[发明专利]一种高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯和制备方法及应用

权利要求书

1.一种高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯，其特征在于，包含

A、含有呋喃和环己烷结构的重复单元，其结构如式Ⅰ所示：

式中，R₁选自氢、卤素、C1～C30直链型烷基、C1～C30支链型烷基或C6～C34芳基中的一种，优选为氢；

B、含有环己烷结构的重复单元，其结构如式Ⅱ所示：

所述聚碳酸酯其分子链中呋喃环结构的间隔度≥2，优选间隔度为2～5，所述间隔度是指相邻两个呋喃环结构之间的环己烷结构数量。

2.根据权利要求1所述的高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯，其重均分子量为10000～200000，优选10000～100000，进一步优选20000～60000；和/或

所述A、B重复单元中含有的环己烷结构，其顺式异构体占比为1～99％，优选为30～70％；和/或

所述聚碳酸酯，其透光率89％，双折射率10^-5；铅笔硬度H。

3.一种权利要求1或2所述高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：

(1)式Ⅲ所示的化合物与苯酚反应，生成式Ⅳ所示的化合物；

式中，R₁与式Ⅰ中相同；

(2)式Ⅳ所示的化合物与碳酸二苯酯和1,4-环己烷二甲醇分段进行熔融酯交换聚合反应，得到所述的高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，式Ⅲ所示的化合物与苯酚摩尔比为1:1～3，优选1:2～3；

优选地，式Ⅲ所示的化合物为2,5-呋喃二甲酰氯；

所述反应，温度为0～40℃，优选20～30℃；时间为0.1～2h，优选0.5～1h；

优选地，所述反应在溶剂中进行，所述溶剂选自二氯甲烷、一氯代苯、二氯代苯等，优选为二氯甲烷；更优选地，投料前将式Ⅲ所示的化合物、苯酚分别与溶剂配制为溶液后使用，优选配制为浓度5～50wt％的溶液；

所述反应结束后包括后处理过程，所述后处理包括脱除溶剂、重结晶、干燥，所述脱除溶剂方法优选在氮气环境中40～80℃蒸馏脱除溶剂；所述重结晶条件优选为甲醇；所述干燥优选真空干燥，温度为150～200℃，时间为1～5h。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，

所述1,4-环己烷二甲醇与碳酸二苯酯和式Ⅳ所示的化合物总和的摩尔比为1:1～1.2，优选1:1.03～1.1；

其中，式Ⅳ所示的化合物与1,4-环己烷二甲醇的摩尔比为1：2～99，优选1:2～50，进一步优选为1：2～10；

所述1,4-环己烷二甲醇，其顺反异构体中，顺式异构体的占比为1～99％，优选为20～80％，更优选为30～70％。

6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚合反应在氮气环境中进行，压力为0.01Pa～101kPaG；所述聚合反应，温度为100～320℃，优选100～300℃；时间为0.4～6h，优选1～3h；

所述聚合反应在催化剂作用下进行，所述催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属盐、季铵盐及其鏻鎓化合物中的一种或多种，优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯，四乙基铵氢氧化物、四乙基铵氯化物、四乙基铵溴化物、四乙基铵硫酸氢盐、四乙基铵四氟硼酸盐中的一种或多种；

优选地，所述催化剂的用量为1,4-环己烷二甲醇中羟基总量的0.000001～0.25mol％，优选0.00001～0.025mol％。

7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的聚合反应过程分两段进行，步骤包括：

S1、将式Ⅳ所示的化合物、1,4-环己烷二甲醇、催化剂1混合，进行预反应；

S2、向S1的预反应液中加入碳酸二苯酯和催化剂2进行反应，得到高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯。