Science：聚乙烯-聚丙烯多嵌段共聚物粘合剂

聚乙烯（PE）和等规聚丙烯（iPP）是现在世界上用量最大的塑料，每年的产量高达700亿和500亿吨。但是他们在使用一段时间之后都会老化变性，因此每年也要大量回收的PE和iPP。

回收的产品在经过分类和处理后只剩下5%的附加值，其中很大的原因是二者不能互相粘合，导致混合产品的机械性能非常差，从而消耗大量的分离成本。如果能够找到可以使二者互相增容，增加粘合作用的聚合物便可以大幅提高回收品的附加值。

 

相对于常规的PE和iPP，聚合的异相Cr和Ti催化剂，单位点催化剂（single-site catalysts）可以催化合成更加均一，结构和大小可控的聚合物，这种催化剂提供了制备PE和iPP粘合剂的可能性。

 

 

图1.PE/iPP多嵌段共聚物的合成

 

有鉴于此，Eagan等人开发了一种性能优异的Hf单位点催化剂，能够可控地催化乙烯和丙烯的嵌段聚合。

 

通过调节乙烯和丙烯的进样量和反应时间等参数可以制备出不同大小的乙烯丙烯二嵌段共聚物和四嵌段共聚物。由于该催化剂对丙烯聚合的立体选择性不够唯一，使得这些其中的聚丙烯嵌段的熔点相较于完美的iPP有所降低（134℃，与PP熔点非常接近）。

 

表1. PE/iPP嵌段共聚物的性能

 

 

作者进一步用剪切的方法考察这类嵌段共聚物钓鱼PE和iPP的增容作用。对于二嵌段共聚物而言，由于分子量更大的嵌段更容易嵌入PE或者iPP均聚物的微晶区间，因此较长的的嵌段共聚物具有更强的增容作用。但是意外的是对于四嵌段共聚物，即便嵌段较短，也产生了非常强的增容作用。对此，作者认为这是由于四嵌段共聚物中的PE或者iPP的两个嵌端可以分别于两侧的均聚物产生相互作用，从而可以大幅提高其增容效果。

 

图2. 商业和嵌段共聚的PE/iPP 的撕裂强度对比

 

将这些增容剂用于PE/iPP(70/30)混合物种，经过处理后的聚合物尺寸大幅减小，同时其拉伸应力也得到大幅提高。

 

图3.PE/iPP嵌段共聚物的力学性能

本文主要参考以上或以下所列文献，图文和视频仅用于对相关科学作品的介绍、评论以及课堂教学或科学研究，不得作为商业用途。如有任何版权问题，请随时与我们联系！

James M. Eagan, Anne M. LaPointe, Frank S. Bates, Geoffrey W. Coates et al. Combining polyethylene and polypropylene: Enhanced performance with PE/iPP multiblock polymers. Science 2017, 355, 814-816.