有機(jī)化學(xué)在高分子合成新技術(shù)方面的應(yīng)用探究,有機(jī)化學(xué)論文內(nèi)容摘要：化學(xué)包括無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)等,華而不實(shí)有機(jī)化學(xué)在高分子材料合成中起到重要的作用。很多高分子的合成都是運(yùn)用有機(jī)化學(xué)合成的知識(shí)為基礎(chǔ),從有機(jī)化合物的合成入手能夠更好的去理解高分子材料合成的特點(diǎn)。本文主要對(duì)有機(jī)化學(xué)技術(shù)在高分子材料合成中的應(yīng)用以及相關(guān)理論知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的整理與講解。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：有機(jī)化學(xué);高分子;合成應(yīng)用;當(dāng)前,高分子材料已經(jīng)成為了一門學(xué)科,在各大高校里都有這門課的開(kāi)設(shè)。主要就是講高分子材料的合成以及在生產(chǎn)、生活各方面的應(yīng)用,因而高分子材料的發(fā)展對(duì)人們的生活水平也有積極的影響,對(duì)于初步學(xué)習(xí)高分子材料學(xué)科的學(xué)生來(lái)講,高分子材料的學(xué)習(xí)是比擬困難的,由于有過(guò)多的知識(shí)點(diǎn)需要記憶,而且知識(shí)點(diǎn)廣泛且千變?nèi)f化。有機(jī)化學(xué)是研究高分子材料的入門課,在學(xué)習(xí)高分子材料學(xué)科的時(shí)候,首先必需要讓學(xué)生對(duì)有機(jī)化學(xué)方面的知識(shí)點(diǎn)有足夠的把握和理解,這樣才能更好的去學(xué)習(xí)高分子材料這一學(xué)科的知識(shí),由此可見(jiàn)要懂得高分子材料的合成,首先要了解有機(jī)化學(xué)技術(shù)。1有機(jī)化學(xué)合成材料的內(nèi)容1.1自由基高分子材料也稱為聚合物材料,是以高分子化合物為基體,再配有其他添加劑(助劑)所構(gòu)成的材料。按特性分為橡膠、纖維、塑料、高分子膠黏劑、高分子涂料和高分子基復(fù)合材料等。合成材料也叫人造材料,是人們把不一樣的物質(zhì)經(jīng)過(guò)有機(jī)化學(xué)的方式方法或者聚合作用加工而成的材料。在合成經(jīng)過(guò)中,有機(jī)化學(xué)技術(shù)占據(jù)重要的作用。在高分子材料的合成經(jīng)過(guò)中,自由基起到了很重要的作用。材料合成是利用幾種不同物質(zhì)之間的不同性質(zhì)進(jìn)行反響合成新的物質(zhì),在高分子材料的合成經(jīng)過(guò)中,有很多反響是由自由基介入的。那么什么是自由基呢?自由基的性質(zhì)和構(gòu)造特性對(duì)于高分子材料合成和反響來(lái)講具有哪些重要作用呢?接下來(lái)將為大家逐一介紹。自由基也就是人們常講的游離基,是指化合物的分子在某種特定的外界條件下,共價(jià)鍵斷裂,共用電子對(duì)平均分配給成鍵的兩個(gè)原子而構(gòu)成的具有單個(gè)電子的原子或者基團(tuán)。與三個(gè)碳原子相連接的碳原子自由基最穩(wěn)定,當(dāng)一個(gè)碳原子連接的其他的碳原子的數(shù)量越少的時(shí)候,相對(duì)應(yīng)的自由基越活潑。要想自由基能夠穩(wěn)定的存在,主要是看自由基和它周圍的靠近的其他的原子構(gòu)造之間的互相作用。接下來(lái)我將對(duì)此加以舉例來(lái)進(jìn)行講明,首先講一下最具代表的甲基,甲基本身自個(gè)所具有的性質(zhì)就會(huì)對(duì)自由基的電子排列具有很大的影響,它們靠的越近,兩者之間的互相作用力也就越大,進(jìn)而會(huì)改變電子云層的區(qū)間密度;碳碳雙鍵中的兩個(gè)鍵的兩個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)范圍僅僅局限在兩個(gè)碳原子之間,但是當(dāng)碳碳雙鍵連接碳碳單鍵再連接碳碳雙鍵的時(shí)候,電子的運(yùn)動(dòng)范圍就會(huì)擴(kuò)大到四個(gè)碳原子之間,這種現(xiàn)象稱為離域現(xiàn)象。