ポリジシクロペンタジエン

ポリジシクロペンタジエン

線形形式
名前
その他の名前 ポリ（ジシクロペンタジエン）；PDCPD
識別子
CAS番号	1393670-91-1
プロパティ
化学式	（C 10 H 12）n
モル質量	変数
密度	0.980-1.20 g/cm3 [ 1]
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 インフォボックス参照

ポリジシクロペンタジエン（PDCPD）は、ジシクロペンタジエン（DCPD）の開環メタセシス重合^[2]（ROMP）によって形成されるポリマー材料です。PDCPDは高い架橋を示し、高い耐衝撃性、良好な耐薬品性、高い熱たわみ温度などの特性を与えます。PDCPDは自動車業界で、トラック、バス、トラクター、建設機械のボディパネル、バンパー、その他の部品の製造によく使用されています。PDCPDは、組織工学やガス貯蔵用途の多孔質材料の作成や、自己修復ポリマーの用途で研究されています。^[3]

重合は、ルテニウム、モリブデン、タングステン、チタンなどのさまざまな遷移金属触媒を使用することで達成できるほか、光酸化還元触媒による金属フリーの条件下でも達成できます。PDCPDポリマーの正確な構造は、重合に使用される反応条件によって異なります。架橋ポリマーは親モノマーの両方のアルケンのメタセシスから生じる可能性がありますが、多くの重合条件では、モノマーの歪んだノルボルネン環のみがオレフィンメタセシスを起こし、その後の架橋ステップは線状ポリマー中の残りのオレフィンの熱縮合によって生じることが示唆されています。 ^{[3]線状PDCPDの合成のためのいくつかの新しい触媒システムは、}六塩化タングステン、オキシ四塩化タングステン（VI） 、および有機ケイ素化合物を使用して成功裏に実行されています^[4]。

反応システムは、反応速度を最大化するように配合されており、このシステムでは、2 つの成分を等容量の割合で混合する必要があります。両方の成分には、主に DCPD が含まれ、いくつかの添加剤が含まれています。触媒システムは 2 つの部分に分かれており、各部分が別々のコンポーネントになります。両方の成分を混合すると、完全な触媒システムが再結合してアクティブになります。これは、ポリウレタンなどの他の反応射出成形(RIM) システムとの重要な違いです。反応は化学量論的ではないためです。DCPD 成形では、2 つの異なる化学元素を組み合わせて特定のマトリックスを形成するわけではないため、1:1 の容量比は重要ではありません。ただし、比率が大幅に変化すると、生成される活性反応核が少なくなるため、システムの反応性が低下します。

DCPD 樹脂は、ポリウレタン業界で使用されている高圧 RIM 装置を使用して変換されますが、いくつかの小さな変更点を考慮する必要があります。最も重要な変更点は、樹脂が空気や湿気と接触しないため、タンクに窒素ブランケットが必要になることです。ツールまたは金型は密閉ツールであり、油圧プレスを使用してクランプされます。樹脂は反応中に体積が約 6% 収縮するため、これらのプレス (クランプ ユニットとも呼ばれます) は、シート モールディング コンパウンド(SMC) や膨張ポリウレタンなどの高圧を処理する必要はありません。

PDCPD のツールのほとんどはアルミニウム製です。平らな部品は機械加工されたアルミニウムから作ることができますが、より深い3D 形状の部品は鋳造アルミニウム ツールとして作られることがよくあります。体積収縮を考慮することが重要であり、すべてのキャビティの周囲にガスケットを使用する必要があります。

液体樹脂の相対密度は 0.97 で、反応すると相対密度 1.03 の固体となり、体積収縮率は 6% になります。ほとんどの部品はパネルなので、収縮のほとんどは Z 軸で発生し、厚さの変化を引き起こします。これにより、部品はツールのコア側 (つまり裏側) とうまく接触しないため、自己離型します。

反応システムは、どのような形式でも常に温度によって制御されます。つまり、液体成分の温度は反応性に強い影響を及ぼします。片側に必要な表面仕上げを施すには、その側の温度をコア側よりも高くする必要があります。そのため、ツールの両半分は、通常 60 °C と 80 °C の異なる温度で焼き入れされます。

部品成形の一般的なサイクル時間は 4 ～ 6 分です。

PDCPD にはいくつかの便利なプロパティがあります。

• 高い耐衝撃性
• 高い耐薬品性
• 高熱たわみ温度（HDT）^[5]

PDCPD には繊維強化材は含まれていませんが、繊維強化バージョンが開発中です。PDCPD を使用すると、部品全体の厚さを変えたり、リブを組み込んだり、インサートをオーバーモールドして部品の組み立てを簡単にしたりできます。PDCPD は一括塗装できないため、成形後に塗装する必要があります。

PDCPD はまだ新しい材料であるため、用途は非常に限られています。主な用途は、主にトラクター、建設機械、トラック、バスのボディパネルです。工業用途では、主に塩素アルカリ製造用の部品として使用されています (例:電解槽のセルカバー)。剛性、3D デザイン、耐腐食性と組み合わせて耐衝撃性が求められるその他の用途にも使用されます。

PDCPDはリサイクルできません。2020年7月、研究者らは、この強靭な熱硬化性プラスチックの分解可能なバージョンを製造する技術の開発を報告しました。この技術は、リサイクル可能なプラスチックの75％に含まれない他のプラスチックにも適用できる可能性があります。^{[6] [7]}

• Davidson, TA; Wagener, KB (1998). 「ジシクロペンタジエンの重合：メカニズムの調査」。Journal of Molecular Catalysis A: Chemical . 133 (1–2): 67–74. doi :10.1016/S1381-1169(98)00091-0。
• ポリジシクロペンタジエン - 高分子科学学習センター
• ポリジシクロペンタジエン (PDCPD) の特性 - MatWeb データベース