CN110483744A - 一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型材料技术领域，尤其涉及一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺。包括A组份和B组份，其中，所述A组份包括双环戊二烯、三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛以及玻璃纤维，所述双环戊二烯与三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛的质量比为100~300:1:0.1，所述玻璃纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1~1%，所述A组份包括双环戊二烯、钌卡宾催化剂以及碳纤维，所述双环戊二烯和钌卡宾催化剂的质量比100~200:1，所述碳纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1~0.5%。与现有技术相比，本发明提供一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺，通过对助剂以及辅料的科学的选配，使其成品在具有高韧性的同时，其强度得到有效增加，进而增加了产品的使用寿命。

Description

一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺
技术领域
本发明属于新型材料技术领域，尤其涉及一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺。
背景技术
聚双环戊二烯(英文字母缩写为PDCPD)工程塑料，它是一种机械物理综合性能很好的新型工程材料，同时拥有高抗冲击强度、高弯曲摸量(韧性指标)、高硬度、高热变形温度和很好的抗老化性能。该技术属于国家鼓励的高新技术，制件工艺灵活、简单，特别适宜制成高强度、大面积的超薄制件。
因此，在汽车工业，工程机械制造业、医疗和体育器材、石化管道及民用设施等领域展现了极为广阔的应用前景。尤其在美国卡特彼勒、特雷克斯、德国利勃海尔、瑞典沃尔沃、山特维克和日本建机、小松等著名公司对PDCPD工程塑料的研发与应用已有很多年，这些成熟的技术与产品也已进入市场销售，在高效、节能、环保、减排和再生循环利用方面呈现出了越来越良好的经济效益与社会效益，成型产品可适用于汽车外壳配件、雪橇、皮划艇、化工管道阀门等。
反应注射成型工艺(RIM)是将两种具有化学活性的低分子量的液体原料在高压下经撞击混合，然后注入密闭的模具内，完成聚合、交联、固化等化学反应并形成制件的工艺过程。这种将聚合反应与注射模塑结合为一体的工艺具有物料混合效率高、节能、产品性能好、成本低、制件设计灵活等优点。目前市场上最广泛使用的反应注射成型工艺(RIM)是以AB料形式的双料注射，还没有将浆液配方直接单料注射的工艺。该单料RIM工艺的特点：操作便捷、设备简易、经济环保。
目前，现有的聚双环戊二烯主要工艺是A、B料液均为低黏度液体，A料含有DCPD、活化剂及添加剂，B料含有DCPD、催化剂及添加剂，黏度控制在0.2~1.0 Pa.s，料温为20~30℃，然后经反应注射成型工艺成型即可，催化剂以及添加剂的不同决定了聚双环戊二烯复合材料成品性能，为此，本发明提高一种固化时间短且韧性好、强度高的聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺。
发明内容
本发明针对上述的聚双环戊二烯复合材料所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单、成本低廉且固化时间短、韧性好、强度高的聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种聚双环戊二烯复合材料，包括A组份和B组份，其中，所述A组份包括双环戊二烯、三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛以及玻璃纤维，所述双环戊二烯与三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛的质量比为100~300:1:0.1，所述玻璃纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1~1%，所述A组份包括双环戊二烯、钌卡宾催化剂以及碳纤维，所述双环戊二烯和钌卡宾催化剂的质量比100~200:1，所述碳纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1~0.5%。
本发明还提供了（具）制备上述一种聚双环戊二烯复合材料的反应注射成型工艺，包括以下有效步骤：
a、将A组份和B组份的原料分别在A、B两个搅拌桶内以甲苯为溶剂搅拌均匀；
b、将搅拌后的A组份和B组份加入到C搅拌桶内继续搅拌；
c、待搅拌后，保持30度以下通过注塑机注入模具中；
d、模具升至60度，保持60度25秒固化；
e、脱模即可。
作为优选，所述a步骤，先将洁净的碳纤维加到装有过氧化氢的容器中，进行磁力搅拌，在110℃氧化3h过滤后用去离子水清洗，再放到浓硝酸中于120℃处理12h，清洗后在100℃真空干燥，然后加到装有质量分数为15%的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，用盐酸调节PH为5-6，在60-65℃处理6h后，清洗后再在80℃真空干燥24h后再进行使用。
作为优选，所述碳纤维为短切碳纤维。
作为优选，所述玻璃纤维为玻璃纤维粉。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、 本发明提供一种聚双环戊二烯复合材料及其反应注射成型工艺，通过对助剂以及辅料的科学的选配，使其成品在具有高韧性的同时，其强度得到有效增加，进而增加了产品的使用寿命。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，本实施例提供一种聚双环戊二烯复合材料反应注射成型工艺
