Como rama de la química, la química de polímeros es una disciplina relativamente joven establecida en la década de 1930. Sin embargo, la utilización de polímeros naturales tiene una larga historia. Ya en la antigüedad, la vida de las personas estuvo estrechamente relacionada con los polímeros naturales. Los materiales poliméricos satisfacen las necesidades básicas de vida de las personas en todos los aspectos. Las proteínas y el almidón utilizados como alimento humano, así como el algodón, la lana y la seda tejidos en la ropa, son todos materiales poliméricos naturales. En la antigua China, la gente había aprendido a utilizar la seda para tejerla; en la dinastía Han, la gente inventó la fabricación de papel utilizando polímeros naturales como la fibra de cáñamo y la fibra de bambú, lo que tuvo un gran impacto en la civilización mundial. En aquella época, los chinos habían aprendido a utilizar la pintura, y posteriormente esta tecnología se extendió a los países vecinos e incluso al mundo. Se puede decir que la antigua China era líder mundial en la tecnología de procesamiento de materiales poliméricos naturales, como el tejido de seda, la fabricación de papel, la fabricación de pinturas, etc.
Desde la Revolución Industrial europea, muchos polímeros naturales se han convertido cada vez más en materias primas indispensables para la producción, lo que ha llevado a la gente a investigar y desarrollar polímeros. En este momento, la gente se encontró por primera vez con el uso y la mejora del caucho natural y las fibras naturales. El origen del caucho se encuentra en los trópicos, y el primer uso del caucho comenzó en esta zona. Cuando Colón navegaba, observó a los lugareños jugar con pelotas de caucho natural en Haití, América Latina. En 1530, el europeo Enshila presentó cómo la gente de Brasil, Guyana y otras regiones usaban caucho crudo para fabricar contenedores, protector solar y otras necesidades diarias. Sin embargo, antes de que el caucho pudiera usarse en la fabricación, se enfrentaron muchos problemas técnicos y los científicos están trabajando arduamente para encontrar soluciones a estos problemas. Primero, Hellisand y Machel descubrieron en 1763 que el caucho es soluble en trementina y éter. En 1823, Massintosh trató una emulsión de caucho con nafta y obtuvo un producto final que era pegajoso a temperatura ambiente y quebradizo en frío, pero obviamente no era adecuado para su uso. Desde 1832 hasta 1850, finalmente se intentó repetidamente lograr que el caucho natural tuviera las propiedades deseadas después del procesamiento. Este trabajo fue realizado principalmente por el alemán Luders Duff y el estadounidense Goudi.
Al mismo tiempo, los científicos también están realizando experimentos de modificación de la celulosa natural. De 1832 a 1845, gracias a los esfuerzos de Brecono y Schempers, la nitrocelulosa se preparó y utilizó en la fabricación de explosivos sin humo en la Primera Guerra Mundial. Después de eso, sus colegas convirtieron la fibra de dinitrógeno en productos moldeados, pero debido a su alta dureza, es difícil de fabricar. En 1872, Azusa de Hyde se utilizó como plastificante para crear plásticos flexibles a partir de fibras de dinitrato, que se utilizaban ampliamente en la fabricación de placas y películas fotográficas.
En 1885, el Chardonnay francés utilizó NH4HS para desnitrificar la nitrocelulosa elaborada a partir del algodón para obtener rayón. Este logro se exhibió en la Exposición de París de 1889, y ese año se estableció la primera fábrica de rayón. En 1892, los británicos Krause y Bevan reprocesaron la nitrocelulosa desnitrificada fabricada en 1844 con hidróxido de sodio y disulfuro de carbono para obtener fibra viscosa, cuyo rendimiento era mejor que el rayón de Chardonnay. En 1903, Meyer produjo acetato de celulosa. Después de lograr con éxito la modificación del caucho y la celulosa, la gente recurrió a experimentos en la síntesis de polímeros. Los científicos llevan algún tiempo trabajando intensamente para sintetizar estos dos polímeros. Primero vino la resina fenólica y luego el caucho sintético.
En 1872, Bayer propuso que el fenol y el formaldehído podían formar una sustancia resinosa bajo la acción de un ácido. En 1891, Kleiberg trató esta resina con ácido clorhídrico concentrado, dando como resultado una sustancia porosa que no se fundía ni se disolvía en agua. Desafortunadamente, tuvo que detener el experimento porque no pudo cristalizarse ni purificarse. Hasta 1970, la estadounidense Baekeland obtenía dos resinas diferentes controlando la reacción. Uno, una resina soluble llamada Shellac Substitute, fue el producto de ese primer experimento. La otra es resina insoluble e insoluble, que es producto del tercer paso del experimento. Si se añade fenol en la tercera etapa del experimento, se puede mejorar la dureza del producto. Esto dio como resultado el primer plástico sintético, la resina fenólica, que se promovió para su uso en la fabricación de materiales aislantes.
