革命性发现:链转移剂是如何改变聚合反应的?

在聚合化学中,链转移反应是一种重要的聚合反应,能有效改变聚合物的特性,尤其是占据了当前聚合研究的核心地位。

链转移反应的基本过程涉及到一条正在成长的聚合物链与另一个分子之间的反应。简单来说,活性中心会从已存在的聚合物链转移至新分子,这一过程会导致最终聚合物的平均分子量降低。无论是基于自由基的聚合、开环聚合,还是其他多种聚合类型,链转移反应几乎无处不在。

链转移反应通常会对聚合反应产生显著影响,并被分为几种类型。

链转移的类型

链转移反应通常依据反应的分子性质进行分类,包括以下几种:

  • 链转移剂的转移:这类链转移剂通常含有至少一个弱化学键,如硫醇和Halocarbons等。
  • 向单体的转移:当成长的聚合物链抽取反应介质中的未反应单体中的原子时,会发生链转移。
  • 向聚合物的转移:在聚合反应中,链转移有可能发生在已存在的聚合物链上。
  • 向溶剂的转移:在溶液聚合中,溶剂也可以作为链转移剂作用,若选择的溶剂并不惰性,则可能产生低分子量的聚合物。

这些不同形式的链转移反应为聚合物的性能调节提供了多样的选择,使其在工业应用中显得更加灵活。

历史发展

链转移的概念最早是由Hugh Stott Taylor和William H. Jones于1930年提出的。最初的研究集中在聚乙烯的生产上,他们发现聚合反应产物的特性无法用传统模型来解释,而提出了「转移」的概念,用于说明反应机制。

Flory在1937年将链转移的概念纳入了他的数学处理中,更进一步提出“链转移”一词,以解释在聚合过程中聚合物链平均长度通常低于预测值的现象。

在第二次世界大战期间,美国橡胶储备公司开始大规模使用链转移剂,证明这种方法能显著影响聚合物的性质及生产效率。随着时间的推移,对链转移的研究愈加深入,发现了多种有关链转移反应的机制,为聚合物的改性提供了坚实的基础。

当前研究活动

进入1980年代,链转移反应的理论和应用已经成熟并广泛记录在标准的聚合物化学教科书中。然而,特别是自由基活性聚合的各种形式,如催化链转移聚合、RAFT和碘转移聚合(ITP),成为当前研究的热点。

这些研究显示,链转移反应能在保留原有链转移活性的情况下,生成具有相似链转移活性的聚合物链。

这些不同的聚合方法为聚合物化学的发展带来了新的可能性,进一步拓展了链转移剂的应用潜力。

随着链转移剂的深入研究,我们是否能期待未来出现更多革命性的新材料和新技术?

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