除了上述所講因素之外,自由基的穩(wěn)定程度也會(huì)遭到其他因素的影響,研究表示清楚,自由基的穩(wěn)定程度會(huì)影響高分子材料的合成效率,越穩(wěn)定,其具有的能力越低,反響活性也就越低,高分子材料就越不容易被合成。1.2聚合反響聚合反響是高分子材料合成經(jīng)過(guò)中最為普遍的反響之一,是把相對(duì)原子質(zhì)量之和較小的單體轉(zhuǎn)化成相對(duì)分子質(zhì)量較高的聚合物的經(jīng)過(guò),聚合物具有相對(duì)分子質(zhì)量較小的單體所不具有的重要的性能,可廣泛應(yīng)用到塑料、纖維、橡膠、涂料以及其他高分子材料中。換句話講,聚合反響在高分子材料的合成中是最基本的反響,我們能夠?qū)⒕酆戏错懣闯墒怯蓛蓚€(gè)部分組成,華而不實(shí)一個(gè)就是縮合反響,縮合反響就是兩個(gè)或者兩個(gè)以上有機(jī)分子互相作用之后構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定的化學(xué)構(gòu)造的經(jīng)過(guò),這個(gè)經(jīng)過(guò)中經(jīng)常伴有小分子(例如水、氯化氫、醇等)的失去。以上所述的是理想的狀態(tài)下的縮合反響,但是理想很飽滿,現(xiàn)實(shí)很骨感,在現(xiàn)實(shí)的化學(xué)操作中,會(huì)有很多因素的影響,使得化學(xué)反響的經(jīng)過(guò)并不是十分的理想,比方講,在一個(gè)化學(xué)反響的經(jīng)過(guò)當(dāng)中,存在某個(gè)因素會(huì)對(duì)反響進(jìn)程產(chǎn)生阻礙的效果,那么在反響經(jīng)過(guò)中,就沒(méi)有辦法百分之百的合成所需要的高分子材料化合物。另一種是加聚反響,然而加聚反響是直接將分子構(gòu)造毀壞后再利用單個(gè)分子之間的吸引力將分子整合在一起,在整個(gè)反響經(jīng)過(guò)中,幾乎不會(huì)出現(xiàn)其他的小分子雜質(zhì),總而言之,在高分子材料合成經(jīng)過(guò)中加聚反響比縮合反響更有效率。為了保證上述兩種反響的反響轉(zhuǎn)化率,就要全面的把握這兩類化學(xué)反響所牽涉到的相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí),只要對(duì)其相關(guān)的理論知識(shí)熟練把握后,才能夠靈敏運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中,具有導(dǎo)電性能的聚乙炔就是通過(guò)將一個(gè)鍵和一個(gè)鍵加聚在一起之后而得到的。由此可見(jiàn),有機(jī)化學(xué)在高分子材料的合成經(jīng)過(guò)中有著非常重要的作用,它是高分子材料合成中的重要的風(fēng)向標(biāo),沒(méi)有有機(jī)化學(xué),高分子材料就不能夠順順利利的合成。比方講,在需要合成一個(gè)高分子材料的時(shí)候,最開(kāi)場(chǎng)就是要運(yùn)用到有機(jī)化學(xué)的知識(shí)來(lái)進(jìn)行合成道路的推斷與設(shè)計(jì)。在有機(jī)化學(xué)反響中,有些反響是非常劇烈的,假如操作不恰當(dāng),甚至有可能會(huì)導(dǎo)致爆炸,所以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)是非常危險(xiǎn)的。因而在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,要根據(jù)已經(jīng)把握的知識(shí)及經(jīng)歷體驗(yàn),提早采取相應(yīng)的預(yù)防措施,比方在內(nèi)部有大量氫物質(zhì)存在的時(shí)候,有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)難以控制的反響狀態(tài),在成品合成之后,對(duì)其內(nèi)部的分子構(gòu)造要進(jìn)行反復(fù)的觀察,其實(shí),很多的反響都是有一定規(guī)律的,把握了規(guī)律之后,操作起來(lái)就會(huì)方便很多。