聚雙環戊二烯（PDCPD）材料是一種高性能的適用于反應注射成型（RIM）的熱固性塑料。本文簡述了該材料的發展、特點以及所用的成型工藝和設備，并介紹了國家反應注射成型工程技術研究中心開發的PDCPD材料的性能及應用，另外還對PDCPD材料的國內市場前景進行了分析和展望。

　　概述

　　PDCPD是一種具有良好應用前景的熱固性高分子材料。1985年，美國Hercules公司和Goodrich公司聯手次實現了該材料的工業化，代表性品牌有Hercules公司和日本帝人株式會社合作開發的METTON，以及Goodrich公司與瑞翁株式會社合作開發的TELENE、PENTAM系列等。PDCPD材料具有優異的物理性能和穩定的化學性能，與玻璃鋼相比，其“輕質高強”的特點更加突出，可替代金屬和某些工程塑料應用于車輛零部件、大型電器殼體、醫療設備及耐腐蝕設備等復雜的結構制件。通過追加新技術、新助劑可擴大其應用領域，節省資源及能量，適應時代的需求。

　　成型工藝及設備

　　1.成型工藝

　　PDCPD制品在生產中一般采用RIM工藝，基于高純度的DCPD（≥98%）經過開環移位聚合反應（ROMP）制得，原料多為雙組分體系（A、B液），其工藝過程為：（1）原料。A、B料液均為低黏度液體，A料含有DCPD、活化劑及添加劑，B料含有DCPD、催化劑及添加劑，黏度控制在0.2~1.0 Pa.s，料溫為20~30℃；（2）模具。模具需預熱到40~80℃，制品較厚或較大時，陰模、陽模應有20~40℃的溫差；（3）計量、混合及注模。A、B料液的質量比好為1:1，差值應＜5%；（4）解壓、脫模。制品結構簡單時可自脫模，當有加強筋或其他復雜結構時，可借助脫模劑；（5）整理、修飾。整個生產的成型周期在6min左右。圖1為PDCPD制品的成型工藝流程圖。

　　3組分混合工藝是通過將含有添加劑（增強材料、阻燃劑和染色劑等）的料液C與A和B在混合頭中均勻混合后注入模腔，反應固化后制得產品的一種技術，其優點是：可保證添加劑均勻分散在模制產品中；不會污染A、B液的循環系統，且質量控制和體系的轉換更容易。

　　2.設備

　　PDCPD-RIM制品用設備由注射機、模具及合模機組成。注射機包括貯料罐、循環管路、計量泵和混合頭。貯料罐需配備加熱、冷卻裝置，并裝有攪拌器、N2保護系統及自動進料裝置等，循環管路需配有過濾器及熱交換器等，計量精度控制在±1.5％?；旌项^是RIM裝置的主要部件，直接影響料液混合的均勻度，為了提高注射機的利用率，可采用“一機多頭”生產線。模具的密封性和傳熱性要求很高，但由于注模的壓力不高（一般為0.3~1.0MPa），對模具的材質、結構強度要求較低，因此可用鋁、鋁鋅合金、環氧樹脂及鑄鋼等材質模具，降低模具投資成本。合模機用于固定模具，其鎖模力、鎖模精度、平行性和剛性均非常重要，PDCPD-RIM制品成型通常采用臥式鎖模系統。

　　原料及材料性能

　　1.原料

　　目前，全球PDCPD-RIM制品用原料實現量產的只有美國SOJITZ公司和日本RIMTEC公司，較高的原料價格和較低的市場認知度制約了其在國內的發展。國內對原料的研究大多還停留在實驗室階段，為了打破國外對原料的壟斷，降低并穩定原料價格，國家反應注射成型工程技術研究中心（黎明化工研究院）早在“八五”期間就對PDCPD-RIM配方進行了探索性基礎研究，經過近20年的深入研究，攻克了多項技術難題，掌握了DCPD的提純、液化和改性技術，特種助劑制備技術，聚合調速技術，原料批量生產技術，以及PDCPD-RIM成型工藝技術等，開發的產品性能已達到國際同類產品的技術水平，且擁有自主知識產權。

　　根據市場和客戶需求，國家反應注射成型工程技術研究中心積極研發了一系列的PDCPD-RIM制品用原料，根據基礎配方添加助劑的不同，可分為3大體系：PDCPD-RIM、增強PDCPD-RIM和阻燃PDCPD-RIM。增強PDCPD-RIM是在基礎配方中添加增強填料，提高材料的強度與模量，并且降低收縮率。針對PDCPD材料的易燃性（LOI=19.2%），該研究中心還研發了阻燃PDCPD-RIM，這是減少火災、拓寬市場領域的有效戰略措施。

　　2.材料性能

　　國家反應注射成型工程技術研究中心開發的PDCPD材料著色效果好、力學性能優異，可實現制品形狀的自由設計且成型周期自由調整。材料性能見上表。

　　該研究中心研發的PDCPD材料除了擁有上表所描述的高力學性能外，還具有優異的耐候性、耐磨性、表面涂飾性、電絕緣性、耐酸堿性及防水性。

　　應用領域

　　PDCPD材料性能優異、設備成本低廉、成型周期短、生產效率高、產品質量穩定且工作環境友好，適合各種規模的批量、多品種制品的生產，因此應用范圍十分廣泛。下面舉出一些應用實例。

