Тут пришёл звездный час Натты — изучение больших молекул с помощью рентгеновских лучей и электронных пучков было тем делом, которым Натта овладел в совершенстве, и здесь его опыт оказался неоценимым для совместной работы. Но сотрудничество в науке всегда имеет лёгкий (или не очень лёгкий) оттенок конкуренции — Натта хотел, чтобы Montecatini выделяла больше средств на его исследования, и он, услышав об успехах группы Циглера с полимеризацией при обычном атмосферном давлении, тайно от коллеги начал исследовать возможность, которой Циглер в своё время пренебрёг.
Пилотные эксперименты Циглера по полимеризации пропилена провалились. Он решил, что эта реакция невозможна, авторитетно заявив подчинённым и Натте: «Es geht nicht» («Она не идёт»). В ходе дальнейших изысканий Циглер сконцентрировался на поиске и разработке новых катализаторов, не став испытывать возможность применения AlEt3×ZrCl4 в полимеризации других типов мономеров, и в итоге полипропилен не был получен химиками из Мюльхайма до июня 1954 года. Оформляя заявку на способ получения полипропилена, Циглер был неприятно поражён — Натта опередил его. Итальянцы получили первые образцы полипропилена в марте 1954 года, запатентовали способ получения этого полимера в присутствии того, что Натта тактично назвал «катализатором Циглера». Несмотря на очевидный комплимент-прогиб (имя реактиву, реакции и катализатору с 1919 года имел право присваивать только Союз теоретической и прикладной химии), Циглер был взбешён. Он посчитал патент итальянцев личным оскорблением, небезосновательно полагая, что Натта нарушил условия их соглашения о совместной работе. Циглер разорвал все контакты с Наттой, и оба исследователя годы старались не замечать друг друга на конференциях и делать вид, что они незнакомы. В конечном итоге время, а точнее Нобелевская премия по химии, присуждённая им обоим, немного сгладили неприятные воспоминания (в особенности Циглера о Натте).
Разрабатывая способ получения полипропилена, Натта осознал важность влияния пространственной конфигурации боковых групп полимера на его свойства. Исследования Натты показали, что изменение строения катализатора и условий реакций может приводить к образованию полимеров с различными типами молекулярной структуры и, соответственно, физическими свойствами. Оказалось, что изменение строения катализатора позволяет получить полимер с длинными или короткими, линейными или разветвлёнными цепями — все это позволяло вести направленное получение полимера со свойствами, адаптированными для тех или иных практических нужд.
Так, для полипропилена он обнаружил, что ориентация метильных групп ключевым образом влияет на свойства. Полимерным молекулам, отличающимся такой конфигурацией, Натта дал названия, изначально предложенные его женой. «Атактический» полипропилен с метильными группами, расположенными случайным образом, представлял собой аморфный эластичный материал, возможности практического применения которого из-за низкой механической плотности были ограничены. «Синдиотактический» вариант этого же полимера (метильные группы которого чередовали направление вверх и вниз относительно цепи), напротив, формировал регулярную спиралевидную структуру, образуя волокна со значительной механической прочностью. Благодаря возможности подстройки свойств полипропилен нашёл свою нишу на рынке химических продуктов, но химическую промышленность, производящую полимеры, в 1950-е годы изменил именно полиэтилен. Из этого полимера быстро начали выпускать самые различные изделия от мыльниц до труб, но производителей ждал неприятный сюрприз — через несколько месяцев активного применения изделия из полиэтилена начинали трескаться. Промышленников, производящих полимеры, спасла от разорения только счастливая случайность: исследователи быстро выяснили, что причиной повышенной ломкости полиэтиленовых изделий оказались недостаточно прочные межмолекулярные взаимодействия между линейными нитями, получавшимися по процессу Циглера. Для более эффективного сцепления полимерных нитей к этилену, подающемуся на полимеризацию, добавляли небольшое количество пропилена, бутилена — ненасыщенных углеводородов, способных при совместной с этиленом полимеризации образовывать на полимерной нити боковые цепи, заставляющие молекулы полимеров прочнее сцепляться друг с другом. Тем не менее, к тому моменту, когда появился этот материал с улучшенными свойствами, на складах заводов по производству полимеров скопились десятки тонн пластиков, которые так и не нашли потребителя.
Патенты, оформленные Циглером, обеспечили его на всю жизнь. В 1969 году он вышел на пенсию, на его пожертвования в 40 миллионов дойчмарок (где-то около 6 миллионов долларов США по нынешнему курсу) был организован фонд для поддержки химических исследований, сам же Карл Циглер с семьёй стал путешествовать по миру, чтобы любоваться солнечными затмениями. Он скончался в 1973 году. У Джулио Натты судьба сложилась не так радужно — в 1956 году у Натты диагностировали болезнь Паркинсона, которая быстро прогрессировала, и к 1963 году, к Нобелевской премии, состояние учёного ухудшилось настолько, что участвовать в церемонии награждения и чтении Нобелевской речи ему помогал сын и коллеги.
Сейчас, через пятьдесят с лишним лет после присуждения Нобелевской премии Циглеру и Натте появились новые способы получения полимеров, как полиэтилена и полипропилена, так и новых макромолекул с принципиально новыми свойствами. Сейчас новое поколение катализаторов Циглера-Натты, и других катализаторов, появившихся уже трудами химиков второй половины XX века, а также новые реакторы полимеризации позволяют получать материалы, которые применяются не только для упаковочной тары и труб, но и для изготовления легкой спортивной обуви, протезов, имплантов. Однако возрастающие объёмы производства полимеров (и в особенности полиэтилена) порождают и одну большую проблему — 79 % всех полимеров, произведённых с 1950-х годов, уже нашли своё последнее пристанище на мусорных полигонах и свалках. Только 9 % из произведенных синтетических полимеров подверглось вторичной переработке, и 12 % было уничтожено с помощью сжигания. По оценкам, ежегодно в мировой океан попадает более 8 миллионов тонн полимеров. Все это приводит к тому, что химики стараются заменять полиэтилен на другие полимеры, биоразлагаемые, одним из которых является полимолочная кислота или полилактид.
1984. Зажим Кека
Рано или поздно все взрослеют. Во всех обществах и профессиях существуют ритуалы празднования момента, когда молодой человек становится взрослым или ученик становится профессионалом. Есть испытания силы или выносливости, есть государственные аттестации, показательные выступления и просто вечеринки по поводу. А как насчет химика? Может быть, это экзамен или защита квалификационной работы, где кандидат сталкивается с командой опытных дознавателей, способных задавать каверзные (как считают сами студенты) вопросы? Или церемония вручения дипломов, где все любят друг друга и говорят о прекрасных годах бакалавриата, специалитета или магистратуры? Возможно, в жизни химика есть менее формальный, но не менее значительный момент взросления, после которого обратного пути уже нет: «Сборка прибора для отгонки растворителя на ротационном испарителе».
