Зародження хімії полімерів

Першими пластмасами можна вважати маси на основі казеїну, каніфолі, лугові композиції, бакеліт, целулоїд, карболіт.

Існують багато напрямів, які дозволяють використовуватимолекули-гіганти в різних галузях промисловості. Наприклад, якщо повністю нітрована целюлоза – це вибухова речовина, то частково нітрована більш безпечна в обігу і застосовується в різних цілях, не тільки у військових, як повністю нітрована [1].

Американський винахідник Джон Уеслі Хайятт розчинив усуміші спирту та ефіру частково нітровану целюлозу, додавши туди камфору, і в 1869 році отримав целулоїд ‑ першу синтетичну пластмасу, матеріал, який можна відливати у форми.

Французький хімік Луї Марі Гіляр Берніго, отримав волокна, продавлюючи розчин ітроцелюлози через найтонші отвори, які можнане тільки формуват в кулі, а й витягувати в волокна і плівки, дерозчинник майже відразу випаровувався [2].

У 1884 році Шардонне запантентував отриманий ним шовк, назвавши цю тканину ‑ «район» ‑ випромінюючий світло, оскільки тканина блищала і здавалось, що світиться.

Появою всім відомої стрічкової фотоплівки світ зобов'язанийамериканському винахіднику Джорджу Істмену. Намагаючисьспростити процес прояви, він почав змішувати емульсію сполуксрібла з желатином, щоб зробити емульсію сухою [1].

У 1884 р. Істмен замінив скляні пластинки на целулоїдні.Целулоїд невибухонебезпечний, але легко запалюється, що можебути причиною пожежі, тому Істмен продовжив пошуки менш горючихматеріалів.

Американський хімік бельгійського походження Лео ХендрікБакеланд шукав замінник шелаку воскоподібної речовини, щовиділяється деякими видами тропічних комах. Субстрат, який він шукав, ‑ розчин клейкоїдьогтьообразної речовини ‑ Бакеланд вирішивотримати полімеризацією мономерів [2].

Вчений провів полімеризацію фенолу і формальдегіду і отримавполімер, для якого не зміг підібрати розчинник. Цей факт привів його до думки, що такий твердий, практично нерозчиннийполімер, який не проводить електрику, може виявитися ціннимматеріалом [3].

Пізніше почали використовувати і синтетичні волокна. Американські вчені Уоллес Хьюм Карозерс разом із Джуліусом Артуром Ньюлендом досліджували родинні каучукуеластомери.

Результатом робіт Уоллеса був отриманий в 1932 р. неопрен –синтетичний каучук [2].

Каучук ‑ природний полімер, отриманий із соку тропічних рослин(каучуконосів). При нагріванні каучук стає м'яким і липким, а приохолодженні ‑ твердим і ламким. Американський винахідник ЧарльзГудьір відкрив, що нагрітий в присутності сірки каучук нерозм'якшується, а залишається еластичним у широкому діапазонітемператур.

У 1844 р. Гудьір запатентував отриманий ним вулканізованийкаучук.

Продовжуючи вивчення полімерів, Карозерс спробував полімеризувати суміш діамін і дикарбонових кислот і отримавволокнистий полімер. Довгі молекули цього полімеру містять комбінації атомів, які подібні до пептидних зв'язків у білку шовку. Витягуючи ці волокна, він отримав те, що сьогодні називається нейлон [3].

Перші синтетичні полімери отримували, як правило, методом пробі помилок, оскільки і про будову молекул ‑ гігантів, і про механізм полімеризації мало було відомо. За вивчення будови полімерів першим взявся німецький хімік Герман Штаудингер, який зробив багато корисного в цій галузі. Йому вдалося розкрити загальний принцип побудови високомолекулярних природних і штучних речовин, знайти шляхи їх дослідження та синтезу. Зокрема, Штаудингер показав, що безконтрольне приєднання мономерів призводить до утвореннябезладно розгалужених полімерних ланцюгів, міцність якихзнижується [3].

Далі почалися інтенсивні пошуки нерозгалужених полімерів. І в 1953 р. німецький хімік Карл Циглер відкрив свій знаменитий титан-алюмінієвий каталізатор, на якому був отриманий поліетилен з регулярною структурою.

Італійський хімік Джуліо Натта, модифікувавши каталізатор Циглера, отримав новий клас синтетичних високомолекулярних сполук – стереорегулярних полімерів із заданими властивостями [4].

Одним із головних джерел основних органічних сполук, необхідних для виробництва нових синтетичних продуктів, є нафта. Американський винахідник Едвін Дрейк Лаурентін першим у 1859 р. почав бурити нафтові свердловини [3].

Ще більш важливим джерелом органічних продуктів є кам'яне вугілля. Російський хімік Володимир Миколайович Іпатов на рубежі століть почав досліджувати складні вуглеводні, які містяться у нафти і кам'яновугільному дьогті, і, зокрема, вивчати їх реакції, що проходять при високих температурах. Його німецький колега Фрідріх Карл Рудольф Бергіус, використовуючи дані Ігнатьєва, розробив у 1912 р. практичні способи обробки кам'яного вугілля і нафти воднем з метою отримання бензину.