　　1.污水凈化槽

　　隨著水污染問題的日益嚴重，各個國家都出臺了相關政策，要求生活、生產污水自產自治、循環利用，因此對污水凈化槽的需求量劇增。目前，污水凈化槽多采用玻璃鋼制造，而玻璃鋼存在生產效率低、工作環境差，以及對環境污染嚴重等缺陷，因此一些發達國家已禁止使用玻璃鋼凈化槽。在這種情況下，急需一種材料來替代玻璃鋼，而PDCPD材料以其一系列的優異性能引起了污水凈化槽應用領域的關注：可一步成型、生產效率高，屬于“環境友好材料”；的耐腐蝕性保證了其較長的使用壽命；高強度保證了其可承受足夠的水壓，可制備大型的、不同厚度的且結構復雜的模塑產品；生產自動化程度高，降低了勞動力成本。圖2為由PDCPD制成的污水凈化槽。

　　2.氯堿行業的設備管道

　　氯堿生產過程中同時存在鹽水腐蝕、堿腐蝕、酸腐蝕和氯氣腐蝕等，成為腐蝕的重災戶，而我國氯堿的年需求量達上千萬噸，因此急需防腐材料提高設備的抗腐蝕性，延長設備的使用壽命，保證安全穩定的連續生產。氯堿裝置常用的材料有碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、銅及銅合金、鎳及鎳合金、鈦及鈦合金等，碳鋼和鑄鐵價廉易得，但耐腐蝕性差，其他金屬又價格昂貴。相比之下，PDCPD制品可很好地解決氯堿廠家的困擾，其耐溶劑腐蝕的范圍廣，可在pH0~14之間的高溫介質下工作；易于成型，可滿足氯堿裝置的設計要求；的耐腐蝕性可極大地延長設備管道的使用壽命；與鎳、鈦金屬相比，價格低廉。因此，PDCPD-RIM制品可廣泛應用于氯堿行業（如圖3所示）。

　　3.衛浴產品

　　陶瓷衛浴產品由于質地潔白、結構致密、強度大及熱穩定性好，多年來一直在衛浴市場占據主導地位，然而其存在兩個缺點：（1）脆性大，耐沖擊能力低，易碎；（2）陶瓷有一定的吸水性，吸水后膨脹，導致釉面發生龜裂。而PDCPD制品不會發生類似的問題，其高抗沖擊能力可確保產品的長期安全使用。另外，PDCPD材料還具有其他優勢：優異的涂飾性能、靈活多樣并具有藝術性的設計，可滿足客戶的個性化需求；可一步成型，生產效率高；產品設計無接合縫，安全性和舒適性都令人滿意；環保、無污染。圖4為由PDCPD制成的水槽。

　　4.醫療設備

　　近期，由工信部牽頭，發改委、科技部等幾大部委正在研究制定加快醫療器械產業發展的政策措施，相關規劃有望于年內出臺。市場人士認為，在未來5年內，對醫療設備的需求有望出現大增。然而，我國醫療設備制造技術落后，材質多為不銹鋼，質量重且易導熱，結構精確度差，限制了高品質醫療設備的發展。而PDCPD材料可制備質量輕、體積大及空間結構精確的醫療設備，而且產品導熱性低、電絕緣性高，添加一定的阻燃劑后，還可滿足國家對室內用塑料的阻燃要求?；谶@些優異特性，PDCPD材料可為我國醫療設備的創新發展提供保障。圖5為制造材料采用了PDCPD的CT機。

　　5.皮劃艇

　　伴隨我國生活質量的提高，以及海南國際旅游島和沿海發達地區的旅游設施規劃建設，未來幾年我國艦船行業將有一個較大的發展。目前，艦船所用的玻璃鋼材料剛性模量低，而PDCPD屬于高剛性、高模量材料，可一步成型，整體性好，殼體無接縫、無縫隙，質輕高強，對減輕結構質量有較大的潛力。另外，由于成型簡便，比鋼質、木質艇省工，批量生產性好，采用PDCPD材料還可有效降低皮劃艇的造價。圖6為由PDCPD制成的皮劃艇。

　　6.車輛

　　PDCPD可代替金屬或玻璃鋼而應用于車輛殼體及其他部件，其優點是：質量輕，轉運、組裝更省力，并且可降低生產線上工人的勞動強度、降低車輛燃油消耗及提高車輛載荷量；投資小，生產周期短，見效快；車輛殼體可實現外觀自由設計，使其更加多樣化、個性化；殼體噴漆前幾乎不經過任何處理就可達到A級表面粗糙度；著色性、電鍍性及抗老化性優異。圖7為制造材料采用了PDCPD的農用車。

　　7.其他應用

　　PDCPD材料的低密度、高強度、高硬度、高耐沖擊性及優異的耐腐蝕性使其可用于制造大型垃圾箱，替代木材制備載荷量更大、使用更耐久的物流托盤（如圖8所示），以及高強度、高抗沖擊能力、大面積的薄壁制件，如空投箱。優異的低溫特性（-40℃環境下材料不變脆）則使其可用于制造摩托雪橇（如圖9所示）。PDCPD材料還在體育器材、大型電器外殼及航空制造業等領域具有很好的應用前景。

　　展望

　　目前，國內已建成10多條PDCPD-RIM制品的生產線，產品主要集中在工程車、農用車等大型機械的殼體上。經過近10年的市場檢驗，客戶對產品較認可。一些應用領域也正在開發，比如污水凈化槽和醫療設備，還有一些應用領域（如體育器材）有待開發，因此PDCPD制品的市場潛力較大。

　　近幾年，環境因素使一些發達國家對玻璃鋼產品的使用進行了嚴格的控制，而PDCPD則屬于“環境友好材料”。國家環保政策的規范、公民環保意識的加強和市場認知度的提高為PDCPD制品的高速發展提供了契機。一旦原料實現國產化，可與國外品牌形成競爭，并進一步降低原料價格，穩定貨源供應，提供優質技術服務，從而提高國內制品生產商的利潤空間?？梢灶A見，PDCPD將在多個應用領域實現突破性增長。