上海有机所研发出高性能闭环循环聚烯烃新材料

在聚烯烃材料领域，高性能与可循环性的兼顾一直是行业内难以突破的瓶颈。极性聚烯烃凭借优异的机械性能、界面相容性及粘附性，已成为高端应用领域的核心材料之一，但传统制备路径要么难以实现化学回收，要么存在合成效率低、分子量不足、力学性能不佳等问题，严重制约了其可持续发展。

近期，中国科学院上海有机化学研究所唐勇/高彦山团队联合四川大学傅强教授，在这一领域取得了突破性进展——通过创新合成策略，成功开发出兼具高强度、高韧性与闭环回收能力的新型聚烯烃弹性体H-PO，相关成果以“Incorporating Carbamate Groups into Polyolefin Elastomers for High Performance and Closed-Loop Recyclability”为题，正式发表于《J Am Chem Soc》期刊（J Am Chem Soc 2025, 10.1021/jacs.5c18420）。

此次研究中，团队摒弃了传统合成的弊端，以遥爪型双羟基聚烯烃（tPO）和六亚甲基二异氰酸酯为原料，通过逐步聚合反应，将氨基甲酸酯基团精准嵌入聚烯烃主链，这一策略不仅避开了传统缩聚过程中脱除小分子副产物的繁琐步骤，大幅简化了合成工艺，更从根源上解决了性能与可循环性的矛盾。

团队借助变温红外光谱、小角X射线散射（SAXS）、广角X射线衍射（WAXD）等精密表征手段，对合成材料的结构进行了系统验证，证实所制备的H-PO聚合物分子量均达到50 kDa以上，最高可达120.6 kDa，微观结构稳定且均一——这也是材料实现高性能的核心基础。

从性能表现来看，氨基甲酸酯基团的引入起到了“一举多得”的作用：一方面，该基团显著增强了分子间作用力，同时形成可逆氢键交联网络，使材料的力学性能得到质的提升，最终产品的拉伸强度达30.8 MPa，断裂伸长率超过3000%，兼具优异的韧性与弹性恢复能力；另一方面，极性基团的嵌入大幅提升了材料对金属、环氧树脂等极性基材的粘附性，为其拓展至涂料、结构胶粘剂等高端领域奠定了基础。

更具行业价值的是其闭环循环能力。依托可逆氢键交联网络的特性，团队通过锰催化氢解反应实现了材料的高效回收，回收率超过95%，且再生材料的各项性能基本保持稳定，真正实现了“原料—产品—再生原料”的完整循环链路，完美契合当前高分子材料可持续发展的行业趋势。

总体而言，这项研究不仅推动了主链型极性聚烯烃合成技术的革新，更为高性能、可持续、可循环聚烯烃材料的设计提供了全新思路，其所开发的H-PO弹性体有望在高端胶黏剂、弹性体等领域实现广泛应用，为聚烯烃材料的绿色升级注入新动力。