Открытие синтетического каучука

"Резина? Ну, ясно: шины, уплотнительные прокладки, подметки, шланги...". Отлично. Еще? Здесь, пожалуй, большинству придется призадуматься. И не удивительно: отвечая на вопрос о роли резины в нашем современном мире, даже профессионалы сдаются очень быстро. Ведь назвать точное количество предметов, которых без этого удивительно разностороннего материала просто не было бы на свете, не сможет никто. Это уж точно. Трос для банджи и подшипники, уплотнительные кольца и воздушные шары, гимнастические маты и печатные валы – если кто-то задастся целью записать в блокнот все предметы нашего быта, сделанные из резины, то очень скоро отложит карандаш в сторону. Легче записать предметы, в которых нет резины, чем наоборот. Почти повсюду, где требуется силовая передача, амортизация, перевозка жидкостей или изоляция сосудов, современная техника полагается на этот эластичный материал.

Все это далеко не просто, ведь "резина", как единый эластичный материал, уже не существует. При работе в экстремальных условиях химики используют каучуки с повышенными эксплуатационными свойствами – материалы, имеющие столь же мало общего с тем клейким природным веществом, из которого майя и ацтеки делали мячи и сосуды, сколь мало похож спортивный автомобиль на ручную тележку. Эти специальные материалы стали доступными нам лишь потому, что 100 лет назад одному человеку пришла в голову блестящая идея.

Специалисты, которые в этом вопросе  изначально разбираются лучше, чем другие, работают в концерне специальных химических технологий ЛАНКСЕСС. Ведь это предприятие с 2004 продолжает традицию, начало которой в 1906 году положил конкурс, объявленный на фабрике красителей "Friedr. Bayer & Co.", расположенной в Эльберфельде. Позже эта фабрика вошла в состав "АО Байер". На фабрике красителей в Эльберфельде 100 лет назад работал Фриц Гофман – в то время ведущий химик отдела фармакологии. Сейчас его имя больше связывают с производством первого синтетического каучука.

Понятно, что резина была Гофману известна. Ведь еще за несколько столетий до открытия Гофмана Христофор Колумб и его последователи видели, как аборигены южной Америки используют каучук, и рассказали об этом странном материале в старом свете. В 1839 году в Европе был открыт метод вулканизации, благодаря которому клейкий природный каучук превращался в прочную, но эластичную резину. Долгое время (твердая) резина считалась своего рода материалом высоких технологий, из которого изготавливались не только плащи и сапоги, но и авторучки, мундштуки курительных трубок и даже искусственные челюсти, ну и, конечно же, шины.

Но материал, из которого были сделаны эти изделия, имел массу недостатков. Природный каучук под воздействием воздуха и высоких температур быстро разрушался – это происходит и теперь. Кроме того, его нужно было выращивать на плантациях. Поэтому качество и цена материала были подвержены значительным колебаниям. Но, самое главное, материал почти не поддавался химической модификации. А это означает, что его не удавалось приспособить к растущим требованиям техники.

Поэтому неудивительно, что поиском замены, получаемой из химического реактора, было занято много светлых голов. Работодатели Гофмана не были исключением: в 1906 году совет директоров фирмы "Байер" объявил, что тот, кто до 1 ноября 1909 года "найдет способ изготовления каучука или его полноценного заменителя" получит ни много, ни мало 20 000 марок. При желании этот призыв можно назвать "химической высадкой на луну". 20 000 марок были тогда немалой суммой: в 1900 году за 50 марок можно было купить шикарный мужской костюм; рабочие в металлургической промышленности в 1909 году зарабатывали в среднем около 1 300 марок. Так что Гофману стоило поторопиться. При этом он имел достаточно смутные представления о стоявшей перед ним задаче.

Главная проблема Гофмана: хотя природный каучук был предметом пристального изучения многих лабораторий, тот факт, что цепные молекулы этого эластичного материала состоят из многочисленных примыкающих друг к другу частиц (химики называют их "изопрен"), стал известен ученым лишь в 1905 году. Несмотря на то, что сам элемент был известен с 1860 года! Но как расположить эти элементы в ряд подобно тому, как это удалось матери-природе, в лаборатории, т. е. "полимеризовать", – этого не знал никто. Более того: получить изопрен – таинственный элемент природного каучука – в чистом виде было крайне сложно, несмотря на то, что в виде млечного сока он практически произрастал в деревьях.

Гофман все же приступил к своему проекту "Синтетический каучук". И успешно. Патент № 250 690 на первый синтетический каучук в мире был выдан 12 сентября 1909 года – сто лет назад.

До создания действительно пригодного – и прежде всего экономично-пригодного – каучука по идее Гофмана прошло немало времени. Производство основного элемента резины –изопрена – несмотря на экспертизу, разработанную сотрудниками Гофмана, давалось с трудом. Сначала Гофману пришлось смириться с тем, что ценные пузырьки с изопреном должны оставаться в шкафу, а для экспериментов пришлось прибегать к химически близкому родственнику этой субстанции – т. н. метилизопрену, который в то время был более доступным.

Эту субстанцию он поместил в жестяные банки, нагрел их – и вооружился терпением. Недели, месяцы. Что он воскликнул, открыв первую из этих банок, неизвестно. Но хорошо известно одно: он обнаружил в ней странное вещество, которое в зависимости от температуры полимеризации становилось то мягче, то тверже, но оставалось при этом эластичным – метилкаучук. Синтетический каучук. Это был час рождения современной резины.