淺談有機化學在高分子材料合成中的應用

孔梅巖（山西運城農業職業技術學院，山西 運城044000）

高分子材料很常見，在生活中給我們提供了各式各樣的便利，是提高我們生活品質的保障。因此，展開高分子材料相關探索，是有意義的。高分子材料的合成經歷了多個復雜過程，有機化學是高分子材料合成過程中的重要基礎，也是必不可缺的因素，在高分子材料合成過程中，有著多樣性應用，我們針對此應用展開深入剖析，僅供參考。

1 高分子材料概述

（1）什么是高分子材料

高分子材料也可以稱之為聚合物材料，它的基體是高分子化合物，是添加上各類添加劑組合而成的一種新型材料。高分子材料的制作原料主要是天然高分子材料和合成高分子材料，這些原料大多是從天然橡膠、天然纖維、天然樹脂中獲取。合成高分子的材料種類眾多，有著較多選擇，如塑料、涂料、粘合劑等，為了更好分辨，我們將其劃分了類別，便于日后采用、加工。

（2）綠色高分子材料合成需要考慮的幾個因素

雖然高分子材料大多取自自然環境中的自然物質，但是仍舊避免不了對環境的污染，如塑料成品，一旦被丟棄在自然環境中，不易分解，且會對自然生態平衡造成嚴重威脅，嚴重污染了環境，極易引發水資源污染問題。針對于此，需要在高分子合成過程中，做到以下幾點：

①選擇綠色合成原料。綠色原料的篩選是嚴格的，要篩選出對自然環境沒有危害，且儲備量足夠豐富的原料作為合成主要原料，某些情況下，農副產品也是可以充當合成材料，從源頭上避免對環境造成污染；

②選擇無毒化溶劑。這里的融劑指的是聚合過程中的添加劑，可以采用水、離子液體或是臨界流體作為溶液，避免污染物的產生。還可以通過使用無毒化溶劑減少聚合過程中的污染程度；

③采納新技術。在聚合過程中，采納新技術也是杜絕污染問題的重要手段，新技術往往有著高效、環保等優勢，在與人接觸中，不會造成人體的不適，適用于綠色高分子合成，這也是未來合成流行趨勢；

④選用高效無毒的催化劑。雖然催化效率需要注重，但是節能減排也是一個重要考察標準，需要選用選用市場上高效且無毒的催化劑，避免環境污染問題的發生。例如辛酸亞錫，在聚乳酸化合物使用中會產生一定毒性，是不能選用的催化劑，可以選擇生化酶作為催化劑，雖然當下并沒有大范圍應用，也是一種不錯的催化劑選擇。

2 有機合合成材料特性

從以上文字敘述中，我們得知有機合成材料有著多樣選擇，但是不同的合成材料也會有著不同的特性。拿橡膠距離，合成橡膠可以較好應用在汽車輪胎上，耐磨性能較好，還有著強大的防水功能。下面是有機合成材料的具體特性分析。

（1）熱塑特性

有機合成材料只有在適宜溫度內，才能形成可逆的變軟流動，并在冷卻過程中逐漸變硬，如此反復進行，是正常加工流程。有機合成材料大多具有可塑特性，也正是由于這種特性的存在，使得高分子材料反復加工變為現實，可以在反復加工過程中，削弱厚度，制成薄膜，也可拉成絲或是加工成各類形狀，可操作性非常強，也因此在生活中應用廣泛。其中的高分子線性聚合物，加工起來更加簡單，且可塑性也是較為突出的，也因此使用頻率非常高。

（2）熱固特性

不是所有的有機合成材料都有著較高可塑性，也不是所有的有機合成材料都能經受反復加工，部分有機合成材料不能被軟化、反復塑制、溶解的，其中最典型的就是酚醛塑料。酚醛塑料在加熱過程中，不會被高溫融化掉，只會出現燒焦現象。酚醛塑料這種材料比較特殊，在第一次加熱階段，它是可以軟化流動的，在升溫到一定程度后，會一點一點變硬，在進行第二次加熱時，將不會恢復流動狀態，而是會越來越硬，這就是所謂的熱固特性，只會在溫度越來越高的狀態下逐漸變的更硬。正確的加工辦法是在塑化流動充滿型腔之后將其固話，這樣會得到需要的形狀及尺寸。通過以上操作，特定的化學鍵會在分子鏈之間形成，經過特定化學反應，生成所需要的網狀結構，它的特性也就因此固定，不易消融。這種材料，主要用在隔熱、耐高壓要求高的惡劣環境中，在一些廚房電器中也會應用到，保障了用電、用火安全。

