阻燃性聚三环戊二烯ptcpd材料及其制备方法
阅读说明：本技术 阻燃性聚三环戊二烯ptcpd材料及其制备方法 (Flame-retardant polytriecyclopentadiene PTCPD material and preparation method thereof ) 是由 刘畅 于 2021-02-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料及其制备方法,所述材料包括以下组分：三环戊二烯TCPD,催化剂,阻燃剂；其中,所述三环戊二烯TCPD的重量百分比为51％～90％,所述阻燃剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的重量的10％～40％。由于TCPD的分子量大,刚性大,所制得的PTCPD高分子材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯高分子材料的刚性,阻燃剂的添加使得材料具有很好的阻燃性。同时PTCPD高分子材料还具有耐酸、耐碱、耐海水腐蚀、耐疲劳等优异特性,应用范围广泛。(The invention discloses a flame-retardant polytriecyclopentadiene PTCPD material and a preparation method thereof, wherein the material comprises the following components: tricyclopentadiene TCPD, a catalyst and a flame retardant; wherein the weight percentage of the tricyclopentadiene TCPD is 51-90%, and the weight of the flame retardant is 10-40% of the weight of the tricyclopentadiene TCPD. Because TCPD has large molecular weight and high rigidity, the rigidity of the prepared PTCPD high polymer material is far greater than that of the existing polydicyclopentadiene high polymer material, and the material has good flame retardance due to the addition of the flame retardant. Meanwhile, the PTCPD high polymer material also has the excellent characteristics of acid resistance, alkali resistance, seawater corrosion resistance, fatigue resistance and the like, and has a wide application range.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料及其制备方法。
背景技术
聚双环戊二烯PDCPD高分子材料为双环戊二烯DCPD之均聚物或共聚物，是一种交联三维网状结构工程塑料。聚双环戊二烯PDCPD 是一种具有较好的耐热性、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、缓冲板、仪表板、挡泥板、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。
但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：
虽然聚双环戊二烯PDCPD具有较好的综合性能，但是其强度还不能满足某些特定工程领域里的较高要求。聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的弯曲模量为1790～2070MPa左右，对于弯曲模量要求较高的工况，聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不能满足要求。
此外，聚双环戊二烯PDCPD易燃，遇到火源时，若温度高于其着火点，便会燃烧，如何对其进行阻燃，一直是本领域技术人员致力于解决的难题。
发明内容
本申请实施例通过提供一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足且易燃的技术问题，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料的强度大，具有良好的阻燃性，还具有耐酸、耐碱、耐酸、耐碱、耐盐水腐蚀、耐卤素气体腐蚀、耐疲劳等优异特性，应用范围广泛。
本申请实施例提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，其特征在于，所述材料包括以下组分：
三环戊二烯TCPD；
催化剂；
阻燃剂；
其中，所述三环戊二烯TCPD的重量百分比为51％～90％。
优选地，所述材料的组分还包括环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯中的一种或几种。
优选地，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、硼酸锌、十溴二苯乙烷、包覆红磷、氯化石蜡、氯磺酰化聚乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、卤代降冰片烯中的一种或几种。
优选地，所述阻燃剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的重量的 10％～40％。
优选地，所述催化剂包括主催化剂和助催化剂；
所述主催化剂为钨系催化剂、钼系催化剂、钌系催化剂、钛系催化剂、铼系催化剂中的一种或几种；
所述助催化剂为铝、镁、锡、锌、硅的金属有机化合物中的一种或几种。
优选地，所述催化剂还包含调节剂，所述调节剂为氧气、醇、酚、 BF3中的一种或几种。
优选地，所述催化剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的重量的 0.01％～1％。
本申请实施例还提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料的制备方法，其特征在于，步骤为：
将原料配制成A、B两组分，A组分包含三环戊二烯TCPD、助催化剂、阻燃剂，B组分包含三环戊二烯TCPD、主催化剂；
将所述A、B两组分按比例混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热，所述混合物聚合，并交联固化成型；
打开所述模具，脱模，得到阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品。
优选地，所述三环戊二烯TCPD占所述原料的重量百分比为 51％～90％，所述阻燃剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的重量的 10％～40％。
优选地，所述A组分还包含环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯中的一种或几种。
优选地，所述主催化剂为钨系催化剂、钼系催化剂、钌系催化剂、钛系催化剂、铼系催化剂中的一种或几种；
所述助催化剂为铝、镁、锡、锌、硅的金属有机化合物中的一种或几种。
进一步地，所述钨系催化剂包括钨单质、钨的氧化物、钨的卤化物、钨的羟基化合物、杂多钨酸中的一种或几种；
进一步地，所述钼系催化剂包括钼单质、钼的氧化物、钼的卤化物、钼的羟基化合物、磷钼酸、钼酸铵中的一种或几种；
进一步地，所述钌系催化剂为金属钌、钌的氧化物、钌的卤化物、钌的羟基化合物中的一种或几种；
进一步地，所述钛系催化剂为金属钛、钛的氧化物、钛的卤化物、钛的羟基化合物中的一种或几种；
进一步地，所述铼系催化剂为金属铼、铼的氧化物、铼的卤化物、铼的羟基化合物中的一种或几种。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1、本申请提供了一种新的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，该材料组分中含有高比例的三环戊二烯TCPD，由于三环戊二烯TCPD 的分子量大，刚性大，所制得的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的刚性，同时，阻燃剂的添加使得材料具有很好的阻燃性。
2、本申请提供的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料还具有耐酸、耐碱、耐盐水腐蚀、耐卤素气体腐蚀、耐疲劳等优异特性，应用范围广泛。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，解决了现有技术中聚双环戊二烯PDCPD的材料刚度不足且易燃的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
设计一种新的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，该材料的组分以三环戊二烯TCPD为主，具体包括：
三环戊二烯TCPD材料，且三环戊二烯TCPD材料的重量百分比为51％～90％；
催化剂；
阻燃剂。
所述阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料也可含有环戊二烯、双环戊二烯、四环戊二烯、五环戊二烯等中的一种或几种。
所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、聚磷酸铵、八溴醚、磷酸三苯酯、六溴环十二烷、硼酸锌、十溴二苯乙烷、包覆红磷、氯化石蜡、氯磺酰化聚乙烯、氯化聚丙烯、氯化聚乙烯、卤代降冰片烯中的一种或几种。
所述阻燃剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的重量的10％～ 40％。
所述催化剂包含钨系催化剂、钼系催化剂、钌系催化剂、钛系催化剂、铼系催化剂中的一种或几种。
所述催化剂还包含铝、镁、锡、锌、硅的金属有机化合物中的一种或几种。如三乙基铝、三丁基铝、一氯二乙基铝、三异丁基铝等。
所述催化剂还包含氧气、醇、酚、BF3中的一种或几种。
所述钨系催化剂包括钨单质、钨的氧化物、钨的卤化物(如钨的硫化物、钨的氯化物)、钨的羟基化合物、杂多钨酸中的一种或几种；
所述钼系催化剂包括钼单质、钼的氧化物、钼的卤化物、钼的羟基化合物、磷钼酸、钼酸铵中的一种或几种；
所述钌系催化剂为金属钌、钌的氧化物、钌的卤化物、钌的羟基化合物中的一种或几种；如Grubbs’I代、Grubbs’II代钌催化剂。
所述钛系催化剂为金属钛、钛的氧化物、钛的卤化物、钛的羟基化合物中的一种或几种；
所述铼系催化剂为金属铼、铼的氧化物、铼的卤化物、铼的羟基化合物中的一种或几种。
所述催化剂的重量为所述三环戊二烯TCPD的总重量的0.01％～ 1％。
由于三环戊二烯TCPD的分子量大，因此三环戊二烯TCPD的刚性大，所制得的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料的刚性远大于现有的聚双环戊二烯PDCPD高分子材料的刚性。同时，阻燃剂的添加使得材料具有很好的阻燃性。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例一
本申请实施例提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，由以下组分组成：
三环戊二烯，重量百分比51％；
双环戊二烯，重量百分比28.09％；
WCl6，重量百分比0.127％；
AlEt2Cl，重量百分比0.383％；
六苯氧基环三磷腈，重量百分比20.4％；
本实施例中，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、AlEt2Cl、六苯氧基环三磷腈，B组分为三环戊二烯TCPD、 WCl6；
步骤S2：将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至50度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品。
经检测，本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的弯曲模量为3184MPa。
将制品试样按照ANSI/UL-94标准进行燃烧实验，结果表明制品试样的阻燃值为V-0，证明本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯 PTCPD材料产品具有良好的阻燃性。
实施例二
本申请实施例提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比70％；
双环戊二烯，重量百分比7％；
四环戊二烯，重量百分比1.65％；
ReCls，重量百分比0.09％；
(CH3)4Sn，重量百分比0.26％；
氯化石蜡，重量百分比21％。
本实施例中，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、四环戊二烯、(CH3)4Sn、氯化石蜡，B组分为三环戊二烯TCPD、钼ReCls；
步骤S2：将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至72度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料。
经检测，本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的弯曲模量为3210MPa。
将制品试样制成片状进行燃烧实验，试样水平悬置，用喷灯点燃 30s后移开喷灯，试样的燃烧火焰在距点燃点16～60mm处熄灭。而未添加氯化石蜡阻燃剂时，同样的燃烧实验下，试样以34mm/min的燃烧速度燃尽。
实施例三
本申请实施例提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比80％；
双环戊二烯，重量百分比3.6％；
CpTiCl2，重量百分比0.1％；
CH3MgI，重量百分比0.3％；
氢氧化铝，重量百分比16％。
本实施例中，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD、双环戊二烯、五环戊二烯、CH3MgI、氢氧化铝，B组分为三环戊二烯TCPD、CpTiCl2；
步骤S2：将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至65度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料。
经检测，本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的弯曲模量为3304MPa。
将制品试样按照ANSI/UL-94标准进行燃烧实验，结果表明本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品具有良好的阻燃性。
实施例四
本申请实施例提供了一种阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料，由以下组分组成：
三环戊二烯TCPD，重量百分比90％；
Grubbs’I代钌催化剂，重量百分比1％；
三氯降冰片烯，重量百分比9％。
本实施例中，阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的制备工艺如下：
步骤S1：将原料配制成A、B两组分，A组分为三环戊二烯TCPD， B组分为Grubbs’I代钌催化剂溶液；
步骤S2：将A、B两组分混合，并将混合物注射到闭合的模具的型腔中；加热至78度，混合物迅速聚合，并交联固化成型；
步骤S3：打开模具，脱模，得到阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品。
经检测，本实施例制备的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的弯曲模量为3410MPa。
将制品试样按照JISK-6911标准进行燃烧实验，其火焰燃烧距离为7mm。同等工况下，未添加阻燃剂的制品的火焰燃烧距离为 125mm。可见添加阻燃剂的阻燃性聚三环戊二烯PTCPD材料产品的阻燃性明显提高。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并非对本申请任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本申请方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本申请的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本申请的技术方案的范围内。