Samuel Emmett Horne Jr. (26 de julio de 1924 - 4 de febrero de 2006) [1] fue un científico investigador en BF Goodrich conocido por sintetizar por primera vez cis-1,4- poliisopreno , [2] el principal polímero contenido en el caucho natural de árboles utilizando catálisis de Ziegler . [3] Los primeros intentos de producir caucho sintético a partir de isopreno no habían tenido éxito, pero en 1955, Horne preparó 98 por ciento de cis-1,4-poliisopreno mediante la polimerización estereoespecífica de isopreno . El producto de esta reacción difiere del caucho natural.sólo ligeramente. Contiene una pequeña cantidad de cis-1,2-poliisopreno, pero es indistinguible del caucho natural en sus propiedades físicas. [4]
La importancia del desarrollo de Horne de poliisopreno y polibutadieno sintéticos se ve fácilmente en la producción de estos polímeros. En 2008, la producción mundial de polibutadieno fue de 2,042,000 toneladas métricas (superada solo por SBR en capacidad y producción). La producción de poliisopreno fue de 611.000 toneladas métricas (Rusia, 415.000; Asia, 78.000; Estados Unidos, 90.000; Europa, 25.000). [5]
En 1980, la División de Caucho ACS honró a Horne con la Medalla Charles Goodyear . En 1982, recibió un doctorado honorario de la Universidad de Emory . [6]
Personal
Horne nació el 26 de julio de 1924 en Jacksonville, Florida [7] Creció en Tampa, Florida. Se casó con Sue Ross en 1949. Tuvieron cuatro hijos.
Mostró interés por la química a una edad temprana. Cuando tenía cinco o seis años, él y un amigo jugaban con un juego de química. Aunque los experimentos a veces producían olores desagradables y otros problemas, sus padres animaron al joven Horne a seguir su interés por la química.
Horne murió el 4 de febrero de 2006 en Columbus, Ohio. [8]
Educación y carrera
Horne se graduó de la escuela secundaria Henry B. Plant de Tampa en 1942. Se matriculó en la Universidad de Emory , pero sus estudios universitarios se vieron interrumpidos por la Segunda Guerra Mundial . Se unió a la Marina de los Estados Unidos en julio de 1943 y sirvió hasta 1946. Fue liberado a estado inactivo con el rango de Teniente (JG) .
Regresó a la Universidad de Emory, donde obtuvo su título de AB en 1947, su maestría en 1948 y su Ph.D. Licenciado en 1950. Mientras estaba en la Universidad de Emory, enseñó química orgánica de 1947 a 1950. También tuvo una beca de investigación de 1946 a 1950. La intención de Horne era ingresar a la profesión docente después de completar su doctorado. la licenciatura. Recibió asesoramiento para obtener experiencia en investigación industrial antes de ingresar a la academia. Siguiendo ese consejo, obtuvo un puesto en el Centro de Investigación y Desarrollo de la Compañía BF Goodrich en Brecksville, Ohio en 1950. Fue ascendido en 1953, nuevamente promovido a Investigador Asociado en 1960 y a Investigador Asociado Senior en 1968.
En 1982, BF Goodrich cambió su dirección estratégica y vendió sus operaciones de caucho sintético a Polysar, Ltd. Goodrich estaba restando importancia a la investigación del caucho. Como el principal interés de Horne era la investigación del caucho, tomó la decisión de unirse a Polysar. Se retiró de Polysar en 1987.
Investigar
Poliisopreno sintético
En 1954, inmediatamente después de la formación de la empresa conjunta Goodrich-Gulf Chemicals, Inc., se obtuvo un acuerdo de opción del profesor Karl Ziegler para examinar su nuevo sistema catalizador para la polimerización de etileno . Horne fue llamado de vacaciones al Centro de Investigación para comenzar a trabajar de inmediato. Se le asignó la tarea de llevar a la práctica la información que recibiría BF Goodrich de Karl Ziegler. Después de verificar las reivindicaciones para la polimerización de etileno, y también para otras alfa-olefinas, Horne copolimerizó etileno con otras olefinas como un medio para controlar la densidad del polietileno. Con el éxito de las copolimerizaciones, decidió intentar copolimerizar etileno con isopreno, con la idea de obtener un copolímero que pudiera vulcanizarse con azufre en una receta típica de caucho. Si bien el profesor Ziegler no informó sobre la polimerización de dienos con su catalizador, Horne no vio ninguna razón por la que no se pudiera fabricar un copolímero u homopolímero a partir de un dieno hidrocarbonado puro. En realidad, Karl Ziegler había dicho que no tuvieron éxito en la polimerización de dienos. Con la naturaleza inquisitiva y la determinación de Horne, intentó la copolimerización de etileno e isopreno. Horne sometió el copolímero de etileno / isopreno para un examen de infrarrojos. Cuando Jim Shipman, responsable del análisis, examinó el espectro infrarrojo, inmediatamente llamó a Horne y le dijo: "¿Estás tratando de engañarnos? ¡Conocemos el caucho natural cuando lo vemos!" El fraccionamiento de la muestra mostró entonces una mezcla de cis-1,4-poliisopreno y polietileno. El hecho de que el isopreno se hubiera polimerizado no fue inesperado, pero el alto grado de estereocontrol fue inesperado. Inmediatamente reconocieron la importancia de este descubrimiento y comenzaron un intenso programa para dilucidar la química y las variables asociadas con las polimerizaciones de dieno.
