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環狀聚合的奧秘：鏈轉移如何改變聚合物的分子量？
在聚合物化學中，鏈轉移是一種聚合反應，透過這種反應，成長聚合物鏈的活性會轉移到另一個分子上。這個過程的複雜性與其在聚合物性質中的重要性，讓科學家們對鏈轉移的機制以及其對聚合物分子量的影響產生了濃厚的興趣。
鏈轉移反應通常會導致最終聚合物的平均分子量降低，這意味著控制聚合物分子量的關鍵在於如何管理這些反應。
鏈轉移反應可以是故意引入到聚合過程中（透過使用鏈轉移劑），也可能是與聚合過程中的各種成分之間不可避免的副反應。這些反應發生在許多形式的加成聚合中，包括自由基聚合、環開聚合、配位聚合以及陽離子和陰離子聚合。
鏈轉移的類型
鏈轉移反應通常根據與成長鏈反應的分子的性質進行分類。以下是幾種類型：
- 轉移至鏈轉移劑：鏈轉移劑具有至少一個弱化學鍵，這促進了鏈轉移反應的發生。常見的鏈轉移劑包括硫醇，特別是十二烷硫醇（DDM），以及卤化碳如四氯化碳。
- 轉移至單體：當成長的聚合物鏈從反應介質中的未反應單體上抽取一個原子時，會發生鏈轉移至單體的情況。這影響了給定單體所能達到的理論最高分子量。
- 轉移至聚合物：鏈轉移也可能發生在已存在的聚合物鏈之間，特別是在聚合物含量很高的情況下。
- 轉移至溶劑：在溶液聚合過程中，溶劑可以作為鏈轉移劑。如果溶劑不是選擇為惰性的話，可能會導致產生非常低分子量的聚合物（低聚物）。
歷史發展
鏈轉移的概念最早是在1930年由Hugh Stott Taylor和William H. Jones提出的。他們在研究從乙烯生成聚乙烯的過程中觀察到了這一現象。隨後，Flory在1937年將這一概念納入了他對乙烯聚合的數學處理中，並首次使用“鏈轉移”這個術語來解釋為什麼聚合過程中聚合物鏈的平均長度通常低於依據反應速率考量所預測的長度。
鏈轉移劑的廣泛使用始於二戰期間，尤其是在美國橡膠儲備公司，一種基於“Mutual”配方的丁苯橡膠便是在此時開發出來的。
這一發展不僅改變了橡膠的可處理性，還增強了其聚合速率。雖然德國的科學家們早在1930年代就已經熟悉了鏈轉移劑的作用，但到戰爭結束時仍未充分利用這些知識。
當前的研究活動
目前，鏈轉移反應的性質已經得到了充分理解，並在標準的聚合教材中有所記載。自1980年代以來，各種形式的自由基活性聚合，包括催化鏈轉移聚合、RAFT和碘轉移聚合（ITP），已成為相當活躍的研究領域。這些過程中，鏈轉移反應能夠產生具有與原始鏈轉移劑相似活性的聚合物鏈，因此不會造成鏈轉移活性的淨損失。
這種對鏈轉移機理的深入理解讓科學家們能夠在控製聚合物結構與性質上更加游刃有餘，這進一步推動了材料科學的進步。
隨著研究的推進，我們是否能夠在未來運用鏈轉移的原理，設計出性能卓越且可控性更高的聚合物材料呢？
