傳統的石油基聚烯烴彈性體（POE）如ENGAGETM、ExxpolTM等，因其優異的性能被廣泛應用于汽車部件、電線電纜、醫療器械及包裝薄膜等領域。然而，其高度穩定的碳-碳鍵結構導致在自然環境中難以降解，有帶來“白色污染”的風險。同時，POE的耐熱溫度受限于其聚乙烯鏈段的熔點（通常低于104 °C），這制約了其在高溫環境下的長期使用。因此，開發一種兼具高性能、高熱穩定性且環境友好的彈性體，對于滿足日益增長的高端應用與環保需求，具有重要的研究價值與應用前景。
大連理工大學的劉野教授長期致力于脂肪族聚酮這一高性能工程塑料的合成研究。此類材料主鏈中的羰基不僅賦予其優異的力學性能和耐熱性（熔點可達260 °C），同時也作為光敏基團，可在特定光照條件下發生斷鏈反應，實現材料的降解。利用乙烯/CO交替聚酮的高強度和耐高溫的特點，開發聚酮基彈性體是一種實現高性能與可降解性統一的重要策略。然而，將高度結晶的聚酮塑料轉化為彈性體面臨兩大難題：
1.催化劑中毒難題：烯烴單體和一氧化碳（CO）通常會對過渡金屬催化中心產生毒化作用，使得共聚反應難以進行。
2.軟段設計難題：需要高效地引入足夠多的軟段來破壞聚酮過強的結晶性，以獲得彈性。如傳統乙烯/丙烯/CO三元聚酮彈性體需要高達50%的丙烯含量才能實現彈性。
（1）核心策略：生物基單體與鎳催化劑的完美結合
為解決上述難題，本研究策略性地采用源自蓖麻油的生物基單體—10-十一烯酸（UA）及其甲酯（MU） 作為軟段前體，并利用廉價高效、可規；苽涞逆嚮呋w系，實現了乙烯、CO與生物基單體的三元共聚。其中，單體分子中長亞甲基鏈段是理想的柔性鏈段，而其末端的羧基/酯基則可通過簡單的化學反應進一步功能化，為材料后修飾提供了可能。此外，通過系統優化催化劑結構和聚合參數（壓力、溫度、單體濃度等），實現了生物基單體在聚酮主鏈中的插入量在0.3 mol%至23.7 mol%的寬范圍內精確控制。插入的長亞甲基鏈軟段有效削弱了乙烯-CO交替鏈段的強偶極相互作用，從而實現了材料從塑性體到彈性體的可控調節。
（2）生物基聚酮彈性體的綜合性能
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耐熱性：熔點高達109~244 oC，高于商用POE材料，拓展了其在高溫應用領域的范圍。
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拉伸性能：拉伸強度可在14.9 MPa至41.6 MPa區間內調節，斷裂伸長率則實現了500%到950%的寬泛覆蓋，展現出高度的性能設計靈活性。
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彈性：應變恢復率（SR）最高可達61%，表現出良好的彈性性質。
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結晶性：較低的結晶度（2.7%–12.9%）形成了結晶區與非晶區共存的形態，內部具有7–8 nm的微相分離結構，這些納米尺度的結晶區域作為物理交聯點，有效貢獻于材料的彈性恢復性能。
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動態力學性能：玻璃化轉變溫度（Tg）在 -10 oC附近，保證了其在常溫下的柔韌性與高彈性。儲能模量在寬溫域內保持穩定，體現出優異的機械可靠性。
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表面性能：水接觸角最高可達 86o，隨著生物基單體含量的增加，疏水性增強，這為其在耐濕環境中的應用提供了優勢。
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可降解性：在紫外光（365 nm）照射下，其分子量在3 h內從123 kg/mol顯著降至40.7 kg/mol，證實了其良好的降解潛能。
綜上，該研究利用鎳催化烯烴羰化聚合技術，成功將生物質衍生單體引入至聚酮主鏈，開發出一系列力學性能優異、耐熱性好且可降解的新型熱塑性彈性體（TPE）。該研究為解決傳統聚烯烴彈性體難以降解的環境問題提供了一種新方案，展現出在可持續材料領域廣闊的應用前景和產業化潛力。
這一研究成果近期以“Degradable Polyketone Thermoplastic Elastomers with Biomass Sourced Composition”為題，發表在《Angew. Chem. Int. Ed.》上。論文的第一作者是大連理工大學化工學院博士后陳世瑜，研究方向為催化劑設計與烯烴羰化聚合，目前發表期刊論文10余篇，獲博士后創新人才支持計劃（博新計劃），主持國家自然青年科學基金項目（C類）等項目4項。通訊作者是大連理工大學精細化工全國重點實驗室劉野教授，該工作得到了國家自然科學基金（22401034，52273004）和中國博士后科學基金（BX20240049，2024M750306）的支持。
拓展:聚酮一般是指烯烴和一氧化碳（CO）形成的交替共聚物，工業上的聚酮樹脂羰基的摩爾含量為50%。最近，作者通過乙烯/CO非交替結構分析，證明羰基含量>30%，性質接近交替聚酮，而低于30%則趨向高密度聚乙烯的性質。所以，此文合成的聚酮彈性體從本質上來講，不是極性聚烯烴彈性體，而是一種新型的彈性體材料。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202507976
劉野簡介
劉野，大連理工大學精細化工國家重點實驗室教授，博士生導師。2008年于大連理工大學化工學院獲得學士學位，2014年于大連理工大學獲得應用化學工學博士學位（導師：呂小兵教授）。2016 ~ 2018年在德國康斯坦茨大學從事洪堡博士后研究（合作導師：Prof. Stefan Mecking），隨后破格晉升教授，次年入選國家級青年人才。主要研究方向為高分子合成化學、聚酮樹脂和纖維等。近5年通訊作者代表性工作（J. Am. Chem. Soc.2025, 147, doi.org/10.1021/jacs.5c09549;2024, 146, 34560;2021, 143, 10743.Angew. Chem. Int. Ed.2024, 63, e202404186;2022, 61, e202204492;2022, 61, e202204126;2022, 61, e202116208.ACS Catal.2021, 11, 8349.Macromolecules2020, 53, 2912; 2021, 54, 4641;2023, 56, 510;2023, 56, 1759; 2024, 57, 4174; 2025, 58, 8622; J. Catal. 2023, 417, 334;ACS Macro Lett.2024, 13, 1099）。
