聚丙烯（PP）作為一種低成本、低密度、耐熱和機械性能良好的樹脂，在全球塑料生產(chǎn)中占有重要地位，其全球年產(chǎn)量超過1億噸。然而，傳統(tǒng)的等規(guī)聚丙烯（iPP）存在脆性和非極性的問題，導(dǎo)致其抗沖擊性能差，與極性材料的兼容性不佳。為了解決這些問題，工業(yè)上常采用彈性體增韌、化學(xué)接枝等方法，但這些方法存在能耗高以及副反應(yīng)多等缺點。
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的陳昶樂教授團隊在國際知名學(xué)術(shù)期刊《Angewandte Chemie International Edition》上發(fā)表了一項研究成果，題目為“Integrated Ziegler-Natta/Brookhart-Ni Catalysts for the Synthesis of Sutured Polar High-Impact Polypropylenes”。他們成功利用Ziegler-Natta和Brookhart-Ni雙位點催化劑（圖1），通過新的合成策略，制備出了具有優(yōu)異機械性能和極性兼容性的高抗沖聚丙烯（HIPP）。
圖1. Ziegler-Natta/Brookhart鎳雙組分催化劑用于制備極性高抗沖聚丙烯
通過結(jié)合Ziegler-Natta催化劑和Brookhart-Ni催化劑，利用它們在聚合反應(yīng)中的協(xié)同作用，成功制備出了極性高抗沖聚丙烯。這兩種催化劑分別催化了離子簇型極性單體的沉淀聚合反應(yīng)，從而引入了極性單體單元到HIPP中。在該研究中，探討了三種催化劑組合模式：混合型、核殼型和集成型。實驗結(jié)果表明，集成型雙位點催化劑實現(xiàn)了最佳的材料性能。這是因為聚烯烴離聚物作為縫合分子，將不同組分縫合成一個整體網(wǎng)絡(luò)，從而顯著提高了材料的機械性能和極性兼容性。這種集成型雙位點催化劑的制備方法具有顯著的優(yōu)勢。首先，它利用了工業(yè)上廣泛使用的Ziegler-Natta催化劑體系，無需對現(xiàn)有聚丙烯生產(chǎn)設(shè)備進行大規(guī)模改造。其次，該方法通過一步法制備出集成型催化劑，簡化了制備過程并降低了成本。此外，集成型催化劑還表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性。
圖3. 極性HIPP用于提高不同混合體系下的相容性：(A) 在有或沒有相容劑的情況下，PE/PP = 70/30混合物的拉伸強度和韌性（灰色：無相容劑；橙色：來自集成型催化劑的5% BPE/iPP混合物；綠色：來自核殼型催化劑的5% BPE/iPP混合物）。(B) 非極性PE、非極性iPP和縫合極性HIPP的水接觸角（WCA）（表1，條目9）。(C) 含有20 wt%滑石粉（C）和40 wt%滑石粉（D）的PP/滑石粉復(fù)合材料的拉伸強度、沖擊強度和楊氏模量。含有40 wt%玻璃纖維（E）和50 wt%玻璃纖維（F）的GMT部件的拉伸強度、沖擊強度和楊氏模量。
全文鏈接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202417849
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