Química de polímeros: investigación experimental
En 1909, Hoffman y Kutter propusieron por primera vez una patente para la polimerización térmica de C5H8.
En 1910, Harris y Matthews experimentaron con sodio y también obtuvieron C5H8. En 1912, se exhibieron neumáticos hechos de caucho sintético en Nueva York, EE. UU., anunciando así al mundo que se había realizado el caucho sintético. Durante mucho tiempo, la gente ha logrado ciertos resultados en la investigación de algunos materiales poliméricos, pero la investigación sobre sus estructuras internas es todavía superficial. En 1913, la fórmula general del almidón era (C6H10O5)n y se sabe que el hidrolizado del almidón es glucosa. Pero aún en 1922, Hoeser todavía creía que las soluciones de almidón tenían propiedades gomosas debido a sus dobles anillos cíclicos.
En 1906, Fischer propuso que tenía una estructura polipeptídica y sintetizó un polipéptido con un peso molecular cercano a 1.000.
En 1910, Vauxs no estaba de acuerdo con las unidades estructurales cíclicas de Harris porque creía que las moléculas del caucho natural eran unidades estructurales cíclicas y que no había base para combinarlas en cadenas lineales a través de enlaces de valencia "parciales". Dijo que el caucho natural no puede obtener las unidades estructurales cíclicas mencionadas por Harris mediante destilación en seco. El caucho natural aún conserva una estructura similar al caucho después de reaccionar con el bromo. Sin embargo, en este momento no existen dobles enlaces, y mucho menos los llamados enlaces de valencia "parciales".
En 1920, el químico orgánico Bix refutó el punto de vista anterior en su artículo "Sobre la polimerización". No estaba de acuerdo con la opinión de que las estructuras del caucho natural y la celulosa se atribuían a la asociación física de anillos policíclicos, y señaló claramente que convertirse en un compuesto cíclico y un polímero de cadena larga con una estructura de enlace de valencia no es lo mismo. Bix hidrogenó caucho natural en 1922 y descubrió que su "solución" todavía tenía propiedades coloidales. Con base en los resultados anteriores, propuso claramente en 1924 que las moléculas de caucho natural son macromoléculas de alto peso molecular y creía que no importa en qué sustancia se disuelvan estas macromoléculas de alto peso molecular, sus coloides son diferentes de los obtenidos por asociación con moléculas pequeñas. Después de que Bix propuso el concepto de macromolécula, en su momento no fue aceptado de inmediato. Muchos químicos todavía insistían en la idea de una estructura de anillo. En 1926, Spence y Dole señalaron que la creencia anterior de que la molécula entera no contenía más de una célula unitaria era errónea. Creen que las moléculas de celulosa pueden crecer de una célula unitaria a otra y volverse lineales. En 1928, Staudinger estuvo de acuerdo con esta opinión y propuso además que el tamaño de las células o cristales de las moléculas de celulosa y caucho no tiene nada que ver con la longitud del polímero lineal, basándose en el hecho de que una macromolécula puede atravesar varias células de un región cristalina Viaja a otra zona cristalizada. Fue simplemente una modificación útil a la estructura del anillo que existía en ese momento.
En 1928, Meyer y Mark propusieron su opinión de que la vulcanización de las moléculas de caucho es la formación de * * * enlaces cruzados de valencia entre macromoléculas, que es la diferencia entre los polímeros lineales y los polímeros en red. En 1930, Staudinger propuso además la relación entre la viscosidad y el peso molecular de las soluciones diluidas de polímeros, lo que condujo al aumento de la determinación cuantitativa del peso molecular del polímero.
En 1932, Stinger publicó un artículo resumido sobre compuestos orgánicos poliméricos, estableciendo así la química de los polímeros. Después de eso, la teoría de la química de los polímeros se desarrolló rápidamente y la industria de los polímeros floreció.
En los siguientes 40 años, la química y la industria de los polímeros alcanzaron una etapa de rápido desarrollo. La Segunda Guerra Mundial estimuló el desarrollo de la química de polímeros y la industria química. Alemania fue la primera en sintetizar caucho y Estados Unidos también aceleró el desarrollo de la industria de los polímeros. Debido a la creciente demanda de bienes de consumo después de la guerra, se llevaron a cabo investigaciones sistemáticas a gran escala sobre la química de los polímeros. La química de polímeros y la industria de polímeros de China realmente crecieron después de la guerra, especialmente después de 1949.
El desarrollo de la química de polímeros ha pasado principalmente por cuatro períodos: la utilización y procesamiento de polímeros naturales, la modificación de polímeros naturales, la producción de polímeros sintéticos y el establecimiento de la ciencia de los polímeros. Desde la década de 1930, con el desarrollo de los polímeros sintéticos, se han establecido gradualmente subdisciplinas relacionadas con los polímeros, como la cinética de reacciones, la termodinámica química, la química estructural, la física de polímeros y los biopolímeros, formando un sistema sistemático de ciencia molecular.