聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料及其制備方法與流程

文檔序號(hào)：12093776閱讀：446來源：國(guó)知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機(jī)化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及一種聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料，同時(shí)還涉及該互穿網(wǎng)絡(luò)材料的制備方法，屬于有機(jī)復(fù)合材料及其合成技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由兩種或多種各自交聯(lián)并相互貫穿的高分子鏈組成的高分子共混物，簡(jiǎn)稱互穿網(wǎng)絡(luò)(IPNs)?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)的合成方法包括分步法和同步法，其中同步法具有工藝簡(jiǎn)單、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。由于全互穿網(wǎng)絡(luò)是使不同的聚合物分子相互纏結(jié)形成一個(gè)整體，因此其某些力學(xué)性能可能具有聚合物分子的共同優(yōu)點(diǎn)，或可能超越單個(gè)聚合物性能。

聚雙環(huán)戊二烯是由單體雙環(huán)戊二烯在催化劑作用下聚合而成的一種兼具高抗沖性和高模量的工程塑料。聚雙環(huán)戊二烯材料工程塑料制品具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，且其耐熱性、抗蠕變性、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性和涂裝性都比較優(yōu)異，因而可用于制造各種大尺寸、薄壁、形狀復(fù)雜的制品。目前，聚雙環(huán)戊二烯材料制品的生產(chǎn)多采用反應(yīng)注射成型工藝，其具有成型溫度低、壓力低、速度快等優(yōu)點(diǎn)。隨著聚雙環(huán)戊二烯工程塑料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，相應(yīng)地對(duì)材料性能提出了更高的要求，比如該工程塑料的拉伸強(qiáng)度還有待進(jìn)一步提高等。

公布號(hào)CN102690486A的發(fā)明專利公開了一種纖維增強(qiáng)聚雙環(huán)戊二烯復(fù)合材料，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料共混聚合而成：雙環(huán)戊二烯95％～99.99％，纖維0.01％～5％，纖維為碳纖維原絲或芳綸纖維原絲。制備步驟為：1)纖維在液態(tài)雙環(huán)戊二烯中均質(zhì)分散，得到分散液；2)將分散液分為兩部分，惰性氣體保護(hù)下，在其中一份加入雙環(huán)戊二烯總摩爾數(shù)1/3000～1/1000的芳氧基鎢催化劑，攪拌均勻，得到A溶液；在另一份加入催化劑摩爾數(shù)25～45倍的烷基鋁，攪拌均勻，得到B溶液；3)溫度40～90℃、惰性氣體保護(hù)下，將A溶液和B溶液共混注射成型，得到纖維增強(qiáng)聚雙環(huán)戊二烯復(fù)合材料。相較聚雙環(huán)戊二烯材料，該復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度從25MPa增大到30.5～33.7MPa，但是仍有進(jìn)一步提升的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)、高模量聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料。

同時(shí)，本發(fā)明再提供一種聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的反應(yīng)原料制成：雙環(huán)戊二烯80％～94.5％，α-蒎烯和/或β-蒎烯0.5％～7％，彈性體5％～13％。

所述彈性體為丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁苯橡膠(SBR)中的一種或多種。彈性體不參與聚合反應(yīng)，作為增韌劑使用。

聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料的制備方法，包括以下步驟：

1)按照質(zhì)量百分?jǐn)?shù)準(zhǔn)確取各原料，混合均勻得到組合料；

2)將組合料分成A、B兩份，A份中加入主催化劑，得到溶液A；B份中加入助催化劑，得到溶液B；

3)采用反應(yīng)注射成型工藝將溶液A、溶液B混合后注入模具中，于40～70℃下反應(yīng)，即得。

步驟1)中組合料經(jīng)脫氣后，在惰性氣氛中保溫35～45℃待用。

步驟2)、3)中操作均在惰性氣氛中進(jìn)行，以避免催化失效。

所述惰性氣氛可采用氮?dú)?、氬氣或氦氣氣氛?/p>

步驟2)中主催化劑為有機(jī)膦鎢配合物或有機(jī)膦鉬配合物，其加入量為雙環(huán)戊二烯摩爾數(shù)的1/3000～1/1500。

所述有機(jī)膦鎢配合物的通式為：{W[O_mP(Ph₂R)]_n}Cl₆，式中m＝0或1，n＝2，R為C數(shù)3～12的直鏈烷基。當(dāng)m＝0時(shí)，配體為二苯基烷基膦，當(dāng)m＝1時(shí)，配體為二苯基烷基氧膦。

所述有機(jī)膦鉬配合物的通式為：{Mo[O_mP(Ph₂R)]_n}Cl₅，式中m＝0或1，n＝2，R為C數(shù)3～12的直鏈烷基。當(dāng)m＝0時(shí)，配體為二苯基烷基膦，當(dāng)m＝1時(shí)，配體為二苯基烷基氧膦。

在合成有機(jī)膦鎢或有機(jī)膦鉬配合物時(shí)，優(yōu)選采用二苯基辛基膦配體。

步驟2)中助催化劑為烷基鋁，其加入量為主催化劑摩爾數(shù)的20～30倍。即每1mol主催化劑對(duì)應(yīng)加入20～30mol助催化劑。

所述烷基鋁的通式為：AlR_xCl_3-x，式中x＝1或2，R為乙基、丁基或異丁基。助催化劑優(yōu)選一氯二乙基鋁。

所述主催化劑和助催化劑構(gòu)成雙組份催化劑，催化雙環(huán)戊二烯聚合反應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明中聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料由雙環(huán)戊二烯、蒎烯和彈性體反應(yīng)制成，其中雙環(huán)戊二烯、蒎烯同步聚合形成各自的交聯(lián)型聚合物，并進(jìn)一步構(gòu)成全互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。在該共聚物中，聚雙環(huán)戊二烯構(gòu)成第一網(wǎng)絡(luò)，聚蒎烯構(gòu)成第二網(wǎng)絡(luò)。聚蒎烯具有剛性，能夠與聚雙環(huán)戊二烯協(xié)同，提高材料的模量，相較單一的聚雙環(huán)戊二烯材料，互穿網(wǎng)絡(luò)材料的沖擊強(qiáng)度基本不變，而拉伸強(qiáng)度提高3％～25％，同時(shí)熱變形溫度也相應(yīng)提高。并且蒎烯是一種來源于松樹的天然化合物，價(jià)格低廉，用于制備復(fù)合材料可降低聚雙環(huán)戊二烯制品的成本。而彈性體作為增韌劑使用。

本發(fā)明中聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料的制備工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)及應(yīng)用。

具體實(shí)施方式

下述實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中聚雙環(huán)戊二烯/聚蒎烯互穿網(wǎng)絡(luò)材料由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的反應(yīng)原料制成：雙環(huán)戊二烯94.5％，α-蒎烯0.5％，丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物5％。