Et le polyéthylène a été formé

2020/12/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

Ed. Manu Ortega/CC BY-NC-ND

Fawcett a été fixé sur le tube de réaction en acier. Au fond, il y avait une substance blanche. L'expérience n'était pas exactement comme prévu. Une expérience a été lancée vendredi pour tester la réaction entre l'éthylène et le benzaldéhyde. Température 170 ºC et pression 1.900 atmosphères. Ils l'ont abandonné toute la nuit. Samedi matin, la pression a chuté à l'atmosphère 1800. Ils soupçonnent une fuite de gaz et remontent en 1900, comme ils l'ont abandonné le week-end. Le lundi matin, ils ont vu que tout le benzaldéhyde avait échappé au réacteur. L'expérience a échoué. Le résultat de cette erreur fut marqué dans le cahier: “un solide apparaît en forme de cire dans le tube de réaction”.

Eric Fawcetten et Reginald Gibson ont travaillé dans l'entreprise chimique anglaise ICI pour tester des réactions chimiques à haute pression. Ils espéraient que la pression produirait des réactions qui ne se produisaient pas d'habitude. Ils testèrent cinquante réactions et ne réussirent rien, sauf dans cette expérience qui échoua le premier week-end de mars 1933.

Fawcett a analysé cette substance blanche en forme de cire et a conclu que c'était un polymère d'éthylène. On a essayé de répéter l'expérience encore et encore, mais en vain : l'éthylène explosait dans de fortes explosions et ne réussissait qu'à briser les nuages de suie et les appareils de mesure. Enfin, en faveur de la sécurité des laboratoires, le directeur leur a ordonné d'abandonner ces expériences.

Deux ans plus tard, Fawcett a eu l'occasion d'assister à un important congrès sur la polymérisation. Devant les plus grands experts du monde, il a expliqué dans son laboratoire qu'ils ont réussi à créer un polymère solide d'éthylène. Tous l'ignorèrent. Toutes les personnes présentes savaient parfaitement que l'éthylène ne pouvait pas polymériser, car ses doubles liaisons nécessiteraient des températures très élevées.

La même année, en décembre 1935, le directeur de recherche de l'ICI, Michael Perrin et ses compagnons, reprirent l'expérience de Fawcett et Gibson avec un équipement meilleur et plus sûr. Il a seulement commencé à tester avec de l'éthylène. Le premier test a été la fuite de gaz et la chute de pression. Et le lendemain matin, quand ils ont ouvert le réacteur, ils ont découvert ce qui ressemblait à un morceau de sucre, un volume de 8,5 grammes.

En l'analysant, on a vu clairement que l'éthylène était polymérisé, le polyéthylène, et qu'il avait les mêmes propriétés que Fawcett a déduit de cet échantillon beaucoup moins: il était chimiquement inerte, il avait des propriétés électriques intéressantes (isolant), il était moulable et était apte à fabriquer des fils et des films.

Dans les expériences suivantes, les explosions ont repris. Après l'avoir testé encore et encore, ils ont finalement réalisé que la clé était dans l'oxygène. La réaction nécessitait un peu d'oxygène, mais l'excès provoquait une explosion. L'éthylène en usage n'était pas entièrement pur et le succès de la réaction dans l'oxygène supplémentaire étant introduit dans la quantité d'oxygène qu'il contenait et dans les fuites de gaz.

Ed. Manu Ortega/CC BY-NC-ND

Une fois conscients de cela, ils ont commencé à obtenir de meilleurs résultats. À la fin de 1936, la réaction était bien maîtrisée et prête à commencer à produire du polyéthylène à plus grande échelle. Il a été prouvé que le câblage sous-marin pouvait être approprié pour remplacer le capot d'isolation. Dans ce but, la première usine de polyéthylène avec une capacité de production de 100 tonnes par an a été lancée le 1er septembre 1939, le jour même où l'Allemagne a envahi la Pologne.

La guerre est devenue inévitable pour les Britanniques et le projet de câbles isolés en polyéthylène a été suspendu. Cependant, la guerre a donné une grande impulsion au polyéthylène. En fait, ils avaient de grands problèmes pour bien isoler les câbles des radars et le polyéthylène s'est avéré parfait. Tellement qu'il est devenu un secret militaire. Le nouveau matériau a permis la fabrication de radars légers qui pouvaient être transportés dans des avions, ce qui leur a donné un grand avantage par rapport aux sous-marins allemands.

Peu après la guerre, ils ont commencé à chercher des applications commerciales. Cependant, le polyéthylène de l'époque avait encore de grandes limites: il était doux et avec une température de fusion très basse, l'eau chaude était suffisante pour déformer un récipient en polyéthylène.

En 1953, le chimiste allemand Karl Ziegler découvre qu'avec un catalyseur, on obtient un polymère avec des chaînes beaucoup plus régulières et linéaires. Ce polyéthylène (polyéthylène haute densité ou HDPE) était plus rigide et résistait bien jusqu'à 130-150 °C. En outre, il était plus facile et moins cher de produire, car il n'avait pas besoin de températures et de pressions élevées. À la même époque, la société Phillips Petroleum a obtenu la même chose avec une autre catalyse.

Les principales compagnies chimiques dans le monde ont commencé à produire du polyéthylène, bien qu'à plus grande vitesse. Cependant, les problèmes sont apparus quand ils ont commencé à prendre la route. En quelques mois, même à température ambiante, les bouteilles en polyéthylène, les tubes, etc. Ils se fendirent.

Bientôt la solution a été trouvée. Il était souhaitable que les chaînes de polyéthylène aient quelques branches latérales, pas autant que le polyéthylène original, mais certaines. Ceci a été obtenu en mélangeant l'éthylène d'autres gaz dans de petites proportions. Et entre-temps, ils ont également donné une solution au polyéthylène fragile produit, qui dans les années 1950 est devenu si à la mode dans le gaspillage de tout le matériel qui a été facilement gaspillé dans la fabrication des hulas hoopas.

Depuis, la production de polyéthylène a augmenté, atteignant actuellement environ 80 millions de tonnes par an. Il est l'un des plastiques les plus courants pour presque tout. Il est partout.