Kemija polimerov

Zgodovina

Kemija polimerov se je začela s preučevanjem dolgih vlaken v rastlinah. Delo Henrija Braconnota leta 1777 in delo Christiana Schönbeina leta 1846 sta pripeljala do odkritja nitroceluloze. Iz nitroceluloze, obdelane s kafrom, je nastal celuloid. Kemiki celuloid raztopijo v etru ali acetonu, da dobijo kolodij. Zdravniki so uporabljali kolodij kot oblogo za rane od državljanske vojne v ZDA. Celulozni acetat je bil prvič pripravljen leta 1865. Leta 1834 sta Friedrich Ludersdorf in Nathaniel Hayward neodvisno odkrila, da dodajanje žvepla surovemu naravnemu kavčuku (poliizoprenu) pomaga preprečiti, da bi material postal lepljiv. Leta 1844 je Charles Goodyear prejel ameriški patent za vulkanizacijo kavčuka z žveplom in toploto. Thomas Hancock je leto prej v Združenem kraljestvu prejel patent za enak postopek.

Leta 1884 je Hilaire de Chardonnet odprl prvo tovarno umetnih vlaken na osnovi regenerirane celuloze ali viskoznega rajona kot nadomestka svile, ki pa je bil zelo vnetljiv. Leta 1907 je Leo Baekeland izumil prvi sintetični polimer, termoreaktivno fenol-formaldehidno smolo, imenovano bakelit. Približno v istem času je Hermann Leuchs poročal o sintezi N-karboksianhidridov in njihovih produktov z visoko molekulsko maso po reakciji z nukleofili. Vendar jih Leuchs ni poimenoval polimeri, verjetno zaradi odločnih stališč Emila Fischerja, njegovega neposrednega vodje, ki je zanikal možnost kovalentne molekule, večje od 6 000 daltonov. Celofan je leta 1908 izumil Jocques Brandenberger, ki je liste viskoznega rajona stresel v kislinsko kopel.

Leta 1922 je Hermann Staudinger (nemški kemik) predlagal, da so polimeri dolge verige atomov, ki jih povezujejo kovalentne vezi. Predlagal je tudi poimenovanje teh spojin "makromolekule". Pred tem so znanstveniki menili, da so polimeri skupki majhnih molekul (imenovani koloidi) brez določene molekulske mase, ki jih skupaj drži neznana sila. Staudinger je leta 1953 prejel Nobelovo nagrado za kemijo.

Wallace Carothers je leta 1931 izumil prvo sintetično gumo, imenovano neopren. Neopren je bil prvi poliester. Carothers je leta 1935 izumil najlon, pravi nadomestek svile. Paul Flory je leta 1974 prejel Nobelovo nagrado za kemijo za svoje delo o naključnih konfiguracijah polimernih tuljav v raztopini v petdesetih letih 20. stoletja. Stephanie Kwolek je razvila aramid ali aromatični najlon, imenovan Kevlar, ki je bil patentiran leta 1966.

Zdaj obstaja veliko število komercialnih polimerov. Med njimi so kompozitni materiali, kot so ogljikova vlakna-epoksi, polistiren-polibutadien (HIPS), akrilonitril-butadien-stiren (ABS). Kemiki oblikujejo komercialne polimere tako, da združujejo najboljše lastnosti različnih sestavin. Na primer, posebni polimeri, ki se uporabljajo v avtomobilskih motorjih, so zasnovani tako, da delujejo pri visokih temperaturah.

Dolgo je trajalo, preden so univerze uvedle učne in raziskovalne programe na področju polimerne kemije. Leta 1940 je bil v Freiburgu v Nemčiji pod vodstvom Hermanna Staudingerja ustanovljen "Institut fur Makromolekulare Chemie". V Ameriki je leta 1941 Herman Mark na Politehničnem inštitutu v Brooklynu (zdaj Politehnični inštitut Newyorške univerze) ustanovil "Polymer Research Institute" (PRI). Več sto diplomantov PRI je imelo pomembno vlogo v industriji polimerov in akademskem svetu ZDA. Druge inštitute PRI so leta 1961 ustanovili Richard S. Stein na Univerzi Massachusetts v Amherstu, leta 1967 Eric Baer na Univerzi Case Western Reserve in leta 1988 na Univerzi Akron.