[发明专利]一种聚双环戊二烯/高分子弹性体的IPN高分子合金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚双环戊二烯/高分子弹性体的IPN高分子合金材料，属于催化剂技术领域。

背景技术

现有增韧改性聚双环戊二烯材料，制备过程中用于增韧的弹性体因其不能完全溶解，即半溶解状态，使其在制备产品时，容易产生析出分层的现象。弹性体在聚双环戊二烯的分子链网络的网格中形成孤岛状。

IPN(Interpenetrating Polymer Network)：互穿聚合物网络结构，是两种或两种以上的共混聚合物，分子链相互贯穿，并至少一种聚合物分子链以化学键的方式交链而形成的网络结构。1914年Aylsworth首先在天然橡胶、硫和部分反应的苯酚甲醛树脂制成IPN结构聚合物。1941年J.J.P.Staudinger申请了第一个IPN专利，在10年后合成了以甲基丙烯酸甲酯为基材的半-IPN表面光滑，透明塑料。1960年Miller首先使用IPN这名词。1970年起Sperling小组与Frisch兄弟小组，进行了大量研究，IPN已被广泛用作抗冲击材料。离子交换树脂、阻尼材料、热塑料弹性体等等的生产。我国国内，化工系统也已使用，但应用于印染助剂特别是印花粘合剂的，尚属空白。

其性状很难一概而论。如果在室温条件下两种聚合物中有一种表现为高弹体，另一种表现为硬塑料，那么所形成的IPN既可能是增强橡胶，也可能是耐冲击塑料，视两者的相互比例和制备条件而定。

电子显微镜研究的结果表明，IPN具有两个连续的相，形成复杂的“细胞”结构。“细胞”壁和“细胞”内部分别由两种聚合物构成。这种“细胞“的尺寸大致在50～100纳米范围内。在许多情况下，“细胞”壁和“细胞”内部还存在更小的微细结构，其尺寸为10～20纳米，这种微细结构显然是由网络的互相穿插所造成的，但由于这些结构所形成的微区尺寸远比可见光的波长为小，因此典型的IPN是透明材料。

IPN在动态力学谱上也已证明存在两相，但两相的玻璃化转变区发生偏移并明显变宽，同时还伴随阻尼作用的增大(尤其在两个玻璃化转变区之间增大较多)，因而IPN在较宽的温度范围内具有消声或减振的功能。IPN也同其他热固性材料一样，交联固化后不能再次成型，这是它的缺点。

IPN结构的最大特点是可以将热力学不相容的聚合物相混而形成至少在动力学上可以稳定的合金性质的物质，构成IPN结构的聚合物合金状态物质的各种聚合物本身均为连续相，相区一般为10-100nm，远远小于可见光的波长，故呈无色透明状。这种相结构使得两相的玻璃化转变区发生偏移并变宽，这种结构特征决定了它可能兼具良好的静态和动态的力学性能，以及较宽的使用温度范围。IPN不同于简单的共混，嵌段或接枝聚合物，在性能上IPN与上面三者的明显差异有两点。一是IPN在溶剂中溶胀但不能溶解。二是IPN不发生蠕变和流动。

由于存在着化学交联点，IPN在任何溶剂中都只能溶胀，不能溶解，IPN也不会发生蠕变和流动，从而使得IPN具有更好的粘接力，因此得到较高的色牢度。由于IPN的各种聚合物的Tg(玻璃化转变温度)是可选择的，我们可以选择其中一相有较低的Tg，从而使得粘合剂具有较好的弹性和柔软性，另一相的Tg较高，用以防止粘合剂发粘。

IPN由于含有能起到“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IPN中不同聚合物存在各自的相，亦未发生化学结合，因此，IPN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，IPNS的结构和性能与制备方法有关，聚合物I/聚合物II IPN(聚合物I为第一网络，聚合物II为第二网络)的结构和性能不同于聚合物II/聚合物I IPN(聚合物II为第一网络，聚合物I为第二网络)。值得注意的是，在IPN内如存有永久性不能解脱的缠结，则IPN的某些力学性能有可能超越所含各组分聚合物的相应值。例如，聚氨酯和聚丙烯酸酯的抗张强度分别为42.07MPa、17.73MPa，伸长率分别为640％、15％；而聚氨酯/聚丙烯酸酯IPNS(80/20)的抗张强度高达48.97MPa，最大伸长率为780％。

目前，双环戊二烯通过钨、钼催化形成的产品市场上有销售；双环戊二烯通过钌催化的市场没有相关产品；同时，双环戊二烯单一材料聚合物市面上也有相关销售，但双环戊二烯与高分子弹性体的合金没有。美国METTON、日本PENTAM/TELENE公司拥有相关初级产品，但都是通过双环戊二烯与钨、钼催化形成的产物，而国内目前还没有这方面产品。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种刚性性能、韧性性能均优良的高分子合金材料。