1.5. Причины выделения химии полимеров в самостоятельную науку.

Термин «полимерия», введенный в науку шведским химиком Й. Берцелиусом в 1833 году, поначалу использовался для обозначения особого вида изомерии, при которой вещества одинакового состава имеют различную молекулярную массу, например, этилен и бутилен или кислород и озон. Таким образом, содержание термина не соответствовало современным представлениям о полимерах, как о веществах большой молекулярной массы.

Долгое время в науке господствовала теория К. Харриеса, который считал, что полимеры имеют циклическое строение (т.е. состоят из циклов по 3-12 атомов углерода в каждом) и представляют собой лиофильные коллоидные системы. Такие представления развивались применительно к наиболее распространенным полимерам: натуральному каучуку, целлюлозе, белкам и крахмалу. Теории циклического строения придерживались такие крупные ученые, как Зелинский, Рауль и Вант-Гофф. Автором принципиально новых представлений о полимерах, как о веществах, построенных из макромолекул, был немецкий химик Герман Штаудингер. На основании своих исследований он в начале 20-х годов прошлого века выдвинул теорию цепного строения макромолекул, предположил существование разветвленных макромолекул и трехмерной полимерной сетки. Теория противоречила образу мышления и духу того времени, поэтому была встречена большинством химиков в штыки и целое десятилетие оставалась предметом бурных дискуссий. Успехи синтетической химии склонили весы в пользу взглядов Штаудингера. В 30-е годы его теория приобретала все больше сторонников. Появились такие понятия как высокомолекулярные соединения, полимеры, пластмассы. В 1953 году Штаудингер получил Нобелевскую премию по химии, считается одним из основоположников химии полимеров.

Химия полимеров выделилась в самостоятельную науку благодаря нескольким обстоятельствам. Первое заключается в особых, уникальных свойствах полимеров, которыми не обладают другие вещества. Прежде всего, это особые механические свойства, определяющие поведение полимеров под нагрузкой, В этом отношении интересно сравнить поведение полимеров с поведением твердых тел и жидкостей. Твердые тела обладают высокой прочностью и низкой деформируемостью. Жидкости обладают высокой деформируемостью (текучестью) и низкой прочностью. Полимеры способны сильно деформироваться при сохранении высокой прочности, т.е. полимеры занимают промежуточное положение между жидкостью и твердым телом.

Другой причиной выделения химии полимеров в самостоятельную науку является большое значение полимеров в природе. Биополимеры составляют основу всех живых организмов и участвуют практически во всех процессах жизнедеятельности. Молекулярная биология, изучающая жизненные процессы на молекулярном уровне, тесно связана с химией полимеров. Полимеры являются единственными в своем роде веществами, способными на прямое превращение химической энергии в механическую. Такие процессы превращения энергии протекают при сокращении мускулов живой ткани. Макромолекулы полиэлектролитов способны изменять свою форму при изменении рН среды. Устройство, обеспечивающее растяжение и сокращение полимера при переходе от кислой среды к щелочной, называется рН - мускулом. Таким образом, полимеры образуют мост между живой и неживой природой.

Третья причина выделения химии полимеров в самостоятельную науку заключается в большом значении полимеров в технике и технологии. Причинами широкого применения полимеров в различных областях техники, в промышленности и в быту являются: многообразие свойств, легкость переработки в изделия, а так же экономическая доступность и широкая сырьевая база, поскольку для синтеза высокомолекулярных веществ используются простейшие продукты переработки нефти и угля, ацетилен, а также отходы ряда отраслей промышленности. К достоинствам синтетических полимеров относится то, что их можно получать с заданными свойствами, подбирая подходящие исходные материалы и регулируя технологический процесс. Для изготовления изделий сложной формы механической обработкой требуются большие затраты труда и материалов. Из полимеров же такие изделия формуются и изготавливаются без механической обработки. Из полимеров легко получать изделия монолитные снаружи и пористые внутри. Такие изделия называются интегральными и получаются в одну стадию. Слои полимерной композиции, содержащей порообразователь, прилегающие к стенкам формы, имеют более низкую температуру, вследствие чего поры в наружном слое не образуются, а во внутренних слоях происходит порообразование.

Наиболее важными областями применения полимеров являются машиностроение, кабельная промышленность, строительство, медицина, изготовление химической аппаратуры, труб.