La duplicación satisfactoria del caucho natural era un objetivo perseguido por muchos científicos durante casi cien años. Durante la Segunda Guerra Mundial se llevó a cabo un extenso programa de caucho sintético, uno de los objetivos era lograr esta síntesis. El suministro de caucho natural fue limitado para los militares durante la Segunda Guerra Mundial, porque las plantaciones de caucho natural no estaban disponibles para las fuerzas aliadas debido a la ocupación japonesa de muchas de las plantaciones de caucho del mundo.
Con el proceso bien definido, se inició la ampliación del proceso de lotes de laboratorio de 50 gramos a una producción por tonelada. En menos de seis meses, escalaron el proceso a cantidades del tamaño de producción, fabricaron neumáticos para autobuses y camiones y los hicieron funcionar en condiciones de servicio en las carreteras. Los resultados de la prueba mostraron de manera concluyente que el cis-1,4-poliisopreno sintético era esencialmente equivalente al caucho natural. Durante las pruebas en la fábrica, el equipo de investigación estuvo encantado cuando escuchó al personal de la fábrica comentar durante las pruebas de mezcla de caucho que el caucho experimental no era nada nuevo, se mezclaba como el caucho natural.
Polibutadieno
Después de descubrir el estereocontrol del poliisopreno, descubrió la polimerización y el estereocontrol del butadieno y de muchos otros alquilbutadienos. La polimerización del butadieno puede conducir a tres estructuras básicas: los cis-1,4- y los trans-1,4-polibutadienos, y el 1,2-polibutadieno con un grupo lateral vinílico. A partir de estas tres estructuras básicas, hay cinco polímeros estructuralmente diferentes: los 1,4-polibutadienos cis y trans, y los 1,2-polibutadienos isotácticos , sindiotácticos y atácticos . Todos estos polímeros se han aislado en forma pura.
Horne estudió las variables del catalizador de Ziegler, así como otras variables del proceso y su efecto sobre las estructuras de polibutadieno. Demostró que se podía obtener una amplia variedad de estructuras cis y trans mixtas mediante la elección adecuada de las proporciones de tetracloruro de titanio a organo-aluminio. Reemplazando el tetracloruro de titanio con tetrayoduro de titanio, obtuvo polibutadieno con 90-95% de estructuras cis-1,4.
Los catalizadores basados en sales de cobalto fueron muy útiles para la preparación de cis-1,4-polibutadienos. Aunque muchas sales de cobalto eran adecuadas, Horne usó octoato de cobalto. Demostró que el cobalto puede funcionar en condiciones heterogéneas u homogéneas. Preparó a -78 ° C un polibutadieno con 99,8% de estructura cis-1,4, que era el porcentaje más alto de estructura cis-1,4 que jamás había visto. Definió el efecto de la temperatura, el solvente y otros aditivos del catalizador para producir el mayor porcentaje de polímero cis-1,4. Estudió muchos otros alquilbutadienos. Polimerizó 2-etilo, 2-propilo, 2-amilo, 2-t-butilo y 2,3-dimetilbutadieno, así como otros.
Premios
En 1969, fue presidente de la Conferencia Gordon sobre Química de Hidrocarburos. En 1974, recibió el Premio Pionero del Instituto Americano de Químicos . En 1978, recibió la Medalla Midgley de la Sección de Detroit de la American Chemical Society . En 1980, recibió la Medalla Charles Goodyear . Y en 1982, recibió un Doctorado Honorario en Ciencias de la Universidad de Emory.
Referencias
- ^ Salón de la fama internacional de la ciencia del caucho . Universidad de Akron. 2010.
- ^ Horne Jr., SE (1980). "Polimerización de monómeros de dieno por catálisis tipo Ziegler". Química y tecnología del caucho . 53 (3): 71–79. doi : 10.5254 / 1.3535055 .
- ^ Hoff, Ray, Robert T. Mathers (2010). Manual de catalizadores de polimerización de metales de transición . John Wiley e hijos. pag. 539. ISBN 9780470504420.
- ^ "Explicación de la química" . Consultado el 24 de marzo de 2014 .
- ^ Estadísticas mundiales del caucho . Instituto Internacional de Productores de Caucho Sintético, Inc (IISRP). 2008.
- ^ "Lista cronológica de los beneficiarios de títulos honoríficos de la Universidad de Emory 1846 - presente" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 25 de marzo de 2014 . Consultado el 24 de marzo de 2014 .
- ^ Fawcett, Robert J. (2010). Biografía de Sam Horne en la inducción de la IRSHF . Akron, Ohio: Universidad de Akron.
- ^ Noga, Ed (marzo de 2006). "Un hombre de ciencia" . Noticias de caucho y plásticos . 35 (16). pag. 8. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016 . Consultado el 26 de marzo de 2014 .