CN112812232B - 聚三环戊二烯ptcpd高分子材料及其制备方法和应用 - Google Patents

聚三环戊二烯ptcpd高分子材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料及其制备方法和应用，所述高分子材料包括以下组分制成：三环戊二烯TCPD；催化剂；其中，三环戊二烯TCPD的重量百分比大于等于50％且小于100％。由于TCPD的分子量大，刚性大，所制得的PTCPD高分子材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯高分子材料的刚性，解决了现有技术中聚双环戊二烯材料刚度不足的技术问题。同时PTCPD高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐海水腐蚀、耐疲劳等优异特性，适用于车辆、船舶、化工管道及容器、污水处理槽、医疗设备、体育娱乐设备、卫浴产品、风电叶片、风机叶轮、深海养殖网设备等领域。

Description

聚三环戊二烯PTCPD高分子材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚双环戊二烯PDCPD高分子材料为双环戊二烯DCPD之均聚物或共聚物，是一种交联三维网状结构工程塑料。
聚双环戊二烯PDCPD是一种具有较好的耐热性、抗蠕变性、尺寸稳定性、形状记忆性、耐腐蚀性、轻质等特性的材料，可用于制造各种高性能、高附加值、高档精细产品。如：交通运输业中的汽车保险杠、护板、侧板、缓冲板、仪表板、挡泥板、发动机罩和车身壳体等；电气设备中的电动机、空调机等大型电气设备的壳体；运动器械中的摩托雪橇、冲浪板、高尔夫球车等的构件以及农业机械、土木建筑材料等。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
虽然聚双环戊二烯PDCPD具有较好的综合性能，但是其强度还不能满足某些特定工程领域里的较高要求。聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的弯曲模量为1790～2070MPa左右，对于弯曲模量要求较高的工况，如纯树脂成型时，聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不能满足要求。
发明内容
本申请实施例通过提供一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足的技术问题，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的弯曲模量为可达2800～3470MPa，还具有耐酸、耐碱、耐盐水腐蚀、耐卤素气体腐蚀、耐疲劳等优异特性，应用范围广泛。
本申请实施例提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，所述高分子材料包括以下组分制成：
三环戊二烯TCPD；
催化剂；
其中，所述三环戊二烯TCPD的重量百分比大于等于50％且小于100％。
优选地，所述高分子材料的组分还包括环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯中的一种或几种。
优选地，所述催化剂包含钨系催化剂、钼系催化剂、钌系催化剂、钛系催化剂、铼系催化剂中的一种或几种。
进一步地，所述催化剂还包含铝、镁、锡、锌、硅的金属有机化合物中的一种或几种。
进一步地，所述催化剂还包含醇、酚、BF3中的一种或几种。
进一步地，所述钨系催化剂包括钨单质、钨的氧化物、钨的卤化物、钨的羟基化合物、杂多钨酸中的一种或几种；
进一步地，所述钼系催化剂包括钼单质、钼的氧化物、钼的卤化物、钼的羟基化合物、磷钼酸、钼酸铵中的一种或几种；
进一步地，所述钌系催化剂为金属钌、钌的化合物中的一种或几种；
进一步地，所述钛系催化剂为金属钛、钛的氧化物、钛的卤化物、钛的羟基化合物中的一种或几种；
进一步地，所述铼系催化剂为金属铼、铼的氧化物、铼的卤化物、铼的羟基化合物中的一种或几种。
进一步地，所述催化剂的重量为所述三环戊二烯TCPD重量的0.01％～1％。
本申请还提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的制备方法，步骤为：
将原料配制成A、B两组分，A组分包含三环戊二烯TCPD，B组分包含催化剂；
将所述A、B两组分按比例混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热，所述混合物聚合，并交联固化成型；
打开所述模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
优选地，所述A组分还包含环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯中的一种或几种。
优选地，加热至50～80℃，使所述混合物聚合。
本申请还提供了上述的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的应用，所述聚三环戊二烯PTCPD高分子材料用于如下领域中的一个或多个：车辆、船舶、化工管道及容器、污水处理槽、医疗设备、体育娱乐设备、卫浴产品、垃圾箱、物流托盘、空投箱、集装箱、建筑模板、化粪池、沼气池、风电叶片、风机叶轮、深海养殖网设备。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请提供了一种新的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，该材料组分中含有高比例的三环戊二烯TCPD，由于三环戊二烯TCPD的分子量大，刚性大，所制得的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的刚性，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的弯曲模量可达2800～3470MPa，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足的技术问题。
2、本申请提供的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐盐水腐蚀、耐卤素气体腐蚀、耐疲劳等优异特性，应用范围广泛。
