有機化學在高分子合成中的應用

周易

【摘??要】無機化學、有機化學和物理化學組成了化學，其中有機化學在高分子材料合成中有著關鍵性作用，很多高分子合成的原理都是在有機化學合成的幫助下展開，所以為了更好地理解高分子材料合成的內容需要從有機化合物合成方面開始研究。筆者對有機化學在高分子材料合成中的應用進行了分析，并且對相關知識進行了整理，希望能為相關人員提供一定的幫助。

【關鍵詞】有機化學;高分子;合成應用

高分子材料已經成為了一門學科，并且在很多高校中都已經開設這門學科，主要是對高分子材料的合成和其在生產生活方面的應用進行研究，通過研究發現高分子材料的發展對人們的生活水平的提高有著積極的促進作用。有些學生在初步學習高分子材料學科的時候會遇到很多困難，因為高分子材料學科涉及了很多知識點，而且這些知識點變化較多，有機化學是高分子材料這門課程的基礎，所以在學習高分子材料學科的過程中，一定要對有機化學進行分析和探究，如此才能夠更好地掌握高分子材料這一學科中所涉及的知識。

1有機化學合成材料的內容

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，使得這個材料得以構成。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，是由人們將物質經過有機化學的方法使其得以加工而成的一種材料，在將材料合成的時候，有機化學技術發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鍵性的作用，因為合成材料就是借助不同物質之間的不同性質使其相互反應形成新的物質，在高分子材料合成的過程中自由基要參與很多反應。所謂自由基就是經常被提到的游離基，具體是指化合物的分子在外界條件的影響下，共價鍵斷裂共用電子對平均分配給兩個原子，由此形成的具備單個電子的原子或者是集團，當碳原子自由基與三個碳原子相連的時候處于最穩定的狀態，如果一個碳原子連接其他碳原子的數量越少，那么它的自由基越活潑，所以如果想讓自由基較為穩定，就需要觀察該自由基和周圍的原子結構之間的相互作用，例如甲基本身所帶有的性質就會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隨之增大，由此可能會使得電子云層的區間密度得以改變自由基的穩定程度。除了他們自身的原因之外也很容易被其他因素所影響，筆者通過調查研究發現，如果自由基處于不穩定的狀態會使得高分子材料的合成效率提高、如果自由基的穩定程度較高，那么意味著自由基所具備的能力較差，所以其的反應活性也無法達到應有的標準。高分子材料在這種穩定的自由基的幫助下會不容易合成。

1.2聚合反應

高分子材料合成過程中經常會發生了一個反應是聚合反應，聚合反應就是將相對原子質量之和比較小的單體通過一定的反應讓其成為相對質量較高的聚合物。這些具有相對分子質量較小的聚合物單體并沒有較為重要的性能，但是其可以應用在塑料纖維和其他高分子材料當中，所以聚合反應就是高分子材料合成過程中最基礎的反應聚合反應就是兩個部分的組合，其中包含兩種反應，縮合反應將兩個或者兩個以上的有機分子通過相互作用之后，讓其維持一個較為穩定的化學結構。在縮合反應的過程中會有一些小分子失去，但是所闡述的是在理想狀態中發生縮合反應的情況，在實際化學操作的時候各項反應會受到很多因素的影響，所以化學反應在實踐過程中并不能達到一個較為理想的狀態，例如在一個化學反應進行的過程中，某種因素可能會讓這項反應的進程受到阻礙。所以就無法達到合成高分子材料化合物理想中的效果，除了縮合反應之外還有一種反應是加聚反應，這種反應就是將分子結構破壞之后，再通過一定的反應，讓各個分子結合在一起，在這個過程中不會出現其他的小分子雜質，所以相較而言，加聚反應更具效率。

2有機化學在高分子合成新技術方面的應用

2.1在高分子單體合成方面的應用

在合成高分子單體的基礎上，高分子材料合成的重點研究對象也是有機化學。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）具有非常優秀的特性，價格也不高，因此通過機械設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，求核試劑與基質的附加反應這一工序很重要，甲醛、酮之間的求核附加反應、氰酸中負電的氰基在丙酮上帶正電的羰基碳攻擊，反應后生成氰醇，然后脫離水分子，在硫酸的作用下產生水解反應，最后由酒精和化合物中的羧基反應，生成MMA和水。發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原料，所以對反應設備的要求高，反應成本增加，在經濟和環境保護方面不能采用。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性能滿足人們的嚴格要求，改善其化學性質已成為現在的趨勢。例如，纖維素是分子質量比較大的多糖，由很多單一的葡萄糖分子構成。良好的作用數不勝數。改善纖維素的化學性質時，可以得到葡萄糖中含有的化學官能團（多羥醛）。這些羥基比較活躍，會發生各種化學反應。亞組被其他原子和原子團取代，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性質中，改善硝化纖維易燃性能，也可通過修飾側鏈羥基來達到改性的目的。例如合成含有醚的纖維素時，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，形成甲基纖維素。

3結束語

綜上所述，高分子合成材料在我國很多領域都得到了有效的應用，其中合成纖維、合成塑料和合成橡膠是我國生產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勢，但是目前可以大規模生產的高分子物質也只是在尋常條件下使用。這是因為這些高分子材料還存在著一定的問題，隨著現代技術的進步，高分子材料需要不斷地提高自身，才能夠在更多的領域中得到有效應用。

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（作者單位：漢碩高新材料（天津）有限公司）