Preparation and Properties of Modified Polydicyclopentadiene Elastomers Based on Blending with Low-molecular-weight Polymers

doi:10.7503/cjcu20250332

Abstract

Abstract:

High-performance polydicyclopentadiene（PDCPD） elastomeric materials were prepared by copolymeri-zing dicyclopentadiene（DCPD） with tricyclopentadiene（TCPD） and introducing a low-molecular-weight polybuta- diene（PB） with good compatibility for blending modification. The copolymerization of DCPD and TCPD allowed for the tuning of material rigidity； the introduction of PB decreased the crosslinking density， reduced the proportion of rigid cyclic structures， and provided a plasticizing effect， collectively transforming PDCPD from a rigid thermoset into a flexible elastomer. When the PB content（mass ratio to DCPD/TCPD mixture） reached 35%， the modified PDCPD exhibited a tensile strength of 12 MPa and an elongation at break of 296%， demonstrating a thermoset elastomeric behavior. Scanning electron microscopy of the tensile fracture surface， dynamic mechanical analysis， and thermogravimetric analysis indicated that PB existed in the system as a physically blended phase. Although excessive PB addition slightly deteriorated the water resistance， the maximum water absorption of the material remained below 0.9% after immersion in deionized water at 60 ℃ for 48 h. This study provided an effective approach to transforming PDCPD into an elastomer through blending modification with low-molecular-weight polymers.

Key words: Polydicyclopentadiene, Polybutadiene, Elastomer

CLC Number:

O633

TrendMD:

ZHANG Tingting, LIU Dongli, TANG Jun. Preparation and Properties of Modified Polydicyclopentadiene Elastomers Based on Blending with Low-molecular-weight Polymers[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(1): 20250332.

