Сэмюэл Э. Хорн мл.
Сэмюэл Эммет Хорн младший (26 июля 1924 г. - 4 февраля 2006 г.) [ 1 ] был научным сотрудником компании BF Goodrich, первым синтезировавшим цис-1,4- полиизопрен . [ 2 ] основной полимер, содержащийся в натуральном древесном каучуке, полученный с помощью катализа Циглера . [ 3 ] Более ранние попытки получить синтетический каучук из изопрена увенчались успехом, но в 1955 году Хорн получил 98 процентов цис-1,4-полиизопрена посредством стереоспецифической полимеризации изопрена не . Продукт этой реакции отличается от натурального каучука мало . Он содержит небольшое количество цис-1,2-полиизопрена, но по своим физическим свойствам неотличим от натурального каучука. [ 4 ]
Важность разработки Хорном синтетического полиизопрена и полибутадиена легко увидеть в производстве этих полимеров. В 2008 году мировое производство полибутадиена составило 2 042 000 метрических тонн (уступая только SBR по мощности и производству). Производство полиизопрена составило 611 000 тонн (Россия – 415 000, Азия – 78 000, США – 90 000, Европа – 25 000). [ 5 ]
Персональный
[ редактировать ]Хорн родился 26 июля 1924 года в Джексонвилле, Флорида. [ 6 ] Он вырос в Тампе, Флорида. Он женился на Сью Росс в 1949 году. У них было четверо детей.
Он проявил интерес к химии в молодом возрасте. Когда ему было пять или шесть лет, они с другом играли с химическим набором. Хотя эксперименты иногда приводили к появлению неприятных запахов и другим проблемам, его родители, тем не менее, поощряли юного Хорна продолжать интересоваться химией.
Хорн умер 4 февраля 2006 года в Колумбусе, штат Огайо. [ 7 ]
Образование и карьера
[ редактировать ]в Тампе Хорн окончил среднюю школу Генри Б. Планта в 1942 году. Он поступил в Университет Эмори , но его учеба в университете была прервана Второй мировой войной . Он присоединился к ВМС США в июле 1943 года и прослужил до 1946 года. Его освободили от недействующего статуса в звании лейтенанта (JG) .
Он вернулся в Университет Эмори, где получил степень бакалавра в 1947 году, степень магистра в 1948 году и степень доктора философии. получил степень в 1950 году. Во время учебы в Университете Эмори он преподавал органическую химию с 1947 по 1950 год. Он также имел исследовательскую стипендию с 1946 по 1950 год. Хорн намеревался заняться преподавательской деятельностью после получения докторской степени. степень. Ему посоветовали получить опыт промышленных исследований, прежде чем поступать в академические круги. Приняв этот совет, он получил должность в BF Goodrich Центре исследований и разработок компании в Брексвилле, штат Огайо, в 1950 году. В 1953 году его повысили, снова повысили до научного сотрудника в 1960 году и до старшего научного сотрудника в 1968 году.
В 1982 году BF Goodrich изменила свое стратегическое направление и продала свои предприятия по производству синтетического каучука компании Polysar, Ltd. Goodrich перестала уделять внимание исследованиям каучука. Поскольку основной интерес Хорна заключался в исследованиях каучука, он принял решение присоединиться к Polysar. Он ушел из Полисара в 1987 году.
Исследовать
[ редактировать ] |
Синтетический полиизопрен
[ редактировать ]В 1954 году, сразу после образования совместного предприятия Goodrich-Gulf Chemicals, Inc., от профессора Карла Циглера было получено опционное соглашение на исследование его новой каталитической системы для полимеризации этилена . Хорна вызвали из отпуска в Исследовательский центр, чтобы немедленно приступить к работе. Ему было поручено воплотить в жизнь информацию, которую Б. Ф. Гудрич получит от Карла Циглера. После проверки заявлений о полимеризации этилена, а также других альфа-олефинов, Хорн сополимеризовал этилен с другими олефинами, чтобы контролировать плотность полиэтилена. После успеха сополимеризации он решил попытаться сополимеризовать этилен с изопреном с мыслью о получении сополимера, который можно было бы вулканизировать серой по типичному рецепту каучука. Хотя профессор Циглер не сообщил о полимеризации диенов с помощью своего катализатора, Хорн не видел причин, по которым нельзя было бы получить сополимер или гомополимер из чистого углеводородного диена. [ 8 ] На самом деле Карл Циглер сказал, что им не удалось полимеризовать диены. Благодаря любознательному характеру и решимости Хорна он попробовал сополимеризацию этилена и изопрена. Хорн представил сополимер этилена и изопрена на инфракрасное исследование. Когда Джим Шипман, ответственный за анализ, изучил инфракрасный спектр, он немедленно позвонил Хорну и сказал: «Вы пытаетесь нас обмануть? Мы узнаём натуральный каучук, когда видим его!» Затем фракционирование образца выявило смесь цис-1,4-полиизопрена и полиэтилена. Тот факт, что изопрен полимеризовался, не был неожиданным, но неожиданным была высокая степень стереоконтроля. Они сразу же осознали важность этого открытия и начали интенсивную программу по выяснению химии и переменных, связанных с полимеризацией диенов.
