浅析有机化学在高分子材料合成中的应用

浅析有机化学在高分子材料合成中的应用

高分子材料与现代人们的生活息息相关，人们常见的塑料、涤纶、橡胶等高分子材料为人们的日常生活及生产提供重要帮助。从高分子材料合成分析，高分子材料合成反应复杂，而有机化学作为高分子材料合成的基础，因此探讨高分子材料合成上，必须掌握有机化学基础知识，从而使高分子材料更好提升人们生活水平。

标签：有机化学；高分子材料；应用

1 引言

高分子材料通过打破原有的分子结构，重组一种新型结构分子，运用于生活的方方面面。近几年以来，材料成为人类得以生存和发展重要物质保障，也是能源和信息发展的重要物质基础，并且不断地对它们的研究与开发，让其性能更加优化，来满足各行各业的需要。下面就高分子材料未来可能在生活中的各个用途进行探析。

2 有机化学合成材料的内容

2.1 自由基

自由基的性质及其结构特性，对于高分子材料合成和反应来说具有非常重要的作用。自由基的稳定性按照叔碳自由基、仲碳自由基、伯碳自由基的顺序依次减小，而共扼效应就是产生自由基稳定性差别的一个最为主要的原因，这是因为共扼效应对自由基所产生的聚合作用具有一定的导向险作用。由于仲碳自由基的稳定性比叔碳自由基的稳定性差，所以仲碳自由基的反应弧的竞争力也就较弱，在进行反应时，通常会按照规则优先将叔碳自由基上的氢元素夺走，在进行研究时，可凭此对反应的趋势进行判断，而有一些自由基因为其自身稳定因素的影响，具有一定的自阻聚作用，如果自由基中碳原子存在于含二鍵的取代基（如苯基）时，将会产生较为典型的共扼效应，这种现象将会增强自由基的稳定性，一般而言，自由基的稳定性越强其反应的活性就越低，也越容易产生自阻聚作用，由此可见，稳定性越强的自由基的链长所受到的限制也就也大，那么，当稳定性达到一定程度时，将会导致链终止，产生自阻聚作用，对下一步化学反应产生阻碍。

2.2 聚合反应

聚合反应是高分子材料合成过程中较为常见的反应之一，其实质上是小分子有机物通过一定的聚合作用而来的。聚合反应主要分为缩聚反应和加剧反应两大类，缩聚反应是指采用逐步聚合的形式，将若干个单体通过反应后将小分子逐步除去的一种聚合形式，当然，在聚合的过程中也将会产生一部分的副反，而通常情况下，只有当基团反应程度超过98%时，才可以得到高分子化合物。而加剧反应首先是使小分子间键断裂，之后这些断裂的小分子键彼此之间将会产生一定的

加成反应这种加成反应就是加剧反应，值得注意的是，在加剧反应的整个过程中，不会出现其他的小分子，在进行加剧反应时借助引发剂或者利用特殊的反应条件，可以迅速得到高分子化合物，但为了保证加剧反应的质量，在必要时应采取一定的手段来提高转化率。因此在进行聚合反应时，应首先对反应进行判断，辨明反应是缩聚反应还是加剧反应，通常情况下，聚乙炔将会有两种异构，分别为顺式异构和反式异构。

2.3 高分子材料改性

高分子材料的改性是当前高分子材料研究过程中十分重要的一个研究方向，通过对高分子材料的改性进行分析，可以对当前研究的材料进行更新处理，以得到性能等方面条件更好的材料。若高分子材料为纤维素，那么纤维素的小分子构件主要为葡萄糖，在单位分子中葡萄糖含有三个轻基，可以更好的参与到各种化学反应当中，为改性提供良好的基础；若高分子材料为消化纤维，那么在制备的过程中，应先用碱性溶液对其进行处理，以便使纤维素产生良好的溶涨效果，反应后所得到的建纤维也可以与氯甲烷等发生取代反应，得到烷基纤维素，通常情况下，可将反应后的产物作为分散剂，这是因为其产物具有一定的增稠效果，纤维素所产生的硝化反应主要是依托于无机酸和醇轻基来进行的，在无机酸和醇轻基之间，可以通过卤代烷进行亲核取代反应，之后再进行醋化反应，保证高分子材料的改性。因此在对高分子材料的改性进行研究时，应确定好研究的方向，对其进行合理的分析，并对高分子材料的主要构成元素进行分析，采用合适的材料对其进行处理，提高改性。

