聚丙烯（PP）作为一种低成本、低密度、耐热和机械性能良好的树脂，在全球塑料生产中占有重要地位，其全球年产量超过1亿吨。然而，传统的等规聚丙烯（iPP）存在脆性和非极性的问题，导致其抗冲击性能差，与极性材料的兼容性不佳。为了解决这些问题，工业上常采用弹性体增韧、化学接枝等方法，但这些方法存在能耗高以及副反应多等缺点。

  近日，中国科学技术大学的陈昶乐教授团队在国际知名学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表了一项研究成果，题目为“Integrated Ziegler-Natta/Brookhart-Ni Catalysts for the Synthesis of Sutured Polar High-Impact Polypropylenes”。他们成功利用Ziegler-Natta和Brookhart-Ni双位点催化剂（图1），通过新的合成策略，制备出了具有优异机械性能和极性兼容性的高抗冲聚丙烯（HIPP）。 

图1. Ziegler-Natta/Brookhart镍双组分催化剂用于制备极性高抗冲聚丙烯

  通过结合Ziegler-Natta催化剂和Brookhart-Ni催化剂，利用它们在聚合反应中的协同作用，成功制备出了极性高抗冲聚丙烯。这两种催化剂分别催化了离子簇型极性单体的沉淀聚合反应，从而引入了极性单体单元到HIPP中。在该研究中，探讨了三种催化剂组合模式：混合型、核壳型和集成型。实验结果表明，集成型双位点催化剂实现了最佳的材料性能。这是因为聚烯烃离聚物作为缝合分子，将不同组分缝合成一个整体网络，从而显著提高了材料的机械性能和极性兼容性。这种集成型双位点催化剂的制备方法具有显著的优势。首先，它利用了工业上广泛使用的Ziegler-Natta催化剂体系，无需对现有聚丙烯生产设备进行大规模改造。其次，该方法通过一步法制备出集成型催化剂，简化了制备过程并降低了成本。此外，集成型催化剂还表现出优异的热稳定性和机械稳定性。

图3. 极性HIPP用于提高不同混合体系下的相容性：(A) 在有或没有相容剂的情况下，PE/PP = 70/30混合物的拉伸强度和韧性（灰色：无相容剂；橙色：来自集成型催化剂的5% BPE/iPP混合物；绿色：来自核壳型催化剂的5% BPE/iPP混合物）。(B) 非极性PE、非极性iPP和缝合极性HIPP的水接触角（WCA）（表1，条目9）。(C) 含有20 wt%滑石粉（C）和40 wt%滑石粉（D）的PP/滑石粉复合材料的拉伸强度、冲击强度和杨氏模量。含有40 wt%玻璃纤维（E）和50 wt%玻璃纤维（F）的GMT部件的拉伸强度、冲击强度和杨氏模量。

  全文链接 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.202417849