前沿聚合法制備聚雙環(huán)戊二烯.pdf

1、前沿聚合(Front Polymerization，F(xiàn)P)是一種利用一定方式引發(fā)聚合混合物中局部單體聚合，并伴隨著聚合反應(yīng)放熱，同時所釋放的熱量作為熱源繼續(xù)引發(fā)鄰近單體聚合，最終實現(xiàn)完全聚合生成聚合物的聚合方法。
　　聚雙環(huán)戊二烯(Polydicyclopentadiene，PDCPD)是由雙環(huán)戊二烯(DCPD)開環(huán)移位聚合(Ring-opening metathesis polymerization，ROMP)得到的一種熱固性塑

2、料。DCPD的聚合具有反應(yīng)放熱多、聚合速率快、操作簡便等特點。其 FP是通過在一個絕熱環(huán)境下運用雙組分催化劑催化，用熱源引發(fā)局部 DCPD單體聚合，最終完成聚合得到PDCPD的過程。
　　運用 FP法制備 PDCPD，首先在理想狀況下計算 DCPD聚合時的絕熱溫升(△Tad)，從理論上證明了DCPD可以通過自身反應(yīng)放熱保證 FP的進(jìn)行。設(shè)計出一種反應(yīng)裝置與測定方法，實驗發(fā)現(xiàn)聚合前沿面隨時間而變化，并在聚合物樣品表面留下了聚合印跡，

3、證明確實發(fā)生了所預(yù)想的前沿聚合反應(yīng)。考察了加熱模式、物質(zhì)的量比、緩聚劑量等對 FP的影響。結(jié)果表明采用水浴加熱上行聚合模式，且 DCPD單體、主催化劑、助催化劑的摩爾比為1200:1:20時，能夠保證DCPD按FP法生成PDCPD。隨著緩聚劑四氫呋喃(THF)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.6％增大到4.8%，前沿聚合速率由4.82mm·min-1降到0.81mm·min-1，前沿最高溫度由132℃降到74℃。
　　采用納米碳酸鈣(nano-Ca

4、CO3)粒子作為填充劑，運用 FP法合成PDCPD/CaCO3納米復(fù)合材料。研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能及微觀形貌。結(jié)果表明，隨著 nano-CaCO3粒子含量的增加，復(fù)合材料的沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及硬度都有不同程度的增加，而斷裂伸長率則逐漸下降。當(dāng)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的 nano-CaCO3時，復(fù)合材料的沖擊強度提高了100.3%；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的 nano-CaCO3，復(fù)合材料的拉伸強度提高了7.5%；加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

5、7%的 nano-CaCO3，復(fù)合材料的彎曲強度提高了18.3%；當(dāng) nano-CaCO3粒子質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%時，復(fù)合材料的硬度增加了15.5%。拉伸曲線表明，復(fù)合材料屬于典型的剛而韌的材料。由熱失重分析可知，加入一定量的納米粒子有利于改善復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性。微觀形貌觀察發(fā)現(xiàn)，CaCO3粒子以納米尺寸均勻地分散在 PDCPD基體中，并具有良好的結(jié)合界面，這很可能就是 nano-CaCO3粒子對聚合物的增強機理。
　　采用有機蒙脫土(

6、OMMT)粒子作為填充劑，運用 FP法合成 PDCPD/OMMT納米復(fù)合材料。探究了復(fù)合材料的機械性能及微觀形貌。結(jié)果表明，加入1%-2%的OMMT，對復(fù)合材料的力學(xué)性能有明顯的提升：當(dāng)OMMT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時，沖擊強度提高了63.3%，達(dá)到54.68 kJ·m-2；OMMT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時，復(fù)合材料的拉伸強度最大，但當(dāng) OMMT含量增加到3%時，復(fù)合材料拉伸強度下降明顯；加入 OMMT后復(fù)合材料的硬度提升明顯：當(dāng) OMMT質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)2