3、本申请提供的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可用于如下领域：车辆、船舶、化工管道及容器、污水处理槽、医疗设备、体育娱乐设备、卫浴产品、垃圾箱、物流托盘、空投箱、集装箱、建筑模板、化粪池、沼气池、风机叶片、风机叶轮、深海养殖网及平台等。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述串扰的问题，总体思路如下：
设计一种新的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，该材料的原料组分以三环戊二烯TCPD为主，具体包括：
三环戊二烯TCPD材料，且三环戊二烯TCPD材料的重量百分比为51％～99％；
催化剂。
所述聚三环戊二烯PTCPD高分子材料也可含有环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯等中的一种或几种。
所述高分子材料的组分还包括环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯中的一种或几种。
所述催化剂包含钨系催化剂、钼系催化剂、钌系催化剂、钛系催化剂、铼系催化剂中的一种或几种。
所述催化剂还包含铝、镁、锡、锌、硅的金属有机化合物中的一种或几种。如三乙基铝、三丁基铝、一氯二乙基铝、三异丁基铝等。
所述催化剂还包含醇、酚、BF3中的一种或几种。
所述钨系催化剂包括钨单质、钨的氧化物、钨的卤化物(如钨的硫化物、钨的氯化物)、钨的羟基化合物、杂多钨酸中的一种或几种；
所述钼系催化剂包括钼单质、钼的氧化物、钼的卤化物、钼的羟基化合物、磷钼酸、钼酸铵中的一种或几种；
所述钌系催化剂为金属钌、钌的化合物中的一种或几种；如钌卡宾催化剂。
所述钛系催化剂为金属钛、钛的氧化物、钛的卤化物、钛的羟基化合物中的一种或几种；
所述铼系催化剂为金属铼、铼的氧化物、铼的卤化物、铼的羟基化合物中的一种或几种。
所述催化剂的重量为所述三环戊二烯TCPD重量的0.01％～1％。
由于三环戊二烯TCPD的分子量大，因此三环戊二烯TCPD的刚性大，所制得的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的刚性。聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的弯曲模量可达2800～3470MPa，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本申请实施例提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，由以下组分组成：
三环戊二烯，重量百分比50％；
双环戊二烯，重量百分比49.49％；
WCl6，重量百分比0.127％；
AlEt2Cl，重量百分比0.382％；
C6H2Cl4O，重量百分比0.001％；
本实施例中，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、AlEt2Cl，B组分为三环戊二烯TCPD、WCl6、C6H2Cl4O；
步骤S2：在氮气保护下，将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至50度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
经检测，本实施例制备的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的弯曲模量为2800MPa。
实施例二
本申请实施例提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比70％；
双环戊二烯，重量百分比27％；
四环戊二烯，重量百分比2.65％；
ReCls，重量百分比0.085％；
(CH3)4Sn，重量百分比0.265％。
本实施例中，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、四环戊二烯、(CH3)4Sn，B组分为三环戊二烯TCPD、ReCls；
步骤S2：在氮气保护下，将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至60度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
经检测，本实施例制备的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的弯曲模量为2950MPa。
实施例三
本申请实施例提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比83％；
双环戊二烯，重量百分比13.7％；
五环戊二烯，重量百分比2.7％；
CpTiCl2，重量百分比0.145％；
CH3MgI，重量百分比0.435％。
本实施例中，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、五环戊二烯、CH3MgI，B组分为三环戊二烯TCPD、CpTiCl2；
步骤S2：在氮气保护下，将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至70度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
经检测，本实施例制备的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的弯曲模量为3180MPa。
实施例四
本申请实施例提供了一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比99％；
四环戊二烯，重量百分比0.901％；
钌卡宾催化剂，重量百分比0.099％。
本实施例中，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD，B组分为钌卡宾催化剂溶液；
步骤S2：将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至80度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
经检测，本实施例制备的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品的弯曲模量为3470MPa。
