有機(jī)化學(xué)在高分子合成中的應(yīng)用

周易

【摘??要】無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)組成了化學(xué)，其中有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中有著關(guān)鍵性作用，很多高分子合成的原理都是在有機(jī)化學(xué)合成的幫助下展開，所以為了更好地理解高分子材料合成的內(nèi)容需要從有機(jī)化合物合成方面開始研究。筆者對(duì)有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并且對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了整理，希望能為相關(guān)人員提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)化學(xué);高分子;合成應(yīng)用

高分子材料已經(jīng)成為了一門學(xué)科，并且在很多高校中都已經(jīng)開設(shè)這門學(xué)科，主要是對(duì)高分子材料的合成和其在生產(chǎn)生活方面的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過研究發(fā)現(xiàn)高分子材料的發(fā)展對(duì)人們的生活水平的提高有著積極的促進(jìn)作用。有些學(xué)生在初步學(xué)習(xí)高分子材料學(xué)科的時(shí)候會(huì)遇到很多困難，因?yàn)楦叻肿硬牧蠈W(xué)科涉及了很多知識(shí)點(diǎn)，而且這些知識(shí)點(diǎn)變化較多，有機(jī)化學(xué)是高分子材料這門課程的基礎(chǔ)，所以在學(xué)習(xí)高分子材料學(xué)科的過程中，一定要對(duì)有機(jī)化學(xué)進(jìn)行分析和探究，如此才能夠更好地掌握高分子材料這一學(xué)科中所涉及的知識(shí)。

1有機(jī)化學(xué)合成材料的內(nèi)容

1.1自由基

高分子材料又被稱為聚合物材料，就是將高分子化合物作為基體并在其中加入其他添加劑，使得這個(gè)材料得以構(gòu)成。高分子材料按照特性可以分為塑料、高分子涂料等，一般也會(huì)將合成材料稱作人造材料，就是這種材料的形成，是由人們將物質(zhì)經(jīng)過有機(jī)化學(xué)的方法使其得以加工而成的一種材料，在將材料合成的時(shí)候，有機(jī)化學(xué)技術(shù)發(fā)揮著舉足輕重的作用。在合成高分子材料的過程中自由基有著關(guān)鍵性的作用，因?yàn)楹铣刹牧暇褪墙柚煌镔|(zhì)之間的不同性質(zhì)使其相互反應(yīng)形成新的物質(zhì)，在高分子材料合成的過程中自由基要參與很多反應(yīng)。所謂自由基就是經(jīng)常被提到的游離基，具體是指化合物的分子在外界條件的影響下，共價(jià)鍵斷裂共用電子對(duì)平均分配給兩個(gè)原子，由此形成的具備單個(gè)電子的原子或者是集團(tuán)，當(dāng)碳原子自由基與三個(gè)碳原子相連的時(shí)候處于最穩(wěn)定的狀態(tài)，如果一個(gè)碳原子連接其他碳原子的數(shù)量越少，那么它的自由基越活潑，所以如果想讓自由基較為穩(wěn)定，就需要觀察該自由基和周圍的原子結(jié)構(gòu)之間的相互作用，例如甲基本身所帶有的性質(zhì)就會(huì)和其他自由基的電子排列之間有著相互作用，如果二者靠近，那么二者之間的相互作用力就會(huì)隨之增大，由此可能會(huì)使得電子云層的區(qū)間密度得以改變自由基的穩(wěn)定程度。除了他們自身的原因之外也很容易被其他因素所影響，筆者通過調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，如果自由基處于不穩(wěn)定的狀態(tài)會(huì)使得高分子材料的合成效率提高、如果自由基的穩(wěn)定程度較高，那么意味著自由基所具備的能力較差，所以其的反應(yīng)活性也無法達(dá)到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。高分子材料在這種穩(wěn)定的自由基的幫助下會(huì)不容易合成。

1.2聚合反應(yīng)

