淺談?dòng)袡C(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用

孔梅巖（山西運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 運(yùn)城044000）

高分子材料很常見(jiàn)，在生活中給我們提供了各式各樣的便利，是提高我們生活品質(zhì)的保障。因此，展開(kāi)高分子材料相關(guān)探索，是有意義的。高分子材料的合成經(jīng)歷了多個(gè)復(fù)雜過(guò)程，有機(jī)化學(xué)是高分子材料合成過(guò)程中的重要基礎(chǔ)，也是必不可缺的因素，在高分子材料合成過(guò)程中，有著多樣性應(yīng)用，我們針對(duì)此應(yīng)用展開(kāi)深入剖析，僅供參考。

1 高分子材料概述

（1）什么是高分子材料

高分子材料也可以稱之為聚合物材料，它的基體是高分子化合物，是添加上各類添加劑組合而成的一種新型材料。高分子材料的制作原料主要是天然高分子材料和合成高分子材料，這些原料大多是從天然橡膠、天然纖維、天然樹(shù)脂中獲取。合成高分子的材料種類眾多，有著較多選擇，如塑料、涂料、粘合劑等，為了更好分辨，我們將其劃分了類別，便于日后采用、加工。

（2）綠色高分子材料合成需要考慮的幾個(gè)因素

雖然高分子材料大多取自自然環(huán)境中的自然物質(zhì)，但是仍舊避免不了對(duì)環(huán)境的污染，如塑料成品，一旦被丟棄在自然環(huán)境中，不易分解，且會(huì)對(duì)自然生態(tài)平衡造成嚴(yán)重威脅，嚴(yán)重污染了環(huán)境，極易引發(fā)水資源污染問(wèn)題。針對(duì)于此，需要在高分子合成過(guò)程中，做到以下幾點(diǎn)：

①選擇綠色合成原料。綠色原料的篩選是嚴(yán)格的，要篩選出對(duì)自然環(huán)境沒(méi)有危害，且儲(chǔ)備量足夠豐富的原料作為合成主要原料，某些情況下，農(nóng)副產(chǎn)品也是可以充當(dāng)合成材料，從源頭上避免對(duì)環(huán)境造成污染；

②選擇無(wú)毒化溶劑。這里的融劑指的是聚合過(guò)程中的添加劑，可以采用水、離子液體或是臨界流體作為溶液，避免污染物的產(chǎn)生。還可以通過(guò)使用無(wú)毒化溶劑減少聚合過(guò)程中的污染程度；

③采納新技術(shù)。在聚合過(guò)程中，采納新技術(shù)也是杜絕污染問(wèn)題的重要手段，新技術(shù)往往有著高效、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在與人接觸中，不會(huì)造成人體的不適，適用于綠色高分子合成，這也是未來(lái)合成流行趨勢(shì)；

④選用高效無(wú)毒的催化劑。雖然催化效率需要注重，但是節(jié)能減排也是一個(gè)重要考察標(biāo)準(zhǔn)，需要選用選用市場(chǎng)上高效且無(wú)毒的催化劑，避免環(huán)境污染問(wèn)題的發(fā)生。例如辛酸亞錫，在聚乳酸化合物使用中會(huì)產(chǎn)生一定毒性，是不能選用的催化劑，可以選擇生化酶作為催化劑，雖然當(dāng)下并沒(méi)有大范圍應(yīng)用，也是一種不錯(cuò)的催化劑選擇。

2 有機(jī)合合成材料特性

從以上文字?jǐn)⑹鲋?，我們得知有機(jī)合成材料有著多樣選擇，但是不同的合成材料也會(huì)有著不同的特性。拿橡膠距離，合成橡膠可以較好應(yīng)用在汽車輪胎上，耐磨性能較好，還有著強(qiáng)大的防水功能。下面是有機(jī)合成材料的具體特性分析。

（1）熱塑特性

有機(jī)合成材料只有在適宜溫度內(nèi)，才能形成可逆的變軟流動(dòng)，并在冷卻過(guò)程中逐漸變硬，如此反復(fù)進(jìn)行，是正常加工流程。有機(jī)合成材料大多具有可塑特性，也正是由于這種特性的存在，使得高分子材料反復(fù)加工變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，可以在反復(fù)加工過(guò)程中，削弱厚度，制成薄膜，也可拉成絲或是加工成各類形狀，可操作性非常強(qiáng)，也因此在生活中應(yīng)用廣泛。其中的高分子線性聚合物，加工起來(lái)更加簡(jiǎn)單，且可塑性也是較為突出的，也因此使用頻率非常高。

（2）熱固特性

不是所有的有機(jī)合成材料都有著較高可塑性，也不是所有的有機(jī)合成材料都能經(jīng)受反復(fù)加工，部分有機(jī)合成材料不能被軟化、反復(fù)塑制、溶解的，其中最典型的就是酚醛塑料。酚醛塑料在加熱過(guò)程中，不會(huì)被高溫融化掉，只會(huì)出現(xiàn)燒焦現(xiàn)象。酚醛塑料這種材料比較特殊，在第一次加熱階段，它是可以軟化流動(dòng)的，在升溫到一定程度后，會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)變硬，在進(jìn)行第二次加熱時(shí)，將不會(huì)恢復(fù)流動(dòng)狀態(tài)，而是會(huì)越來(lái)越硬，這就是所謂的熱固特性，只會(huì)在溫度越來(lái)越高的狀態(tài)下逐漸變的更硬。正確的加工辦法是在塑化流動(dòng)充滿型腔之后將其固話，這樣會(huì)得到需要的形狀及尺寸。通過(guò)以上操作，特定的化學(xué)鍵會(huì)在分子鏈之間形成，經(jīng)過(guò)特定化學(xué)反應(yīng)，生成所需要的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它的特性也就因此固定，不易消融。這種材料，主要用在隔熱、耐高壓要求高的惡劣環(huán)境中，在一些廚房電器中也會(huì)應(yīng)用到，保障了用電、用火安全。

