塑料污染已成为亟待解决的全球性环境问题，采用化学回收与物理回收技术实现废旧塑料循环利用，是应对该问题的有效手段。相较于化学回收，物理回收更简便经济，但不同塑料由于化学结构不相容，混合再生后其力学性能会大幅下降，限制了其应用场景。在共混体系中添加增容剂可有效改善组分间的界面相容性，从而提升复合塑料的力学性能。将CO₂基聚碳酸丙烯酯（PPC）与应用最广泛的传统聚烯烃相结合，探究二者的物理回收路径，既有利于推动塑料循环经济发展，也可为PPC材料的规模化应用提供支撑。开发高效增容剂是实现PPC与聚烯烃共混回收的关键。

  近日，烟台大学秦玉升教授团队开发了一种应用于聚烯烃/PPC复合材料的高效大分子增容剂——聚降冰片烯-g-聚碳酸酯接枝共聚物。该接枝共聚物采用一步法策略，通过耦合降冰片烯开环易位聚合与CO₂/环氧化物的开环共聚两种聚合方式制备得到，如图1所示。与接枝共聚物传统的分步法合成策略（如grafting from和grafting through）相比，该一步法策略缩短了合成路径，降低了后处理复杂度与生产成本，兼具反应高效性与过程绿色性，因而具有更优异的工业化应用潜力。通过共聚环氧单体的选择，可合成侧链分别含有聚碳酸环己烯酯（PCHC）和PPC的接枝共聚物PNBM-g-PCHC和PNBM-g-PPC；通过调节降冰片烯单体/环氧单体的投料比，可合成一系列不同主、侧链长度的接枝共聚物，共聚物分子量可达90-480 kg/mol。

图1. CO₂基接枝共聚物的合成路线及其对聚烯烃/PPC复合材料的增容作用

  通过对降冰片烯封端的低分子量聚碳酸酯（NBM-PPC、NBM-PCHC）及其对应结构的接枝共聚物进行拉伸性能测试发现：NBM-PPC虽断裂伸长率高达约873%，但拉伸强度仅约0.8 MPa，力学性能严重失衡，而PNBM-g-PPC（侧链数N_SC = 2）拉伸强度显著提升至14.0 MPa；且随侧链长度增加、主链长度缩短，材料断裂伸长率从415%升至663%。针对脆性显著的NBM-PCHC（断裂伸长率仅0.5-2%），其对应的PNBM-g-PCHC（N_SC = 2）断裂伸长率提升至约302%，为改善PCHC韧性、拓展其应用场景提供了可行路径。

  接枝共聚物的增容机制依托其类“分子魔术贴”结构：聚降冰片烯非极性主链与聚烯烃相容，聚碳酸酯侧链与PPC相容，可自发富集于两相界面，降低界面张力并增强相间粘结。未添加增容剂时，HDPE/PPC（50/50 wt/wt）共混材料拉伸强度仅为8.1 MPa，断裂伸长率约为15%；添加2 wt% PNBM-g-PPC（N_SC = 2）后，其拉伸韧性提升到原体系的18倍，分散相粒径从2.5 μm缩至0.9 μm，界面相容性大幅提升（如图2所示）。对于iPP/PPC体系，未增容时拉伸强度为4.9 MPa，添加2 wt% PNBM-g-PPC（N_SC = 2）后，拉伸韧性提升至原体系的23倍，断裂伸长率从59%提升至606%，分散相粒径从53.4 μm降至9.5 μm。

图2. CO₂基聚碳酸酯接枝共聚物对HDPE/PPC复合材料的增容效果

  2026年3月23日，该工作以“CO₂-Based Polyalkenamer-g-Polycarbonate Graft Copolymers: One-Step Synthesis and Application as Highly Effective Polyolefin/Polycarbonate Compatibilizers”为题发表在Macromolecules上。文章第一作者是烟台大学硕士研究生魏巍，通讯作者是烟台大学曲瑞博士和秦玉升教授。该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金及山东省泰山学者计划的支持。

  原文链接 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.5c03196