聚双环戊二烯成型工艺及性能

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。