烯烃嵌段共聚物(OBC)作为新型高端聚烯烃材料的杰出代表，凭借其独特的微观链结构，能够充分发挥各嵌段的性能优势。除了远超传统无规共聚物的热稳定性和力学性能外，OBC还被视为高效的非反应性增容剂，在恢复混合回收塑料的性能与价值方面展现出巨大的潜力。等规聚丙烯(iPP)因其高的熔点和高力学强度而受到青睐，将其作为OBC的硬嵌段与丙烯/1-辛烯共聚柔性软嵌段相结合，可获得出兼具高熔点、高强度和高韧性的新型iPP基多嵌段OBC。这类材料不仅展现出卓越的弹性体性能，还在提高废旧乙丙混合塑料性能方面展现出高效的增容能力。
尽管OBC卓越的性能吸引了学术和工业界的广泛关注和投入，但是结构明确、灵活可调的多嵌段OBC的可控合成仍然面临挑战。链穿梭聚合虽然能高效合成统计多嵌段OBC，但是其复杂的双催化体系抬高了生产成本并增加了工艺难度。而传统的活性聚合方法则存在生产效率低下，反应条件苛刻的问题，且大部分OBC产品仅停留在二嵌段阶段。因此，探索并开发多嵌段OBC的高效、精准合成路径，以推动OBC从实验室走向大规模工业化应用，无疑成为了当前聚烯烃领域的重要研究方向与热点挑战。
天津大学潘莉教授团队经过近十年的探索和积累，开发了利用单一催化剂的配位链转移聚合(CCTP)原理实现系列聚烯烃OBC可控合成的高效方法，不仅克服了传统活性聚合低催化效率以及反应条件要求苛刻的局限，又突破了链穿梭聚合中对双催化剂体系的严格匹配要求，还可实现类似于活性聚合体系对聚合物结构组成与性能高效可控调性，为高性能OBC提供了一种最优的合成方案。
研究团队前期在可逆配位链转移、链穿梭聚合方法以及新型烯烃嵌段共聚物可控合成等领域积累了的丰富经验(Macromolecules2022, 55, 5038; Macromolecules 2024, 57, 4208; Polym. Chem. 2022, 13, 245; 高分子学报 2022, 53, 1409；2023, 54, 1708)。近期，团队与中石油上海新材料研究院的科研专家在高性能聚丙烯基OBC领域开展了密切合作，通过运用高效CCTP技术并精确调控反应条件，成功制备了一系列硬段为iPP链段、软段为丙烯/1-辛烯无规链段的新型聚丙烯基多嵌段OBC，软硬段比例精确可调。所得OBC具有最长五个交替的软硬嵌段，其展现出兼具高熔点、高弹性和高强度的弹性体性能，并且作为乙丙塑料混合物的增容剂能够显著提升共混物的力学性能。
在本研究中，通过精准调整OBC的总嵌段数、各嵌段长度、1-辛烯插入率，在保持高熔点的同时，获得了力学性能可调的聚丙烯基弹性体。如图2所示，所得五嵌段OBC在强度(可达24 MPa)与韧性(伸长率可达1300%)相较二嵌段OBC显著提升的同时，弹性回复率仍可达到74%。这种兼具高熔点、高强度、高弹性回复的聚丙烯基弹性体，综合性能优于目前市售的OBC商品，引领聚烯烃材料向高性能、高值化发展的趋势，在汽车、电子、日用品、家电、鞋材、电缆及聚烯烃改性等领域显示出极具潜力的应用前景。
除作为高性能弹性体外，本研究制备的多嵌段OBC还被作为增容剂，以探究其在乙丙塑料混合回收中的应用。如图3所示，向回收后的废旧聚乙烯/聚丙烯混合物中添加少量多嵌段OBC，能够显著提升熔融共混物的力学性能，将原本呈脆性(断裂伸长率小于30%)的乙丙共混物转变为韧性材料(断裂伸长率大于600%)。此外，本研究还通过挤出吹塑工艺分别以不添加和添加多嵌段OBC的回收乙丙共混物为原料制备了相同尺寸的样品瓶，以探究多嵌段OBC在实际废旧聚烯烃循环应用场景中对于不相容混合塑料力学性能的提升作用。如图可见，相对于未添加OBC作为改性剂的废旧混合材料，混合时添加10% OBC的废旧料制备的样品瓶表现大幅提升的尺寸稳定性和力学性能。
本工作中iPP基多嵌段OBC的合成策略不仅为学术界对嵌段共聚物的研究提供了新的视角和深入理解，而且在高附加值、可循环利用聚烯烃材料工业化方面展现出巨大的潜力，为高性价比聚烯烃材料的创新与发展提供了新的思路和方向。
相关论文发表在Chemical Engineering Journal上，天津大学博士研究生康宇泽为文章的第一作者，潘莉教授为本文通讯作者。该研究工作获得中石油上海新材料研究院的大力支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155003
相关进展
高分子科技原创文章。欢迎个人转发和分享，刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至info@polymer.cn，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina （或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
