用可逆化学键打造的塑料混合材料

本文报道了一种突破性策略——利用动态共价交联技术，成功将原本互不相容、混合后极易脆裂的聚烯烃（如高密度聚乙烯HDPE与等规聚丙烯iPP）制成性能优异的新材料。传统上，不同塑料混合会因相分离严重、界面粘结差而变脆，这正是当前塑料回收面临的核心难题（全球超50%塑料产量为HDPE和iPP，但废料常混杂难以处理）。本研究通过在两种塑料分子链上引入‘三酮基’反应位点，再用小分子胺类（如TREN）进行交联，形成可逆的‘二酮烯胺’动态共价键。这种键既能在高温下交换重组（实现热重塑与自修复），又能在冷却时‘锁住’一种罕见的‘条纹状连续相’微观结构——即HDPE与iPP两相并非分散成小液滴，而是像并排的细条纹一样相互贯穿、持续连通。这种结构极大增强了材料强度与韧性：实验显示，交联后混合物断裂伸长率超500%，韧性达未改性样品的40倍；含三种塑料（HDPE/iPP/LLDPE）的复杂废料混合物，韧性更提升445倍。研究人员进一步揭示其原理：一是动态交联网络广泛分布于两相内部及界面，显著提升界面粘结力（拉剪测试证实界面不再成为薄弱点）；二是交联作用引导结晶行为——高分辨4D-STEM成像发现，HDPE与iPP的晶体微区在相界面处高度定向排列（如iPP晶面平行于界面），这种取向由iPP晶体在熔融加工中‘模板化’诱导HDPE结晶所致。此外，通过调节交联密度（如增加交联剂用量）或交联剂价数（三官能vs双官能），可像搭积木一样灵活调控材料刚性、延展性等性能。该方法原料为常见大宗塑料，工艺兼容工业双螺杆挤出设备，不依赖有机溶剂，兼具可规模化、可循环、可设计三大优势，为破解塑料回收困局提供了全新思路。