多組聚合物接枝共聚物的定義及其發(fā)展簡(jiǎn)史
化學(xué)先生 / 2019-09-23
接枝共聚物是由化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能不同的兩種大分子通過主鏈與支鏈的化學(xué)連接所形成的共聚物。這類聚合物有十分獨(dú)特的性能,在多組分聚合物的制備和應(yīng)用中發(fā)揮極其重要的作用。
在高分子化學(xué)領(lǐng)城內(nèi),對(duì)接枝共聚物的研究,迄今為業(yè)已有半個(gè)世紀(jì)的歷史,實(shí)際人們接觸到接枝共聚物的實(shí)例可以追溯到更早的年代。
1912年,Matthews申請(qǐng)專利,介紹了苯乙烯單體在天然橡膠存在下進(jìn)行的聚合反應(yīng)。1930年,Starck 等人將醋酸乙烯單體在聚乙烯醇存在下進(jìn)行乳液聚合用于制備聚醋酸乙烯酯黏合劑,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有些聚醋酸乙烯酯接枝在聚乙烯醇上。1935 年,美國(guó)Du Pont公司的Roedel等人將丙烯腈在天然橡膠乳液中進(jìn)行接枝共聚合。1946年,Stoops 等人將苯乙烯、過硫酸鉀、十六燒基硫醇和油酸鈉等混人丁苯橡膠乳液中,在50C下加熱2h,所得到的苯乙烯具有十分優(yōu)異的耐沖擊性。
盡管當(dāng)時(shí)還沒有接枝共聚物的概念,但上述聚合物顯然都是接枝共聚物。
1951年9月,Smets等人在美國(guó)紐約召開的國(guó)際理論和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IU-PAC)年會(huì)上報(bào)告了在含有聚甲基丙烯酸甲酯和0.5%過氧化苯甲酰的苯溶液中,使醋酸乙烯在75C下聚合,所得產(chǎn)物中既有聚醋酸乙烯在聚甲基丙烯酸甲酯上的接枝共聚物,也有均聚物,因此是種聚合物混合體系。 這種混 合體系可以溶解在熱的乙醇中,但溫度降低可使其中的接枝共聚物沉淀。因此可以通過改變溫度將接枝共聚物分離出來。此后,Roland 等人利用過氧化物為引發(fā)劑,成功地使乙烯在聚醋酸乙烯酯分子上進(jìn)行了接枝聚合。由此明確、系統(tǒng)地提出了接枝共聚物的概念。
由于接枝共聚物是由不同結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的聚合物構(gòu)成聚合物的主鏈和側(cè)鏈,具有引人注目的特殊性能,因此很快受到人們的關(guān)注和重視,有關(guān)接枝共聚物的合成和性能研究的工作十分活躍。進(jìn)人20世紀(jì)80年代以后,多種高分子合成的新方法被發(fā)現(xiàn),為接枝共聚物的合成提供了強(qiáng)有力的手段,大量新型接枝共聚物被開發(fā)出來,極大地豐富了接枝共聚物的研究和應(yīng)用的內(nèi)容。
迄今為止,接枝聚合已成為高分子改性的主要手段和基本方法,接枝共聚的對(duì)象也涉及整個(gè)高分子領(lǐng)域,如天然高分子(淀粉、羊毛、纖維素、天然絲和天然橡膠等)、合成高分子(各種合成橡膠、合成纖維和塑料等)都可以進(jìn)行接枝改性。近年來,一些無機(jī)材料,如炭黑、硅膠和金屬氧化物等,也都采用接枝共聚的方法進(jìn)行改性。20 世紀(jì)90年代以后,納米技術(shù)的興起也運(yùn)用到了接枝共聚技術(shù)。人們采用接枝改性的方法,對(duì)納米材料進(jìn)行表面修飾,極大提升了納米材料的應(yīng)用水平。在這一方面,較成功的例子有納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米二氧化鈦、碳籠化合物和碳納米管的接枝改性。