有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用探析

劉忠(吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院,吉林 長春 130021)

有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的應(yīng)用探析

劉忠(吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院,吉林 長春 130021)

化學(xué)高分子材料合成是有機(jī)化學(xué)的重要內(nèi)容，并且有機(jī)化學(xué)以高分子材料合成為基礎(chǔ)，使有機(jī)化學(xué)得到快速發(fā)展。本文從高分子單體合成、材料改型、合成新技術(shù)三個(gè)方面探討有機(jī)化學(xué)在高分析材料合成中的具體應(yīng)用。

有機(jī)化學(xué)；高分子材料；應(yīng)用

高分子材料與現(xiàn)代人們的生活息息相關(guān)，人們常見的塑料、滌綸、橡膠等高分子材料為人們的日常生活及生產(chǎn)提供重要幫助。從高分子材料合成分析，高分子材料合成反應(yīng)復(fù)雜，而有機(jī)化學(xué)作為高分子材料合成的基礎(chǔ)，因此探討高分子材料合成上，必須掌握有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)知識，從而使高分子材料更好提升人們生活水平。

1 有機(jī)化學(xué)在高分子單體合成中的應(yīng)用

有機(jī)化學(xué)在高分子單體合成上一直是研究的重點(diǎn)，比如常見的有機(jī)玻璃合成，引起具有高透明度、低價(jià)格以及容易進(jìn)行加工等有點(diǎn)，在當(dāng)前很多建設(shè)領(lǐng)域都表現(xiàn)出很強(qiáng)的競爭力，有機(jī)玻璃的化學(xué)術(shù)語是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），在有機(jī)玻璃的合成上，主要包括兩種合成方法：丙酮氰醇法以及異丁烯氧化酯化法。

丙酮氰醇法的分子合成中，反應(yīng)鏈條中最關(guān)鍵的反應(yīng)是醛和酮的親核加成反應(yīng)，這也是分析合成的最初步驟，通過氫氰酸中游離的氰基負(fù)離子來進(jìn)攻丙酮中的羰基碳正離子，進(jìn)而生成氰醇，然后對清醇進(jìn)行脫水，并且加入硫酸是氰醇進(jìn)一步水解并脂化生成甲基丙烯酸甲酯。在這種反應(yīng)方法中，反應(yīng)的整個(gè)過程比較溫和，材料的利用率達(dá)到90%，但是該反應(yīng)的缺陷是整個(gè)生產(chǎn)工藝流程較長，需要使用大料的生產(chǎn)原料，并且材料中還包括劇毒與腐蝕性較強(qiáng)的氫氰酸、硫酸以及燒堿，所以整個(gè)反應(yīng)必須在抗腐蝕性較強(qiáng)的設(shè)備中進(jìn)行，這必然會(huì)大大增加投資成本。

而異丁烯氧化酯法則是非常具有競爭力的生產(chǎn)方式，合成的關(guān)鍵在于與異丁烯相連的甲基被SP3，具有非常強(qiáng)的吸引力，甲基上的電子云則偏向于雙鍵，使甲基中的氫原子發(fā)生活化，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S性較強(qiáng)的原子，進(jìn)而生成甲基丙烯醛，然后經(jīng)氧化、酯化形成甲基丙烯酸甲酯。

從有機(jī)化學(xué)角度分析，有機(jī)化學(xué)在這些特殊的高分子合成中發(fā)揮的重要作用，能夠幫助高分子材料生產(chǎn)廠家選擇最合適的生產(chǎn)方式，降低合成物的成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益。

2 有機(jī)化學(xué)在高分子材料改性方面的應(yīng)用

當(dāng)前，在高分子材料的發(fā)展上，主要著眼于對高分子材料進(jìn)行改性，從而使高分子材料的性能不斷提升，以滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)及人們生活的需求。以纖維素為例，作為天然的高分子，其重要組成部分有葡萄糖單元構(gòu)成，并且每一個(gè)單元中都含有3個(gè)羥基，且羥基都能夠與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，比如進(jìn)行硝化、酯化以及醚化等多種反應(yīng)，進(jìn)而形成多種衍生產(chǎn)物，如粘膠纖維、醋酸纖維以及硝化纖維等。通過高分子材料改性的具體特征來看，這些分子改性實(shí)際上都是屬于側(cè)羥基上的基團(tuán)反應(yīng)，通過羥基硝化形成的消化纖維往往具有易燃的特點(diǎn)，可以作為引火材料，羥基醚化形成的醚類纖維素的制備上，操作前需要使用一定濃度的堿液來使纖維素溶脹，然后堿纖維就能夠和氯甲烷以及氯乙烷發(fā)生醚化反應(yīng)，繼而形成甲基纖維素以及乙基纖維素，生成的甲基纖維素的作用是能夠替代分散劑。

3 有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成新技術(shù)方面的應(yīng)用

隨著高分子材料合成新技術(shù)的不斷推進(jìn)，基因轉(zhuǎn)移聚合成為一種新型的高分子合成手段，高分子聚合包括引發(fā)、增長以及終止三個(gè)主要步驟。

基團(tuán)轉(zhuǎn)移是甲基丙烯酸酯以及丙烯酸酯發(fā)生聚合，引發(fā)和增長兩個(gè)聚合通過烯酮硅縮醛作為供體，向-不飽和脂肪酯進(jìn)行加成反應(yīng)。具體反應(yīng)上，首先是由親核催化劑以及單體羰基對硅原子進(jìn)行配位，配位數(shù)中共價(jià)鍵的總數(shù)達(dá)到4時(shí)結(jié)果穩(wěn)定，然而親核試劑與單體則能夠共同配位，使得硅原子的周邊形成數(shù)量為六配位的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)進(jìn)程呈現(xiàn)八面狀，進(jìn)而使引發(fā)劑以及單體分析中的電子出現(xiàn)轉(zhuǎn)移的情況，形成C-C鍵，此時(shí)硅基將轉(zhuǎn)移至單體的羰基氧上，進(jìn)而形成烯酮硅縮醛的結(jié)構(gòu)，從反映原理上來看，基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合的條件當(dāng)且僅當(dāng)其中的羰基位上存在不飽和的單體才能夠真正實(shí)現(xiàn)基因的轉(zhuǎn)移聚合，這通常體現(xiàn)在陰離子聚合等高分子合成上，但是像苯乙烯、共軛二烯以及其它的環(huán)氧單體就不適合這種聚合反應(yīng)模式。

4 結(jié)語

總之，有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中的案例還有很多種，為了使高分子材料合成的水平提升，在材料合成中應(yīng)充分結(jié)合有機(jī)化學(xué)知識，從有機(jī)化學(xué)的角度去理解與看待高分子材料的合成過程，使材料合成水平與實(shí)際效用不斷提升。除了本文所提到的單體合成、材料改性以及合成新技術(shù)，在自由基、聚合反應(yīng)等方面也設(shè)計(jì)到有機(jī)化學(xué)相關(guān)理論知識，充分掌握有機(jī)化學(xué)與高分子材料合成聯(lián)系，能夠更好促進(jìn)高分子材料的發(fā)展。

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劉忠（1963-），男，吉林省長春市人，工作單位：吉林省石油化工設(shè)計(jì)研究院，職務(wù)：工程師，研究方向：化工。