1.3　双环戊二烯聚合工艺

1.3.1　双环戊二烯反应注射成型工艺

双环戊二烯开环中降冰片烯环的张力很大，在催化剂作用下可开环易位聚合（ring-opening metathesis polymerization, ROMP）得到聚双环戊二烯。由于环张力的释放，聚合反应是一个快速的强放热过程，绝热条件下升温可达到160℃。在常温下，催化剂能迅速引发聚合反应，整个反应过程不到5min，交联的聚合物能在模具中固化，整个聚合过程中无副产物产生[8～10]。

图1-1是聚双环戊二烯反应注射成型（PDCPD-RIM）的一般工艺流程图。

1.3.2　聚双环戊二烯成型工艺特点

① 反应速度快　DCPD的聚合是按开环易位聚合机理进行，属放热反应，即使不加热，在催化剂的作用下，反应一旦引发，聚合反应也能在瞬间完成。

② 单体黏度低　液态DCPD的黏度很低（约0.3Pa·s），可以在短时间内充满模具，使其特别适合制造大型且形状复杂的制品。

③ 引发聚合时间可调　根据制件的大小，可以控制聚合反应开始的时间，这就使得有充分的时间混合、充模。

目前工业生产中一般采用双组分催化剂。在成型过程中，将原料分为A、B两组分，A组分包括DCPD、助催化剂、调节剂、添加剂，B组分包括DCPD、主催化剂、调节剂、添加剂。精确计量后，将A、B液在混合器头中快速混合均匀，注入预热好的模具，在极短的时间内引发聚合反应，生产出大型的或形状复杂的制件。

1.3.3　聚双环戊二烯成型工艺优点

和其他成型工艺相比，PDCPD-RIM工艺有以下几个优点。

① 计量精度要求较PU-RIM低。

② 原料体系黏度低，可控制诱导期，适合做大型形状复杂制品及增强RIM制品。

③ 加工时不需要脱模剂。

④ 做增强制品时，表面质量好，涂装时无需清洗，也不必打底漆。

⑤ 制品性能优于PU-RIM制品，而设备投资和动力消耗较PU-RIM低。

⑥ 后处理简单，制品出模后无需后固化。

1.3.4　聚双环戊二烯的环境友好性

PDCPD作为一种新型的工程塑料，不仅具有优异的性能，更值得注意的是其不论是加工工艺还是最终的制品，都具有显著的环境友好性。DCPD-RIM单体体系的黏度低、流动性好，成型时不需要很高的锁模压力，而DCPD的聚合反应又属于放热反应，成型时不需要高模温，因此，PDCPD制品的加工过程能耗极低，在原材料制备和成型加工的过程中所需要的能量远远低于聚碳酸酯、ABS、聚丙烯等传统的工程塑料（见图1-2）。据统计，每生产1kg PDCPD制品所需的能量仅为生产同等质量的聚丙烯制品的1/4，聚碳酸酯的1/10。在温室气体排放方面，根据Tenele®提供的数据，2008年每生产1kg PDCPD制品，CO2的排放量约为2.4kg；2015年每生产1kg PDCPD制品，CO2的排放量仅为1kg左右。而采用注射成型工艺，在2008年每生产1kg的ABS或PC，CO2的排放量高达7.2kg，虽然在2015年降低为4.1kg左右，但是总CO2排放量仍是PDCPD制品的4倍（见图1-3）。在回收利用方面PDCPD的环境友好性也同样得以体现，PDCPD制品的废料和废弃物仍可以再次加工粉碎造粒，作为热塑性塑料如PP、PE的填料循环利用。也可以进行裂解生成油气而得到再生利用，PDCPD制品应用于交通运输等领域时，可以减轻车身重量，从而大大提高燃油经济性，节省燃油，降低排放。