上海有機所研發出高性能閉環循環聚烯烴新材料

在聚烯烴材料領域，高性能與可循環性的兼顧一直是行業內難以突破的瓶頸。極性聚烯烴憑借優異的機械性能、界面相容性及粘附性，已成為高端應用領域的核心材料之一，但傳統制備路徑要么難以實現化學回收，要么存在合成效率低、分子量不足、力學性能不佳等問題，嚴重制約了其可持續發展。

近期，中國科學院上海有機化學研究所唐勇/高彥山團隊聯合四川大學傅強教授，在這一領域取得了突破性進展——通過創新合成策略，成功開發出兼具高強度、高韌性與閉環回收能力的新型聚烯烴彈性體H-PO，相關成果以“Incorporating Carbamate Groups into Polyolefin Elastomers for High Performance and Closed-Loop Recyclability”為題，正式發表于《J Am Chem Soc》期刊（J Am Chem Soc 2025, 10.1021/jacs.5c18420）。

此次研究中，團隊摒棄了傳統合成的弊端，以遙爪型雙羥基聚烯烴（tPO）和六亞甲基二異氰酸酯為原料，通過逐步聚合反應，將氨基甲酸酯基團精準嵌入聚烯烴主鏈，這一策略不僅避開了傳統縮聚過程中脫除小分子副產物的繁瑣步驟，大幅簡化了合成工藝，更從根源上解決了性能與可循環性的矛盾。

團隊借助變溫紅外光譜、小角X射線散射（SAXS）、廣角X射線衍射（WAXD）等精密表征手段，對合成材料的結構進行了系統驗證，證實所制備的H-PO聚合物分子量均達到50 kDa以上，最高可達120.6 kDa，微觀結構穩定且均一——這也是材料實現高性能的核心基礎。

從性能表現來看，氨基甲酸酯基團的引入起到了“一舉多得”的作用：一方面，該基團顯著增強了分子間作用力，同時形成可逆氫鍵交聯網絡，使材料的力學性能得到質的提升，最終產品的拉伸強度達30.8 MPa，斷裂伸長率超過3000%，兼具優異的韌性與彈性恢復能力；另一方面，極性基團的嵌入大幅提升了材料對金屬、環氧樹脂等極性基材的粘附性，為其拓展至涂料、結構膠粘劑等高端領域奠定了基礎。

更具行業價值的是其閉環循環能力。依托可逆氫鍵交聯網絡的特性，團隊通過錳催化氫解反應實現了材料的高效回收，回收率超過95%，且再生材料的各項性能基本保持穩定，真正實現了“原料—產品—再生原料”的完整循環鏈路，完美契合當前高分子材料可持續發展的行業趨勢。

總體而言，這項研究不僅推動了主鏈型極性聚烯烴合成技術的革新，更為高性能、可持續、可循環聚烯烴材料的設計提供了全新思路，其所開發的H-PO彈性體有望在高端膠黏劑、彈性體等領域實現廣泛應用，為聚烯烴材料的綠色升級注入新動力。