环烯烃聚合物（COPs）作为高端聚烯烃材料之一，凭借高透明性、高折射率、低双折射、高耐热性与优异的化学稳定性，被广泛用于光学器件、电子产品、高端包装等，是先进制造领域的关键材料之一，也是当前我国聚烯烃升级的重点攻关方向。然而，传统环烯烃聚合物的骨架结构多在聚合阶段定型，后聚合改性难以突破其主链结构限制，且易引发降解、交联等副反应，限制了进一步提升其性能的途径。

  近日，中国科学技术大学陈昶乐教授、安徽大学王福周研究员、安徽大学谭忱研究员等人利用聚合物主链编辑（PBE）策略，通过对降冰片烯聚合物（PNB）进行环氧化以及主链扩环重构，实现了向COPs主链中直接引入刚性桥环结构与极性含氧官能团，得到高性能COPs。该策略无需使用结构复杂的共聚单体，即可实现COPs的耐热性、力学性能、亲水性及与无机基底粘附性的多方面提升，为高性能COPs的制备提供了新路线。2026年2月27日，相关研究成果以A Polymer Backbone Editing Strategy for Property Enhancement为题发表于《Journal of the American Chemical Society》（JACS）。

图1 主链编辑策略赋能环烯烃聚合物性能提升

  作者们首先通过环烯烃易位聚合制备降冰片烯聚合物，再经环氧化反应得到环氧化降冰片烯聚合物（EPNB），随后在路易斯酸 BF?-Et?O 催化下实现环氧基团的分子内环扩环反应，从而实现主链扩环重构。该策略实现了主链的高效、高选择性转化。反应体系中丙醛添加剂可有效封端聚合物主链残留羟基，抑制分子间交联与羟基消除导致的聚合物黄变，保障了产物的光学性能与加工性能。为揭示反应机理，作者们结合实验表征与密度泛函理论（DFT）计算证实，该环扩环反应为分子内级联反应，其能垒远低于分子间反应，因此可避免交联固化问题，生成线性聚合物。不同催化剂的空间位阻与电子效应会影响主链编辑的立体选择性，进而调控产物的玻璃化转变温度（Tg）等关键性能。

图2 左图：PNB、EPNB的制备及其PBE反应。右图：PBE反应的DFT机理研究。

  这一主链编辑策略通过刚性桥环结构与极性含氧官能团的双重引入，实现了环烯烃聚合物多项核心性能的协同提升：（1）刚性桥环结构的构建使聚合物主链旋转受限，产物玻璃化转变温度大幅提升至 233℃，远高于商业降冰片烯基环烯烃聚合物 Zeonex，耐热性实现质的飞跃；（2）力学性能显著增强，硬度也得到大幅提升；（3）极性含氧基团的引入，让原本为碳氢链结构的降冰片烯聚合物亲水性大幅改善，在玻璃基材上的附着力达到0级；（4）产物在可见光区域保持良好的透光性，具有成为光学树脂的潜力；（5）改性COPs产物的热稳定性优异，5%质量损失温度达381℃，拥有较宽的加工窗口，为应用奠定了基础。

图3 左图：主链编辑对COPs材料的性能提升效果。右图：所得COP树脂的透光性能。

  中国科学技术大学博士生蔡文、博士后王文兵为该论文共同第一作者。安徽大学王福周研究员、中国科学技术大学陈昶乐教授、安徽大学谭忱研究员为通讯作者。该工作得到了中科院战略先导专项（XDA0540000）、国家自然科学基金（U25A20249, U25D9008, 52373002）、中国科学院青年科学家基础研究项目（YSBR-094）等基金的资助。

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c21829