Makromolekulová chémia

História

Chémia polymérov začala štúdiom dlhých vlákien v rastlinách. Práca Henriho Braconnota z roku 1777 a práca Christiana Schönbeina z roku 1846 viedli k objavu nitrocelulózy. Z nitrocelulózy upravenej gáfrom vznikol celuloid. Chemici rozpúšťajú celuloid v éteri alebo acetóne, aby vyrobili kolódium. Lekári používali kolódium ako obväz na rany od občianskej vojny v USA. Acetát celulózy bol prvýkrát pripravený v roku 1865. V roku 1834 Friedrich Ludersdorf a Nathaniel Hayward nezávisle od seba zistili, že pridanie síry do surového prírodného kaučuku (polyizoprénu) pomáha zabrániť lepivosti materiálu. V roku 1844 získal Charles Goodyear americký patent na vulkanizáciu kaučuku pomocou síry a tepla. Thomas Hancock získal rok predtým patent na rovnaký postup v Spojenom kráľovstve.

V roku 1884 Hilaire de Chardonnet založil prvú továreň na umelé vlákna na báze regenerovanej celulózy alebo viskózového vlákna ako náhrady hodvábu, ktoré však bolo veľmi horľavé. V roku 1907 vynašiel Leo Baekeland prvý syntetický polymér, termosetovú fenolformaldehydovú živicu s názvom bakelit. Približne v tom istom čase Hermann Leuchs oznámil syntézu N-karboxyanhydridov a ich produktov s vysokou molekulovou hmotnosťou po reakcii s nukleofilmi. Leuchs ich však nenazval polymérmi, pravdepodobne kvôli silným názorom Emila Fischera, jeho priameho nadriadeného, ktorý popieral možnosť akejkoľvek kovalentnej molekuly presahujúcej 6 000 daltonov. Celofán vynašiel v roku 1908 Jocques Brandenberger, ktorý striekal pláty viskózového vlákna do kyselinového kúpeľa.

V roku 1922 Hermann Staudinger (nemecký chemik) navrhol, že polyméry sú dlhé reťazce atómov, ktoré sú spojené kovalentnými väzbami. Navrhol tiež pomenovať tieto zlúčeniny "makromolekuly". Predtým sa vedci domnievali, že polyméry sú zhluky malých molekúl (nazývané koloidy) bez určitej molekulovej hmotnosti, ktoré drží pohromade neznáma sila. Staudinger dostal v roku 1953 Nobelovu cenu za chémiu.

Wallace Carothers vynašiel v roku 1931 prvý syntetický kaučuk s názvom neoprén. Neoprén bol prvým polyesterom. Carothers v roku 1935 vynašiel nylon, ktorý bol skutočnou náhradou hodvábu. Paul Flory získal v roku 1974 Nobelovu cenu za chémiu za svoju prácu o náhodných konfiguráciách cievok polymérov v roztoku v 50. rokoch 20. storočia. Stephanie Kwoleková vyvinula aramid alebo aromatický nylon s názvom Kevlar, patentovaný v roku 1966.

V súčasnosti existuje veľké množstvo komerčných polymérov. Patria medzi ne kompozitné materiály, ako sú uhlíkové vlákna a epoxid, polystyrén-polybutadién (HIPS), akrylonitril-butadién-styrén (ABS). Chemici navrhujú komerčné polyméry tak, aby kombinovali najlepšie vlastnosti ich rôznych zložiek. Napríklad špeciálne polyméry používané v automobilových motoroch sú navrhnuté tak, aby fungovali pri vysokých teplotách.

Trvalo dlho, kým univerzity zaviedli výučbu a výskumné programy v oblasti chémie polymérov. V roku 1940 bol vo Freiburgu v Nemecku založený "Institut fur Makromolekulare Chemie" pod vedením Hermanna Staudingera. V Amerike bol v roku 1941 založený "Polymer Research Institute" (PRI) Hermanom Markom na Polytechnickom inštitúte v Brooklyne (teraz Polytechnický inštitút Newyorskej univerzity). Niekoľko stoviek absolventov PRI zohralo dôležitú úlohu v americkom polymérovom priemysle a na akademickej pôde. Ďalšie PRI založil v roku 1961 Richard S. Stein na Massachusettskej univerzite v Amherste, v roku 1967 Eric Baer na Case Western Reserve University a v roku 1988 na Akronskej univerzite.