高分子化学

歴史

高分子化学は、植物の長い繊維の研究から始まりました。1777年のアンリ・ブラコノの研究と1846年のクリスチャン・シェーンバインの研究により、ニトロセルロースが発見されました。ニトロセルロースを樟脳で処理するとセルロイドになります。化学者はセルロイドをエーテルやアセトンに溶かしてコロジオンを作ります。医師は、米国南北戦争以来、創傷被覆材としてコロジオンを使用しています。セルロースアセテートは1865年に最初に準備されました。1834年に、フリードリヒ・ルダースドルフとナサニエル・ヘイワードは独自に、硫黄を未加工の天然ゴム(ポリイソプレン)に加えることで、粘着性のある材料になることを防いだことを発見しました。1844年、チャールズ・グッドイヤーは、硫黄と熱でゴムを加硫する方法で米国特許を取得しました。トーマス・ハンコックは、その前年に英国で同じ製法の特許を取得していました。

1884年に、Hilaire de Chardonnetは再生されたセルロースに基づいて最初の人工繊維の工場を始めた、または絹の代用品としてビスコースレーヨン、それは非常に可燃性であった。1907年にレオBaekelandは最初の総合的なポリマー、ベークライトと呼ばれる熱硬化性のフェノールホルムアルデヒド樹脂を発明した。同じ頃、Hermann LeuchsはN-カルボキシ無水物とその高分子量の合成を報告しました。しかしLeuchsはそれらをポリマーと呼ばなかった、おそらくEmil Fischer、6,000ダルトンを超える共有分子の可能性を否定する彼の直接監督によって保持される強い見方のために。セロファンは1908年にJocques Brandenbergerによって発明されました。

1922年、ドイツの化学者であるヘルマン・シュタウディンガーは、ポリマーは共有結合で結ばれた原子の長い鎖であることを提案しました。彼はまた、これらの化合物を「高分子」と呼ぶことを提案しました。それ以前の科学者たちは、ポリマーは分子量のはっきりしない小さな分子の集まり（コロイドと呼ばれる）であり、未知の力によって結合しているものだと考えていましたが、シュタウディンガーはこれを「高分子」と名付けました。シュタウディンガーは1953年にノーベル化学賞を受賞しています。

ウォレス・カロサーズは1931年にネオプレンと呼ばれる最初の合成ゴムを発明しました。ネオプレンは最初のポリエステルだった。Carothersは、ナイロン、真のシルクの代替品を発明するために1935年に行った。ポール・フローリーは、1950年代の溶液中でのポリマーのランダムコイル構成に関する研究により、1974年にノーベル化学賞を受賞しました。Stephanie Kwolekは1966年に特許を取得したKevlarという名前のアラミドまたは芳香族ナイロンを開発しました。

現在、多くの市販ポリマーが存在する。それらには、炭素繊維-エポキシ、ポリスチレン-ポリブタジエン（HIPS）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン（ABS）などの複合材料が含まれます。化学者は、市販のポリマーを設計して、様々な成分の最良の特性を組み合わせています。例えば、自動車のエンジンに使用される特殊なポリマーは、高温で動作するように設計されています。

大学が高分子化学の教育・研究プログラムを導入するまでには、長い時間がかかりました。1940年、ドイツのフライブルクに「Institut fur Makromolekulare Chemie」が設立され、Hermann Staudingerの指導のもとに設立されました。アメリカでは、1941年にHerman Markによってブルックリン工科大学（現NYU工科大学）に「ポリマー研究所」（PRI）が設立されました。PRIの数百人の卒業生は、米国のポリマー産業や学術界で重要な役割を果たしました。他のPRIは、1961年にマサチューセッツ大学アムハースト校のリチャード・S・スタイン、1967年にケース・ウェスタン・リザーブ大学のエリック・ベア、1988年にアクロン大学で設立されました。