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：聚乙烯(PE)和聚丙烯(iPP)是世界上應用最廣泛的兩大類(lèi)商品塑料，年產(chǎn)量分別達到7億噸和5億噸，構成了世界近三分之二的塑料。其以?xún)?yōu)良的理化特性和耐用性能及質(zhì)輕、美觀(guān)、價(jià)廉等特點(diǎn)，取代了一大批傳統的包裝材料，促成了包裝業(yè)的一場(chǎng)革命。然而，聚乙烯和聚丙烯盡管有類(lèi)似的烴組成，但彼此互不相容，限制了混合廢物的處理，降低了回收產(chǎn)品的價(jià)值，制造了大量耐久不腐的塑料垃圾。讓我們的海洋變成了名副其實(shí)的白色垃圾場(chǎng)，是21世紀人類(lèi)面臨的最大威脅之一!
聚乙烯/聚丙烯全球年銷(xiāo)售額達到2000億美元，具有極大的經(jīng)濟價(jià)值。毫不夸張地說(shuō)，塑料(聚乙烯/聚丙烯)的回收利用將會(huì )影響到經(jīng)濟及可持續發(fā)展，絕不容小覷。目前，絕大多數聚乙烯和聚丙烯的制備采用異相鉻和鈦催化劑。異相烯烴聚合催化劑有許多活性位點(diǎn)，每個(gè)分子都有各自的反應性差異，導致不同分子量(MW)、分子量分布和微觀(guān)結構的聚合物。以聚乙烯和聚丙烯為例，這些差異與相分離抑制了界面粘合，降低了熔融共混物的力學(xué)性能。當這些塑料被回收時(shí)，只有大約5%的性能被保留下來(lái)而成為低價(jià)值的產(chǎn)品。將增容劑用于聚乙烯/聚丙烯的回收，有望將聚乙烯/聚丙烯轉化為等價(jià)或更高價(jià)值的材料，同時(shí)降低分揀成本，為塑料回收利用帶來(lái)了曙光。
增加聚乙烯和聚丙烯的相容性依賴(lài)于大量非晶態(tài)聚合物(≥10%)添加劑的增加，而聚乙烯和聚丙烯中的嵌段共聚物可望起到添加劑的作用。Busico等利用C2對稱(chēng)的鋯催化劑催化合成了二嵌段共聚物PE-b-iPP。實(shí)驗結果表明，該催化劑通過(guò)β-氫消除，使鏈生長(cháng)受限，結構簡(jiǎn)單，其中iPP嵌段被證明是顯著(zhù)有規立構的。繼續改進(jìn)催化劑，使其具有更長(cháng)的壽命，能夠產(chǎn)生更高分子量的聚乙烯/聚丙烯二嵌段共聚物和多嵌段共聚物是科學(xué)家追求的目標。
最近，美國科學(xué)家發(fā)現以吡啶基氨基鉿化合物為烯烴聚合引發(fā)劑可合成高分子量的PE-b-iPP二嵌段共聚物和多嵌段共聚物，并精確控制嵌段的長(cháng)度。首先活化鉿催化劑和B(C6F5)3，隨后開(kāi)始丙烯聚合反應，得到全同立構的聚丙烯。當丙烯完全被消耗后，反應釜中加入乙烯即可形成PE-b-iPP二嵌段共聚物。Mn(數均分子量)值隨著(zhù)單體的轉化線(xiàn)性增長(cháng)，與理論預測一致，符合活性聚合反應的特征。乙烯嵌段的MW(重均分子量)可由反應時(shí)間來(lái)控制，丙烯嵌段的MW則由丙烯和催化劑的比例來(lái)控制，從而達到精確控制聚合物分子量的目的。
通常由于熱力學(xué)不相容性，弱范德華作用以及無(wú)定形聚合物在熔融成型材料連接處的積累，使得大多數商用聚丙烯和聚乙烯顯示很差的界面粘合性。研究者使用一個(gè)簡(jiǎn)單的剝離試驗評估了含嵌段共聚物和無(wú)嵌段共聚物兩種情況下，聚乙烯和聚丙烯層壓組合材料的粘合性。結果顯示，無(wú)嵌段共聚物的層壓組合材料很容易被剝離。
純聚丙烯和聚乙烯在室溫下承受拉力時(shí)顯示延展性和機械硬度，然而將兩種材料混合則導致兩個(gè)組分的相分離和斷裂點(diǎn)應變力的顯著(zhù)降低，導致機械性能很差。美科學(xué)家開(kāi)發(fā)出的催化劑體系能夠合成半晶態(tài)聚乙烯/聚丙烯嵌段共聚物，并且可精確控制嵌段的長(cháng)度和結構。通過(guò)合理設計，這些大分子可與商業(yè)用聚乙烯和聚丙烯形成了牢固的界面。界面強度的增強即可控制商業(yè)聚乙烯和聚丙烯共混物的形態(tài)和機械韌性，提高混合物的沖擊和抗裂性能，使廢棄塑料回收再利用產(chǎn)生更高價(jià)值的材料，為塑料垃圾的回收利用提供了有效的解決手段。
