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A mediados del siglo XIX comenzaron a aparecer los primeros polímeros sintéticos obtenidos a partir de la modificación de los polímeros naturales.
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En 1839, Charles Goodyear modificó el hule calentándolo con azufre, ya que era frágil a temperaturas bajas y pegajoso a altas temperaturas.
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El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein.
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El término "polímero" se utilizó por primera vez en 1866 por Marcellin Berthelot.
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En 1868 John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa.
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El químico belga Leo Hendrik Baekeland desarrolló en 1907 el primer polímero totalmente sintético, la baquelita
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El poliestireno se sintetizó en 1911
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En 1912 fue sintetizado el policloruro de vinilo.
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El concepto de "Unidades Estructurales" se convirtió en fundamento de la química macromolecular solo a partir de 1930.
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Los Estados Unidos se vieron privados, cuando entraron en guerra, de su suministro de caucho natural desde el sureste de Asia. Por ello pusieron en marcha un vasto programa de investigación para encontrar caucho sintético.
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En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores, estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc.
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En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta
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En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo de las unidades estructurales.
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Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974.
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Actualmente existen numerosos polímeros biodegradables para evitar la contaminación. Otra área muy utilizada es en la biomedicina.