高分子材料合成過程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生了一個(gè)反應(yīng)是聚合反應(yīng)，聚合反應(yīng)就是將相對(duì)原子質(zhì)量之和比較小的單體通過一定的反應(yīng)讓其成為相對(duì)質(zhì)量較高的聚合物。這些具有相對(duì)分子質(zhì)量較小的聚合物單體并沒有較為重要的性能，但是其可以應(yīng)用在塑料纖維和其他高分子材料當(dāng)中，所以聚合反應(yīng)就是高分子材料合成過程中最基礎(chǔ)的反應(yīng)聚合反應(yīng)就是兩個(gè)部分的組合，其中包含兩種反應(yīng)，縮合反應(yīng)將兩個(gè)或者兩個(gè)以上的有機(jī)分子通過相互作用之后，讓其維持一個(gè)較為穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在縮合反應(yīng)的過程中會(huì)有一些小分子失去，但是所闡述的是在理想狀態(tài)中發(fā)生縮合反應(yīng)的情況，在實(shí)際化學(xué)操作的時(shí)候各項(xiàng)反應(yīng)會(huì)受到很多因素的影響，所以化學(xué)反應(yīng)在實(shí)踐過程中并不能達(dá)到一個(gè)較為理想的狀態(tài)，例如在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的過程中，某種因素可能會(huì)讓這項(xiàng)反應(yīng)的進(jìn)程受到阻礙。所以就無法達(dá)到合成高分子材料化合物理想中的效果，除了縮合反應(yīng)之外還有一種反應(yīng)是加聚反應(yīng)，這種反應(yīng)就是將分子結(jié)構(gòu)破壞之后，再通過一定的反應(yīng)，讓各個(gè)分子結(jié)合在一起，在這個(gè)過程中不會(huì)出現(xiàn)其他的小分子雜質(zhì)，所以相較而言，加聚反應(yīng)更具效率。

2有機(jī)化學(xué)在高分子合成新技術(shù)方面的應(yīng)用

2.1在高分子單體合成方面的應(yīng)用

在合成高分子單體的基礎(chǔ)上，高分子材料合成的重點(diǎn)研究對(duì)象也是有機(jī)化學(xué)。例如，用透明塑料制成的玻璃那樣的無色固體、聚甲基丙烯酸酯（PMMA）具有非常優(yōu)秀的特性，價(jià)格也不高，因此通過機(jī)械設(shè)備改變外形的性能也是容易的。甲基丙烯酸甲酯是高分子聚甲基丙烯酸甲酯的單體，可以用兩種方法合成該單體。丙酮氰醇法：在該合成過程中，求核試劑與基質(zhì)的附加反應(yīng)這一工序很重要，甲醛、酮之間的求核附加反應(yīng)、氰酸中負(fù)電的氰基在丙酮上帶正電的羰基碳攻擊，反應(yīng)后生成氰醇，然后脫離水分子，在硫酸的作用下產(chǎn)生水解反應(yīng)，最后由酒精和化合物中的羧基反應(yīng)，生成MMA和水。發(fā)生這種合成的條件比較溫和，收益率也高。但是，這種合成方法反應(yīng)工序長，需要的原料多，而且在合成過程中使用有毒的化合物和腐蝕性的化合物作為反應(yīng)原料，所以對(duì)反應(yīng)設(shè)備的要求高，反應(yīng)成本增加，在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境保護(hù)方面不能采用。還有一種異丁烯氧化酯化法。

2.2改性方面的應(yīng)用

在人們的日常生活中，可以使用高分子材料的地方也變多了。為了使高分子材料的化學(xué)性能滿足人們的嚴(yán)格要求，改善其化學(xué)性質(zhì)已成為現(xiàn)在的趨勢(shì)。例如，纖維素是分子質(zhì)量比較大的多糖，由很多單一的葡萄糖分子構(gòu)成。良好的作用數(shù)不勝數(shù)。改善纖維素的化學(xué)性質(zhì)時(shí)，可以得到葡萄糖中含有的化學(xué)官能團(tuán)（多羥醛）。這些羥基比較活躍，會(huì)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)。亞組被其他原子和原子團(tuán)取代，生成很多不同的纖維素衍生物。在改善天然高分子材料的化學(xué)性質(zhì)中，改善硝化纖維易燃性能，也可通過修飾側(cè)鏈羥基來達(dá)到改性的目的。例如合成含有醚的纖維素時(shí)，首先將纖維素放入氫氧化鈉溶液中溶解在溶液中使其膨脹，接著與氯甲烷等具有高正電荷的陽離子季銨鹽反應(yīng)，形成甲基纖維素。

3結(jié)束語

綜上所述，高分子合成材料在我國很多領(lǐng)域都得到了有效的應(yīng)用，其中合成纖維、合成塑料和合成橡膠是我國生產(chǎn)生活過程中必不可少的材料。雖然高分子材料具備著很多優(yōu)勢(shì)，但是目前可以大規(guī)模生產(chǎn)的高分子物質(zhì)也只是在尋常條件下使用。這是因?yàn)檫@些高分子材料還存在著一定的問題，隨著現(xiàn)代技術(shù)的進(jìn)步，高分子材料需要不斷地提高自身，才能夠在更多的領(lǐng)域中得到有效應(yīng)用。

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（作者單位：漢碩高新材料（天津）有限公司）