Chimia polimerilor

Istoric

Chimia polimerilor a început prin studierea fibrelor lungi din plante. Lucrările lui Henri Braconnot din 1777 și ale lui Christian Schönbein din 1846 au dus la descoperirea nitrocelulozei. Nitroceluloza tratată cu camfor dă naștere la celuloid. Chimiștii dizolvă celuloidul în eter sau acetonă pentru a obține colodiu. Medicii au folosit colodiul ca pansament pentru răni încă din timpul Războiului Civil din SUA. Acetatul de celuloză a fost preparat pentru prima dată în 1865. În 1834, Friedrich Ludersdorf și Nathaniel Hayward au descoperit, în mod independent, că adăugarea de sulf în cauciucul natural brut (poliisopren) a ajutat la împiedicarea lipirii materialului. În 1844, Charles Goodyear a primit un brevet american pentru vulcanizarea cauciucului cu sulf și căldură. Thomas Hancock primise un brevet pentru același procedeu în Marea Britanie cu un an înainte.

În 1884, Hilaire de Chardonnet a pornit prima fabrică de fibre artificiale pe bază de celuloză regenerată, sau raion vâscoză, ca înlocuitor al mătăsii, dar aceasta era foarte inflamabilă. În 1907, Leo Baekeland a inventat primul polimer sintetic, o rășină termorezistentă de fenol-formaldehidă numită bachelită. Cam în aceeași perioadă, Hermann Leuchs a raportat sinteza N-carboxianhidridelor și a produselor cu greutate moleculară mare ale acestora în urma reacției cu nucleofili. Dar Leuchs nu le-a numit polimeri, probabil din cauza opiniilor ferme ale lui Emil Fischer, conducătorul său direct, care nega posibilitatea existenței oricărei molecule covalente care să depășească 6.000 de daltoni. Celofanul a fost inventat în 1908 de către Jocques Brandenberger, care a aruncat foi de raion vâscos într-o baie de acid.

În 1922, Hermann Staudinger (un chimist german) a propus că polimerii sunt lanțuri lungi de atomi ținuți împreună prin legături covalente. El a propus, de asemenea, să numească acești compuși "macromolecule". Înainte de aceasta, oamenii de știință credeau că polimerii erau grupuri de molecule mici (numite coloizi), fără greutate moleculară definită, ținute împreună de o forță necunoscută. Staudinger a primit Premiul Nobel pentru chimie în 1953.

Wallace Carothers a inventat primul cauciuc sintetic numit neopren în 1931. Neoprenul a fost primul poliester. Carothers a continuat să inventeze nailon, un adevărat înlocuitor al mătăsii, în 1935. Paul Flory a primit Premiul Nobel pentru Chimie în 1974 pentru activitatea sa privind configurațiile aleatorii ale bobinelor de polimeri în soluție în anii 1950. Stephanie Kwolek a dezvoltat o aramidă sau un nailon aromatic numit Kevlar, brevetat în 1966.

În prezent, există un număr mare de polimeri comercializați. Aceștia includ materiale compozite precum fibra de carbon-epoxi, polistiren-polibutadienă (HIPS), acrilonitril-butadien-stiren (ABS). Chimiștii proiectează polimerii comerciali pentru a combina cele mai bune proprietăți ale diferitelor componente. De exemplu, polimerii speciali utilizați în motoarele de automobile sunt concepuți pentru a funcționa la temperaturi ridicate.

A trecut mult timp până când universitățile au introdus programe de predare și cercetare în domeniul chimiei polimerilor. Un "Institut fur Makromolekulare Chemie" a fost înființat în 1940 la Freiburg, Germania, sub conducerea lui Hermann Staudinger. În America, un "Institut de cercetare a polimerilor" (PRI) a fost înființat în 1941 de către Herman Mark la Institutul Politehnic din Brooklyn (în prezent Institutul Politehnic al Universității din New York). Câteva sute de absolvenți ai PRI au jucat un rol important în industria polimerilor și în mediul academic din SUA. Alte PRI-uri au fost înființate în 1961 de Richard S. Stein la Universitatea din Massachusetts, Amherst, în 1967 de Eric Baer la Universitatea Case Western Reserve și în 1988 la Universitatea din Akron.