De geschiedenis van polymere materialen volgen:deel 9

Toen het ontwikkelingstempo van synthetische polymeren in de jaren 1920 en vroege jaren 1930 begon te stijgen, werd een klasse van materialen op basis van chloorchemie onderdeel van het landschap. Het eerste bewijs van PVC-"synthese" gaat eigenlijk terug tot het midden van de jaren 1830 toen vinylchloride, het monomeer dat wordt gebruikt om PVC te produceren, voor het eerst werd gesynthetiseerd in 1835 door Justus von Liebig en zijn leerling, Henri Victor Regnault.

Geen van beiden had interesse in polymeren. Von Liebig zou een belangrijke bijdrage gaan leveren aan de ontwikkeling van meststoffen die gebruik maakten van stikstof en sporenelementen. Hij wordt beschouwd als een van de grondleggers van de moderne organische chemie. Regnaults interesse ging uit naar het bestuderen van de eigenschappen van gassen, waaronder vinylchloride. Maar zoals met veel onverzadigde verbindingen met een laag molecuulgewicht, heeft vinylchloride de neiging om spontaan te polymeriseren, en in 1838 ontdekte Regnault een wit poeder in een container die vinylchloride had bevat. Dit was de eerste bekende creatie van PVC. Het polymeer werd in 1872 voor de tweede keer "ontdekt".

Pogingen om het begin 20e ^de . commercieel te gebruiken eeuw waren niet succesvol vanwege problemen met de thermische stabiliteit van het polymeer. Zoals we al zeiden, werd dit probleem opgelost door Waldo Semon van B.F. Goodrich, die weekmakers voor PVC ontdekte. De resulterende verlaging van de verwekingstemperatuur van het polymeer opende een smal maar werkbaar venster voor smeltverwerking. Het proces van het plastificeren van PVC werd later uitgebreid om een ​​breed scala aan verbindingen te produceren, van stijf tot flexibel, afhankelijk van de hoeveelheid en het type weekmaker die in het polymeer is verwerkt.

In 1930 raakte Elmer Bolton, de onderzoeksdirecteur bij DuPont, op zoek naar uitgebreide commerciële mogelijkheden, geïnteresseerd in de acetyleenchemie, die verbindingen zoals vinylacetyleen had geproduceerd. Bij reactie met waterstofchloride werd vinylacetyleen omgezet in chloropreen, het monomeer voor neopreen. Tegen 1931 had DuPont de patenten gekocht van de ontwikkelaar van de chemie, Dr. Julius Nieuwland in de Notre Dame, en had het chloropreen gepolymeriseerd om het eerste echt synthetische rubber te produceren. Zoals veel elastomeren kunnen de eigenschappen van neopreen worden aangepast door het opnemen van weekmakers. Dezelfde chemicaliën die waren ontdekt voor het plastificeren van PVC bleken ook geschikt te zijn voor neopreen.

In 1933 werd per ongeluk een ander chloorhoudend polymeer, polyvinylideenchloride (PVDC), ontdekt door een laboratoriummedewerker bij een ander bedrijf dat een aanzienlijke voetafdruk zou creëren in de wereld van polymeren, Dow Chemical. Chemisch gezien lijken PVC en PVDC erg op elkaar, zoals te zien is in de bijgevoegde afbeelding. De weg naar commercialisering voor PVDC was kronkeliger dan die van neopreen, maar nog steeds veel sneller dan de bijna 90-jarige reis voor PVC.

De maker van PVDC, Ralph Wiley, werkte aan de productie van perchloorethyleen, een chemisch reinigingsproduct, en ontdekte dat sommige van zijn bekers een residu ontwikkelden dat weerstand bood aan alle pogingen tot schoonmaken. Zoals het geval was met veel vroege ontdekkingen van polymeer, was het eerste gebruik van PVDC als coating om andere producten te beschermen tegen vocht en corrosie, omdat het gemakkelijk op verschillende materialen kon worden gespoten. Het werd gebruikt op autobekleding en ook op gevechtsvliegtuigen, net zoals twintig jaar eerder celluloseacetaat was gebruikt. Wiley zag potentieel voor het materiaal in vezelvorm, maar Wileys baas, John Reilly, wilde de ontwikkeling in de richting van een film brengen. Gedurende een periode van zes jaar onderging het materiaal een reeks verfijningen om een ​​groene kleur en een onaangename geur te elimineren, en in 1942 werd het gebruikt als een beschermende film voor canvas en rubber in militaire uitrusting.

Willard Dow, de toenmalige president van Dow, drong erop aan de ontwikkeling van PVDC in 1943 stop te zetten. Maar tegen die tijd had Wiley meerdere patenten op het materiaal en overtuigde Dow ervan om bij het product te blijven. Zoals we in veel gevallen van de ontwikkeling van een nieuw polymeer hebben gezien, was procesontwikkeling de sleutel tot het succes op lange termijn van PVDC. Wilbur Stephenson wordt gecrediteerd voor het ontwikkelen van de beroemde Saran-bubbel die de sleutel was tot het produceren van een dunne-filmproduct. Saran, een hybride van de namen van John Reilly's vrouw (Sarah) en dochter (Ann), werd synoniem met PVDC op dezelfde manier als de merknaam Kleenex werd geassocieerd met weefsels.

Het werd al snel het materiaal bij uitstek voor het inpakken van militair materieel dat overzee werd verscheept om het te beschermen tegen de corrosieve effecten van vocht en opspattend zout water. Toen de oorlog eindigde en deze markt opdroogde, verkocht Dow het product zelfs aan twee van zijn werknemers, die een bedrijf in Midland begonnen om een ​​voedselverpakking te maken. Het product verkocht zo goed dat Dow het bedrijf in 1948 kocht en formeel de bekende relatie tussen de namen Dow en Saran Wrap bevestigde.