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前沿聚合(Front Polymerization,FP)是一种利用一定方式引发聚合混合物中局部单体聚合,并伴随着聚合反应放热,同时所释放的热量作为热源继续引发邻近单体聚合,最终实现完全聚合生成聚合物的聚合方法。聚双环戊二烯(Polydicyclopentadiene,PDCPD)是由双环戊二烯(DCPD)开环移位聚合(Ring-opening metathesis polymerization,ROMP)得到的一种热固性塑料。DCPD的聚合具有反应放热多、聚合速率快、操作简便等特点。其FP是通过在一个绝热环境下运用双组分催化剂催化,用热源引发局部DCPD单体聚合,最终完成聚合得到PDCPD的过程。运用FP法制备PDCPD,首先在理想状况下计算DCPD聚合时的绝热温升(△Tad),从理论上证明了DCPD可以通过自身反应放热保证FP的进行。设计出一种反应装置与测定方法,实验发现聚合前沿面随时间而变化,并在聚合物样品表面留下了聚合印迹,证明确实发生了所预想的前沿聚合反应。考察了加热模式、物质的量比、缓聚剂量等对FP的影响。结果表明采用水浴加热上行聚合模式,且DCPD单体、主催化剂、助催化剂的摩尔比为1200:1:20时,能够保证DCPD按FP法生成PDCPD。随着缓聚剂四氢呋喃(THF)的质量分数由0.6%增大到4.8%,前沿聚合速率由4.82mm·min-1降到0.81mm·min-1,前沿最高温度由132℃降到74℃。采用纳米碳酸钙(nano-Ca CO3)粒子作为填充剂,运用FP法合成PDCPD/Ca CO3纳米复合材料。研究了复合材料的力学性能、热性能及微观形貌。结果表明,随着nano-Ca CO3粒子含量的增加,复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度以及硬度都有不同程度的增加,而断裂伸长率则逐渐下降。当加入质量分数为4%的nano-Ca CO3时,复合材料的冲击强度提高了100.3%;加入质量分数为6%的nano-Ca CO3,复合材料的拉伸强度提高了7.5%;加入质量分数为7%的nano-Ca CO3,复合材料的弯曲强度提高了18.3%;当nano-Ca CO3粒子质量分数为7%时,复合材料的硬度增加了15.5%。拉伸曲线表明,复合材料属于典型的刚而韧的材料。由热失重分析可知,加入一定量的纳米粒子有利于改善复合材料的热稳定性。微观形貌观察发现,Ca CO3粒子以纳米尺寸均匀地分散在PDCPD基体中,并具有良好的结合界面,这很可能就是nano-Ca CO3粒子对聚合物的增强机理。采用有机蒙脱土(OMMT)粒子作为填充剂,运用FP法合成PDCPD/OMMT纳米复合材料。探究了复合材料的机械性能及微观形貌。结果表明,加入1%-2%的OMMT,对复合材料的力学性能有明显的提升:当OMMT质量分数为2%时,冲击强度提高了63.3%,达到54.68 k J·m-2;OMMT质量分数为1%时,复合材料的拉伸强度最大,但当OMMT含量增加到3%时,复合材料拉伸强度下降明显;加入OMMT后复合材料的硬度提升明显:当OMMT质量分数达2%时,复合材料有最大硬度。微观形貌观察发现,当OMMT的含量为1%时,其在复合材料中完全剥离为无规则排列的单片结构,并以纳米尺寸分散在PDCPD基体中;OMMT的质量分数为3%时,其在复合材料多以插层结构存在,同时也存在部分完全剥离结构和少量团聚体,表明OMMT在复合材料中以1%含量最佳。X射线衍射分析进一步验证了在PDCPD/OMMT纳米复合材料中OMMT的最佳添加量为1%。