淺析有機化學在高分子材料合成中的應用

張艷華

摘 要：高分子材料是由相對分子質量較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合材料，高分子是生命存在的形式。筆者根據多年的工作經驗，主要針對有機化學在高分子材料合成中的應用問題進行分析和討論。

關鍵詞：有機化學；高分子材料；材料合成；應用；

一、有機化學合成材料的內容

1、自由基

在高分子合成反應來說，自由基是至關重要的存在。其中影響反應的主要因素有兩個：第一個是自由基的性質第二個則是自由基的結構。不同種類的自由基具有不用的穩定性，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，其中穩定性最好的是叔碳自由基，而穩定性排在末尾的則是伯碳自由基，影響自由基穩定性的主要因素就是共扼效應。在發生聚合反應時，當叔碳自由基和伯碳自由基都需要氫元素時，能夠首先獲得氫元素的是叔碳自由基。這主要是因為叔碳自由基的穩定性相對較好，從而使得叔碳自由基反應弧的競爭能力也相對較強，所以才能更容易獲得氫元素。此外，在反應過程中，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定性決定的。總的說來，當一個自由基的穩定性相對較好時，那么與此同時該自由基的反應活性也就相對較差，從而使得該自由基具有相對較好的自阻聚能力。

2、聚合反應

通過聚合反應來得到高分子合成材料是一種十分常見的方式，聚合反應的本質就是有機物的聚合過程。聚合反應主要有兩種類別：第一類是縮聚反應；第二類則是加劇反應。所謂縮聚反應指的就是通過多次的聚合，最終去掉小分子，得到聚合物。并不是所有的縮聚反應都可以得到高分子材料，如果基團的反應程度沒有超過98%，那么就無法得到高分子材料。在進行加劇反應時，人們比較關心的一個問題就是反應的轉化率，要想使得轉化率得到提升，需要使用一定的方法。

一般來講，如果想要通過聚合反應得到高分子材料，首先需要做的工作就是確定聚合反應的具體類型。在開展聚合操作時，要想正確了解聚合反應的實際情況，相關人員必須具備相關基礎知識，主要是有機化學理論。以導電高分子聚乙炔材料為例，相關人員可以通過學習有機化學來了解該材料，尤其是了解其結構特點，以及該種材料在發生聚合反應時的特性。掌握有機化學知識可以為開展高分子聚合材料研究奠定基礎，方便后續研究的順利開展。

3、高分子材料

現階段，對高分子材料進行改性處理是一個非常熱門的課題。所謂改性處理指的就是對現有的材料開展一定的更新操作，從而得到更加符合人們預期的高分子材料。一般來講，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的材料，構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羥基，在進行改性操作時，主要針對的對象就是這些羥基。通過改性來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行，最為關鍵的一個環節就是明確自己的研究目的，并對所研究的材料進行透徹的了解，這是開展后續改性操作的基礎和前提。

二、有機化學在高分子材料合成中的應用

現階段，基團轉移聚合是一種相對較新的高分子合成技術，該技術主要包括三個階段，第一階段是引發；第二階段是增長；最后一個階段是終止。總的說來，在使用基團轉移聚合技術時需要關注一些問題，下面具體介紹一下：

第一，確保使用的親核催化劑是合理的。在開展基團轉移聚合操作時，親核催化劑的主要作為為硅原子指導合適的配位，這是保證后續反應得到順利進行的基礎和前提。

第二，保證共價鍵的數目是合適的，并在此基礎之上，關注其和結構穩定性的聯系。在親核催化劑的協助之下，當硅原子發生配位行為時，要想保證該結構處于較為穩定的狀態，那么就需要將其共價鍵的數目控制在4。但是，在實際的反應中，除了親和催化劑，單體還會對硅原子的配位帶來影響。在這種情況之下，最終得到的6配位，此時對應的結構是一個八面體，該結構不是十分穩定。于是，最終引發劑和單位間就出現了C一C鍵。

第三，當C一C鍵出現之后，需要關注下述問題：硅基出現轉移現象，此時就可以得到烯酮硅縮醛酸結構，并不是該結構中的所有基團都可以發生基團轉移聚合反應，能夠開展上反應的只有兩個基團：第一個是羰基-；第二個則是-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發展

1、高分子材料合成中的綠色戰略

（1）高分子合成原料的無毒化。高分子材料如果要想實現綠色戰略，首先應將無毒無害的原材料作為其合成材料，并要確保這些替代材料來源豐富或者是可持續資源。例如，美國科學界針對高分材料合成原料替代品的開發，將玉米淀粉和PVA緩和物用于普通高分子材料加工，并且生產出的高分子材料在強度上與普通產品十分接近，并且該種高分子材料在遺棄后的分解率可以達到100%。

（2）高分子材料自身的無毒化。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，廢棄后會對環境造成污染，這就需要考慮高分子材料本身的無毒無害性。再者，從綠色化學角度我們可以發現，高分子材料自身的無毒化是實現其綠色化目標的必然趨勢，例如，現代外科手術中使用的縫合線等，都是由聚氨基酸等對生物體沒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，可保證其在使用過程中不會存在副作用。

2、高分子材料應用中的綠色戰略

一方面，可將高分子材料垃圾以聚合物的形式進行回收，并通過技術手段對其進行再次利用，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程中會出現降解或力學性能減弱等問題，但是依舊可以通過反映加工、無污染物理方法、紫外線以及微波等方法對其進行處理。

另一方面，可將高分子材料垃圾以能量的形式進行回收及利用，雖然部分高分子材料的回收利用技術無法滿足綠色戰略要求，但是依舊可以通過技術手段進行處理，將其降解成低分子量油脂或其他化學品等，同時又解決能源短缺的問題，將無毒、熱值高的材料制備成潔凈的固體燃料是一個不錯的方式。

四、結束語

化學高分子材料合成是有機化學的重要內容，并且有機化學以高分子材料合成為基礎，使有機化學得到快速發展。值得注意的是有機化學在自然科學領域有很廣的研究，涉及到生活中的各個方面，利用化學化學的方法可以抑制一些有些污染物的產生，也可以在環境污染上進行一定的處理，達到防止環境污染、污染處理的作用。

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