比方,分子之間的密度會(huì)決定成品的外觀和成品的質(zhì)量。從外表看來(lái),一般情況下,分子的密度越大,質(zhì)量也就會(huì)越高,分子的密度越小,分子的質(zhì)量也就會(huì)越低,質(zhì)量和密度成正比。1.3高分子材料的改性在高分子材料研究的經(jīng)過(guò)中,高分子材料改性是一個(gè)非常重要的研究方向。合成高分子材料,目的就是要制造出一種具有小分子材料所不具備的優(yōu)良性質(zhì)的材料,這種材料在我們的生活中時(shí)刻都能用到,根據(jù)我們所需材料的性能對(duì)原有的材料的性質(zhì)進(jìn)行修改,也就是講根據(jù)客戶的要求,通過(guò)增加韌性、添加阻燃、添加抗靜電劑等各種手段來(lái)改善原有材料的性能,使其完全知足客戶的使用要求,改性更多的是改善并不是完全的改變,在設(shè)計(jì)改性之前,強(qiáng)調(diào)要選擇與要求性能最接近的牌號(hào)和種類的基本材料進(jìn)行改性,在改善材料性能的經(jīng)過(guò)當(dāng)中,為了能夠到達(dá)實(shí)驗(yàn)的目的,最重要的就是要先在改性實(shí)驗(yàn)之前根據(jù)有關(guān)的有機(jī)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行深切進(jìn)入的研究和分析,將各方面可能會(huì)產(chǎn)生的因素全部要考慮在內(nèi),并且做出相應(yīng)的對(duì)策,防止意外事故的發(fā)生,這是高分子材料性能改進(jìn)實(shí)驗(yàn)成功進(jìn)行的關(guān)鍵。2有機(jī)化學(xué)在高分子合成新技術(shù)方面的應(yīng)用2.1在高分子單體合成方面的應(yīng)用在合成高分子單體方面,高分子材料合成的重點(diǎn)研究對(duì)象也是有機(jī)化學(xué)。比方,用透明的塑料制成的類似玻璃的無(wú)色固體,聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),具有非常多的優(yōu)良特性,并且價(jià)格還不貴,通過(guò)一種機(jī)械的設(shè)備對(duì)其外形的性能進(jìn)行改變也是非常的容易。甲基丙烯酸甲酯是高分子聚甲基丙烯酸甲酯的單體,能夠用兩種方式方法合成這個(gè)單體,丙酮氰醇法和異丁烯氧化酯化法。丙酮氰醇法(ACH法):合成道路如此圖1所示,在這個(gè)合成經(jīng)過(guò)中,親核試劑與底物的加成反響這個(gè)步驟非常關(guān)鍵,即醛、酮之間的親核加成反響,氫氰酸中帶負(fù)電的氰基進(jìn)攻丙酮上帶正電荷的羰基碳,反響后生成氰醇,接下來(lái)脫去水分子,在硫酸的作用下,先發(fā)生水解反響,最后醇和化合物中羧基發(fā)生反響,生成MMA和水。這種合成發(fā)生的條件是比擬溫和的,產(chǎn)率也較高。但是這種合成方式方法反響步驟較長(zhǎng),所需要消耗的原料就相應(yīng)的多,而且合成經(jīng)過(guò)中還用到了有毒化合物和具有腐蝕性的化合物為反響原料,也就對(duì)反響設(shè)備的要求比擬高,增加了反響的成本,從經(jīng)濟(jì)的方面和環(huán)境保衛(wèi)的方面來(lái)考慮的話,是不可采取的。異丁烯氧化酯化法:合成道路如此圖2所示,這種合成方式方法是最優(yōu)化的合成道路。華而不實(shí)關(guān)鍵的步驟就是異丁烯氧化成醛,反響原理是,異丁烯中的碳碳雙鍵的電子是由同一層的一個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道中的兩個(gè)構(gòu)成的,屬于sp2雜化;而和雙鍵相連的那個(gè)甲基電子排列屬于sp3雜化,因而碳碳雙鍵比單個(gè)的甲基更能夠吸引電子,進(jìn)而導(dǎo)致甲基上的電子在核外空間的出現(xiàn)偏移到碳碳雙鍵的那端,進(jìn)而將甲基上的氫原子化學(xué)性質(zhì)愈加的活潑,具有更大的能量。