接枝共聚物是一种由不同化学结构和性能的大分子通过主链与支链的连接形成的共聚物。这种聚合物在多组分聚合物的制备和应用中具有独特的性能,发挥着重要的作用。
在高分子化学领域,对接枝共聚物的研究已经有半个世纪的历史,人们早在很久以前就接触到了接枝共聚物的实例。
1912年,Matthews申请了一个专利,介绍了苯乙烯在天然橡胶存在下的聚合反应。1930年,Starck等人发现醋酸乙烯在聚乙烯醇存在下进行乳液聚合时,产生了一些聚醋酸乙烯酯接枝在聚乙烯醇上的共聚物。1935年,美国Du Pont公司的Roedel等人将丙烯腈在天然橡胶乳液中进行接枝共聚合。1946年,Stoops等人在苯橡胶乳液中加入苯乙烯、过硫酸钾、十六烧基硫醇和油酸钠等物质,在50°C下加热2小时,得到了具有优异耐冲击性的苯乙烯。
尽管当时还没有接枝共聚物的概念,但以上聚合物显然都是接枝共聚物。
1951年9月,Smets等人在美国纽约召开的国际理论和应用化学联合会(IU-PAC)年会上报告了一种在苯溶液中含有聚甲基丙烯酸甲酯和0.5%过氧化苯甲酰的实验。他们发现,在75°C下聚合醋酸乙烯时,得到的产物既包含聚醋酸乙烯在聚甲基丙烯酸甲酯上的接枝共聚物,也包含均聚物。这种混合体系可以在热乙醇中溶解,但降低温度后接枝共聚物会沉淀。因此,可以通过改变温度将接枝共聚物分离出来。此后,Roland等人利用过氧化物为引发剂,成功地使乙烯在聚醋酸乙烯酯分子上进行了接枝聚合,从而明确、系统地提出了接枝共聚物的概念。
由于接枝共聚物由不同结构和性质的聚合物构成主链和侧链,具有引人注目的特殊性能,因此很快引起了人们的关注和重视。关于接枝共聚物的合成和性能研究非常活跃。进入20世纪80年代以后,发现了多种高分子合成的新方法,为接枝共聚物的合成提供了强有力的手段,大量新型接枝共聚物被开发出来,极大地丰富了接枝共聚物的研究和应用。
至今,接枝聚合已成为高分子改性的主要手段和基本方法,接枝共聚的对象也涉及整个高分子领域。天然高分子(如淀粉、羊毛、纤维素、天然丝和天然橡胶等)和合成高分子(如各种合成橡胶、合成纤维和塑料等)都可以进行接枝改性。近年来,一些无机材料,如炭黑、硅胶和金属氧化物等,也采用接枝共聚的方法进行改性。20世纪90年代以后,纳米技术的兴起也应用到了接枝共聚技术。人们利用接枝改性的方法对纳米材料进行表面修饰,极大地提升了纳米材料的应用水平。在这方面,已经有一些成功的例子,如纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、碳笼化合物和碳纳米管的接枝改性。