浅析有机化学在高分子材料合成中的应用

张艳华

摘 要：高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。笔者根据多年的工作经验，主要针对有机化学在高分子材料合成中的应用问题进行分析和讨论。

关键词：有机化学；高分子材料；材料合成；应用；

一、有机化学合成材料的内容

1、自由基

在高分子合成反应来说，自由基是至关重要的存在。其中影响反应的主要因素有两个：第一个是自由基的性质第二个则是自由基的结构。不同种类的自由基具有不用的稳定性，这里涉及的自由基主要有三种，分别是叔碳自由基、仲碳自由基以及伯碳自由基，其中稳定性最好的是叔碳自由基，而稳定性排在末尾的则是伯碳自由基，影响自由基稳定性的主要因素就是共扼效应。在发生聚合反应时，当叔碳自由基和伯碳自由基都需要氢元素时，能够首先获得氢元素的是叔碳自由基。这主要是因为叔碳自由基的稳定性相对较好，从而使得叔碳自由基反应弧的竞争能力也相对较强，所以才能更容易获得氢元素。此外，在反应过程中，也存在一些具有自阻聚能力的自由基，这主要是由该自由基本身的稳定性决定的。总的说来，当一个自由基的稳定性相对较好时，那么与此同时该自由基的反应活性也就相对较差，从而使得该自由基具有相对较好的自阻聚能力。

2、聚合反应

通过聚合反应来得到高分子合成材料是一种十分常见的方式，聚合反应的本质就是有机物的聚合过程。聚合反应主要有两种类别：第一类是缩聚反应；第二类则是加剧反应。所谓缩聚反应指的就是通过多次的聚合，最终去掉小分子，得到聚合物。并不是所有的缩聚反应都可以得到高分子材料，如果基团的反应程度没有超过98%，那么就无法得到高分子材料。在进行加剧反应时，人们比较关心的一个问题就是反应的转化率，要想使得轉化率得到提升，需要使用一定的方法。

一般来讲，如果想要通过聚合反应得到高分子材料，首先需要做的工作就是确定聚合反应的具体类型。在开展聚合操作时，要想正确了解聚合反应的实际情况，相关人员必须具备相关基础知识，主要是有机化学理论。以导电高分子聚乙炔材料为例，相关人员可以通过学习有机化学来了解该材料，尤其是了解其结构特点，以及该种材料在发生聚合反应时的特性。掌握有机化学知识可以为开展高分子聚合材料研究奠定基础，方便后续研究的顺利开展。

3、高分子材料

现阶段，对高分子材料进行改性处理是一个非常热门的课题。所谓改性处理指的就是对现有的材料开展一定的更新操作，从而得到更加符合人们预期的高分子材料。一般来讲，改性处理的主要目的是使得材料的某些性能变得更好。例如：纤维素是一种比较常见的材料，构成纤维素的组件是葡萄糖。每一单位的葡萄糖分子中都有三个羟基，在进行改性操作时，主要针对的对象就是这些羟基。通过改性来提高材料的性能是一种十分有效的方式，要想保证改性操作可以顺利进行，最为关键的一个环节就是明确自己的研究目的，并对所研究的材料进行透彻的了解，这是开展后续改性操作的基础和前提。

二、有机化学在高分子材料合成中的应用

现阶段，基团转移聚合是一种相对较新的高分子合成技术，该技术主要包括三个阶段，第一阶段是引发；第二阶段是增长；最后一个阶段是终止。总的说来，在使用基团转移聚合技术时需要关注一些问题，下面具体介绍一下：

第一，确保使用的亲核催化剂是合理的。在开展基团转移聚合操作时，亲核催化剂的主要作为为硅原子指导合适的配位，这是保证后续反应得到顺利进行的基础和前提。

第二，保证共价键的数目是合适的，并在此基础之上，关注其和结构稳定性的联系。在亲核催化剂的协助之下，当硅原子发生配位行为时，要想保证该结构处于较为稳定的状态，那么就需要将其共价键的数目控制在4。但是，在实际的反应中，除了亲和催化剂，单体还会对硅原子的配位带来影响。在这种情况之下，最终得到的6配位，此时对应的结构是一个八面体，该结构不是十分稳定。于是，最终引发剂和单位间就出现了C一C键。

第三，当C一C键出现之后，需要关注下述问题：硅基出现转移现象，此时就可以得到烯酮硅缩醛酸结构，并不是该结构中的所有基团都可以发生基团转移聚合反应，能够开展上反应的只有两个基团：第一个是羰基-；第二个则是-烯酮硅缩醛上的不饱和双建单体。

三、高分子材料的绿色可持续发展

1、高分子材料合成中的绿色战略

（1）高分子合成原料的无毒化。高分子材料如果要想实现绿色战略，首先应将无毒无害的原材料作为其合成材料，并要确保这些替代材料来源丰富或者是可持续资源。例如，美国科学界针对高分材料合成原料替代品的开发，将玉米淀粉和PVA缓和物用于普通高分子材料加工，并且生产出的高分子材料在强度上与普通产品十分接近，并且该种高分子材料在遗弃后的分解率可以达到100%。

（2）高分子材料自身的无毒化。合成高分子材料大多是不可降解的，且很难回收和再次利用，废弃后会对环境造成污染，这就需要考虑高分子材料本身的无毒无害性。再者，从绿色化学角度我们可以发现，高分子材料自身的无毒化是实现其绿色化目标的必然趋势，例如，现代外科手术中使用的缝合线等，都是由聚氨基酸等对生物体没有任何影响的材料制成，并且在使用中具有良好的生物相容性及降解性，可保证其在使用过程中不会存在副作用。

2、高分子材料应用中的绿色战略

一方面，可将高分子材料垃圾以聚合物的形式进行回收，并通过技术手段对其进行再次利用，很多高分子材料都具有良好的热塑性，虽然在二次加工利用过程中会出现降解或力学性能减弱等问题，但是依旧可以通过反映加工、无污染物理方法、紫外线以及微波等方法对其进行处理。

另一方面，可将高分子材料垃圾以能量的形式进行回收及利用，虽然部分高分子材料的回收利用技术无法满足绿色战略要求，但是依旧可以通过技术手段进行处理，将其降解成低分子量油脂或其他化学品等，同时又解决能源短缺的问题，将无毒、热值高的材料制备成洁净的固体燃料是一个不错的方式。

四、结束语

化学高分子材料合成是有机化学的重要内容，并且有机化学以高分子材料合成为基础，使有机化学得到快速发展。值得注意的是有机化学在自然科学领域有很广的研究，涉及到生活中的各个方面，利用化学化学的方法可以抑制一些有些污染物的产生，也可以在环境污染上进行一定的处理，达到防止环境污染、污染处理的作用。

参考文献：

[1] 牛小玲，陈卫星，屈育龙.浅析有机化学在高分子材料合成中的应用[J].广州化工，2012，（04）：12-13.

[2] 贺文展，郭宪英.微波化学在高分子有机合成中的应用[J].科技信息，2009，（09）：87-88+109.

[3] 林秀梅.杨北平.朱明霞等.绿色化学理念在有机高分子化学教学中的渗透[J].黑河学院学报，2011（1）.

[4] 吴仕海.浅析有机化学在高分子材料合成中的应用[J].科技经济导刊，2016，（08）：157+132.