因而,在能夠改變化學(xué)反響進(jìn)行的速度,但是本身并沒(méi)有發(fā)生任何改變的物質(zhì)的存在下,能夠和氧原子發(fā)生反響,生成甲基丙烯醛,然后再和氧原子發(fā)生反響,生成羧酸,最后和甲醇發(fā)生酯化反響生成MMA。除此之外,在合成一些分子構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜的高分子的單體中,有機(jī)化學(xué)也有很重要的作用。2.2改性方面的應(yīng)用在人們的平常的生活中,能夠用到高分子材料的地方也是越來(lái)越多,為了使高分子材料的化學(xué)性能能夠知足人們?nèi)找鎳?yán)格的要求,對(duì)其化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改善已經(jīng)成為當(dāng)前的趨勢(shì)所向。例如纖維素,是一種相對(duì)分子質(zhì)量較大的多糖,由很多單個(gè)的葡萄糖分子組成,具有的好的作用數(shù)不勝數(shù),在對(duì)纖維素的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行改善的時(shí)候,葡萄糖中含有的化學(xué)官能團(tuán)(多羥基醛)入手,這些羥基比擬活潑,能發(fā)生多種化學(xué)反響,簡(jiǎn)單的原子團(tuán)進(jìn)而被別的原子或者原子團(tuán)替換,生成很多不一樣的纖維素的衍生物。在改善天然高分子材料化學(xué)的性質(zhì)中,還有對(duì)硝化纖維容易燃燒的性能進(jìn)行改善,也是對(duì)側(cè)鏈的羥基進(jìn)行修飾,進(jìn)而到達(dá)改性的目的。比方在合成含有醚的纖維素的時(shí)候,先將纖維素放入到氫氧化鈉的溶液中,使其在溶液中溶解膨脹,接下來(lái)與氯甲烷等帶有高正電荷的陽(yáng)離子季銨鹽進(jìn)行反響,構(gòu)成甲基纖維素。這里所說(shuō)到的纖維素的醚化反響就是有機(jī)化學(xué)中所牽涉到的威廉姆森合成混醚的化學(xué)反響,而纖維素的硝化反響是醇羥基和羧基之間發(fā)生的酯化反響,都屬于有機(jī)化學(xué)的范疇。可見(jiàn)有機(jī)化學(xué)和高分子材料應(yīng)用是息息相關(guān)的。另外,在用于聚合物的性質(zhì)改進(jìn)、合成新的聚合物以及研究聚合物內(nèi)部構(gòu)造的反響中,能夠?qū)⒕哂泄鈱W(xué)活性的基團(tuán)連接到聚合物的主鏈上,制成光響應(yīng)的高分子材料,也就是在被光照射之后,能夠在分子的內(nèi)部或者分子之間產(chǎn)生變化的一類具有該功能的高分子材料。比方,通過(guò)芳香族醛類化合物和聚甲基乙烯酮的縮合反響,就能夠生成感光性能良好的高分子材料。該合成經(jīng)過(guò)中牽涉到很多的化學(xué)反響,在有機(jī)化學(xué)的層面上對(duì)其進(jìn)行深切進(jìn)入的了解,可能是由于某些化學(xué)基團(tuán)傾向于給電子或者是吸電子的原因,使得分子某些部分的電子稀密程度降低或者升高,進(jìn)而使反響分子在某個(gè)階段帶有正電荷或者是負(fù)電荷,進(jìn)而使高分子材料獲得良好的對(duì)光照有感應(yīng)的效應(yīng)。3基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合是一種新的聚合方式方法,該方式方法能夠使a一甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯聚合在一起,在聚合反響的發(fā)生經(jīng)過(guò)中,能夠分為三個(gè)主要的步驟:鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)和鏈終止。下面詳細(xì)分析這三個(gè)反響步驟中的詳細(xì)問(wèn)題3.1選用合理的親核催化劑對(duì)硅原子進(jìn)行配位在反響的進(jìn)程中,首先是親電的共軛體系(接受電子的部分)和親核的負(fù)電粒子(提供電子的部分)發(fā)生共軛加成反響導(dǎo)致反響的引發(fā)和鏈的增長(zhǎng)。所以,在合成該聚合物的時(shí)候,首先應(yīng)該是由帶負(fù)電的且能夠加快反響速度的物質(zhì)與單體氰基與硅原子用配價(jià)鍵合理的結(jié)合在一起。