[发明专利]一种聚双环戊二烯复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种聚双环戊二烯复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域，该复合材料由原料组合物反应得到，该原料组合物包含双环戊二烯、改性二氧化硅和催化剂，原料组合物中的双环戊二烯作为100质量份时，改性二氧化硅为0.01‑2质量份，催化剂为0.01‑0.5质量份，所述改性二氧化硅为含有乙基和乙烯基的二氧化硅，所述的催化剂为一代Grubbs催化剂或二代Grubbs催化剂。制备得到的聚双环戊二烯复合材料兼具较高的拉伸强度、拉伸韧性和冲击韧性，改性二氧化硅添加量少，效率高，相对于100质量份的双环戊二烯，仅填充少量改性二氧化硅，例如0.1～0.2质量份改性二氧化硅，即可实现15％的屈服强度，500％的拉伸韧性，100％的冲击韧性的提高。

技术领域

本发明涉及一种热固性聚合物基复合材料，更具体而言，涉及一种二氧化硅/聚双环戊二烯复合材料，及该复合材料的制备方法。

背景技术

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抗冲性和模量的工程塑料，其单体双环戊二烯为石油化工乙烯生产中产量较大的一种副产品。

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。如：交通运输业中的汽车保险杠、护板、侧板、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。美国、日本、欧洲等国已实现了聚双环戊二烯的工业生产，国外现行聚双环戊二烯生产采用反应注射成型(RIM)和树脂传递模塑成型(RTM)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。由于聚双环戊二烯是一种热固性树脂，具有热固性树脂的一般特点，纯的聚双环戊二烯在冲击韧性、屈服强度方面还不能满足汽车领域、建筑模板等特殊工程领域的要求。

二氧化硅(SiO₂)是一种成本低、无毒、无污染、轻质、微观结构近似球形的白色粉末，具有高的比表面积，粒径可小至纳米级，是一种优良的增强材料。由于纯的SiO₂表面具有大量的极性羟基(-OH)，与非极性的DCPD界面相容性以及分散性较差，因此需在SiO₂表面引入非极性基团以增加DCPD单体与SiO₂的界面相容性和分散性，这是实现SiO₂对PDCPD增强的关键。中国专利CN106632776A(发明人等的前期研究)公开了一种聚双环戊二烯复合材料的制备方法，通过添加非极性基团的二氧化硅，从而实现聚双环戊二烯复合材料的增强增韧。

发明内容

中国专利CN106632776A中，通过添加非极性基团二氧化硅达到提升拉伸强度和拉伸韧性的效果。然而，在复合材料的实际应用中，屈服强度和冲击韧性及其重要，而在专利文献中并未提及。发明人的后期实验证明单一基团的非极性基团的二氧化硅，同时高效提升屈服强度、拉伸韧性和冲击韧性，非常具有挑战。

因此，本发明的目的，提供高屈服强度、高拉伸韧性、高冲击韧性的聚双环戊二烯复合材料。

本发明人等经过深入研究，最终发现：同时含有乙基和乙烯基的改性二氧化硅在双环戊二烯中具有良好的界面相容性和分散性，进而通过原位聚合制备聚双环戊二烯复合材料，该聚双环戊二烯复合材料与纯的聚双环戊二烯材料相比，屈服强度、拉伸韧性和冲击韧性均得到有效提升。

即，一种聚双环戊二烯复合材料，由原料组合物反应得到，其特征在于：该原料组合物包含双环戊二烯、改性二氧化硅和催化剂，原料组合物中的双环戊二烯作为100质量份时，改性二氧化硅为0.01-2质量份，催化剂为0.01-0.5质量份，所述改性二氧化硅为含有乙基和乙烯基的二氧化硅，所述的催化剂为一代Grubbs催化剂或二代Grubbs催化剂。

进而，改性二氧化硅的平均直径为100-1500nm。