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聚合物鏈轉移的神秘：如何影響高分子材料的特性？
在聚合物化學中，鏈轉移是一種聚合反應，通過該反應，正在增長的聚合物鏈的活性轉移到另一種分子。這一過程對最後聚合物的特性有著深遠的影響，尤其是對聚合物的分子量。這篇文章將探討鏈轉移的科學原理及其對高分子材料特性的影響。
鏈轉移反應會降低最終聚合物的平均分子量。
鏈轉移的類型
鏈轉移反應通常根據與增長鏈反應的分子的性質進行分類。
轉移到鏈轉移劑
鏈轉移劑通常具有至少一個弱化學鍵，這使得鏈轉移反應變得更加容易。常見的鏈轉移劑包括巰基化合物，特別是十二烷基巰基（DDM），以及氟化碳如四氯化碳。
轉移到單體
在某些情況下，增長的聚合物鏈可能從未反應的單體中提取一個原子。由於聚合反應僅在存在單體的情況下進行，這種轉移限制了所能達到的理論最大分子量。這在陽離子加成聚合和環狀開放聚合中尤為重要。
鏈轉移到單體對於確定給定單體可以達到的理論最大分子量至關重要。
轉移到聚合物
鏈轉移也可能發生在已經存在的聚合物鏈之間，尤其是在聚合物存在量大時。此情況通常出現在自由基聚合的末端，當幾乎所有單體都被消耗後，這可促成支鏈聚合物的形成。
轉移到溶劑
在溶液聚合中，溶劑本身可以作為一種鏈轉移劑，導致生成非常低分子量的聚合物（低聚物）如果選擇的溶劑不是惰性的。
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。他們在研究聚乙烯的生產過程中觀察到產物的組合只能用“轉移”來解釋。此外，Flory在1937年將此概念納入他的數學模型中，並首次使用“鏈轉移”一詞。
Flory 用“鏈轉移”這一術語來解釋聚合過程中觀察到的平均聚合物鏈長度通常低於預期的現象。
隨著第二次世界大戰的爆發，鏈轉移劑的應用開始普及。美國橡膠儲備公司在其生產的聚合物中引入了帶有巰基的改良配方，使聚合物的分子量變得更小且更易於加工。
當前的研究活動
目前，鏈轉移反應的性質已經被深入研究並在標準聚合物教材中有所描述。自1980年代以來，自由基活性聚合的各種形式特別受到關注，包括催化鏈轉移聚合、RAFT以及碘轉移聚合（ITP）。這些過程中，鏈轉移反應生成的新聚合物鏈仍然具有相似的鏈轉移活性，從而不會造成鏈轉移活性的淨損失。
結論
鏈轉移對聚合物的性質影響深遠且重要，從結構到功能都可能隨之變化。深入了解這個領域氣氛的演變和當前的技術促進了新材料的開發，未來隨著研究的深入，鏈轉移在材料科學中的意義將持續擴大。而對於聚合物設計者來說，如何利用鏈轉移控制聚合物的特性，將是一個永恆的挑戰和機會？
