聚双环戊二烯成型工艺及性能

2020/11/11 15:19:54

概述

聚双环戊二烯(Polydicyclopentadiene,简称PDCPD)是一种由双环戊二烯(DCPD)经有机金属催化聚合而形成的具有一定交联度的聚合物。双环戊二烯来源于石油裂解制乙烯和煤炭炼焦中的碳5副产物。其中,DCPD是环戊二烯的二聚体,沸点170℃,熔点31.5℃,密度0.979g/ml。在空间结构上有两个张力环(如下图),分别含有一个不饱和双键,双键Ⅰ所在的单元为降冰片烯环,双键Ⅱ所在的单元为环戊烯单元,环的张力能分别为20kcal/mol和4.9kcal/mol。含有不饱和双键的两个环都可以发生开环移位聚合反应,由于双键Ⅰ所在的单元的张力能更大,很容易发生开环自聚反应。在开环易位的作用下,发生移位聚合反应,形成具有一定交联度的聚合物PDCPD。

应用领域

PDCPD同时具有高模量、高抗冲性和高抗蠕变性,与其他工程塑料相比,显示出优良的综合机城性能。抗弯模量一般为64~80MPa,缺口冲击强度最小不低于150J/m,而且在-40~115℃,PDCPD冲击强度保持稳定。增强PDCPD-RIM抗弯模量可达2896MPa以上。PDCPD-RIM的耐热性优于PU、PVC、PE及PP等材料,尺寸稳定性优于PU,抗蠕变性优于尼龙制品,并且具有很好的环境适应性,鉴于此种优势,PDCPD-RIM制品有取代金属和其它工程塑料的趋势,PDCPD具有的广泛的应用领域包括:

(1)交通车辆轻量化:覆盖件、内饰、空调等;

(2)工程车覆盖件;

(3)大型电气设备壳体;

(4)体育娱乐:摩托雪橇、冲浪板、高尔夫球车等;

(5)轻量化物流工具:集装箱、托盘、保温冷藏车厢;

(6)环保化工容器与管道。

性能

作为一种轻度交联的热固性聚烯烃,除了具有更好的综合力学性能外,更具优势的是低的原料粘度 (300 cp)与低的(15-30psi)成型压力特点,这使得PDCPD可以采用反应注射成型((Reaction Injection Maudling,简称RIM))工艺来成型,该工艺将聚合与成型集于一体,容易充满大型复杂零件的模腔,零部件上的孔可以直接成型,且没有接缝。RIM成型工艺本身比FRP喷射、RTM或SMC等工艺更容易实现自动化,具有成型快、周期短、成本低、产品质量好的优点。

反应注射成型的特点如下:

(1)反应速度快。DCPD的聚合是按开环移位聚合机理进行,属放热反应,即使不加热,在催化剂的作用下,反应一旦引发,聚合反应也能在瞬间完成;

(2)单体粘度低。液态DCPD的粘度很低(约0.3Pa.s,),可以在短时间内充满模具。该特点使其特别适合制造大型的形状复杂的模塑制品;

(3)聚合反应开始时间可调节。通过加入有效的调节剂,可以控制聚合反应开始的时间,这就使得有充分的时间混合、充模。再加上液料粘度低,使其可采用低压成型。

(4)采用双组分催化体系。在成型过程中,将原料分为A、B两组分,A组分包括DCPD、助催化剂、调节剂、添加剂,B组分包括DCPD、主催化剂、调节剂、添加剂,然后将A、B液在混合头中快速混合均匀,注入预热好的模具,在极短的时间内引发聚合反应,生产出大型的或形状复杂的制件。

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