淺析有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用

張艷華

摘 要：高分子材料是由相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復(fù)合材料，高分子是生命存在的形式。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對(duì)有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)；高分子材料；材料合成；應(yīng)用；

一、有機(jī)化學(xué)合成材料的內(nèi)容

1、自由基

在高分子合成反應(yīng)來(lái)說(shuō)，自由基是至關(guān)重要的存在。其中影響反應(yīng)的主要因素有兩個(gè)：第一個(gè)是自由基的性質(zhì)第二個(gè)則是自由基的結(jié)構(gòu)。不同種類(lèi)的自由基具有不用的穩(wěn)定性，這里涉及的自由基主要有三種，分別是叔碳自由基、仲碳自由基以及伯碳自由基，其中穩(wěn)定性最好的是叔碳自由基，而穩(wěn)定性排在末尾的則是伯碳自由基，影響自由基穩(wěn)定性的主要因素就是共扼效應(yīng)。在發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)，當(dāng)叔碳自由基和伯碳自由基都需要?dú)湓貢r(shí)，能夠首先獲得氫元素的是叔碳自由基。這主要是因?yàn)槭逄甲杂苫姆€(wěn)定性相對(duì)較好，從而使得叔碳自由基反應(yīng)弧的競(jìng)爭(zhēng)能力也相對(duì)較強(qiáng)，所以才能更容易獲得氫元素。此外，在反應(yīng)過(guò)程中，也存在一些具有自阻聚能力的自由基，這主要是由該自由基本身的穩(wěn)定性決定的?？偟恼f(shuō)來(lái)，當(dāng)一個(gè)自由基的穩(wěn)定性相對(duì)較好時(shí)，那么與此同時(shí)該自由基的反應(yīng)活性也就相對(duì)較差，從而使得該自由基具有相對(duì)較好的自阻聚能力。

2、聚合反應(yīng)

通過(guò)聚合反應(yīng)來(lái)得到高分子合成材料是一種十分常見(jiàn)的方式，聚合反應(yīng)的本質(zhì)就是有機(jī)物的聚合過(guò)程。聚合反應(yīng)主要有兩種類(lèi)別：第一類(lèi)是縮聚反應(yīng)；第二類(lèi)則是加劇反應(yīng)。所謂縮聚反應(yīng)指的就是通過(guò)多次的聚合，最終去掉小分子，得到聚合物。并不是所有的縮聚反應(yīng)都可以得到高分子材料，如果基團(tuán)的反應(yīng)程度沒(méi)有超過(guò)98%，那么就無(wú)法得到高分子材料。在進(jìn)行加劇反應(yīng)時(shí)，人們比較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題就是反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，要想使得轉(zhuǎn)化率得到提升，需要使用一定的方法。

一般來(lái)講，如果想要通過(guò)聚合反應(yīng)得到高分子材料，首先需要做的工作就是確定聚合反應(yīng)的具體類(lèi)型。在開(kāi)展聚合操作時(shí)，要想正確了解聚合反應(yīng)的實(shí)際情況，相關(guān)人員必須具備相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，主要是有機(jī)化學(xué)理論。以導(dǎo)電高分子聚乙炔材料為例，相關(guān)人員可以通過(guò)學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)來(lái)了解該材料，尤其是了解其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及該種材料在發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí)的特性。掌握有機(jī)化學(xué)知識(shí)可以為開(kāi)展高分子聚合材料研究奠定基礎(chǔ)，方便后續(xù)研究的順利開(kāi)展。

3、高分子材料

現(xiàn)階段，對(duì)高分子材料進(jìn)行改性處理是一個(gè)非常熱門(mén)的課題。所謂改性處理指的就是對(duì)現(xiàn)有的材料開(kāi)展一定的更新操作，從而得到更加符合人們預(yù)期的高分子材料。一般來(lái)講，改性處理的主要目的是使得材料的某些性能變得更好。例如：纖維素是一種比較常見(jiàn)的材料，構(gòu)成纖維素的組件是葡萄糖。每一單位的葡萄糖分子中都有三個(gè)羥基，在進(jìn)行改性操作時(shí)，主要針對(duì)的對(duì)象就是這些羥基。通過(guò)改性來(lái)提高材料的性能是一種十分有效的方式，要想保證改性操作可以順利進(jìn)行，最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)就是明確自己的研究目的，并對(duì)所研究的材料進(jìn)行透徹的了解，這是開(kāi)展后續(xù)改性操作的基礎(chǔ)和前提。

二、有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合是一種相對(duì)較新的高分子合成技術(shù)，該技術(shù)主要包括三個(gè)階段，第一階段是引發(fā)；第二階段是增長(zhǎng)；最后一個(gè)階段是終止。總的說(shuō)來(lái)，在使用基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合技術(shù)時(shí)需要關(guān)注一些問(wèn)題，下面具體介紹一下：

第一，確保使用的親核催化劑是合理的。在開(kāi)展基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合操作時(shí)，親核催化劑的主要作為為硅原子指導(dǎo)合適的配位，這是保證后續(xù)反應(yīng)得到順利進(jìn)行的基礎(chǔ)和前提。

