有机化学在高分子材料合成中的应用探究

谢楚云安徽省淮北市第一中学

有机化学在高分子材料合成中的应用探究

谢楚云
安徽省淮北市第一中学

近年来高分子材料在各个领域得到广泛的应用，这为科技的发展提供了较好的条件。作为高分子材料专业中的重要学科，有机化学对高分子材料的研究极为重要。本文将对高分子材料科学进行概述，分析有机化学在高分子单体合成方面的应用和改性方面的应用，并探讨其在高分子合成技术方面的应用。

有机化学；高分子材料合成；应用

一、高分子材料科学

高分子材料科学是上世纪三十年代兴起的一门学科，主要是研究高分子材料在生活生产各个领域中的应用，和人们的实际生活紧密相连。高分子材料的种类繁多，利用高分子材料合成的产品种类也很多，而这些材料在很大程度上促进了科技的进步与经济的发展。高分子材料科学中涉及到的知识点有很多，并且会存在很多变化，所以高分子科学的研究存在一定的难度，尤其是对于一些刚接触到这门学科的学生而言，需要记忆的内容量巨大。而有机化学是高分子材料研究中的一门基础性学科，其为高分子材料的合成研究有极为重要的作用。尤其是在开展高分子材料合成教学的过程中，必须要让学生在有机化学方面有足够的认识，才能保证学生在学习高分子材料合成的过程中有足够的基础知识。

二、高分子单体合成方面的应用

在开展高分子材料研究的过程中，有机化学在传统高分子单体合成中的应用一直是关键内容。如具有机械加工方便、价格低廉和透明度较高等优点的有机玻璃，其单体构成是聚甲基丙烯酸甲酯，而在合成这种单体的时候主要有两种方式。其中一种是丙酮氰醇法，这种方法中最关键的反应机理是醛和酮的加成反应。这种方法对反应条件的要求不高，但是其中涉及到的反应较多并且整个反应流程很长，对设备的耐腐蚀性要求较高，所以会使生产成本大幅上升，实际应用较少。另一种方法是使用异丁烯直接进行氧化酯化法，这种方法是先通过一系列的反应让异丁烯生成甲基丙烯醛，然后分别在通过氧化和酯化得到聚甲基丙烯酸甲酯。

另外，在梳状、星状、树状和接枝高分子等结构较为特殊的高分子单体和称重，有机化学也有十分重要的作用。如以丙烯酸酯基为末端基的大分子单体的合成，这种大分子通常被用在接枝共聚物的合成中，其具体的反应式如下所示：

根据有机化学对该反应过程进行分析可以知道，其首先是烯烃的加成反应，因为加热和引发剂是反应需要的条件，所以其反应机理是自由基反应。而的第二步的反应中因三元环具有不稳定性，所以很容易在反应中出现开环现象，这样就会导致含有双键的原料与含有羧基的原料发生开环反应，从而生成含有双键的大分子单体，最终完成接枝聚合物的合成。

三、改性方面的应用

随着高分子材料科学研究的不断深入，为了得到性能更好地材料，对高分子材料进行改性成为当前的主要方向。如对纤维素进行改性中，天然高分子材料纤维素是由葡萄糖单元组成，其每个组成单元中含有三个羟基，而这些羟基都能在醚化、硝化和酯化反应中参与反应，从而生成羟丙基纤维素、甲基纤维素、醋酸纤维、硝化纤维、铜氨纤维和粘胶纤维等多种衍生物。在最早的天然高分子改性中，除了硫化橡胶以外还有硝化纤维，而硝化纤维都具有易燃的特点。在进行纤维素醚类的制备中，主要是让纤维素在碱液中溶胀，然后加入氯甲烷等醚化剂进行反应，从而得到甲基纤维素或乙基纤维素，其中甲基纤维素主要被用在分散剂和增稠剂的制备中。纤维素的硝化反应主要是利用无机酸和醇羟基完成酯化反应，而纤维素的醚化反应则是卤代烷烃的亲核取代反应。

在高分子反应的基础上，可以将感光基团接到聚合物的主链上，如通过芳香族醛类化合物与聚甲基乙烯酮的缩合反应，就能生成感光性能良好的高分子材料。在有机化学的层面上对其中涉及到的反应进行分析，其主要是因为聚甲基乙烯酮中的甲基受到电子效应的影响而获得较强的活性，这样就能让其与芳香族醛类化合物上的醛基发生羟醛缩合反应，从而获得感光性良好的高分子材料。

四、高分子合成技术方面的应用

在上世纪八十年代，一些学者开始对基团转移聚合进行连续的报道。通过这种高分子聚合方法的应用，能够让丙烯酸酯与α-甲基丙烯酸酯发生活性聚合，反应过程中会经历引发、增长和终止三个阶段，其中前两个阶段的反应如下所示：

这两个阶段的反应主要是通过烯酮硅缩醛向α，β-不饱和酯进行加成反应，从而完整整个反应。其中首先是硅原子在单体羰基和亲核性催化剂作用下完成配位，让硅原子周围产生不稳定的八面体电子结构。在这样的情况下就会出现分子内电子的转移，单体与引发剂之间会生成碳碳键，然后硅基向单体的羰基氧上转移后形成烯酮硅缩醛结构。根据这样的反应可以看出，只有在羰基上的α，β两个位置上存在不饱和双键的情况下，才能完成单体的基团转移聚合。其中能够进行阴离子聚合的非极性单体有很多，但环氧单体、共轭二烯和苯乙烯等不能进行这样的聚合反应。

五、结束语

高分子材料合成中涉及到很多化学反应原理，其中尤其是对有机化学中的原理有很多的应用。而作为化学材料研究的重要基础性知识，有机化学在高分子材料合成中的应用直接关系到材料合成的成功与否。所以在进行高分子材料合成研究的过程中，必须要加强对有机化学的应用。

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［2］姜奇.稀土有机高分子材料合成研究及在农膜中的应用［D］.陕西科技大学，2014.

［3］方寅.纳米尺寸介孔碳材料的合成、性质与应用［D］.复旦大学，2013.

谢楚云（1999-），女，汉族，现就读于安徽省淮北市第一中学高二十六班，任班级团支部书记，闲暇时喜欢课外阅读、写作，弹钢琴。