热塑性弹性体因其优异的机械性能、优良的可加工性、可重复使用性和可回收性而引起了广泛的关注。在无规烯烃共聚物中，共聚单体的插入破坏链段的结晶得到提供弹性的无定形区域，同时控制插入率使聚烯烃仍保留部分结晶区域，晶区起到物理交联作用以此提供强度。然而高度结晶的烯烃共聚物弹性回复性能很差，低结晶度的烯烃共聚物虽然弹性回复性能较好，但强度低，难以实际生活中得到广泛应用。简而言之，无规烯烃共聚物的力学强度与弹性回复表现出此消彼长的关系，如何得到同时兼具高强度和优异弹性回复性能的聚烯烃热塑性弹性体是一个挑战性的难题。

  为了解决这个难题，科研工作者们提出了一种“双网络”的概念，即在聚合物中既存在一个永久的交联网络又存在一个动态的临时交联网络，永久交联网络可以由共价交联或者晶相形成的物理交联构成，而临时交联网络可以由超分子作用构成，包括氢键、金属-配体相互作用、π–π堆砌相互作用、离子相互作用、主客体相互作用，由此解决拉伸强度和弹性恢复之间的难以兼具的难题。

  天津大学李悦生/潘莉教授团队聚焦于在聚合物中引入离子相互作用使其兼顾力学强度和弹性回复，利用β-二酮单亚胺钛催化剂催化乙烯、5-碘甲基-2-降冰片烯以及己烯共聚，所得三元共聚物进行亲核取代反应再通过离子交换反应得到带有不同反离子的咪唑基聚乙烯离聚体。通过改变离子基团含量与反离子种类可以有效调节聚乙烯离聚体的力学性能，并且由聚乙烯链段结晶以及离子聚集形成的双重交联赋予了聚合物材料优异的弹性回复性能。

图1. 离子基聚乙烯热塑性弹性体的结构设计。

图2. 聚合物以及离聚体的性能表征：(A)热性能(B)熔体流变性(C)亲水性能(D)力学性能。

图3. 聚合物及离聚体的循环拉伸曲线。

  论文信息：High-Performance Polyethylene-Ionomer-based Thermoplastic Elastomers Exhibiting Counteranion-Mediated Mechanical Properties

  通讯作者：Li Pan(潘莉), Yuesheng Li(李悦生)

  作者：Jun Zhang(张俊), Xiaohui Mao(毛晓慧), Zhe Ma(马哲), Li Pan(潘莉), Bing Wang(王彬), Yuesheng Li(李悦生)

  https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.3c00066

通讯作者简介

  潘莉，天津大学教授，博士生导师。主要研究内容包括：烯烃配位聚合及聚烯烃功能化、新型多嵌段聚烯烃的合成与性能等。

  李悦生，天津大学教授，博士生导师。主要研究内容包括：过渡金属催化聚合、活性/可控自由基聚合、有机分子催化聚合等。