Samuel Эммет Хорн младший (26 июля 1924 февраля 4, 2006) [1] был научный сотрудником BF Goodrich известен первым синтезирующие цис-1,4 - полиизопрен , [2] основной полимер , содержащимся в натуральном дереве каучука, с использованием катализатора Циглера . [3] Более ранние попытки получения синтетического каучука из изопрена не увенчались успехом, но в 1955 году, Хорн подготовили 98 процентов цис-1,4-полиизопрен через стереоспецифической полимеризации из изопрена . Продукт этой реакции отличается от натурального каучука.только слегка. Он содержит небольшое количество цис-1,2-полиизопрена, но по своим физическим свойствам неотличим от натурального каучука. [4]
Важность разработки компанией Horne синтетических полиизопрена и полибутадиена очевидна в производстве этих полимеров. В 2008 году мировое производство полибутадиена составило 2 042 000 метрических тонн (больше, чем у SBR по мощности и производству). Производство полиизопрена составило 611 000 метрических тонн (Россия - 415 000; Азия - 78 000; США - 90 000; Европа - 25 000). [5]
В 1980 году подразделение ACS Rubber удостоило Хорна медали Чарльза Гудиера . В 1982 году он получил почетную докторскую степень в Университете Эмори . [6]
Личное
Хорн родился 26 июля 1924 года в Джексонвилле, Флорида [7]. 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 других проблем, его родители, тем не менее, поощряли юного Хорна продолжать его интерес к химии.
Хорн умер 4 февраля 2006 года в Колумбусе, штат Огайо. [8]
Образование и карьера
Хорн окончил среднюю школу Генри Б. Планта в Тампе в 1942 году. Он поступил в Университет Эмори , но его учеба в университете была прервана Второй мировой войной . Он поступил на службу в ВМС США в июле 1943 года и прослужил до 1946 года. Он был освобожден от должности в звании лейтенанта (JG) .
Он вернулся в Университет Эмори, где получил степень бакалавра в 1947 году, степень магистра в 1948 году и докторскую степень. в 1950 году. В то время как в Университете Эмори он преподавал органическую химию с 1947 по 1950 год. У него также была научная стажировка с 1946 по 1950 год. Хорн намеревался заняться преподавательской деятельностью после получения докторской степени. степень. Он получил совет получить опыт промышленных исследований, прежде чем поступать в академию. Воспользовавшись этим советом, он получил должность в Центре исследований и разработок компании BF Goodrich в Брексвилле, штат Огайо, в 1950 году. Его повысили в 1953 году, 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 производство синтетического каучука Polysar Ltd. Goodrich не уделяла внимания исследованиям в области каучука. Поскольку главный интерес Хорна был связан с исследованиями каучука, он принял решение присоединиться к Polysar. Он ушел из Polysar в 1987 году.
Исследовать
Синтетический полиизопрен
В 1954 году, сразу после образования совместного предприятия Goodrich-Gulf Chemicals, Inc., профессором Карлом Циглером 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 в качестве средства регулирования плотности полиэтилена. После успеха сополимеризации он решил попытаться сополимеризовать этилен с изопреном с мыслью получить сополимер, который можно вулканизировать с серой по типичному рецепту каучука. Хотя профессор Циглер не сообщил о полимеризации диенов с его катализатором, Хорн не видел причин, по которым сополимер или гомополимер нельзя было получить из чистого углеводородного диена. На самом деле Карл Циглер сказал, что им не удалось полимеризовать диены. Пытливый и целеустремленный Хорн попытался провести сополимеризацию этилена и изопрена. Хорн представил сополимер этилена и изопрена для инфракрасного исследования. Когда Джим Шипман, ответственный за анализ, исследовал инфракрасный спектр, он немедленно позвонил Хорну и сказал: «Вы пытаетесь обмануть нас? Мы знаем натуральный каучук, когда видим его!» Затем фракционирование образца показало смесь цис-1,4-полиизопрена и полиэтилена. Тот факт, что изопрен полимеризовался, не был неожиданностью, но высокая степень стереоконтроля была неожиданной. Они сразу же осознали важность этого открытия и начали интенсивную программу по выяснению химического состава и переменных, связанных с полимеризацией диенов.