Успешное дублирование натурального каучука было целью, к которой стремились многие учёные на протяжении почти ста лет. Во время Второй мировой войны была реализована обширная программа по производству синтетического каучука, одной из целей которой было осуществление этого синтеза. Поставки натурального каучука для военных были ограничены во время Второй мировой войны, поскольку плантации натурального каучука не были доступны союзным войскам из-за японской оккупации многих каучуковых плантаций мира.
После четкого определения процесса было начато масштабирование процесса от 50-граммовых лабораторных партий до тоннного производства. Менее чем за шесть месяцев они масштабировали процесс до серийного производства, изготовили автобусные и грузовые шины и эксплуатировали их в условиях эксплуатации на автомагистралях. Результаты испытаний убедительно показали, что синтетический цис-1,4-полиизопрен по существу эквивалентен натуральному каучуку. Во время заводских испытаний исследовательская группа была рада, когда во время испытаний по смешиванию каучука сотрудники завода говорили, что в экспериментальном каучуке нет ничего нового — он смешивается так же, как натуральный каучук.
Полибутадиен
[ редактировать ]После того, как он открыл стереоконтроль полиизопрена, он открыл полимеризацию и стереоконтроль бутадиена, а также многих других алкилбутадиенов. Полимеризация бутадиена может привести к образованию трех основных структур: цис-1,4- и транс-1,4-полибутадиенов и 1,2-полибутадиена с винильной боковой группой. Из этих трех основных структур существует пять структурно различных полимеров: цис- и транс-1,4-полибутадиены, а также изотактические , синдиотактические и атактические 1,2-полибутадиены. Все эти полимеры выделены в чистом виде.
Хорн изучил переменные катализатора Циглера, а также другие переменные процесса и их влияние на структуры полибутадиена. Он продемонстрировал, что при правильном выборе соотношения тетрахлорида титана и алюминийорганического соединения можно получить самые разнообразные смешанные цис- и транс-структуры. Заменив тетрахлорид титана тетраиодидом титана, он получил полибутадиен с 90-95% цис-1,4-структуры.
Катализаторы на основе солей кобальта оказались очень полезными для получения цис-1,4-полибутадиенов. Хотя подходили многие соли кобальта, Хорн использовал октоат кобальта. Он показал, что кобальт может функционировать в гетерогенных и гомогенных условиях. Он получил при -78 °C полибутадиен со структурой цис-1,4 99,8%, что было самым высоким процентом структуры цис-1,4, который он когда-либо видел. Он определил влияние температуры, растворителя и других добавок к катализатору на получение максимального процента цис-1,4-полимера. Он изучал многие другие алкилбутадиены. Он полимеризовал 2-этил, 2-пропил, 2-амил, 2-трет-бутил и 2,3-диметилбутадиен и другие.
Награды
[ редактировать ]В 1969 году он был председателем Гордонской конференции по химии углеводородов. В 1974 году он получил премию Pioneer Award от Американского института химиков . В 1978 году он получил медаль Мидгли от Детройтской секции Американского химического общества . В 1980 году он получил медаль Чарльза Гудиера . [ 9 ] А в 1982 году он получил звание почетного доктора наук Университета Эмори. [ 10 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Международный зал славы науки о каучуках . Университет Акрона. 2010.
- ^ Хорн-младший, ЮВ (1980). «Полимеризация диеновых мономеров катализом типа Циглера». Химия и технология резины . 53 (3): 71–79. дои : 10.5254/1.3535055 .
- ^ Хофф, Рэй, Роберт Т. Мазерс (2010). Справочник по катализаторам полимеризации переходных металлов . Джон Уайли и сыновья. п. 539. ИСБН 9780470504420 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ «Объяснение химии» . Проверено 24 марта 2014 г.
- ^ Мировая статистика по каучуку . Международный институт производителей синтетического каучука (IIISRP). 2008.
- ^ Фосетт, Роберт Дж. (2010). Биография Сэма Хорна на введении в IRSHF . Акрон, Огайо: Университет Акрона.
- ^ Нога, Эд (март 2006 г.). «Человек науки» . Новости резины и пластмасс . Том. 35, нет. 16. с. 8. Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 26 марта 2014 г.
- ^ Петкевич, Рэйчел (8 мая 2006 г.). «Некрологи» . Новости химии и техники . 84 (19): 95–96. doi : 10.1021/cen-v084n047.p095 . ISSN 0009-2347 . Архивировано из оригинала 9 июня 2023 года . Проверено 9 июня 2023 г.
- ^ «Пионер синтетического каучука Сэмюэл Хорн-младший умирает в возрасте 82 лет» . Новости резины и пластмасс . Крейн. 10 февраля 2006 года . Проверено 30 января 2024 г.
- ^ «Хронологический список кавалеров почетных степеней Университета Эмори с 1846 г. по настоящее время» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 25 марта 2014 года . Проверено 24 марта 2014 г.