【仪表网 研发快讯】极性聚烯烃因其优异的机械性能、良好的界面相容性和突出的粘附性，已成为一类重要的高性能材料。传统制备方法主要通过后官能团化或极性单体共聚，将极性基团引入聚烯烃侧链，但此类结构通常难以实现化学回收。相比之下，主链型极性聚烯烃通过主链上官能团的化学转化，可实现材料的闭环循环。然而，这类聚合物的合成与性能研究仍相对有限，且常面临合成效率低、分子量不高、力学性能不足等挑战。
 

图1 主链极性聚合物H-PO设计思路
 

　　中国科学院上海有机化学研究所唐勇/高彦山团队致力于利用乙烯、丙烯等大宗烯烃单体，发展可持续、功能化聚烯烃材料(J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 3931−3936; Nature Commun. 2024, 15, 1462; Prog. Polym. Sci. 2023, 143, 101713)。近期，与四川大学傅强教授合作，通过在聚烯烃主链中嵌入氨基甲酸酯基团，成功开发出一种兼具高强度、高韧性且可闭环回收的新型聚烯烃弹性体H-PO，为可持续高性能高分子材料的设计提供了新思路(图1)。研究团队以遥爪型双羟基聚烯烃(tPO)和六亚甲基二异氰酸酯为原料，通过逐步聚合反应在聚烯烃主链中引入了氨基甲酸酯键。合成聚合物分子量均高于50 kDa，并采用变温红外、SAXS、WAXD对其结构进行了系统表征(图2)。
 

图2 主链极性聚合物H-PO的合成与结构表征
 

　　这些极性键不仅增强了分子间作用力，还形成可逆氢键交联网络，从而显著提升了材料的力学性能(图3a-d)。所得聚合物分子量高达120.6 kDa，拉伸强度为30.8 MPa，断裂伸长率超过3000%，同时具备优异的韧性及弹性恢复能力。此外，氨基甲酸酯基团的引入显著增强了材料对金属、环氧树脂等极性基材的粘附性，为其在涂料、结构胶粘剂等领域的应用开辟了前景(图3e)。同时，由该基团参与构建的可逆氢键交联网络，为材料赋予了优异的闭环循环能力。基于锰催化的氢解反应可实现高效回收，回收率超过95%，且再生材料性能得到基本保持(图3g)。
 

图3 主链极性聚合物H-PO的性能测试
 

　　该策略避免了传统缩聚过程中脱除小分子副产物的繁琐步骤，不仅简化了合成工艺，更实现了从原料到产品、再回归原料的完整循环。该研究不仅推动了主链型极性聚烯烃合成方法的发展，也为设计高性能、可持续、可循环的聚烯烃材料提供了全新路径，有望在高端胶黏剂及弹性体等领域发挥重要作用。该工作以“Incorporating Carbamate Groups into Polyolefin Elastomers for High Performance and Closed-Loop Recyclability”为题发表在《J Am Chem Soc》上(J Am Chem Soc2025, 10.1021/jacs.5c18420)。文章第一作者是上海有机所博士后姜烜博士(2025年9月加入国科大杭州高等研究院担任副研究员)与南方科技大学韩兴旺副研究员。该研究得到国家自然科学基金委、中国科学院、上海市科委等支持。