Wallace Hume Carothers


Wallace Hume Carothers
Wallace Hume Carothers.

Wallace Hume Carothers (27 avril 1896 - 29 avril 1937) est un chimiste américain de la compagnie DuPont. En 1935, il synthétise le nylon.

Après avoir obtenu son doctorat, il enseigne à plusieurs universités avant d'être embauché par Dupont pour travailler en recherche fondamentale. Il devient directeur du groupe de chimie organique au laboratoire Dupont à Wilmington (Delaware), laboratoire où la plupart de la recherche sur les polymères était effectuée. En plus de son développement du nylon, il aide dans le développement du néoprène.

Sommaire

Neoprène

Carothers a commencé à travailler au DuPont Experimental Station en février 1928. Son but primaire était d'effectuer la synthèse d'un polymère d'une masse molaire supérieure à 4200, ce qui représente la valeur déjà obtenue par Emil Fischer. Il dirigeait quelques chimistes avec doctorats ainsi que deux consultants.

En janvier 1930, le supérieur immédiat de Carothers, le Dr. Elmer K. Bolton, lui demande d'examiner la chimie d'un polymère de l'acétylène afin de créer un caoutchouc synthétique. En avril 1930, un chimiste au laboratoire de Carothers, le Dr. Arnold M. Collins, isole le chloroprène, liquide qui polymérise pour former un matériau solide qui ressemble au caoutchouc. Ce produit est le premier caoutchouc synthètique et s'appelle aujourd'hui néoprène.

Polyesters

Aussi en 1930, un autre membre de l'équipe de Carothers, le Dr. Julian Hill, tente la formation de polyesters à partir de glycols (ou diols) et des acide dicarboxyliques, toujours dans le but d'obtenir une masse molaire supérieure à 4 000. Ses efforts sont couronnés de succès lorsqu'il obtient un polymère synthétique de masse molaire vers 12 000. Ce polymère à grande masse molaire peut être étiré en état fondu pour former une fibre, ce qu'on considère comme une sorte de soie synthétique dite "superpolyester".

Les formations des polyesters et des polyamides sont des exemples de la polycondensation ou polymérisation en étapes. Carothers a développé la théorie de la polymérisation en étapes et a démontré l'équation de Carothers qui relie le degré de polymérisation moyen au taux de conversion (ou rendement chimique) du monomère en polymère. Cette équation indique que l'obtention d'une masse molaire élevée exige un taux de conversion très élevé (dans le cas de la polymérisation en étapes seulement).

Hill produit aussi une fibre synthétique qui est davantage élastique et forte en combinant les réactifs à basse pression, dans un appareil à distillation. Malheureusement cette fibre ne peut pas être commercialisée parce que l'eau chaude le transforme en agglomération collante. Cette déception amène Carothers à abandonner la recherche sur les polymères pendant quelques années.

Polyamides et Nylon

En 1934, Carothers et son équipe replacent leur attention dans les fibres et remplacent les glycols par les diamines. La réaction des acides dicarboxyliques et des diamines produit un nouveau type de polymère dit polyamide, beaucoup plus stable que les polyesters. Les polyamides peuvent former des domaines cristallins à l'aide des liaisons hydrogène. Les domaines cristallins améliorent grandement la force mécanique des polyamides et on a envisagé la production d'une soie synthétique pratique pour les applications quotidiennes. Cette recherche conduit à la formation de plusieurs nouveaux polyamides. Le travail expérimental est effectué par le Dr. W.R. Peterson et le Dr. Coffman, et ensuite par le Dr. Gérard Berchet.

Le 28 février 1935, Berchet produit 15 g du polyamide 6-6, polymère ultérieurement appelé le nylon. Il est difficile à manipuler à cause de sa température de fusion élevée (265 °C), mais sa grande force mécanique amène Bolton à le choisir pour le développement commercial.

Vie personnelle, carrière et décès

Il est né à Burlington (Iowa) le 27 avril 1896, l'ainé de quatre enfants. Il commence ses études en chimie à Tarkio College (Missouri) et à l'Université de Dakota de Sud. En 1924 obtient son doctorat de l'Université de Illinois sous la direction du professeur Roger Adams. Il devient instructeur en chimie organique à l'Université de Illinois de 1924 à 1926 et à l'Université Harvard de 1926 à 1928, poste qu'il quitte pour déménager à Dupont en 1928.

Il se marie le 21 février 1936 avec Helen Sweetman, chimiste qui travaille pour Dupont à préparer des applications de brevet.

Il souffre toute la vie des dépressions psychiatriques. Malgré son succès avec le nylon, il croit avoir peu réussi et avoir épuisé ses idées pour la recherche. Son malheur est approfondie par le décès de sa sœur préféree en janvier 1937. Le 29 avril 1937, il se suicide dans une chambre d'hôtel en Philadelphie en buvant du jus de citron qui contient le cyanure de potassium. Il ne laisse aucune note explicative. Sa fille, Jane, est née sept mois plus tard.


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