一种聚碳酸酯树脂及其制备方法和含有该树脂的光学部件

技术特征：
1.一种聚碳酸酯树脂，其特征在于，所述聚碳酸酯树脂包含具有如式(i)所示结构的重复单元：其中，w1、w2各自独立地选择o或s；x1、x2各自独立地表示取代或未取代的碳原子数为1～8的直链状或支链状的亚烷基；r1、r2各自独立地表示氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代或未取代的碳原子数为1～6的直链或支链烷基、取代或未取代碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6～30的芳基或稠环芳基、取代或未取代的碳原子数为3～30的杂芳基或稠环杂芳基、或可取代上述基团的原子或原子团；p1、p2各自独立地选自1～3的整数；a、b各自独立地选自0～5的整数。2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯树脂，其特征在于：相对于所述聚碳酸酯树脂的全部重复结构单元的总摩尔数，所述选自式(i)所示的结构单元的含量比例为5mol％～100mol％。3.根据权利要求2中所述的聚碳酸酯光学树脂，其特征在于：所述聚碳酸酯光学树脂还包括如式(ii)或式(iii)所示结构的重复单元：式(ii)中，y1、y2各自独立地表示取代或未取代的碳原子数为1～8的直链状或支链状的亚烷基；c、d各自独立地选自0～5的整数；m1独立地表示单键、o、s、碳原子数为1～5直链或直链亚烷基、中的任意一种，虚线代表基团的连接位点；r3、r4、r5、r6各自独立地选自氢、羟基、取代或未取代碳原子数为1～6的直链或支链烷基、取代或未取代碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6～30的芳基或稠环芳基、取代或未取代的碳原子数为3～30的杂芳基或稠环杂芳基；p3、p4、p5、p6各自独立地选自1～3的整数；
式(iii)中，m2独立地表示单键、o、s；z1、z2各自独立地表示取代或未取代的碳原子数为1～8的直链状或支链状的亚烷基；e、f各自独立地选自0～5的整数；r7、r8各自独立地选自氢、羟基、取代或未取代碳原子数为1～6的直链或支链烷基、取代或未取代碳原子数为3～10的环烷基、取代或未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代或未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为6～30的芳基或稠环芳基、取代或未取代的碳原子数为3～30的杂芳基或稠环杂芳基；p7、p8各自独立地选自1～3的整数。4.根据权利要求3所述的聚碳酸酯树脂，其特征在于：相对于所述聚碳酸酯树脂的全部重复结构单元的总摩尔数，所述选自式(i)所示的结构单元的含量比例为30～85mol％，选自式(ii)所示的结构单元和式(iii)所示的结构单元中的至少一种结构单元的含量比例为15～70mol％。5.根据权利要求2中所述的聚碳酸酯树脂，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂的折射率可达到1.641～1.711，玻璃化转变温度为135℃～200℃。6.一种聚碳酸酯树脂的制备方法，其特征在于，以二羟基化合物与碳酸二酯为原料，其中二羟基化合物至少一种选自式(1)、式(2)、式(3)所示的二羟基化合物，在氮气氛围、常压下通过熔融酯交换缩聚反应合成得到聚碳酸酯树脂；原料熔化后，升温至酯交换温度为120～190℃，加入催化剂经酯交换反应0.2～5h，得到聚碳酸酯预聚物；然后逐渐升温至缩聚温度为200～260℃，反应体系的压强小于50pa，经缩聚反应0.2～5h，反应完毕得到聚碳酸酯共聚物，重均分子量为4.2
×
104～21.6
×
104g/mol；其中，w1、w2、x1、x2、r1、r2、p1、p2、a、b各自独立地具有与式(i)中相同的限定范围；其中，m1、y1、y2、r3、r4、p3、p4、c、d各自独立地具有与式(ii)相同的限定范围；
其中，m2、z1、z2、r7、r8、p7、p8、e、f各自独立地具有与式(iii)相同的限定范围。7.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂选自离子液体催化剂或金属催化剂，其中离子液体催化剂中的阳离子选自咪唑类阳离子，季铵类阳离子、季膦类阳离子、哌啶类阳离子和吡啶类阳离子中的任意一种；所述金属催化剂为乙酰丙酮锂、乙酰丙酮钠、乙酰丙酮钾、乙酰丙酮镁、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮锌、二丁基氧化锡、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、碳酸盐、醋酸盐、碱金属、碱土金属、tbd或dbu中至少一种；所述催化剂的用量为碳酸二酯化合物物质的量的1
×
10-7
～5
×
10-4
。8.根据权利要求6中所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸二酯类化合物包括碳酸二苯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯、碳酸二戊酯、碳酸二辛酯中的任意一种或至少两种的组合；所述二羟基化合物包括选自式(1)、式(2)、式(3)、异山梨醇、异甘露醇、异艾杜醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,3-环戊二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、1,2-环己二甲醇、1,4-环己二甲醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、三缩四乙二醇、氢化二油基二醇、1,5-萘烷二甲醇、2,5-降冰片烷二甲醇或4,8-双(羟甲基)三环癸烷中的任意一种或至少两种的组合；所述二羟基化合物和碳酸二酯的物质的量的比为1:(0.97～5)。9.权利要求6所述的制备方法制备得到的聚碳酸酯树脂在光学部件、电子产品、电器设备、包装材料、医疗器械或建筑材料中的应用。10.一种光学部件，其特征在于，所述光学部件包含如权利要求1～5中任意一项所述的聚碳酸酯树脂或如权利要求6～8中任意一项所述的制备方法制得的聚碳酸酯树脂。

技术总结
本发明提供了一种聚碳酸酯树脂及其制备方法和含有该树脂的光学部件，所述聚碳酸酯包含具有如式(I)所示结构的重复单元：本发明通过在聚碳酸酯树脂的高分子骨架中引入硅元素，不仅可提升聚碳酸酯树脂的光学性能，而且使材料兼备了无机材料与有机材料的复合性能，具有高折射率、耐高低温、耐氧化稳定性、耐候性、阻燃、憎水等优异特性。所得聚碳具有一定的梯度折射率，最高可达1.711，能够满足聚碳酸酯树脂作为光学材料在光学部件中的性能要求。学材料在光学部件中的性能要求。


技术研发人员：徐菲 王恒 张锁江 储俊雨 张译文 方文娟
受保护的技术使用者：中国科学院过程工程研究所
技术研发日：2021.08.06
技术公布日：2023/2/17