Figures/Tables 8

References 25

[1]	Hu S. K.， He S. Y.， Wang Y. M.， Wu Y. W.， Shou T.， Yin D. X.， Mu G. Y.， Zhao X. Y.， Gao Y. Y.， Liu J.， Li F. Z.， Guo M. M.， Zhang L. Q.， Nano Energ.， 2022， 95， 107012
[2]	Wu Y. X.， Zhang S.， Zhu H.， High⁃performance Elastomeric Materials， Chemical Industry Press， Beijing， 2024， 2—5
	吴一弦，张树，朱寒. 高性能弹性体材料，北京：化学工业出版社， 2024， 2—5
[3]	Li X. F.， Zou W. S.， Zhao W. S.， Sun Y.， Tang A. Y.， Zhang S. F.， Niu W. B.， J. Am. Chem. Soc.， 2025， 147（5）， 4357—4364
[4]	Sun M.， Zhong H. L.， Qin K. P.， Xu T.， Yang W. G.， Zhang Y.， Lu L.， Materials， 2024， 17（22）， 5660
[5]	Robertson I. D.， Yourdkhani M.， Centellas P. J.， Aw J. E.， Ivanoff D. G.， Goli E.， Lloyd E. M.， Dean L. M.， Sottos N. R.， Geubelle P. H.， Moore J. S.， White S. R.， Nature， 2018， 557（7704）， 223—227
[6]	Shieh P.， Zhang W. X.， Husted K. E. L.， Kristufek S. L.， Xiong B. Y.， Lundberg D. J.， Lem J.， Veysset D.， Sun Y. C.， Nelson K. A.， Plata D. L.， Johnson J. A.， Nature， 2020， 583（7817）， 542—547
[7]	Si G. F.， Chen C. L.， Nat. Synth.， 2022， 1， 956—966
[8]	Centellas P. J.， Yourdkhani M.， Vyas S.， Koohbor B.， Geubelle P. H.， Sottos N. R.， Compos. Part A： Appl. Sci. Manuf.， 2022， 158， 106931
[9]	Cheng C.， Zhang C. Y.， Chen Z. G.， Zhou F.， Zhou J. L.， Sun Z. Y.， Yu M. H.， Polym. Compos.， 2023， 44（10）， 6929—6943
[10]	Bars B.， Cobert A.， SAE Int. J. Passen. Car.， 2011， 4（1）， 32—43
[11]	Vallons K. A. M.， Drozdzak R.， Charret M.， Lomov S. V.， Verpoest I.， Compos. Part A： Appl. Sci. Manuf.， 2015， 78， 191—200
[12]	Hu Y. H.， Lang A. W.， Li X. C.， Nutt S. R.， Polym. Degrad. Stabil.， 2014， 110， 464—472
[13]	Kovacic S.， Slugovc C.， Mater. Chem. Front.， 2020， 4（8）， 2235—2255
[14]	Li T.， Wulff J. E.， ACS Appl. Polym. Mater.， 2020， 3（1）， 110—115
[15]	Leguizamon S. C.， Monk N. T.， Hochrein M. T.， Zapien E. M.， Yoon A.， Foster J. C.， Appelhans L. N.， Macromolecules， 2022， 55（18）， 8273—8282
[16]	Zhao S.， LI， J.， An M. J.， Jin P.， Zhang X. M.， Luo Y. J.， Polym. Adv. Technol.， 2022， 34（1）， 441—445
[17]	Dean L. M.， Wu Q.， Alshangiti O.， Moore J. S.， Sottos N. R.， ACS Macro Lett.， 2020， 9（6）， 819—824
[18]	Lv X. X.， Ao Q.， Jiang L.， Li X. G.， Tong X. L.， Song Y.， Tang J.， ACS Sustain. Chem. Eng.， 2024， 12（5）， 2041—2048
[19]	Beuguel Q.， Kirillov E.， Carpentier J. F.， Guillaume S. M.， ACS Appl. Polym. Mater.， 2022， 4（4）， 2251—2255
[20]	Zhang T. T.， Xu N.， Yin W.， Liu D. L.， Liu C.， Lang M. D.， Mater. Today Commun.， 2024， 40， 109494
[21]	Park H. C.， Kim A.， Lee B. Y.， J. Polym. Sci.， Part A： Polym. Chem.， 2011， 49（4）， 938—944
[22]	Park E. S.， Park J. H.， Jeon J. Y.， Sung J. U.， Hwang W. S.， Lee B. Y.， Macromol. Res.， 2013， 21（1）， 114—117
[23]	Yu S. T.， Na S. J.， Lim T. S.， Lee B. Y.， Macromolecules.， 2010， 43（2）， 725—730
[24]	Dai L.， Synthesis of Functionalized Polybutadiene Liquid Rubbers and Their Copolymers， Zhejiang University， Hangzhou， 2020
	戴璐. 功能化聚丁二烯液体橡胶及其嵌段共聚物的合成，杭州：浙江大学， 2020
[25]	Zhu H.， Wu Y. X.， Guo Q. L.， Wu G. Y.， J. Beijing Univ. Chem. Technol.， 2004， 31（6）， 47—51
	朱寒，吴一弦，郭青磊，武冠英. 北京化工大学学报， 2004， 31（6）， 47—51

Sample	Tensile strength/MPa	Elongation at break（%）	Ref.
P（DCPD⁃co⁃TCPD）/PB	12	296	This work
DCPD and norbornene⁃terminated polyether copolymer	11	302	［16］
DCPD and 1，5⁃cyclooctadiene copolymer	13	446	［17］
DCPD and caryophyllene copolymer	0.8	491	［18］

Sample	Tensile strength/MPa	Elongation at break（%）	Ref.
P（DCPD⁃co⁃TCPD）/PB	12	296	This work
DCPD and norbornene⁃terminated polyether copolymer	11	302	［16］
DCPD and 1，5⁃cyclooctadiene copolymer	13	446	［17］
DCPD and caryophyllene copolymer	0.8	491	［18］