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  聚烯烴作為應(yīng)用最廣泛的高分子材料受到了基礎(chǔ)研究和工業(yè)領(lǐng)域的普遍關(guān)注。其中，聚烯烴多嵌段聚合物作為一類高附加值的聚烯烴材料可展現(xiàn)出優(yōu)良的性質(zhì)，因而引起了研究人員廣泛的興趣。尤其是近年來聚烯烴多嵌段聚合物作為增容劑在混合塑料回收中具有非常重要的應(yīng)用，成為解決日益緊迫塑料污染問題的潛在途徑之一。得益于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，聚烯烴多嵌段共聚物增容劑可以連續(xù)穿越材料的相界面，將不混容的兩相“縫合”在一起，進(jìn)而提升混合塑料的機(jī)械性能。因此，無論是基于聚合物本身的特性還是作為增容劑在混合塑料回收中的應(yīng)用，聚烯烴多嵌段聚合物都具有非常重要的意義，而其合成方法的研究是此領(lǐng)域順利開展的先決條件。

  基于此，近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳昶樂教授與安徽大學(xué)陳敏教授、張文建副教授提出了一種開環(huán)易位聚合（ROMP）-自由基聚合（RAFT）的串聯(lián)聚合新方法實(shí)現(xiàn)了多嵌段共聚物的設(shè)計（圖1）。此研究以“Polyolefin-based Multiblock Copolymers from Cascade ROMP-RAFT Polymerization” 為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed. 期刊上（VIP論文）。首先利用ROMP將三硫代碳酸酯基團(tuán)（RAFT試劑）引入到聚烯烴主鏈中。上述主鏈含RAFT基元的共聚物可進(jìn)行極性烯烴單體的自由基聚合實(shí)現(xiàn)擴(kuò)鏈反應(yīng)進(jìn)而制備出多嵌段共聚物。其中，極性烯烴單體的選擇范圍廣，這為制備不同極性組分的多嵌段聚合物提供了良好的平臺。同時，通過控制RAFT試劑在原始聚合物鏈中的個數(shù)還可調(diào)控所制備多嵌段聚合物的嵌段數(shù)目。

圖1.ROMP-RAFT串聯(lián)聚合新方法制備聚烯烴多嵌段共聚物

  對于開環(huán)易位聚合制備主鏈含RAFT試劑的聚合物而言，可通過控制聚合反應(yīng)溫度、以及單體投料比來調(diào)控共聚物的分子量 (9.2-63.3 kDa) 以及RAFT試劑的插入比 (0.9 -3.5 mol%), 進(jìn)而調(diào)控聚合物鏈中所引入RAFT試劑的個數(shù)（平均1-3個/每條鏈），這將直接影響后續(xù)所制備嵌段聚合物的嵌段數(shù)目。例如選用一條鏈中含有三個RAFT試劑的聚合物平臺可制備出七嵌段共聚物，這種良好的控制性得益于RAFT聚合活性聚合的特點(diǎn)（圖2a, 丙烯酸甲酯；圖2b，甲基丙烯酸甲酯）。同時，所制備的多嵌段聚合物在二維譜圖上展示出良好單分散的特性（圖2c-2d）。

圖2.多嵌段共聚物的動力學(xué)研究以及二維譜圖表征

  上述聚合同樣適用于丙烯酸、丙烯酰胺、4-乙烯基吡啶、離子型甲基丙烯酸酯等其它類型單體�；�RAFT活性聚合的特點(diǎn)，此體系還可進(jìn)行不同烯烴單體（甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯）的連續(xù)聚合實(shí)現(xiàn)多元多嵌段共聚物的設(shè)計（圖3a，分子量為138.2 kDa）。由于丙烯酸丁酯引入可實(shí)現(xiàn)嵌段共聚物力學(xué)性能的調(diào)節(jié)（圖3b）。當(dāng)使用離子型烯烴單體共聚時，可合成離子型多嵌段共聚物，并表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能（圖3c）與離子導(dǎo)電性能（圖3d）。

圖3.多嵌段共聚物的合成與性能研究

  甲基丙烯酸甲酯類多嵌段共聚物可通過后續(xù)的加氫轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的聚烯烴多嵌段共聚物（圖4a-4b，PE-b-PMMA）。由于聚乙烯與極性聚合物存在嚴(yán)重的相分離問題，因此，上述多嵌段共聚物可作為增容劑（5 wt%）在聚乙烯-聚甲基丙烯酸甲酯（HDPE-PMMA）的混合中，可實(shí)現(xiàn)混合塑料韌性的大幅提升（10倍），比簡單三嵌段共聚物（PMMA-PE-PMMA）的增容效果顯著（圖4c，4e-f）。此類多嵌段共聚物還可實(shí)現(xiàn)復(fù)合食品包裝膜（HDPE-PET）機(jī)械性能的提升（圖4d）。

圖4.聚烯烴多嵌段共聚物對于混合塑料的增容研究

  綜上，本文所提出的串聯(lián)聚合策略突破了傳統(tǒng)的合成方式，為聚烯烴多嵌段共聚物的合成提供一定的理論支持；新型合成策略的順利實(shí)施建立了高效的聚烯烴多嵌段共聚物轉(zhuǎn)化平臺，極大的拓展嵌段聚合物的類型；聚烯烴多嵌段共聚物的性質(zhì)研究構(gòu)建了更為明確的材料結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系，并進(jìn)一步指導(dǎo)高分子材料的精確合成。該工作到了國家自然科學(xué)基金（52025031, 22171255, 22261142664），中國科學(xué)院青年科學(xué)家基礎(chǔ)研究項(xiàng)目（YSBR-094）以及安徽省自然科學(xué)基金的支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/ange.202507257