Успешное копирование натурального каучука было целью, к которой многие ученые стремились почти сто лет. Во время Второй мировой войны была проведена обширная программа синтетического каучука, одной из целей было осуществление этого синтеза. Поставки натурального каучука для военных были ограничены во время Второй мировой войны, потому что плантации натурального каучука были недоступны для союзных войск из-за японской оккупации многих каучуковых плантаций в мире.
После того, как процесс был четко определен, было начато его масштабирование с 50-граммовых лабораторных партий до производства тонны. Менее чем за шесть месяцев они довели процесс до серийного производства, изготовили шины для автобусов и грузовиков и запустили 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 обрадована, когда во время испытаний смешения каучука они услышали комментарий заводского персонала о том, что экспериментальный каучук не является чем-то новым - он смешивается так же, как натуральный каучук.
Полибутадиен
Открыв стереоконтроль полиизопрена, он открыл полимеризацию и стереоконтроль бутадиена, а также многих других алкилбутадиенов. Полимеризация бутадиена может привести к трем основным структурам: цис-1,4- и транс-1,4-полибутадиены и 1,2-полибутадиен с винильной боковой группой. Из этих трех основных структур есть пять структурно различных полимеров: цис- и транс-1,4-полибутадиены и изотактические , синдиотактические и атактические 1,2-полибутадиены. Все эти полимеры были выделены в чистом виде.
Хорн изучил переменные катализатора Циглера, а также другие переменные процесса и их влияние на полибутадиеновые структуры. Он продемонстрировал, что широкий спектр смешанных цис- и транс-структур может быть получен путем правильного выбора соотношений тетрахлорида титана и органоалюминия. Заменив тетрахлорид титана тетраиодидом титана, он получил полибутадиен с 90-95% цис-1,4-структурой.
Катализаторы на основе солей кобальта были очень полезны для получения цис-1,4-полибутадиенов. Хотя подходили многие соли кобальта, Хорн использовал октоат кобальта. Он показал, что кобальт может функционировать в гетерогенных или гомогенных условиях. Он приготовил 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 на катализатор для получения наибольшего процентного содержания цис-1,4-полимера. Он изучил многие другие алкилбутадиены. Он полимеризовал 2-этил, 2-пропил, 2-амил, 2-трет-бутил и 2,3-диметилбутадиен, а также другие.
Награды
В 1969 году он был председателем Гордонской конференции по химии углеводородов. В 1974 году он получил премию «Пионер» Американского института химиков . В 1978 году он получил медаль Мидгли от Детройтской секции Американского химического общества . В 1980 году он получил медаль Чарльза Гудиера . А в 1982 году он получил звание почетного доктора наук Университета Эмори.
Рекомендации
- ^ Международный зал славы науки о каучуке . Университет Акрона. 2010 г.
- ^ Хорн-младший, С.Е. (1980). "Полимеризация диеновых мономеров катализатором типа Циглера". Химия и технология резины . 53 (3): 71–79. DOI : 10.5254 / 1.3535055 .
- ^ Хофф, Рэй, Роберт Т. Мазерс (2010). Справочник по катализаторам полимеризации переходных металлов . Джон Вили и сыновья. п. 539. ISBN. 9780470504420.
- ^ «Объяснение химии» . Проверено 24 марта 2014 года .
- ^ Мировая статистика каучука . Международный институт производителей синтетического каучука, Inc (IISRP). 2008 г.
- ^ «Хронологический список получателей почетных степеней Университета Эмори с 1846 года по настоящее время» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 25 марта 2014 года . Проверено 24 марта 2014 года .
- ^ Фосетт, Роберт Дж. (2010). Сэм Хорн Биография на индукции IRSHF . Акрон, Огайо: Университет Акрона.
- ^ Нога, Эд (март 2006 г.). «Человек науки» . Новости резины и пластмасс . 35 (16). п. 8. Архивировано из оригинала на 2016-03-03 . Проверено 26 марта 2014 .