Розвиток хімії полімерів у 20 – 70 рр. XX століття

Термін " полімерія" був введений в науку І. Берцеліусом у 1833 році для позначення особливого виду ізомерії, при якій речовини (полімери), що мають однаковий склад, володіють різною молекулярною масою, наприклад етилен і бутилен, кисень і озон. Але такий зміст терміна не відповідає сучасним поглядам про поняття «полімер». Синтетичні полімери на кінець ХІХ ст. ще не були відомі [6].

Перші згадки про синтетичні полімери відносяться до1838 ‑ (полівініліденхлорид) і 1839 ‑ (полістирол).

Хімія полімерів виникла завдяки створенню А. М. Бутлеровим теорії хімічної будови. А. М. Бутлеров вивчав зв'язок між будовою і відносною стійкістю молекул, що виявляється в реакціях полімеризації. Подальший свій розвиток наука про полімери одержала головним чином завдяки інтенсивним пошукам способів синтезу каучуку, у яких брали участь найбільші вчені багатьох країн, і першим великим досягненням високомолекулярної органічної хімії були роботи С.В. Лебедєва [5].

У 1908 ‑ 1909 роках С. В. Лебедєв уперше синтезував притермічній полімеризації дивинілу каучукоподібну речовину і вивчив її властивості. У 1914 році вчений приступив до вивченняполімеризації близько двох десятків вуглеводнів, що містять подвійнічи потрійні зв'язки [7].

У 1925 році С. В. Лебедєв вирішив практичну задачустворення промислового способу синтезу каучуку. У 1927 році ця задача була вирішена.

Під керівництвом С.В. Лебедєва були отримані в лабораторіїперші кілограми синтетичного каучуку. Науковець вивчив властивостіцьогокаучуку і розробив рецепти отримання з нього важливих дляпромисловості гумових виробів, у першу чергуавтомобільних шин.У 1930 році за методом Лебедєва була отримана перша партія нового каучуку на дослідному заводі в Ленінграді, а через два рокив Ярославлі пущений в дію першийу світі заводі з виробництвсинтетичного каучуку [6].

Але хіміки отримали каучук ще в першій половині XIX ст. - У 1841 р. американський винахідник Гудьір запропонував спосіб вулканізації каучуку. Крихкий при низькій температурі і липкий при нагріванні, каучук при вулканізації переходить в еластичний стан. При цьому його макромолекулярні ланцюги утворюють сітчасту структуру, з'єднуючись містками атомів сірки. Статистика світового виробництва каучуку починається з 1850 р., коли його було видобуто близько 1500 т. У 1900 р. бразильські гевеї давали вже 53 900 т каучуку. [8]. У тому ж році з'явився каучук із дерев, вирощених на плантаціях. В останні роки більша частина натурального каучуку видобувається на великих плантаціях Індокитаю. У 1970 р. споживання каучуку у світі склало 7, 8 млн. т, частка натурального каучуку в якому склала близько 38% [7].

Натуральний каучук має порівняно невисокі термостійкість і маслостійкість, схильний до старіння. Сучасні технології дозволяють отримати синтетичний каучук із кращими властивостями. До теперішнього часу розроблено більше 10 видів синтетичних каучуків і не менше 500 їх різних модифікацій. Чудовою якістю відрізняється силіконовий каучук. Він менш еластичний, ніж натуральний, але його властивості в інтервалі температур від 55 до 180 ° С мало залежать від температури, до того ж він фізіологічно нешкідливий. Гомогенні і комірчасті поліуретанові еластомери мають високу зносостійкість, хімічну стійкість і не піддаються швидкому старінню. Сфера застосування еластомерів дуже різноманітна - від машинобудування до взуттєвої промисловості, але все ж значна їх частка йде на виготовлення шин, потреба в яких зі збільшенням потоку автомобілів постійно зростає [9].

Виробляючи синтетичні каучуки, хімічна промисловість поповнює дефіцит природної сировини – каучуку [8].

Поряд із синтезом дивінілу зі спирту вже у 30-х роках проводилися систематичні дослідження, спрямовані на те, щоб розробити промислові методи одержання дивінілу та ізопрену безпосередньо з нафтової сировини.

Цілий ряд робіт був присвячений вивченню кінетики і термодинаміки процесів, а також підбору систем, які б прискорювали реакції. До них відносили, зокрема, дослідження А. А. Баландіна і співробітників, виконані в Інституті органічної хімії АН СРСР, роботи Г. Д. Любарського, М. Я. Кагана і С. Я. Пшежецкого у фізико-хімічному інституті ім. Л. Я. Карпова. У результаті, вже в 40-х роках вдалося знайти умови і каталізатори реакцій дегідрогенізації бутиленів в дивініл (з виходом, близьким до термодинамічно можливого - 37% на пропущений олефін) і бутану в бутилен [9].

Систематичні роботи з дегідрогенізації пентанів і пентенів в ізопрен почалися лише з 50-х років. У них разом зі своїми співробітниками взяли участь Б. А. Казанський, Н. І. Шуйкін, Ю. Г. Мамедалієв і ряд інших дослідників. Були досягнуті виходи изопрену понад 30% на пропущені вихідні вуглеводні [10]. Вивчаючи дегідрогенізації ізопентан-ізопентенових сумішей, А. А. Баландін знайшов умови, за яких ізопрен виходить із виходом 38%. Проблема пошуку промислових методів отримання мономерів стояла не тільки перед дослідниками, зайнятими синтезом каучуку, а й була ключовою при синтезі полімерів на основі похідних акрилової кислоти і різних вінілових ефірів [8].

Чимала заслуга у вирішенні цієї проблеми належить А. Е. Фаворському і його школі. Так, у 30-х роках Фаворський та І. Н. Назаров розробили метод синтезу вінілетінілкарбінолов, на основі яких Назаров потім отримав різноманітні полімери, що знайшли широке застосування в машинобудуванні, електротехніці, деревообробної промисловості як матеріали для склеювання [10].

Синтез мономерів мав вирішальне значення і при отриманні всіляких елементоорганічних високомолекулярних сполук. У цьому напрямку в СРСР було проведено особливо багато важливих досліджень.
У 1935-1939 рр. вчені, передусім К. А. Андріанов і його працівники, знайшли зручні методи синтезу ефірів ортокремневої кислоти та їх похідних, а також цілої низки інших найпростіших кремнійорганічних сполук і, показавши виняткову схильність цих речовин до полімеризації і поліконденсації, проклав перший шлях до синтезу великого класу нових полімерів – поліорганосілоксанів [9].

Значні успіхи досягнуті хіміками, головним чином, школою Каргіна, в галузі вивчення будови полімерів, що дозволило перейти до вирішення завдань модифікації їх фізичних властивостей, до створення науково обґрунтованих способів переробки полімерів у вироби.

У 1980 р. американські вчені вперше виявили природну поліефірну пластмасу в гніздах бджіл, що живуть в землі [10].