有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用探析

張玉博 蒲思勇

摘 要：高分子材料與現(xiàn)代人們的生活息息相關(guān)，人們常見的塑料、滌綸、橡膠等高分子材料為人們的日常生活及生產(chǎn)提供重要幫助。從高分子材料合成分析，高分子材料合成反應(yīng)復(fù)雜，而有機(jī)化學(xué)作為高分子材料合成的基礎(chǔ)，因此探討高分子材料合成上，必須掌握有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，從而使高分子材料更好提升人們生活水平。

關(guān)鍵詞：高分子材料;有機(jī)化學(xué);合成應(yīng)用;分析探討

1前言

高分子材料科學(xué)是在20世紀(jì)3O年代建立起來的一個(gè)較年輕的學(xué)科，與人們的生活息息相關(guān)，如塑料、纖維，橡膠等高分子材料已被廣泛應(yīng)用于生活、工業(yè)、科研、國(guó)防等領(lǐng)域，其品種、數(shù)量之大，已經(jīng)成為社會(huì)不可缺少的材料。因此，各個(gè)理工科院校紛紛設(shè)立高分子材料與工程專業(yè)，為社會(huì)培養(yǎng)新世紀(jì)的高分子材料專業(yè)人才。從高分子材料合成方面來講，高分子材料的合成反應(yīng)類型多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體系龐大、數(shù)量多、記憶量大，使得一些學(xué)生在學(xué)習(xí)高分子化學(xué)時(shí)，學(xué)習(xí)難度大，積極性不高，興趣不大。針對(duì)這一情況，筆者認(rèn)為解決問題的根本是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)高分子合成的反應(yīng)類型和反應(yīng)機(jī)理的本質(zhì)進(jìn)行深刻理解和熟練掌握。而有機(jī)化學(xué)是高分子合成的反應(yīng)類型和反應(yīng)機(jī)理的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。換言之，有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)沒有掌握好，高分子材料的合成便不可能學(xué)好。因此，有機(jī)化學(xué)是高分子材料專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。在高分子化學(xué)教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)，如果將其中的有些內(nèi)容結(jié)合有機(jī)化學(xué)知識(shí)來加以解釋，把教學(xué)方式由“填鴨式”變?yōu)椤皢l(fā)式”，學(xué)生便更容易理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。作者結(jié)合多年來高分子材料專業(yè)和有機(jī)化學(xué)的教學(xué)實(shí)踐，從以下幾個(gè)方面舉例，探討了有機(jī)化學(xué)知識(shí)在高分子材料合成中的應(yīng)用。

2高分子材料

高分子材料也可稱之為聚合物材料，主要是指以高分子化合物作為基礎(chǔ)，并添加一定的輔助劑，其構(gòu)成材料包括纖維、膠粘貼、橡膠以及高分子基復(fù)合材料等相對(duì)分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。隨著近年來科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，使得高分子材料也在各行各業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)應(yīng)用功能的不同，高分子材料可分為特種、功能以及通用三種類型，其中特種材料因其具有較強(qiáng)的接卸強(qiáng)度與耐熱性能，因而廣泛應(yīng)用于工程材料中;功能材料因其具有特定功能，主要包括液晶與醫(yī)用高分子材料、導(dǎo)電材料以及功能性分離膜等;通用高分子材料則廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸以及建筑行業(yè)等，主要涉及的是人們?nèi)粘Ｉ钆c國(guó)民經(jīng)濟(jì)主要領(lǐng)域。高分子材料具有非常優(yōu)越的性能，但合成困難且會(huì)涉及到較多知識(shí)點(diǎn)，因而需加強(qiáng)對(duì)該材料的深入研究。

3有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用

有機(jī)化學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在高分子材料的合成，因?yàn)橛袡C(jī)化學(xué)在當(dāng)代科技創(chuàng)新的時(shí)代中，高分子材料的合成急需有機(jī)化學(xué)發(fā)生的反應(yīng)來進(jìn)行。有機(jī)化學(xué)中的各種脫脂聚合反應(yīng)使高分子材料合成變得更加簡(jiǎn)單和容易。

