为进一步推动高分子学科发展，促进科研学习与交流，复旦大学高分子科学系于2022年6月7日下午15:30在线上举办了第十二辑聚合讲坛·学术报告活动，为科研“充”电。本次报告由复旦大学聚合物分子工程国家重点实验室主任丁建东教授主持，会议有幸邀请到了中国科学院院士、有机化学家、中国科学院上海有机化学研究所所长唐勇院士进行了题为“合成高分子材料发展的挑战与机遇”的精彩报告。

此次报告，唐老师从“既讲高分子又讲有机化学”的角度出发，围绕“退役材料合成高分子无法生态消融”这一主线，从“发展与文明”、“挑战与机遇”、“探索与进展”、“体会与感悟”四个方面为我们进行了深入浅出的阐述。

报告伊始，唐老师首先介绍了高分子材料的发展史，指出“高分子材料是人类生存和文明的基础物质”，此后以聚乙烯的工业化进程为例，进一步指出合成高分子材料的重要地位，即“合成高分子材料为社会发展提供不可或缺的物质基础”。

自1933年，聚乙烯被Fawcett等报道，聚乙烯工业正式揭开帷幕，此时主要是基于高压聚合工艺。后续研发了不同种类的聚烯烃催化剂如Phillips催化剂（CrOx/SiO2）用于合成直链、高结晶度HDPE（可生产呼啦圈）。紧接着，一类重要的催化剂-Ziegler催化剂应运而生。这类催化剂可以在低压下生产聚乙烯，在当时引起了轰动。Ziegler催化剂的诞生促进了过渡金属有机化学的发展，促使了两个概念（“均相不对称金属催化”和“配位聚合”），以及一个观念（“扩展不同类型的聚合体系”）的提出，大大推动了基础研究走向产业化的进程。

如今聚烯烃已被广泛应用于防弹衣与头盔、飞机、汽车、防切割手套、减震材料、薄膜等各个领域。2021年聚烯烃的直接销售额已接近5亿吨，预计2050年将达到10亿吨。从聚烯烃的偶然发现到变革性技术的产生，人类的生活已被大大改善。回归到合成高分子材料这一大的主题，其总的发展也显示出类似的趋势。合成高分子材料早已成为国民经济和人们衣食住行不可缺少的基础物质。

在上述背景下，唐老师剖析了目前合成高分子材料的存在的挑战与机遇。传统的合成高分子材料的生产和处理通常是以不可持续的线性经济模式进行，即“化石原料-炼化-生产-使用-丢弃/焚烧/土地填埋”。这种模式不仅导致有限的化石资源的快速消耗，而且造成过量碳排放和塑料垃圾等严峻的全球共性环境问题。禁塑不可行，限塑须科学，怎样发展可持续的合成高分子材料已经成为一项重要课题。针对这一问题，唐老师从“现实应对”以及“未来需求”两个方面给出了五种解决策略，包括“高性能化”、“退役材料高值化”、“天然高分子改性”、“可降材料”以及“可化学循环”。

接下来，唐老师分别就这几种解决策略介绍了许多相关课题组的优秀研究工作。受篇幅限制，这里仅列举出部分。在“退役材料高值化”方面，老师介绍了上海有机化学研究所黄正老师团队利用聚乙烯温和可控降解制备柴油和聚乙烯蜡；在“天然高分子改性”方面，介绍了武汉大学张俐娜院士团队开发的“低温快速溶解纤维素/甲壳素/壳聚糖新技术”；在“可降解材料”方面，介绍了长春应化所陈学思院士团队开发可降解聚乳酸的出色研究工作；在“可循环高分子材料”方面，介绍了Eugene Y.-X.Chen团队开发的在一定条件下分别进行聚合和解聚的聚酯。最后，老师详细阐述了自己课题组相关的探索与进展，其主线是围绕合成高分子材料的“高性能化”。

最初研究思路的确立是基于唐老师课题组发现的一个重要问题——摩擦。摩擦是普遍存在的物理现象。实际上我们常常忽略的是，摩擦消耗全球一次性能源的1/3左右，导致了60%的设备破坏或故障。润滑油在减少摩擦方面作用巨大，因此被称为现代工业机械的血液。2020年全球润滑油销售额已增加至1788.7亿美元。润滑油由添加剂和基础油组成，其中基础油占比达到70-95%，成为决定润滑油基本品质的核心材料。IV类基础油（PAO）是目前调和高端润滑油的必选和首选基础油，然而PAO原料产能受限，价格居高不下。我国仿制PAO几十年仍无突破，目前国防军工及高端民用装备如高铁。风电。高级车用润滑油基本依赖进口。面对这一技术瓶颈，唐老师团队决定开发一种原料大宗易得价格便宜、催化剂成本低、性能优异可控、工艺简单安全的新型基础油，从而关注到了最为常见的合成高分子材料——聚乙烯，拟设计合成超支化聚乙烯油ETO。

针对“结构不可控”、“催化活性低”、“催化成本高”、“工程化困难”等诸多问题，唐老师团队从设计合成高效且系列化的催化剂，再对ETO以及PAO的性能进行研究，最后进行配方、工程化与运用的思路出发。在催化剂的研发方面，唐老师团队最终选择了Ni作为催化剂金属，采用非对称策略（电性与位阻）进行配体设计，所得的催化剂具有高活性（14750 g/d·h）、高支化度且支化度可控、分子量低（＜1000 g/mol，且粘度可调）、催化寿命长等优势。

进行性能评价发现，与PAO相比，单纯ETO在各项性能包括减摩性能、抗铜片性能、抗乳化和抗泡沫性能、热氧化安定性和油泥控制能力等方面均表现十分优异。替代PAO生产润滑油，在重负荷工业齿轮油、重负荷车辆齿轮油GL-5、高端真空泵油、长寿命液压油、环保型金属加工液众多应用场景进行使用，ETO均显示出卓越的性能。基础油性能的提高使得制备润滑油时所用的添加剂更少，从而大大减少了对环境的负荷。目前，ETO已真正迈向工业化生产，正建立3000万吨/年的生产线。

最后，唐老师还分享了自身从基础研究到工业化生产的宝贵经验：没有基础研究，一定不会有真正的高新技术；没有密切的合作也不会有真正的高新技术；相互尊重，相互欣赏，包容共进才能实现合作共赢！这对我们日后的研究具有重要的启迪意义！