第二，保證共價(jià)鍵的數(shù)目是合適的，并在此基礎(chǔ)之上，關(guān)注其和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的聯(lián)系。在親核催化劑的協(xié)助之下，當(dāng)硅原子發(fā)生配位行為時(shí)，要想保證該結(jié)構(gòu)處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，那么就需要將其共價(jià)鍵的數(shù)目控制在4。但是，在實(shí)際的反應(yīng)中，除了親和催化劑，單體還會(huì)對(duì)硅原子的配位帶來(lái)影響。在這種情況之下，最終得到的6配位，此時(shí)對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)八面體，該結(jié)構(gòu)不是十分穩(wěn)定。于是，最終引發(fā)劑和單位間就出現(xiàn)了C一C鍵。

第三，當(dāng)C一C鍵出現(xiàn)之后，需要關(guān)注下述問(wèn)題：硅基出現(xiàn)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，此時(shí)就可以得到烯酮硅縮醛酸結(jié)構(gòu)，并不是該結(jié)構(gòu)中的所有基團(tuán)都可以發(fā)生基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合反應(yīng)，能夠開(kāi)展上反應(yīng)的只有兩個(gè)基團(tuán)：第一個(gè)是羰基-；第二個(gè)則是-烯酮硅縮醛上的不飽和雙建單體。

三、高分子材料的綠色可持續(xù)發(fā)展

1、高分子材料合成中的綠色戰(zhàn)略

（1）高分子合成原料的無(wú)毒化。高分子材料如果要想實(shí)現(xiàn)綠色戰(zhàn)略，首先應(yīng)將無(wú)毒無(wú)害的原材料作為其合成材料，并要確保這些替代材料來(lái)源豐富或者是可持續(xù)資源。例如，美國(guó)科學(xué)界針對(duì)高分材料合成原料替代品的開(kāi)發(fā)，將玉米淀粉和PVA緩和物用于普通高分子材料加工，并且生產(chǎn)出的高分子材料在強(qiáng)度上與普通產(chǎn)品十分接近，并且該種高分子材料在遺棄后的分解率可以達(dá)到100%。

（2）高分子材料自身的無(wú)毒化。合成高分子材料大多是不可降解的，且很難回收和再次利用，廢棄后會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，這就需要考慮高分子材料本身的無(wú)毒無(wú)害性。再者，從綠色化學(xué)角度我們可以發(fā)現(xiàn)，高分子材料自身的無(wú)毒化是實(shí)現(xiàn)其綠色化目標(biāo)的必然趨勢(shì)，例如，現(xiàn)代外科手術(shù)中使用的縫合線(xiàn)等，都是由聚氨基酸等對(duì)生物體沒(méi)有任何影響的材料制成，并且在使用中具有良好的生物相容性及降解性，可保證其在使用過(guò)程中不會(huì)存在副作用。

2、高分子材料應(yīng)用中的綠色戰(zhàn)略

一方面，可將高分子材料垃圾以聚合物的形式進(jìn)行回收，并通過(guò)技術(shù)手段對(duì)其進(jìn)行再次利用，很多高分子材料都具有良好的熱塑性，雖然在二次加工利用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)降解或力學(xué)性能減弱等問(wèn)題，但是依舊可以通過(guò)反映加工、無(wú)污染物理方法、紫外線(xiàn)以及微波等方法對(duì)其進(jìn)行處理。

另一方面，可將高分子材料垃圾以能量的形式進(jìn)行回收及利用，雖然部分高分子材料的回收利用技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足綠色戰(zhàn)略要求，但是依舊可以通過(guò)技術(shù)手段進(jìn)行處理，將其降解成低分子量油脂或其他化學(xué)品等，同時(shí)又解決能源短缺的問(wèn)題，將無(wú)毒、熱值高的材料制備成潔凈的固體燃料是一個(gè)不錯(cuò)的方式。

四、結(jié)束語(yǔ)

化學(xué)高分子材料合成是有機(jī)化學(xué)的重要內(nèi)容，并且有機(jī)化學(xué)以高分子材料合成為基礎(chǔ)，使有機(jī)化學(xué)得到快速發(fā)展。值得注意的是有機(jī)化學(xué)在自然科學(xué)領(lǐng)域有很廣的研究，涉及到生活中的各個(gè)方面，利用化學(xué)化學(xué)的方法可以抑制一些有些污染物的產(chǎn)生，也可以在環(huán)境污染上進(jìn)行一定的處理，達(dá)到防止環(huán)境污染、污染處理的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 牛小玲，陳衛(wèi)星，屈育龍.淺析有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用[J].廣州化工，2012，（04）：12-13.

[2] 賀文展，郭憲英.微波化學(xué)在高分子有機(jī)合成中的應(yīng)用[J].科技信息，2009，（09）：87-88+109.

[3] 林秀梅.楊北平.朱明霞等.綠色化學(xué)理念在有機(jī)高分子化學(xué)教學(xué)中的滲透[J].黑河學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（1）.

[4] 吳仕海.淺析有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2016，（08）：157+132.