Od „želé“ po nárazuvzdorné sklo: historie vynálezu akrylu | Pikabu

Žijeme v době polymerů: pijeme z plastových lahví, dáváme jídlo do plastových sáčků, řídíme auta s gumovými pneumatikami a nosíme obleky vyrobené z akrylu, jednoho z prvních a nejoblíbenějších polymerů. Jaký byl tento materiál a proč trvalo od jeho „vynálezu“ k úspěšnému použití téměř 80 let?

Energetický produkt

Polymery jsou sloučeniny s dlouhými molekulami, skládající se z „stavebních bloků“ – monomerů. U akrylátů jsou „stavebními bloky“ kyseliny akrylové a methakrylové – bezbarvé kapaliny s ostrým zápachem. Kyselina akrylová se nejčastěji získává oxidací propylenu – vedlejšího produktu rafinace ropy, který vzniká při krakování.

Kyselina methakrylová se obvykle získává oxidací uhlovodíkového isobutylenu (v průmyslovém měřítku se snadno izoluje z vedlejších produktů při výrobě benzínu) na polymer methakrolein a jeho následnou oxidací. Existuje alternativní metoda – oxidace organické látky acetonkyanohydrin kyselinou sírovou. Vyrábí se z acetonu, který zase může být vyroben z propylenu nebo benzenu, běžných ropných produktů.

Zbývá pouze spojit „cihly“ do jednoho celku – polymerizovat. Obě kyseliny snadno tvoří polymerní řetězce. Polymeruje i řada derivátů těchto kyselin – například methylmethakrylát, který slouží jako základ pro výrobu plexiskla, nebo akrylamid, jehož polymer se přidává jako stabilizátor do vrtných kapalin.

Cesta ke slávě

V 1877. století se připravovaly kyseliny akrylové a methakrylové a v letech 1880–XNUMX objevil chemik Wilhelm Rudolf Fittig proces polymerace kyseliny methakrylové. Komerční sláva však akrylu nepřišla okamžitě: zpočátku byli vědci schopni syntetizovat pouze viskózní želatinové materiály podobné velmi hustému želé. Nikdo nevěděl, kde by se daly použít.

Až v roce 1901 publikoval chemik Otto Röhm svou disertační práci o rozmanitosti produktů polymerace kyseliny akrylové. Studiem polymerace esterů kyseliny methakrylové vytvořil Röhm bezbarvý průhledný materiál s vlastnostmi „mezi pevným pružným sklem a tvrdou gumou“ – prototyp plexiskla. Inspirován svým úspěchem se Röhm spojil s bankéřem Otto Haasem a v roce 1907 založil v Německu chemickou společnost Röhm&Haas.

Výroba šroubu z plexiskla v závodě Röhm&Haas v roce 1958. Foto: Röhm&Haas / Ústav dějin vědy / sciencehistory.org

Rem, který jednal spíše jako podnikatel než jako chemik, se snažil vytvořit materiály, které by byly na trhu žádané. To vedlo k závažným chybám. Například v roce 1912 společnost získala patent na „metodu výroby produktu s vlastnostmi vulkanizované gumy“, ale nápad selhal: na rozdíl od gumy nebyly akrylové polymery kvůli své chemické struktuře vulkanizovány sírou. Zdá se, že negativní zkušenost byla užitečná: Rem začal do práce zapojovat další chemiky. Díky jejich výzkumu byly vyvinuty nové metody pro získávání „stavebních kamenů“ akrylových polymerů.

Další vývoj akrylových polymerů se na mnoho let zpomalil: ovlivnila to touha společnosti udržet svůj vývoj v tajnosti a obtížná ekonomická situace v Německu ve dvacátých letech minulého století. Ve třicátých letech 1920. století však byly na trhu dostupné flexibilní akrylové polymery pro použití v elektrické izolaci a pevné látky jako lehká a nárazuvzdorná náhrada skla. Ve 1930. a 1940. letech se akrylové polymery dostaly do textilního průmyslu – objevila se akrylová vlákna.

Od šatníku po chemickou laboratoř

Akrylové polymery dnes najdeme všude: plexisklo najdete v chemické laboratoři (vyrábějí se z něj čočky mikroskopů, baňky, stojánky, zkumavky) i v autoskleně (autosklo je také organické). Akrylátové polymery se používají k výrobě protihlukových stěn pro frekventované dálnice a nákupní pavilony. Bez tohoto materiálu se neobejdou ani reklamní cedule a světelné nápisy „Výstup“ na veřejných prostranstvích – lehký, pevný, odolný.

Oblečení je vyrobeno z akrylového vlákna, které se nazývá umělá vlna: elegantní obleky, útulné svetry, teplé šály. Sedadla v autobusech a domácí čalouněný nábytek jsou čalouněny akrylovou látkou. Je vhodná i na výrobu dětských hraček, pracovních oděvů, ochranných potahů – vlastnosti látky závisí na poměru složek ve složení a struktuře vláken. Pokud tedy kašmír „naředíte“ akrylem, oblečení bude lépe držet tvar a bude méně náročné na péči. Pokud do akrylu přidáte trochu bavlny, látka lépe absorbuje vlhkost.

Okna automobilů obsahují akrylové polymery

Akrylové barvy se objevily ve 1930. letech 1940. století, ale slávu si získaly koncem XNUMX. let – mezi průmyslníky a umělci. Světlé a rychleschnoucí, na rozdíl od tradičních olejových barev, akrylové barvy se nebojí vlhkosti, slunečního záření, prasklin a přilnou téměř na jakýkoli povrch. V závislosti na přísadách mohou být barvy husté a viskózní, jako je kvaš, nebo tekuté, jako je akvarel, třpytivé ve světle jako duha nebo fluorescenční pod ultrafialovou lampou.

Mnoho bytů má akrylátové vany. Jsou vyrobeny z termoplastů – termoplastických akrylových polymerů, které se při zahřátí roztaví do měkkého nebo kapalného stavu a poté ztvrdnou, čímž získají své původní vlastnosti. Akrylové laky, lepidla, tmely, základní nátěry a tmely se liší od svých analogů v odolnosti proti mechanickému poškození a vyblednutí a absencí nepříjemného zápachu během aplikace.

Akrylové materiály jsou ceněny pro svou odolnost a lehkost a díky petrochemickému průmyslu – hlavnímu zdroji surovin pro výrobu akrylu – jsou takové polymery i relativně levné, takže je najdete v gelu na nehty, v umělém kameni pro krajinářský design, a dokonce i v lékařských protézách.