▲第一作者：Maximilian Baur

通訊作者：Stefan Mecking

通訊單位：德國康斯坦茨大學

DOI: 10.1126/science.abi8183

背景介紹

聚乙烯是世界上製造最多的塑膠，它是由惰性的碳氫化合物鏈組成的。在這些鏈中引入活性極性基團有助於克服環境永續性問題，並增強與其他材料的相容性。

本文亮點

● 作者提出膦酚酸配位鎳配合物可以催化乙烯與一氧化碳的非交替共聚，在高分子量聚乙烯鏈中加入低密度的單個鏈內酮基團，同時保持理想的材料效能。

● 經過傳統注射成型技術處理後，拉伸效能保持與標準高密度聚乙烯相同，同時也具有光降解性。

圖文解析

▲表1 聚合實驗。

儘管文獻一致認為此類催化劑會被CO快速失活，最多隻能形成低活性的交替聚酮，但作者將最新的水楊醛胺（1）和膦酚酸鹽（2）（圖1）催化劑前體暴露在CO分壓較低的乙烯(E)/CO混合物中（表1），在聚合溫度下發現與這些催化劑的乙烯聚合是最優的。受這些發現的鼓舞，作者探索了一系列定製修飾的、最新的中性P,O螯合催化劑前驅體，其酚基團和芳香基團覆蓋了一個或兩個頂端位置（圖1）。

▲圖1 催化劑前體的研究。

接下來，作者透過13C核磁共振（NMR）光譜法對聚合物的微觀結構進行了表徵。為了提高靈敏度，使用了來自壓力反應器實驗的13CO共聚物。透過結合1D和2D NMR方法並參考文獻資料，可以完全指定1H和13C NMR光譜。該分析顯示聚乙烯鏈中存在孤立的酮基（圖2A）。透過核磁共振定量分析確定了總酮含量，並透過紅外光譜進行了確認（表1，圖2B）。

▲圖2 共聚物的微觀結構表徵。

正如預期的那樣，這些鏈內酮基序不會影響聚乙烯理想的材料效能。這些材料的廣角X射線散射（WAXS）衍射圖幾乎與HDPE的相同（圖3A），強調了一種保守的固態結構。此外，熔點和結晶點幾乎沒有改變（圖3C）。另外，注塑試驗棒的拉伸試驗顯示出與商用HDPE相當的延展性（圖3D）。

▲圖3 共聚物的材料表徵。

原文連結：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abi8183