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  聚烯烴是合成樹脂中產(chǎn)量最大（2.5億噸/年）及用途最廣的高分子材料。基于乙烯的高性能共聚物是聚烯烴中最典型的高端產(chǎn)品；其主要通過可以實現(xiàn)對聚合物微觀結(jié)構(gòu)精確控制的均相高溫溶液聚合方法制備。得益于低聚合體系粘度、聚合物無沉淀結(jié)垢、容易連續(xù)化生產(chǎn)的優(yōu)勢，高溫溶液聚合方法（HTSP）已成為制備高端聚烯烴最強(qiáng)大和最具影響力的合成技術(shù)之一。例如，商業(yè)化的聚烯烴彈性體（乙烯-辛烯共聚物POE）、烯烴嵌段共聚物（乙烯-辛烯多嵌段共聚物OBC）、以及環(huán)烯烴共聚物（乙烯-環(huán)烯烴共聚物COC），工業(yè)上都是通過高溫溶液共聚合技術(shù)生產(chǎn)（100-150 °C）。POE\OBC\COC的高溫溶液聚合方法合成，主要得益于耐高溫茂金屬催化劑的不斷迭代。然而，當(dāng)遇到乙烯-丙烯酸酯共聚物（EMA與EBA；乙烯-極性烯烴共聚物中最具工業(yè)化前景的高端聚烯烴一類，可用于電網(wǎng)絕緣電纜料）的合成時，已經(jīng)發(fā)展了40多年的茂金屬催化劑束手無策。因此，新一代聚烯烴催化劑亟需開發(fā)。

  基于配位-插入聚合機(jī)制，乙烯與丙烯酸酯高溫溶液共聚反應(yīng)是化學(xué)和催化領(lǐng)域最有前景但也最具挑戰(zhàn)的反應(yīng)之一。前過渡/稀土金屬催化劑至今對乙烯-丙烯酸酯共聚物的合成無能為力；后過渡金屬催化劑的出現(xiàn)帶來了轉(zhuǎn)機(jī)。1996年陽離子α-二亞胺鈀催化劑首次實現(xiàn)了支化型乙烯-丙烯酸酯共聚物合成，2002年中性膦磺酸鈀催化劑首次實現(xiàn)了線性乙烯-丙烯酸酯共聚物合成。但是，鈀催化劑成本高昂、更致命的是在高溫（≥ 100 °C）下只能制備極低分子量的乙烯-丙烯酸酯共聚物。相比之下，鎳催化劑為乙烯與丙烯酸酯共聚反應(yīng)提供了一種更優(yōu)的解決方案；但是，由于鎳催化劑更高的親氧性，導(dǎo)致共聚物合成極具挑戰(zhàn)。例如，經(jīng)典的中性水楊醛亞胺鎳催化劑至今束手無策。2017年中性膦酚鎳催化劑的出現(xiàn)，極大促進(jìn)了乙烯與丙烯酸酯的高效共聚反應(yīng)發(fā)展；但這類催化劑在高溫下的聚合性能還開發(fā)不足；例如在≥ 100 ℃的高溫下，當(dāng)前也只能合成出低分子量的線性乙烯-丙烯酸酯共聚物（< 55 kDa），這極大地限制了共聚物材料的機(jī)械性能（圖1）。使用工業(yè)上優(yōu)選的HTSP技術(shù)合成高附加值的乙烯-丙烯酸酯共聚物仍存在顯著的化學(xué)和催化障礙，包括催化劑的熱穩(wěn)定性低以及高溫下聚合物分子量低。這需要同時解決三個關(guān)鍵問題：提高催化劑的熱穩(wěn)定性、增強(qiáng)對極性官能團(tuán)中毒的耐受性、以及抑制高溫下的鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)。

圖1. 乙烯-丙烯酸酯共聚催化劑70年的發(fā)展歷程

  中國科學(xué)院長春應(yīng)化所高分子科學(xué)與技術(shù)全國重點實驗室簡忠保研究員團(tuán)隊致力于高性能聚烯烴基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用研究。針對上述難題，該團(tuán)隊近期提出了新一代聚烯烴催化劑設(shè)計的原則（易合成、易調(diào)控、空氣穩(wěn)定、高熱穩(wěn)定性），并發(fā)展了協(xié)同增強(qiáng)策略，首次報道了一個革新的中性N^O型a-酮酰胺鎳催化劑平臺。

  2026年1月27日，這一研究成果以“A Facile Neutral Nickel Catalyst Platform for High-Temperature Solution Copolymerization of Ethylene and Acrylate”為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.雜志上。論文通訊作者為簡忠保研究員，第一作者為胡小強(qiáng)博士；論文的DFT計算部分由合作者亢小輝教授完成。

  在無需烷基鋁作為除雜劑與助催化劑的條件下，該鎳催化劑平臺可以催化乙烯與丙烯酸酯的高溫溶液共聚，生成高分子量的乙烯-丙烯酸酯共聚物（圖2）。在工業(yè)上優(yōu)選的高溫范圍內(nèi)（110-150 °C），突破性合成出高分子量（103-627 kDa）的乙烯-丙烯酸酯共聚物，分子量提升最高達(dá)19倍（圖3）。從低分子量到高分子量的轉(zhuǎn)變對于實際工業(yè)應(yīng)用至關(guān)重要，賦予了乙烯-丙烯酸酯共聚物材料優(yōu)異的機(jī)械性能（圖4）。

圖2. 本工作N^O型a-酮酰胺中性鎳催化劑實現(xiàn)乙烯-丙烯酸酯高溫溶液共聚

圖3. 本工作和已報道的鎳/鈀催化劑在高溫下合成乙烯-丙烯酸酯共聚物分子量對比

圖4. 不同分子量乙烯-丙烯酸酯共聚物力學(xué)性能對比

  在過年30年，N^O型中性鎳催化劑（例如：Grubbs鎳催化劑）通常被認(rèn)為無法實現(xiàn)乙烯-丙烯酸酯共聚。本工作鎳催化劑不僅打破了這一固有認(rèn)知，而且其在高溫下催化所得乙烯-丙烯酸酯共聚物的分子量還超越了已發(fā)展的鎳和鈀催化劑。DFT計算結(jié)合實驗機(jī)理驗證，解釋了α-酮酰胺配體設(shè)計的重要性，并揭示了乙烯-丙烯酸酯高溫共聚反應(yīng)的休眠態(tài)新機(jī)制與反應(yīng)可行性路徑。新一代鎳催化劑的合成以及提出的HTSP聚合方法，將有助于高效合成極性聚烯烴；本研究通過催化劑合成和聚合方法突破，推進(jìn)了工業(yè)制備乙烯-丙烯酸酯共聚物高性能材料。

  論文信息：Xiaoqiang Hu, Jingmin Chen, Qiankun Li, Xiaohui Kang, Zhongbao Jian*, A Facile Neutral Nickel Catalyst Platform for High-Temperature Solution Copolymerization of Ethylene and Acrylate. Angew. Chem. Int. Ed. 2026, e25742.

  https://doi.org/10.1002/anie.202525742