实施例五
本申请实施例提供的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料具有弯曲模量大、耐酸、耐碱、耐海水腐蚀、耐疲劳等优异特性，可应用于如下领域。
1、车辆
聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可替代金属或玻璃钢而应用于车辆壳体及其他部件，具有质量轻，强度大，转运、组装更省力的优势，且可降低生产线上工人的劳动强度，降低车辆燃油消耗，提高车辆载荷量。
车辆壳体可实现多样化设计，着色性、电镀性、抗老化性优异。聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可用于制作车辆的保险杠、护板、侧板、客车空调罩、车身壳体、卡车车厢等。
2、船舶
目前，船舶所用的玻璃钢材料相对密度大、刚性模量低，而聚三环戊二烯PTCPD高分子材料高刚性、高模量，可一步成型，整体性好，壳体无接缝、无缝隙，质轻高强，适于船舶制造。
3、化工管道及容器
化工生产过程中存在盐水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀和卤素气体腐蚀等，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料具有耐酸、耐碱、耐盐水腐蚀、耐卤素气体腐蚀等优异特性，可在PH 0～14之间的高温介质下工作，适合于耐腐蚀管道、电镀、电解槽及大型储罐等部件的制造。
4、污水处理槽
聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可一步成型，生产效率高，为绿色材料，很高的耐腐蚀性保证了较长的使用寿命，高强度保证了其可承受足够的水压，可制备大型、不同厚度的污水处理槽。
5、医疗设备
聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可制备质量轻、体积大且空间结构精确的医疗设备，且产品电绝缘性高。
6、体育娱乐设施
聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可制备体育娱乐设施，如乒乓球台、摩托雪橇、冲浪板、滑水板、高尔夫球车壳体及水上自行车座舱等。
7、卫浴产品
现有的陶瓷卫浴产品具有脆性大、耐冲击能力低、易碎、吸水后膨胀导致釉面皲裂等问题，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料可克服上述问题。聚三环戊二烯PTCPD高分子材料具有高抗冲击能力，可保证产品长期安全使用。
8、其它
聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的低密度、高强度、高硬度、高耐冲击性及耐腐蚀等性能可使其用于制造大型垃圾箱、空投箱、集装箱。优异的低温特性可用于制造雪橇。
另外，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料还可用于制造大型电器外壳，建筑模板，所制造的建筑模板质量轻、循环使用寿命长、能达到清水混凝土效果。聚三环戊二烯PTCPD高分子材料还可用于制造大型化粪池、沼气池、风电叶片、风机叶轮、深海养殖网设备等容器。
另外，聚三环戊二烯PTCPD高分子材料还可用作复合材料的树脂基。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并非对本申请任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本申请的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本申请的技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，其特征在于，所述高分子材料由以下组分组成：
三环戊二烯，重量百分比50％；
双环戊二烯，重量百分比49.49％；
WCl6，重量百分比0.127％；
AlEt2Cl，重量百分比0.382％；
C6H2Cl4O，重量百分比0.001％。
2.一种聚三环戊二烯PTCPD高分子材料，其特征在于，所述高分子材料由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比70％；
双环戊二烯，重量百分比27％；
四环戊二烯，重量百分比2.65％；
ReCls，重量百分比0.085％；
(CH3)4Sn，重量百分比0.265％。
3.一种如权利要求1所述的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤为：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、AlEt2Cl，B组分为三环戊二烯TCPD、WCl6、C6H2Cl4O；
步骤S2：在氮气保护下，将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至50度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
4.一种如权利要求2所述的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的制备方法，其特征在于，步骤为：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、四环戊二烯、(CH3)4Sn，B组分为三环戊二烯TCPD、ReCls；
步骤S2：在氮气保护下，将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至60度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到聚三环戊二烯PTCPD高分子材料产品。
5.一种如权利要求1或2所述的聚三环戊二烯PTCPD高分子材料的应用，其特征在于，所述聚三环戊二烯PTCPD高分子材料用于如下领域中的一个或多个：车辆、船舶、化工管道及容器、污水处理槽、医疗设备、体育娱乐设备、卫浴产品、垃圾箱、物流托盘、空投箱、集装箱、建筑模板、化粪池、沼气池、风电叶片、风机叶轮、深海养殖设备。
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