[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

说明书

本发明涉及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，所述聚碳酸酯其包含A)含有呋喃和环己烷结构的重复单元，其结构如式Ⅰ所示；B)含有环己烷结构的重复单元，其结构如式Ⅱ所示。其分子链中呋喃环结构的间隔度≥2，从而使本发明制备的聚碳酸酯具有更加优异的透明度、硬度及极低的双折射率，可应用于多种领域。

技术领域

本发明涉及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，具体涉及一种来源于生物基单体的聚碳酸酯及制备方法。

背景技术

聚碳酸酯作为一种工程塑料，具有优异的耐冲击性、透明性、良好的加工性等优点，广泛应用于汽车、电子电器、建筑、食品药品等诸多领域。聚碳酸酯根据其结构可以分为脂肪族、芳香族、脂肪-芳香族共聚等多种类型，脂肪族及脂肪-芳香族共聚碳酸酯机械性能较低，不具有实用价值，目前只有基于双酚A的芳香族聚碳酸酯得到了很好的发展，并进行大规模工业化生产。

一方面，双酚A来自不可循环再生的石化资源，随着石油资源的不断开采枯竭，基于石化单体的高分子材料在原材料来源方面未来可能会受到极大影响。另一方面，来源自石化单体的聚合物材料在环保、安全方面受到愈发严峻的挑战，欧洲已逐渐禁止双酚A型聚碳酸酯应用于婴儿奶瓶、水杯等场景。另外双酚A型聚碳酸酯材料在某些性能上的瓶颈可能无法满足产品需求，如透光率、耐热性、耐刮擦性、流动性等，特别地，双酚A型聚碳酸酯在加工成型过程中由于温度的变化导致内部收缩率不同，从而发生明显的双折射现象，影响聚碳酸酯材料在光学、显示等方面的应用。因此开发基于生物基单体的高性能聚碳酸酯新材料成为日益迫切的需求。

现有通过熔融酯交换制备共聚型聚碳酸酯的方法，在聚合反应过程中，由于多种单体反应活性的差异，反应时存在竞争，从而活性高的单体先行自聚，活性较低的单体延后聚合。然而，这种聚合活性的差异往往会导致聚合单体在分子链中分布不均匀甚至呈嵌段的形式存在，分布不均匀的聚合物分子链往往会影响材料的性质，如中国专利CN108291017B中双酚A与硅氧烷共聚，由于两种聚合后形成的链段无法相容导致材料分相从而影响其透光率等光学性能，由于两相的不相容性，在加工成型过程中制件也容易形成“浇口晕”“条纹”等美学缺陷；并且由于单体分布不均匀，材料成型冷却过程中收缩率差异较大导致材料有明显的内应力，表现为明显的双折射率高，影响材料在光学领域的使用。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯和制备方法，该聚碳酸酯使用来源自生物基的单体制备而成，不含可能产生不良应激性的双酚A结构，并通过调控共聚单体在分子链中的分布，使材料具有良好的透光率、极低双折射率、硬度及力学性能，可广泛应用于光学薄膜、食品药品容器、汽车、透镜等领域。

为实现本发明目的，采用的技术方案如下：

本发明提供一种高透明度高硬度低双折射聚碳酸酯，其包含

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，此处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。

优选地，本发明聚碳酸酯，其重均分子量为10000～200000，优选10000～ 100000，进一步优选20000～60000。

优选地，本发明聚碳酸酯，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％。

优选地，本发明聚碳酸酯，透光率89％，双折射率10^-5；铅笔硬度H。