3 有机化学在高分子材料合成中的应用

3.1 有机化学在高分子单体合成中的应用

有机化学在高分子单体合成上一直是研究的重点，比如常见的有机玻璃合成，引起具有高透明度、低价格以及容易进行加工等有点，在当前很多建设领域都表现出很强的竞争力，有机玻璃的化学术语是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），在有机玻璃的合成上，主要包括两种合成方法：丙酮氰醇法以及异丁烯氧化酯化法。

丙酮氰醇法的分子合成中，反应链条中最关键的反应是醛和酮的亲核加成反应，这也是分析合成的最初步骤，通过氢氰酸中游离的氰基负离子来进攻丙酮中的羰基碳正离子，进而生成氰醇，然后对清醇进行脱水，并且加入硫酸是氰醇进一步水解并脂化生成甲基丙烯酸甲酯。在这种反应方法中，反应的整个过程比较温和，材料的利用率达到90%，但是该反应的缺陷是整个生产工艺流程较长，需要使用大料的生产原料，并且材料中还包括剧毒与腐蚀性较强的氢氰酸、硫酸以及烧碱，所以整个反应必须在抗腐蚀性较强的设备中进行，这必然会大大增加投资成本。

而异丁烯氧化酯法则是非常具有竞争力的生产方式，合成的关键在于与异丁烯相连的甲基被SP3，具有非常强的吸引力，甲基上的电子云则偏向于双键，使

甲基中的氢原子发生活化，进而转变为活跃性较强的原子，进而生成甲基丙烯醛，然后经氧化、酯化形成甲基丙烯酸甲酯。从有机化学角度分析，有机化学在这些特殊的高分子合成中发挥的重要作用，能够帮助高分子材料生产厂家选择最合适的生产方式，降低合成物的成本，提高企业的经济收益。

3.2 有机化学在高分子材料合成新技术方面的应用

随着高分子材料合成新技术的不断推进，基因转移聚合成为一种新型的高分子合成手段，高分子聚合包括引发、增长以及终止三个主要步骤。

基团转移是甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯发生聚合，引发和增长两个聚合通过烯酮硅缩醛作为供体，向-不饱和脂肪酯进行加成反应。具体反应上，首先是由亲核催化剂以及单体羰基对硅原子进行配位，配位数中共价键的总数达到4时结果稳定，然而亲核试剂与单体则能够共同配位，使得硅原子的周边形成数量为六配位的不稳定结构，结构进程呈现八面状，进而使引发剂以及单体分析中的电子出现转移的情况，形成C-C键，此时硅基将转移至单体的羰基氧上，进而形成烯酮硅缩醛的结构，从反映原理上来看，基团转移聚合的条件当且仅当其中的羰基位上存在不饱和的单体才能够真正实现基因的转移聚合，这通常体现在阴离子聚合等高分子合成上，但是像苯乙烯、共轭二烯以及其它的环氧单体就不适合这种聚合反应模式。

3.3 高分子材料在“衣”方面的应用

自1935年人们研究成功尼龙纤维，1947年制成涤纶纤维，那种完全依靠自然获取棉、麻等原料，再加工成衣物的时代，已经离人类远去。面对自然界的泠暖，人类有了更多、更聪明的选择。合成纤维在服装领域应用非常广泛，不仅节省人力、物力，而且制成的衣服还很漂亮，不易起褶皱、耐洗，干爽，透气性很好，在市场上很受人们的欢迎。最近几年，高分子材料在衣服方面又取得了巨大的进步，英国各位科学家就他们的研究成果发出说明，他们称已经仿照人类皮肤、肌肉的特性，制造出来一种智能的人工“肌肉”，并且以此为基，设计出一套能自动换颜色的服装，也是有可能的。研究人员表示，这项最新技术，充分融合了有机化学、软材料科学、机器人学，应用在人类生活中，就是打破原有的分子结构制成一种新的分子材料，然后运用这种高分子材料制造出能够随时变换色彩的衣服，运用于军事或者其他。

4 结束语

总之，有机化学在高分子材料合成中的案例还有很多种，为了使高分子材料合成的水平提升，在材料合成中应充分结合有机化学知识，从有机化学的角度去理解与看待高分子材料的合成过程，使材料合成水平与实际效用不断提升。

参考文献：

[1]石延超，王国建.有机磷阻燃剂的合成及在阻燃高分子材料中的应用研究