如有火情問題，熱固性材料會出現碳化反應，在不同的材料中，也存在著碳化層深度上的差異，在某些情況下，還會發生陰燃現象。聚氨酯材料，在遇到火苗后，會在表面迅速生成碳化層，杜絕了火苗與材料表面的接觸，也就間接避免了火苗的繼續蔓延。對于酚醛樹脂而言，在遇到火苗后，也會發生碳化反應，之后便會繼續陰燃，這就是兩者之間的區別。

3 有機分子在高分子材料合成中的具體應用

有機分子在高分子材料合成中的具體應用，可以從兩方面進行闡述，分別是有機分子在高分子單體合成中的應用、有機分子在高分子材料合成新技術中的應用。

（1）有機分子在高分子單體合成中的應用

有機化學在高分子單體合成中的應用，一直是科研人員研究的重點，如PMMA 的多項應用功能及應用優勢，就是研究有機化學在高分子單體合成中應用的成果。PMMA 大單體MMA的合成工藝有兩種，一種是丙酮氰醇法，另外一種就是異丁烯氧化酯化法。丙酮氰醇法最關鍵的環節是醛與酮的化學反應，化學反應后會生成氰醇，對氰醇進行脫水處理，添加硫酸，并生成甲基丙烯酸甲酯。這一系列的化學反應，不會過于激烈，整個過程相對平和，不會造成安全隱患，且對材料的利用率高達90%。雖然此種方法較好操作，但是工藝周期較長，所需要的原材料量較高，且原材料中包含有毒物質，如硫酸、燒堿等，都會造成一定程度污染，還要配置上耐腐蝕工藝，種種限制與要求，都無形中增加了制作成本，因此從成本、環保兩方面來看，此種方式是不合理、不科學的。

（2）有機分子在高分子材料合成新技術方面的應用

伴隨高分子材料合成技術的不斷創新，基團轉移聚合成為當下較為流行的合成手段，也成為當下被廣泛應用的合成新技術。基團轉移聚合是排在自由基、陽離子、陰離子、配位陰離子等四種聚合技術之后的第五種聚合技術，是一種新型聚合技術，展現出了驚人的聚合成效，符合人們預期。基團轉移聚合的單體較多，有酯、酮、酰胺等，將錫烷基、硅烷基等物質作為引發劑，將陰離子作為催化劑，溶劑是千挑萬選出來的最適宜溶劑，通過催化劑與引發劑端基的硅、錫原子配位，激發這些原子，使得其與單體碳基上的氧原子組合成共價鍵，實現單鍵與雙鍵的結合，并產生反應，實現活動化合物的生成。這些步驟將反復操作，最終得到需要的合成物。借助基團轉移聚合技術可以充分掌控聚合物末端結構，并在聚合物分子鏈端引入特定的取代基，就可以有效的控制聚合物立構鬼整形，這對于高分子材料制作與應用有著重要意義。在工業領域，基團轉移聚合已經滲透到較多工作細節中，如丙烯酸酯系的汽車涂料制作，這使得汽車涂料具有多方面應用優勢，如分布均勻、沒有氣泡、固含量高、涂裝簡單等等，滿足了人們較高的要求，也滿足了市場需求，填補了涂料高效利用空白，較好促進了汽車涂料行業的發展。與此同時，該技術還在感光樹脂、制備半導體硅片等領域有著廣闊發展前景，是未來的主要應用領域。

4 結語

綜上所述，有機化學在高分子材料合成中有著重要應用，是不可或缺的因素與條件。為了迎合市場需求，需要不斷的在有機化學上進行創新，只有這樣，才能充分利用有機化學制作出各樣性能的高分子材料，才能讓高分子材料更好的在各個行業中發揮出較強大優勢，這也成為它今后的發展方向。