[发明专利]一种聚双环戊二烯/聚苯乙烯互穿聚合物网络及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚双环戊二烯/聚苯乙烯互穿聚合物网络，还涉及一种该互穿聚合物网络的制备方法，属于有机复合材料及其合成技术领域。

背景技术

互穿聚合物网络是由两种或多种各自交联和相互穿透的聚合物网络组成的高分子共混物，简称IPNS。合成方法主要有分步法和同步法两种。分步法是将已经交联的聚合物（由第一单体聚合形成的第一网络）置入含有催化剂、交联剂等的第二单体或预聚物中，使其溶胀，然后使第二单体或预聚体就地聚合并交联形成第二网络，所得产品称分步互穿聚合物网络。同步法，是将两种或多种单体在同一反应器中按各自聚合和交联历程进行反应，形成同步互穿网络。在由两种聚合物形成的网络中，如果有一种是线型分子，该网络称为半互穿聚合物网络。 

IPNS的特点在于含有能起到“强迫相容”作用的互穿网络，不同聚合物分子相互缠结形成一个整体，不能解脱。在IPNS中不同聚合物存在各自的相，亦未发生化学结合，因此，IPNS不同于接枝或嵌段共聚物，亦不同于一般高分子共混物或高分子复合材料。值得注意的是，在IPNS内如存有永久性不能解脱的缠结，则IPNS的某些力学性能数值有可能超越所含各组分聚合物的相应值。 

聚双环戊二烯（Polydicyclopentadiene，英文缩写PDCPD）是由单体双环戊二烯在催化剂的作用下聚合而成的一种兼具高抗冲性和高模量的工程塑料。国外现行聚双环戊二烯生产采用反应注射成型（RIM，Reaction Injection Molding）和树脂传递模塑成型（RTM，Resin Transfer Molding）工艺，此两种工艺均具有成型速度快、加工温度低、注射压力低等优越的特点。目前所使用的催化剂体系包括芳氧基、有机膦钨、钼配合物催化剂及钌、锇的卡宾催化剂。其中前者必须要有助催化剂才能有效的使双环戊二烯发生聚合，属于双组分配位催化体系，因其成本较低，是目前使用较多的一种。

聚双环戊二烯工程塑料具有好的耐热性、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。但随着社会的发展，工程塑料的应用领域也在不断的拓宽，相应对材料的性能提出的更高的要求，聚双环戊二烯工程塑料在拉伸强度和热变形温度上还有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种聚双环戊二烯/聚苯乙烯互穿聚合物网络及其制备方法。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种聚双环戊二烯/聚苯乙烯复合材料，是由以下重量份的聚合单体同步聚合而成：双环戊二烯60-99份，苯乙烯或苯环取代苯乙烯1-40份，二乙烯苯0.01-8份；其中苯环取代苯乙烯中取代基选自卤素或碳原子数为1-6的烷基取代基。

本发明的目的还在于提供一种聚双环戊二烯/聚苯乙烯复合材料的制备方法，其步骤如下：

1）取1-40份的苯乙烯或苯环取代苯乙烯和0.01-10份的二乙烯苯在40-90℃下溶于60-99份的双环戊二烯中，得到混合溶液；

2）将混合溶液分成A、B两份，A份中加入用于催化双环戊二烯聚合的钨或钼主催化剂，搅拌均匀得到A溶液；B份中加入用于催化双环戊二烯聚合的烷基铝助催化剂，并加入用于催化苯乙烯或苯环取代苯乙烯和二苯乙烯聚合的自由基引发剂，搅拌均匀得到B溶液；

3）在30-80℃条件下，采用注射成型工艺将A溶液和B溶液共混注射至预热的模具中，保温成型得到聚双环戊二烯-聚苯乙烯复合材料。

苯环取代苯乙烯的结构如下式：

 

R₁、R₂、R₃、R₄、R₅分别代表苯乙烯的苯环上可供取代基取代的位置，取代基选自卤素如F、Cl、Br原子，碳原子数为1-6的烷基取代基如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基，异丁基，三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基。未被取代时相应位置为H原子。在苯环取代苯乙烯存在且稳定的前提下，取代数量、位置和种类可任意组合。

本发明的复合材料为互穿网络聚合物，第一网络为聚双环戊二烯；在聚苯乙烯中聚合有少量的二乙烯苯，使单链的聚苯乙烯通过二乙烯苯连接形成第二网络。双环戊二烯（PDCPD）由开环易位催化体系进行开环易位聚合得到交联的聚双环戊二烯，而不能被由自由基引发聚合；苯乙烯及苯环取代苯乙烯及二乙烯苯可被自由基引发聚合，而不能被开环易位催化体系聚合。本发明将上述两体系进行组合，形成双单体和双催化体系，由双环戊二烯的开环聚合所产生的热量同时引发苯乙烯聚合。