革命性發現:鏈轉移劑是如何改變聚合反應的?

在聚合化學中,鏈轉移反應是一種重要的聚合反應,能有效改變聚合物的特性,尤其是佔據了當前聚合研究的核心地位。

鏈轉移反應的基本過程涉及到一條正在成長的聚合物鏈與另一個分子之間的反應。簡單來說,活性中心會從已存在的聚合物鏈轉移至新分子,這一過程會導致最終聚合物的平均分子量降低。無論是基於自由基的聚合、開環聚合,還是其他多種聚合類型,鏈轉移反應幾乎無處不在。

鏈轉移反應通常會對聚合反應產生顯著影響,並被分為幾種類型。

鏈轉移的類型

鏈轉移反應通常依據反應的分子性質進行分類,包括以下幾種:

  • 鏈轉移劑的轉移:這類鏈轉移劑通常含有至少一個弱化學鍵,如硫醇和Halocarbons等。
  • 向單體的轉移:當成長的聚合物鏈抽取反應介質中的未反應單體中的原子時,會發生鏈轉移。
  • 向聚合物的轉移:在聚合反應中,鏈轉移有可能發生在已存在的聚合物鏈上。
  • 向溶劑的轉移:在溶液聚合中,溶劑也可以作為鏈轉移劑作用,若選擇的溶劑並不惰性,則可能產生低分子量的聚合物。

這些不同形式的鏈轉移反應為聚合物的性能調節提供了多樣的選擇,使其在工業應用中顯得更加靈活。

歷史發展

鏈轉移的概念最早是由Hugh Stott Taylor和William H. Jones於1930年提出的。最初的研究集中在聚乙烯的生產上,他們發現聚合反應產物的特性無法用傳統模型來解釋,而提出了「轉移」的概念,用於説明反應機制。

Flory在1937年將鏈轉移的概念納入了他的數學處理中,更進一步提出“鏈轉移”一詞,以解釋在聚合過程中聚合物鏈平均長度通常低於預測值的現象。

在第二次世界大戰期間,美國橡膠儲備公司開始大規模使用鏈轉移劑,證明這種方法能顯著影響聚合物的性質及生產效率。隨著時間的推移,對鏈轉移的研究愈加深入,發現了多種有關鏈轉移反應的機制,為聚合物的改性提供了堅實的基礎。

當前研究活動

進入1980年代,鏈轉移反應的理論和應用已經成熟並廣泛記錄在標準的聚合物化學教科書中。然而,特別是自由基活性聚合的各種形式,如催化鏈轉移聚合、RAFT和碘轉移聚合(ITP),成為當前研究的熱點。

這些研究顯示,鏈轉移反應能在保留原有鏈轉移活性的情況下,生成具有相似鏈轉移活性的聚合物鍊。

這些不同的聚合方法為聚合物化學的發展帶來了新的可能性,進一步拓展了鏈轉移劑的應用潛力。

隨著鏈轉移劑的深入研究,我們是否能期待未來出現更多革命性的新材料和新技術?

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