帝国中又一项利润丰厚且具有战略意义的独家生意。
橡胶密封件的成功应用,其意义远远超出一项具体的技术改良。它不仅彻底解决了困扰火炮工业数百年的气密性老大难问题,使辽西火炮的威力得到了近乎完美的释放,射程和精度跃居全球同时代顶尖水平;更重要的是,它标志着一种全新的、具有奇异高弹性性能的高分子材料,正式进入了华夏的工业体系视野。它打开了一扇通往材料科学广阔天地的大门,让人们第一次深刻认识到,除了传统的金属、木材、陶瓷,世界上还存在如此神奇的物质,能够以自身的弹性变形来弥补刚性材料的不足,实现完美的动态密封。辽西的军工技术,因此在最基础的 aterial sce(材料科学)层面上,获得了一项关键的、领先时代的突破。那一声声得益于橡胶密封而变得更加沉猛有力、仿佛金铁交鸣的炮响,不仅震撼着试射场的土地,更宣告着一个属于弹性材料的新时代,正伴随着航船的帆影,悄然降临在这片东方的土地上。