聚双环戊二烯（polydicyclopentadiene）

知识达人 · 发表于 2021-1-28 10:36:27

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简介

聚双环戊二烯PDCPD为双环戊二烯(DCPD）之均聚物或共聚物。为一种交联三维网状结构工程塑料。密度1.03g/cm3，热变形温度120℃。在-40℃时不变性。耐一般酸、碱、有机溶剂，但不耐芳烃和卤代烃。弯曲模量1790～2070MPa。拉伸强度34MPa。玻璃化温度185.5℃。悬臂梁缺口冲击强度427J/m。在六氯化钨和一氯二乙基铝组成的催化剂存在下，由双环戊二烯开环歧化聚合制得。可用反应注射成型制成各种制件。用作汽车零部件，如保险杠、缓冲板、仪表板、挡泥板等，也可用作体育用品外壳，耐化学品容器等。
设备PDCPD-RIM制品用设备由注射机、模具及合模机组成。注射机包括贮料罐、循环管路、计量泵和混合头。贮料罐需配备加热、冷却装置，并装有搅拌器、N2保护系统及自动进料装置等，循环管路需配有过滤器及热交换器等，计量精度控制在±1.5%。混合头是RIM装置的主要部件，直接影响料液混合的均匀度，为了提高注射机的利用率，可采用“一机多头”生产线。模具的密封性和传热性要求很高，但由于注模的压力不高（一般为0.3~1.0MPa），对模具的材质、结构强度要求较低，因此可用铝、铝锌合金、环氧树脂及铸钢等材质模具，降低模具投资成本。合模机用于固定模具，其锁模力、锁模精度、平行性和刚性均非常重要，PDCPD-RIM制品成型通常采用卧式锁模系统。
材料性能国家反应注射成型工程技术研究中心开发的PDCPD材料着色效果好、力学性能优异，可实现制品形状的自由设计且成型周期自由调整。材料性能见上表。
该研究中心研发的PDCPD材料除了拥有上表所描述的高力学性能外，还具有优异的耐候性、耐磨性、表面涂饰性、电绝缘性、耐酸碱性及防水性。

主要用途

污水净化槽
随着水污染问题的日益严重，各个国家都出台了相关政策，要求生活、生产污水自产自治、循环利用，因此对污水净化槽的需求量剧增。污水净化槽多采用玻璃钢制造，而玻璃钢存在生产效率低、工作环境差，以及对环境污染严重等缺陷，因此一些发达国家已禁止使用玻璃钢净化槽。在这种情况下，急需一种材料来替代玻璃钢，而PDCPD材料以其一系列的优异性能引起了污水净化槽应用领域的关注：可一步成型、生产效率高，属于“环境友好材料”；卓越的耐腐蚀性保证了其较长的使用寿命；高强度保证了其可承受足够的水压，可制备大型的、不同厚度的且结构复杂的模塑产品；生产自动化程度高，降低了劳动力成本。
氯碱行业的设备管道
氯碱生产过程中同时存在盐水腐蚀、碱腐蚀、酸腐蚀和氯气腐蚀等，成为腐蚀的重灾户，而我国氯碱的年需求量达上千万吨，因此急需防腐材料提高设备的抗腐蚀性，延长设备的使用寿命，保证安全稳定的连续生产。氯碱装置常用的材料有碳钢、铸铁、不锈钢、铜及铜合金、镍及镍合金、钛及钛合金等，碳钢和铸铁价廉易得，但耐腐蚀性差，其他金属又价格昂贵。相比之下，PDCPD制品可很好地解决氯碱厂家的困扰，其耐溶剂腐蚀的范围广，可在pH0~14之间的高温介质下工作；易于成型，可满足氯碱装置的设计要求；卓越的耐腐蚀性可极大地延长设备管道的使用寿命；与镍、钛金属相比，价格低廉。
卫浴产品
陶瓷卫浴产品由于质地洁白、结构致密、强度大及热稳定性好，多年来一直在卫浴市场占据主导地位，然而其存在两个缺点：（1）脆性大，耐冲击能力低，易碎；（2）陶瓷有一定的吸水性，吸水后膨胀，导致釉面发生龟裂。而PDCPD制品不会发生类似的问题，其高抗冲击能力可确保产品的长期安全使用。另外，PDCPD材料还具有其他优势：优异的涂饰性能、灵活多样并具有艺术性的设计，可满足客户的个性化需求；可一步成型，生产效率高；产品设计无接合缝，安全性和舒适性都令人满意；环保、无污染。
医疗设备
近期，由工信部牵头，发改委、科技部等几大部委正在研究制定加快医疗器械产业发展的政策措施，相关规划有望于年内出台。市场人士认为，在未来5年内，对医疗设备的需求有望出现大增。然而，我国医疗设备制造技术落后，材质多为不锈钢，质量重且易导热，结构精确度差，限制了高品质医疗设备的发展。而PDCPD材料可制备质量轻、体积大及空间结构精确的医疗设备，而且产品导热性低、电绝缘性高，添加一定的阻燃剂后，还可满足国家对室内用塑料的阻燃要求。基于这些优异特性，PDCPD材料可为我国医疗设备的创新发展提供保障。
皮划艇
伴随我国生活质量的提高，以及海南国际旅游岛和沿海发达地区的旅游设施规划建设，未来几年我国舰船行业将有一个较大的发展。舰船所用的玻璃钢材料刚性模量低，而PDCPD属于高刚性、高模量材料，可一步成型，整体性好，壳体无接缝、无缝隙，质轻高强，对减轻结构质量有较大的潜力。另外，由于成型简便，比钢质、木质艇省工，批量生产性好，采用PDCPD材料还可有效降低皮划艇的造价。
车辆
PDCPD可代替金属或玻璃钢而应用于车辆壳体及其他部件，其优点是：质量轻，转运、组装更省力，并且可降低生产线上工人的劳动强度、降低车辆燃油消耗及提高车辆载荷量；投资小，生产周期短，见效快；车辆壳体可实现外观自由设计，使其更加多样化、个性化；壳体喷漆前几乎不经过任何处理就可达到A级表面粗糙度；着色性、电镀性及抗老化性优异。
其他应用
PDCPD材料的低密度、高强度、高硬度、高耐冲击性及优异的耐腐蚀性使其可用于制造大型垃圾箱，替代木材制备载荷量更大、使用更耐久的物流托盘，以及高强度、高抗冲击能力、大面积的薄壁制件，如空投箱。优异的低温特性（-40℃环境下材料不变脆）则使其可用于制造摩托雪橇。PDCPD材料还在体育器材、大型电器外壳及航空制造业等领域具有很好的应用前景。

生产技术

成型工艺PDCPD制品在生产中一般采用RIM工艺，基于高纯度的DCPD（≥98%）经过开环移位聚合反应（ROMP）制得，原料多为双组分体系（A、B液），其工艺过程为：
（1）原料。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℃；
（2）模具。模具需预热到40~80℃，制品较厚或较大时，阴模、阳模应有20~40℃的温差；
（3）计量、混合及注模。A、B料液的质量比最好为1:1，差值应<5%；
（4）解压、脱模。制品结构简单时可自脱模，当有加强筋或其他复杂结构时，可借助脱模剂；
（5）整理、修饰。整个生产的成型周期在6min左右。

安全防护

待增加

补充内容

近几年，环境因素使一些发达国家对玻璃钢产品的使用进行了严格的控制，而PDCPD则属于“环境友好材料”。国家环保政策的规范、公民环保意识的加强和市场认知度的提高为PDCPD制品的高速发展提供了契机。

待增加

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