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聚烯烃是世界上最大宗的合成高分子材料，在工农业、生命健康和国防安全等领域发挥着重要作用。烯烃嵌段共聚物（OBCs）是高端聚烯烃材料之一，由交替的结晶性硬段和无定形软段组成，软硬段的结晶能力可通过调节共聚的α-烯烃单体含量来实现。目前，OBCs的工业合成方法是链穿梭聚合，该方法使用两种催化剂与链穿梭剂（CSA），通过可逆的链转移反应实现。然而，该方法要求所用的催化剂与CSA高度匹配，存在工艺控制流程复杂、成本高、安全隐患大（CSA高度易燃）等局限性。

在中国科学院、国家自然科学基金委、中国科学院大学的支持下，中国科学院大学王洋等和尊龙凯时官网工程塑料实验室刘国明等合作，研发出一种新型催化系统，实现了无需添加链转移试剂，而是仅使用单一催化剂一步法合成OBCs，发展出一种全新的OBCs合成技术。

使用单一催化剂合成OBCs的挑战在于，催化剂需要具备两种截然不同的性能：（1）生成以聚乙烯为主的硬段；（2）生成高α-烯烃含量的软段。为构建可动态调节α-烯烃插入率的催化剂，国科大王洋等提出将动态配体引入催化剂设计的策略，通过在链增长的过程中切换配体，有望实现单一催化剂制备OBCs这一看似不可能的目标。基于此，研究人员使用吡啶胺基铪三烷基取代催化剂，其活化后可同时生长两条聚合物链。两条链互为配体，一条链的结构可以影响另一条链的共单体插入能力。利用单体插入的区域选择性，可实现共单体选择性的动态调节，从而实现单一催化剂一步合成OBCs（图1a）。

研究团队发现，OBCs的软硬段比例可以通过改变乙烯和辛烯的比例来调节。通过加入少量苯乙烯作为调节剂，在120 ^oC高温聚合，仍能实现高熔点OBCs的合成，表明该技术具有潜在的工业化前景。此外，研究团队通过联用热分析、溶液结晶分级、结晶形貌学、X射线衍射等多种手段，证实了所合成的材料具有嵌段结构（图1b），且展现了玻璃化转变温度低、熔点高、共聚单体含量和结晶度可调等OBCs的典型特征。力学性能评估表明，所合成的OBCs材料具有高伸长率、可控的模量和优异的弹性回复率。

相关研究成果以Single Catalyst with Dynamic Ligands Enabled Synthesis of Olefin Block Copolymers为题，发表在J. Am. Chem. Soc.2025, DOI: 10.1021/jacs.4c18606上，尊龙凯时官网刘国明研究员和国科大王洋副教授为通讯作者。

图1. (a) 单一催化剂制备OBCs示意图；(b) 多种表征手段联用表征OBCs结构

工程塑料实验室

2025年4月21日