3.1高分子單體合成

高分子材料合成過程中，一直對(duì)單體合成具有較高重視程度，如合成有機(jī)玻璃，使其在傳統(tǒng)玻璃的基礎(chǔ)上，透明度更高，價(jià)格更低廉，且更容易制造等，從而提升其在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)能力。而對(duì)其進(jìn)行制造時(shí)，可以采用兩種合成方式，一種為丙酮氰醇法，此方式合成時(shí)，首先在整個(gè)反應(yīng)鏈條內(nèi)，利用醛與酮的親和進(jìn)行加成反應(yīng)其是整個(gè)反應(yīng)中最為主要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在氫氰酸內(nèi)，存在游離的CNM-，而在丙酮內(nèi)，則存在游離的（OH）C+，在兩種離子的作用下產(chǎn)生氰醇。之后，將氰醇內(nèi)的水脫去，并倒入適量的H2SO4，通過水解與酯化的作用下生成MMA。該合成方式內(nèi)，整個(gè)過程較為溫和，且材料的利用率較高，可以達(dá)到90%以上，但其也存在一些缺陷，即合成流程較為繁瑣，過程較長(zhǎng)，且采用很多材料，同時(shí)，才合成材料當(dāng)中，還存在很多危險(xiǎn)物，如H2SO4、NaOH等，因而對(duì)合成設(shè)備的抗腐蝕性具有較高的要求，從而提升了MMA的合成成本。另一種為異丁烯氧化酯法，通過這一方式合成MMA時(shí)，主要利用與異丁烯相連的甲基被SP3雜化，逐漸提升其吸引能力，電子云不斷向雙鍵一側(cè)偏離，從而增強(qiáng)了H的活化性，并提升了H的活躍性，從而形成CH2C（CH3）CHO。之后，利用氧化、酯化反應(yīng)的方式，合成出MMA。這兩種方式合成MMA時(shí)，均利用了有機(jī)化學(xué)，而生產(chǎn)企業(yè)可以根據(jù)自身的實(shí)際情況，選擇最佳的合成方式，從而有效減少企業(yè)的生產(chǎn)成本。

3.2合成新技術(shù)

高分子材料從來源上劃分，包括天然高分子材料與合成高分子材料。前者是存在于植物、動(dòng)物以及生物體內(nèi)的高分子物質(zhì)，可以分為天然樹脂、天然橡膠、動(dòng)物膠、天然纖維等;后者除了主要包括塑料、合成纖維、合成橡膠三大合成材料，還有涂料、膠黏劑和各種功能性高分子材料。與天然高分子材料相比，合成高分子材料密度較小、耐磨、耐腐蝕、電絕緣性等方面性能比較優(yōu)越。大自然為人們提供了豐富的天然材料，但是隨著社會(huì)的快速發(fā)展，天然材料無論是在數(shù)量上，還是在性能方面都已經(jīng)難以滿足人們的需求?？萍嫉倪M(jìn)步與發(fā)展為人們帶來了福音，人們充分利用自然界中的各種豐富的原材料，在技術(shù)上進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，人工合成了多種多樣的高分子材料。主要包括塑料、合成橡膠、合成纖維。針對(duì)合成材料，要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理地使用，在使用中注意保護(hù)環(huán)境。除了以上傳統(tǒng)的合成材料外，為滿足高端技術(shù)及新型產(chǎn)業(yè)的需要，人們對(duì)新型有機(jī)高分子材料不斷地進(jìn)行探索、研發(fā)，使其性能更優(yōu)，應(yīng)用更為廣泛。其中，高分子分離膜在工業(yè)上得到了應(yīng)用。在國(guó)防上，可以提供淡水供應(yīng)，凈化醫(yī)院污水;在化學(xué)工業(yè)方面，可以對(duì)藥劑回收再利用，有機(jī)物除去或回收;在食品、生化方面，有凈化、消毒、濃縮、副產(chǎn)品回收等;在造紙上，代替蒸餾，控制污染，纖維回收等;在金屬工藝上，回收金屬，污染控制;在醫(yī)藥、保健上，可以人造器官，血液分離，消毒，對(duì)水凈化處理等等。需要特別注意的是，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中聚乙烯是人造牙齒、人造關(guān)節(jié)、人造心臟補(bǔ)片等人造器官的主要材料，人造器官能夠很好地治療人體器官發(fā)生病變、壞死的重要辦法。

3.3高分子材料改性

目前，高分子材料研究的重點(diǎn)主要集中在對(duì)高分子材料性能優(yōu)化方面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高分子材料性能的不斷改善，從而滿足人們?cè)谏钪械牟牧闲枨蟆１热绯Ｒ姷睦w維素，本質(zhì)上就是一種天然的高分子材料，它主要是由葡萄糖分子聚合而成，并且三個(gè)羥基組成了纖維素的基本單元，羥基能夠和其他化學(xué)物質(zhì)發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，硝化反應(yīng)、酯化反應(yīng)和醚化反應(yīng)就是常見的化學(xué)反應(yīng)形式，能夠生成各種各樣的衍生產(chǎn)物，比如經(jīng)常使用的醋酸纖維和硝化纖維等高分子材料。經(jīng)過仔細(xì)地分析高分子材料性能的優(yōu)化，可以發(fā)現(xiàn)這些高分子本質(zhì)上都是通過羥基上的集團(tuán)反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。硝化纖維具有容易燃燒的化學(xué)特性，因此，可以用來作為生活中的引火材料。其實(shí)，現(xiàn)實(shí)生活中的許多材料都是通過高分子材料為原料來制作而成，為了改善高分子材料的使用性能，有機(jī)化學(xué)得到了廣泛的應(yīng)用，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和使用性能。

4結(jié)語

總之，有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的案例還有很多種，為了使高分子材料合成的水平提升，在材料合成中應(yīng)充分結(jié)合有機(jī)化學(xué)知識(shí)，從有機(jī)化學(xué)的角度去理解與看待高分子材料的合成過程，使材料合成水平與實(shí)際效用不斷提升。

參考文獻(xiàn)：

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