Samuel Emmett Horne Jr. (26 de julio de 1924 – 4 de febrero de 2006) [1] fue un científico investigador de BF Goodrich conocido por sintetizar por primera vez cis-1,4- poliisopreno , [2] el principal polímero contenido en el caucho natural de los árboles, utilizando catálisis de Ziegler . [3] Los intentos anteriores de producir caucho sintético a partir de isopreno no habían tenido éxito, pero en 1955, Horne preparó un 98 por ciento de cis-1,4-poliisopreno mediante la polimerización estereoespecífica del isopreno . El producto de esta reacción difiere del caucho natural solo 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 poliisopreno y polibutadieno sintéticos por parte de Horne se aprecia fácilmente en la producción de estos polímeros. En 2008, la producción mundial de polibutadieno fue de 2.042.000 toneladas métricas (superada sólo por el SBR en capacidad y producción). La producción de poliisopreno fue de 611.000 toneladas métricas (Rusia, 415.000; Asia, 78.000; EE. UU., 90.000; Europa, 25.000). [5]
Horne nació el 26 de julio de 1924 en Jacksonville, Florida [6] Se crió en Tampa, Florida. Se casó con Sue Ross en 1949. Tuvieron cuatro hijos.
Desde muy joven mostró interés por la química. Cuando tenía cinco o seis años, él y un amigo jugaban con un juego de química. Aunque los experimentos a veces generaban olores desagradables y otros problemas, sus padres alentaron al joven Horne a seguir su interés por la química.
Horne murió el 4 de febrero de 2006 en Columbus, Ohio. [7]
Horne se graduó de la escuela secundaria Henry B. Plant de Tampa en 1942. Se matriculó en la Universidad Emory , pero sus estudios universitarios se vieron interrumpidos por la Segunda Guerra Mundial . Se unió a la Marina de los EE. UU. en julio de 1943 y sirvió hasta 1946. Fue dado de baja al estado inactivo con el rango de teniente (JG) .
Regresó a la Universidad Emory, donde obtuvo su licenciatura en 1947, su maestría en 1948 y su doctorado en 1950. Mientras estuvo en la Universidad 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. Recibió asesoramiento para obtener experiencia en investigación industrial antes de ingresar al mundo académico. Siguiendo ese consejo, obtuvo un puesto en el Centro de Investigación y Desarrollo de BF Goodrich Company en Brecksville, Ohio en 1950. Fue ascendido en 1953, ascendido nuevamente a asociado de investigación en 1960 y a asociado de investigación sénior 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 sobre caucho. Como el principal interés de Horne era la investigación sobre caucho, tomó la decisión de unirse a Polysar. Se retiró de Polysar en 1987.
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 vuelta de sus vacaciones al Centro de Investigación para comenzar a trabajar de inmediato. Se le encomendó la tarea de traducir a la práctica la información que BF Goodrich recibiría de Karl Ziegler. Después de verificar las afirmaciones sobre 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 de caucho típica. 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 hacer un copolímero o un homopolímero a partir de un dieno de hidrocarburo puro. [8] En realidad, Karl Ziegler había dicho que no habían tenido éxito en la polimerización de dienos. Con la naturaleza inquisitiva y la determinación de Horne, intentó la copolimerización de etileno e isopreno. Horne presentó el copolímero de etileno/isopreno para su examen infrarrojo. Cuando Jim Shipman, que era responsable del análisis, examinó el espectro infrarrojo, inmediatamente llamó a Horne y le dijo: "¿Estás tratando de engañarnos? ¡Reconocemos el caucho natural cuando lo vemos!". El fraccionamiento de la muestra mostró una mezcla de cis-1,4-poliisopreno y polietileno. El hecho de que el isopreno se hubiera polimerizado no era inesperado, pero el alto grado de control estereoscópico sí lo era. Inmediatamente reconocieron la importancia de este descubrimiento y comenzaron un intenso programa para dilucidar la química y las variables asociadas con las polimerizaciones de dienos.
La duplicación exitosa del caucho natural era un objetivo que muchos científicos habían buscado durante casi cien años. Durante la Segunda Guerra Mundial se llevó a cabo un amplio programa de caucho sintético, uno de cuyos objetivos era lograr esta síntesis. El suministro de caucho natural fue limitado para el ejército 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.
Una vez definido el proceso, se inició la ampliación del proceso desde lotes de laboratorio de 50 gramos hasta la producción en toneladas. En menos de seis meses, ampliaron el proceso a cantidades de tamaño de producción, fabricaron neumáticos para autobuses y camiones y los utilizaron en condiciones de servicio en las carreteras. Los resultados de las pruebas demostraron 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 se alegró mucho 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 igual que el caucho natural.
Después de descubrir el control estereoscópico del poliisopreno, descubrió la polimerización y el control estereoscópico del butadieno, así como de muchos otros alquilbutadienos. La polimerización del butadieno puede dar lugar a tres estructuras básicas: los polibutadienos cis-1,4- y trans-1,4-, y el polibutadieno 1,2- con un grupo lateral vinilo. A partir de estas tres estructuras básicas, hay cinco polímeros estructuralmente diferentes: los polibutadienos cis y trans-1,4-, y los polibutadienos 1,2- isotácticos , sindiotácticos y atácticos . Todos estos polímeros se han aislado en forma pura.
Horne estudió las variables del catalizador Ziegler, así como otras variables del proceso y su efecto sobre las estructuras del polibutadieno. Demostró que se podía obtener una amplia variedad de estructuras mixtas cis y trans mediante la elección adecuada de las proporciones de tetracloruro de titanio y organoaluminio. Al reemplazar el tetracloruro de titanio por tetrayoduro de titanio, obtuvo polibutadieno con un 90-95% de estructuras cis-1,4.
Los catalizadores basados en sales de cobalto resultaron muy útiles para la preparación de cis-1,4-polibutadienos. Aunque muchas sales de cobalto eran adecuadas, Horne utilizó octoato de cobalto. Demostró que el cobalto puede funcionar en condiciones heterogéneas u homogéneas. Preparó a -78 °C un polibutadieno con un 99,8% de estructura cis-1,4, que era el porcentaje más alto de estructura cis-1,4 que había visto nunca. Definió el efecto de la temperatura, el disolvente y otros aditivos en el 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.
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 Sociedad Química Americana . En 1980, recibió la Medalla Charles Goodyear . [9] Y en 1982, recibió un Doctorado Honoris Causa en Ciencias de la Universidad Emory. [10]
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