3.2構(gòu)造穩(wěn)定性和共價(jià)鍵的數(shù)量有關(guān)共價(jià)鍵是一種化學(xué)鍵,就是由兩個(gè)或者多個(gè)原子一塊使用它們外層的電子,在沒(méi)有別的條件干擾的情況下,每一個(gè)電子層對(duì)電子的包容量都到達(dá)最多,這種化學(xué)構(gòu)造很穩(wěn)定,叫做共價(jià)鍵。在硅原子含有4個(gè)共價(jià)鍵的時(shí)候,能量最低,最不活潑,構(gòu)造是最穩(wěn)定的,但是由于某些配位鍵的構(gòu)成,導(dǎo)致硅原子周圍不是4個(gè)共價(jià)鍵而是不夠穩(wěn)定的八面體構(gòu)造,這個(gè)不夠穩(wěn)定的硅原子,能夠?qū)χ車娮赢a(chǎn)生吸引力或者排擠力,導(dǎo)致引發(fā)劑和單體分子里面的電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,進(jìn)而構(gòu)成了碳碳單鍵。3.3構(gòu)成C-C鍵之后的問(wèn)題碳碳單鍵構(gòu)成之后,會(huì)導(dǎo)致硅基轉(zhuǎn)移到其他化學(xué)基團(tuán)上,會(huì)和羰基上的氧原子凝結(jié)在一起,進(jìn)而生成一個(gè)新的化學(xué)構(gòu)造,也就是烯酮硅縮醛酸構(gòu)造,并不是講所有的化學(xué)基團(tuán)都能夠發(fā)生基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合反響,只要在羰基上的,一烯酮硅縮醛上面的碳碳雙鍵單體能夠進(jìn)行基團(tuán)轉(zhuǎn)移聚合反響。3.4在選擇陰離子聚合時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題陰離子聚合反響是鏈增長(zhǎng)聚合反響的一種,是由于烯類的簡(jiǎn)單化合物的取代基具有吸電子的化學(xué)性質(zhì)。在完全對(duì)稱的偶極矩為零的單體中,苯乙烯、共軛二烯、環(huán)氧單體等化合物并不能夠發(fā)生這類聚合反響。在需要合成某種高分子材料的時(shí)候,首要要對(duì)合成高分子化合物的簡(jiǎn)單化合物進(jìn)行分析,分析可能發(fā)生的化學(xué)反響,設(shè)計(jì)好反響道路之后再進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)的合成,使合成經(jīng)過(guò)能夠順利的進(jìn)行,以免不適宜的合成方式方法,導(dǎo)致合成后的產(chǎn)物會(huì)影響高分子材料的性質(zhì),影響到高分子材料在日常生活當(dāng)中的應(yīng)用。4結(jié)束語(yǔ)在我們國(guó)家,很多領(lǐng)域都應(yīng)用到了高分子合成材料,塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠黏劑和涂料等。華而不實(shí),被稱為當(dāng)代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與人民日常生活所必不可少的重要材料。盡管高分子材料因普遍具有很多金屬和無(wú)機(jī)材料所無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)而獲得迅速的發(fā)展,但當(dāng)前已大規(guī)模生產(chǎn)的還是只能在尋常條件下使用的高分子物質(zhì),即所謂的通用高分子,它們存在著機(jī)械強(qiáng)度和剛性差、耐熱性低等缺點(diǎn)。而當(dāng)代工程技術(shù)的發(fā)展,則向高分子材料提出了更高層次的要求,因此推動(dòng)了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向發(fā)展,這樣就出現(xiàn)了很多產(chǎn)量低、價(jià)格高、性能優(yōu)異的新型高分子材料。然而在高分子材料合成領(lǐng)域,有機(jī)化學(xué)起到了重要的作用,是其理論基礎(chǔ)。無(wú)論是在自由基的反響、高分子單體