首先称取双份的双环戊二烯100份、三氟化硼乙醚络合物1份、二氯二茂钛0.1份、玻璃纤维粉1份，钌卡宾催化剂1份、碳纤维0.5份，然后，将100份的双环戊二烯、1份的三氟化硼乙醚络合物、0.1份的二氯二茂钛以及1份的玻璃纤维粉加入到A搅拌桶中，另外，在加重总重量份数二分之一的甲苯溶液中，搅拌均匀，将100份的双环戊二烯、1份的钌卡宾催化剂以及0.5份加入到B搅拌桶中另外，在加重总重量份数二分之一的甲苯溶液中，搅拌均匀。
上述原料中，三氟化硼乙醚络合物在双环戊二烯聚合时能起到催化调节作用，加速凝胶，抑制凝胶过程中各原料进一步交联反应，玻璃纤维能够对双环戊二烯起到增加强度的作用，改善制备的弹性体的强度和耐磨性能；同时还能够节约生产成本，而二氯二茂钛催化活性高，且通过二氯二茂钛催化剂将长链加接到短链的分支结构中，所得的聚双环戊二烯拥有较高的规整度使其不但有优良的物理性能，又有很好的加工性能，进而得到更为优质的产品。
而碳纤维材料与双环戊二烯单体进行均匀共混，反应注射成型后碳纤维材料与聚双环戊二烯材料界面结合性好，在本实施例中，为了使碳纤维更为的作用，在将碳纤维投放到B搅拌桶之前，需要预处理。即先将洁净的碳纤维加到装有过氧化氢的容器中，进行磁力搅拌，在110℃氧化3h过滤后用去离子水清洗，再放到浓硝酸中于120℃处理12h，清洗后在100℃真空干燥，然后加到装有质量分数为15%的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，用盐酸调节PH为5-6，在60-65℃处理6h后，清洗后再在80℃真空干燥24h后再进行使用。这样能够使得碳纤维表面的沟槽加深了，表面变得粗糙，能有效传递载荷，充分发挥碳纤维的特性，提高复合材料 的力学性能，拉伸性能、弯曲强度和冲击强度都得到了提升。而钌卡宾催化剂则具有降低固化时间的作用。
将搅拌后的A组份和B组份加入到C搅拌桶内继续搅拌；待搅拌后，保持30度以下通过注塑机注入模具中；模具升至60度，保持60度25秒固化；脱模即可。
实施例2，本实施例提供一种聚双环戊二烯复合材料反应注射成型工艺
首先称取双环戊二烯300份、三氟化硼乙醚络合物1份、二氯二茂钛0.1份、玻璃纤维粉1份，钌卡宾催化剂1份、碳纤维0.5份，然后，将200份的双环戊二烯、1份的三氟化硼乙醚络合物、0.1份的二氯二茂钛以及1份的玻璃纤维粉加入到A搅拌桶中，另外，在加重总重量份数二分之一的甲苯溶液中，搅拌均匀，将100份的双环戊二烯、1份的钌卡宾催化剂以及0.5份加入到B搅拌桶中另外，在加重总重量份数二分之一的甲苯溶液中，搅拌均匀。
上述原料中，三氟化硼乙醚络合物在双环戊二烯聚合时能起到催化调节作用，加速凝胶，抑制凝胶过程中各原料进一步交联反应，玻璃纤维能够对双环戊二烯起到增加强度的作用，改善制备的弹性体的强度和耐磨性能；同时还能够节约生产成本，而二氯二茂钛催化活性高，且通过二氯二茂钛催化剂将长链加接到短链的分支结构中，所得的聚双环戊二烯拥有较高的规整度使其不但有优良的物理性能，又有很好的加工性能，进而得到更为优质的产品。
而碳纤维材料与双环戊二烯单体进行均匀共混，反应注射成型后碳纤维材料与聚双环戊二烯材料界面结合性好，在本实施例中，为了使碳纤维更为的作用，在将碳纤维投放到B搅拌桶之前，需要预处理。即先将洁净的碳纤维加到装有过氧化氢的容器中，进行磁力搅拌，在110℃氧化3h过滤后用去离子水清洗，再放到浓硝酸中于120℃处理12h，清洗后在100℃真空干燥，然后加到装有质量分数为15%的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，用盐酸调节PH为5-6，在60-65℃处理6h后，清洗后再在80℃真空干燥24h后再进行使用。这样能够使得碳纤维表面的沟槽加深了，表面变得粗糙，能有效传递载荷，充分发挥碳纤维的特性，提高复合材料 的力学性能，拉伸性能、弯曲强度和冲击强度都得到了提升。而钌卡宾催化剂则具有降低固化时间的作用。
将搅拌后的A组份和B组份加入到C搅拌桶内继续搅拌；待搅拌后，保持30度以下通过注塑机注入模具中；模具升至60度，保持60度25秒固化；脱模即可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种聚双环戊二烯复合材料，包括A组份和B组份，其特征在于，其中，所述A组份包括双环戊二烯、三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛以及玻璃纤维，所述双环戊二烯与三氟化硼乙醚络合物、二氯二茂钛的质量比为100～300:1:0.1，所述玻璃纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1～1％，所述A组份包括双环戊二烯、钌卡宾催化剂以及碳纤维，所述双环戊二烯和钌卡宾催化剂的质量比100～200:1，所述碳纤维添加量为双环戊二烯质量的0.1～0.5％。
2.制备上述权利要求1所述的一种聚双环戊二烯复合材料的反应注射成型工艺，其特征在于，包括以下有效步骤：
a、将A组份和B组份的原料分别在A、B两个搅拌桶内(以甲苯为溶剂)搅拌均匀；
b、(将搅拌后的A组份和B组份加入到C搅拌桶内继续搅拌；)
c、待搅拌后，保持30度以下通过注塑机注入模具中；
d、模具升至60度，保持60度25秒固化；
e、脱模即可。
3.根据权利要求2所述的一种聚双环戊二烯复合材料的反应注射成型工艺，其特征在于，所述a步骤，先将洁净的碳纤维加到装有过氧化氢的容器中，进行磁力搅拌，在110℃氧化3h过滤后用去离子水清洗，再放到浓硝酸中于120℃处理12h，清洗后在100℃真空干燥，然后加到装有质量分数为15％的硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，用盐酸调节PH为5-6，在60-65℃处理6h后，清洗后再在80℃真空干燥24h后再进行使用。
4.根据权利要求3所述的一种聚双环戊二烯复合材料的反应注射成型工艺，其特征在于，所述碳纤维为短切碳纤维。
5.根据权利要求2所述的一种聚双环戊二烯复合材料的反应注射成型工艺，其特征在于，所述玻璃纤维为玻璃纤维粉。
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