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在中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)的支持下，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)王洋等和化學(xué)所工程塑料實(shí)驗(yàn)室劉國(guó)明等合作，研發(fā)出一種新型催化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無需添加鏈轉(zhuǎn)移試劑，而是僅使用單一催化劑一步法合成OBCs，發(fā)展出一種全新的OBCs合成技術(shù)。

使用單一催化劑合成OBCs的挑戰(zhàn)在于，催化劑需要具備兩種截然不同的性能：（1）生成以聚乙烯為主的硬段；（2）生成高α-烯烴含量的軟段。為構(gòu)建可動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)α-烯烴插入率的催化劑，國(guó)科大王洋等提出將動(dòng)態(tài)配體引入催化劑設(shè)計(jì)的策略，通過在鏈增長(zhǎng)的過程中切換配體，有望實(shí)現(xiàn)單一催化劑制備OBCs這一看似不可能的目標(biāo)?；诖耍芯咳藛T使用吡啶胺基鉿三烷基取代催化劑，其活化后可同時(shí)生長(zhǎng)兩條聚合物鏈。兩條鏈互為配體，一條鏈的結(jié)構(gòu)可以影響另一條鏈的共單體插入能力。利用單體插入的區(qū)域選擇性，可實(shí)現(xiàn)共單體選擇性的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)單一催化劑一步合成OBCs（圖1a）。

研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，OBCs的軟硬段比例可以通過改變乙烯和辛烯的比例來調(diào)節(jié)。通過加入少量苯乙烯作為調(diào)節(jié)劑，在120 oC高溫聚合，仍能實(shí)現(xiàn)高熔點(diǎn)OBCs的合成，表明該技術(shù)具有潛在的工業(yè)化前景。此外，研究團(tuán)隊(duì)通過聯(lián)用熱分析、溶液結(jié)晶分級(jí)、結(jié)晶形貌學(xué)、X射線衍射等多種手段，證實(shí)了所合成的材料具有嵌段結(jié)構(gòu)（圖1b），且展現(xiàn)了玻璃化轉(zhuǎn)變溫度低、熔點(diǎn)高、共聚單體含量和結(jié)晶度可調(diào)等OBCs的典型特征。力學(xué)性能評(píng)估表明，所合成的OBCs材料具有高伸長(zhǎng)率、可控的模量和優(yōu)異的彈性回復(fù)率。

相關(guān)研究成果以Single Catalyst with Dynamic Ligands Enabled Synthesis of Olefin Block Copolymers為題，發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.2025, DOI: 10.1021/jacs.4c18606上，化學(xué)所劉國(guó)明研究員和國(guó)科大王洋副教授為通訊作者。

圖1. (a) 單一催化劑制備OBCs示意圖；(b) 多種表征手段聯(lián)用表征OBCs結(jié)構(gòu)