如有火情問(wèn)題，熱固性材料會(huì)出現(xiàn)碳化反應(yīng)，在不同的材料中，也存在著碳化層深度上的差異，在某些情況下，還會(huì)發(fā)生陰燃現(xiàn)象。聚氨酯材料，在遇到火苗后，會(huì)在表面迅速生成碳化層，杜絕了火苗與材料表面的接觸，也就間接避免了火苗的繼續(xù)蔓延。對(duì)于酚醛樹(shù)脂而言，在遇到火苗后，也會(huì)發(fā)生碳化反應(yīng)，之后便會(huì)繼續(xù)陰燃，這就是兩者之間的區(qū)別。

3 有機(jī)分子在高分子材料合成中的具體應(yīng)用

有機(jī)分子在高分子材料合成中的具體應(yīng)用，可以從兩方面進(jìn)行闡述，分別是有機(jī)分子在高分子單體合成中的應(yīng)用、有機(jī)分子在高分子材料合成新技術(shù)中的應(yīng)用。

（1）有機(jī)分子在高分子單體合成中的應(yīng)用

有機(jī)化學(xué)在高分子單體合成中的應(yīng)用，一直是科研人員研究的重點(diǎn)，如PMMA 的多項(xiàng)應(yīng)用功能及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，就是研究有機(jī)化學(xué)在高分子單體合成中應(yīng)用的成果。PMMA 大單體MMA的合成工藝有兩種，一種是丙酮氰醇法，另外一種就是異丁烯氧化酯化法。丙酮氰醇法最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是醛與酮的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)后會(huì)生成氰醇，對(duì)氰醇進(jìn)行脫水處理，添加硫酸，并生成甲基丙烯酸甲酯。這一系列的化學(xué)反應(yīng)，不會(huì)過(guò)于激烈，整個(gè)過(guò)程相對(duì)平和，不會(huì)造成安全隱患，且對(duì)材料的利用率高達(dá)90%。雖然此種方法較好操作，但是工藝周期較長(zhǎng)，所需要的原材料量較高，且原材料中包含有毒物質(zhì)，如硫酸、燒堿等，都會(huì)造成一定程度污染，還要配置上耐腐蝕工藝，種種限制與要求，都無(wú)形中增加了制作成本，因此從成本、環(huán)保兩方面來(lái)看，此種方式是不合理、不科學(xué)的。

（2）有機(jī)分子在高分子材料合成新技術(shù)方面的應(yīng)用

伴隨高分子材料合成技術(shù)的不斷創(chuàng)新，基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合成為當(dāng)下較為流行的合成手段，也成為當(dāng)下被廣泛應(yīng)用的合成新技術(shù)。基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合是排在自由基、陽(yáng)離子、陰離子、配位陰離子等四種聚合技術(shù)之后的第五種聚合技術(shù)，是一種新型聚合技術(shù)，展現(xiàn)出了驚人的聚合成效，符合人們預(yù)期?；鶊F(tuán)轉(zhuǎn)移聚合的單體較多，有酯、酮、酰胺等，將錫烷基、硅烷基等物質(zhì)作為引發(fā)劑，將陰離子作為催化劑，溶劑是千挑萬(wàn)選出來(lái)的最適宜溶劑，通過(guò)催化劑與引發(fā)劑端基的硅、錫原子配位，激發(fā)這些原子，使得其與單體碳基上的氧原子組合成共價(jià)鍵，實(shí)現(xiàn)單鍵與雙鍵的結(jié)合，并產(chǎn)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)化合物的生成。這些步驟將反復(fù)操作，最終得到需要的合成物。借助基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合技術(shù)可以充分掌控聚合物末端結(jié)構(gòu)，并在聚合物分子鏈端引入特定的取代基，就可以有效的控制聚合物立構(gòu)鬼整形，這對(duì)于高分子材料制作與應(yīng)用有著重要意義。在工業(yè)領(lǐng)域，基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合已經(jīng)滲透到較多工作細(xì)節(jié)中，如丙烯酸酯系的汽車涂料制作，這使得汽車涂料具有多方面應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如分布均勻、沒(méi)有氣泡、固含量高、涂裝簡(jiǎn)單等等，滿足了人們較高的要求，也滿足了市場(chǎng)需求，填補(bǔ)了涂料高效利用空白，較好促進(jìn)了汽車涂料行業(yè)的發(fā)展。與此同時(shí)，該技術(shù)還在感光樹(shù)脂、制備半導(dǎo)體硅片等領(lǐng)域有著廣闊發(fā)展前景，是未來(lái)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中有著重要應(yīng)用，是不可或缺的因素與條件。為了迎合市場(chǎng)需求，需要不斷的在有機(jī)化學(xué)上進(jìn)行創(chuàng)新，只有這樣，才能充分利用有機(jī)化學(xué)制作出各樣性能的高分子材料，才能讓高分子材料更好的在各個(gè)行業(yè)中發(fā)揮出較強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，這也成為它今后的發(fā)展方向。