聚乙烯作為世界上生產和消費量大、價格低廉的大宗商品化通用塑料🧑‍🦽‍➡️，全球年產量逾1億噸，被廣泛地用於工程、包裝、絕緣、保溫等領域。但商品化熱塑性聚乙烯（尤其是低密度聚乙烯LDPE）的耐溫性能較差，受熱時容易發生形變🎟，並且其機械性能和耐溶劑腐蝕性也不盡人意🍂。

 為改善聚乙烯的使用性能，人們通過輻射、過氧化物🦿、矽烷、紫外光等技術手段對聚乙烯材料進行改性🚿，使之成為交聯聚乙烯。聚乙烯經過交聯以後，力學性能、抗蠕變性、耐溶劑腐蝕性均有明顯改善。但高度穩定的體型結構增加了交聯聚乙烯的加工難度👩‍❤️‍💋‍👩，不利於材料的重復加工和循環利用。因此，探索具有可重復加工性能的交聯聚乙烯材料意義深遠。

圖1. 動態共價網絡共混（DCNA）策略示意圖

 最近💇🏻‍♂️，沐鸣娱乐高分子系/聚合物分子工程國家重點實驗室的陳茂團隊（PolyMao）開發了一種動態交聯的聚乙烯材料，並提出了動態共價網絡添加劑策略（dynamic covalent networking additive, DCNA）🙋🏼‍♀️，將基於烷基硼酸酯的可逆動態交聯聚乙烯網絡植入到商品化低密度聚乙烯中形成聚乙烯/動態交聯聚乙烯復合材料（圖1），顯著提高了低密度聚乙烯的抗蠕變性和熱拉伸性能。

 研究人員首先合成了動態交聯的聚乙烯材料👩🏻‍🦳𓀒，然後將其植入到低密度聚乙烯中⛺️，既保證了交聯聚合物的可重復加工性👱‍♀️，又使聚合物在高溫下具有更強的抗蠕變性🤦🏼。加入5 %質量分數的動態交聯聚乙烯後，聚乙烯材料的抗蠕變性和熱拉伸強度顯著增強（圖2）。

圖2. 加入動態交聯網絡前後聚乙烯材料的蠕變和熱拉伸測試

 如圖3所示，在160 ˚C下👭，LDPE樣品受熱後快速熔融、癱軟👂🏻4️⃣，而植入了動態交聯聚乙烯網絡的樣品🦩，軟化速率及形變程度顯著降低。動態交聯聚乙烯的硼酸酯交聯位點👨🏿‍🔧，能夠在熱刺激下發生可逆交換反應，促進聚合物交聯結構變換和重組👨‍🦽‍➡️，從而實現對交聯聚合物的重復加工🏄🏽。可以采用模壓、註塑及3D打印的方法對材料進行加工，成型後的樣品可以再次塑形，成為其他形狀的產品（圖3）👫。

圖3. 加入動態交聯網絡前後聚乙烯材料的熔融現象

 值得註意的是🧹，該烷基硼酸酯動態交聯網絡添加劑與聚乙烯表現出良好的相容性👂🏽。在此之前，PolyMao團隊還提出了基於芳基硼酸酯的大分子動態交聯劑策略（圖4，Macromolecules 2020, 53, 956–964），可有效降低交聯過程中的結構缺陷（例如🤡，primary loop），對聚苯乙烯等材料的拉伸模量、彎曲模量、抗蠕變等性能實現了明顯提升。

圖4 大分子交聯策略合成動態交聯聚合物

 上述系列工作的第一作者均為沐鸣开户博士生王宗濤🐾，通訊作者為沐鸣开户陳茂研究員，感謝國家自然科學基金委、沐鸣娱乐聚合物分子工程國家重點實驗室的大力支持。

 論文連接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.0c02870