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聚合物链转移的神秘：如何影响高分子材料的特性？
在聚合物化学中，链转移是一种聚合反应，通过该反应，正在增长的聚合物链的活性转移到另一种分子。这一过程对最后聚合物的特性有着深远的影响，尤其是对聚合物的分子量。这篇文章将探讨链转移的科学原理及其对高分子材料特性的影响。
链转移反应会降低最终聚合物的平均分子量。
链转移的类型
链转移反应通常根据与增长链反应的分子的性质进行分类。
转移到链转移剂
链转移剂通常具有至少一个弱化学键，这使得链转移反应变得更加容易。常见的链转移剂包括巯基化合物，特别是十二烷基巯基（DDM），以及氟化碳如四氯化碳。
转移到单体
在某些情况下，增长的聚合物链可能从未反应的单体中提取一个原子。由于聚合反应仅在存在单体的情况下进行，这种转移限制了所能达到的理论最大分子量。这在阳离子加成聚合和环状开放聚合中尤为重要。
链转移到单体对于确定给定单体可以达到的理论最大分子量至关重要。
转移到聚合物
链转移也可能发生在已经存在的聚合物链之间，尤其是在聚合物存在量大时。此情况通常出现在自由基聚合的末端，当几乎所有单体都被消耗后，这可促成支链聚合物的形成。
转移到溶剂
在溶液聚合中，溶剂本身可以作为一种链转移剂，导致生成非常低分子量的聚合物（低聚物）如果选择的溶剂不是惰性的。
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。他们在研究聚乙烯的生产过程中观察到产物的组合只能用“转移”来解释。此外，Flory在1937年将此概念纳入他的数学模型中，并首次使用“链转移”一词。
Flory 用“链转移”这一术语来解释聚合过程中观察到的平均聚合物链长度通常低于预期的现象。
随着第二次世界大战的爆发，链转移剂的应用开始普及。美国橡胶储备公司在其生产的聚合物中引入了带有巯基的改良配方，使聚合物的分子量变得更小且更易于加工。
当前的研究活动
目前，链转移反应的性质已经被深入研究并在标准聚合物教材中有所描述。自1980年代以来，自由基活性聚合的各种形式特别受到关注，包括催化链转移聚合、RAFT以及碘转移聚合（ITP）。这些过程中，链转移反应生成的新聚合物链仍然具有相似的链转移活性，从而不会造成链转移活性的净损失。
结论
链转移对聚合物的性质影响深远且重要，从结构到功能都可能随之变化。深入了解这个领域气氛的演变和当前的技术促进了新材料的开发，未来随着研究的深入，链转移在材料科学中的意义将持续扩大。而对于聚合物设计者来说，如何利用链转移控制聚合物的特性，将是一个永恒的挑战和机会？
