一种高折射率丙烯酸酯共聚物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，由苯甲醇丙烯酸酯与含羟基的丙烯酸酯单体(II)先共聚合成结构式为共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)聚合而制得，本发明专利技术提供的高折射率丙烯酸酯共聚物制备方法生产成本低、后期生产操作方便，且具有优异的化学和物理稳定性、耐储存。

Acrylate copolymer with high refractive index and preparation method thereof

The invention provides a high refractive index acrylate copolymer (I), which is prepared by copolymerizing benzyl alcohol acrylate with hydroxyl acrylate monomer (II) into a copolymer with a structural formula and then with (methyl) isocyanate ethyl acrylate (III). The preparation method of the high refractive index acrylate copolymer provided by the invention is produced. It is easy to operate at low and late stages, and has excellent chemical and physical stability and storability.

【技术实现步骤摘要】
一种高折射率丙烯酸酯共聚物及其制备方法
本专利技术涉及光学膜材料
，尤其涉及一种高折射率丙烯酸酯共聚物及其制备方法。
技术介绍
光学材料是一类具有光学性质和功能的材料，主要分为有机和无机两大类。与无机类材料相比，由于有机类聚合物具有质轻、易成型加工、优异的光学性等性能，越来越多的受到关注和广泛应用。由于聚氨酯材料具有抗冲击、透过率高、耐磨等优点，因此聚氨酯型光学树脂是近年来新型光学树脂的重要发展方向。与烯类光学树脂相比，这类树脂具有相对密度小、冲击强度和更高的折射率。在提高光学膜用树脂材料的折射率方面，苯环具有极易化性，但单苯环提高折射率幅度有限，研究者往往选择含芴结构的单体或者向分子链中引入卤素及硫元素。目前提高光学树脂折射率的方法主要是向树脂分子结构中引入卤素及硫元素或者加入高折射率的无机颗粒。分子链中引入卤素可以提高光学树脂的折射率，但使用一段时候后会出现其树脂中的卤素原子不仅会腐蚀光学材料表面，同时对光具有不稳定性，容易造成树脂的老化变色等缺陷。无机高折射率颗粒加入光学材料中，虽然提高了光学树脂的折射率，但一方面生产操作时间久，降低了生产效率，另一方面无机高折射率颗粒与树脂相容稳定性较差，容易造成两者剥离的缺陷。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种高折射率丙烯酸酯共聚物及其制备方法，本专利技术提供的高折射率丙烯酸酯共聚物制备方法生产成本低、后期生产操作方便，且具有优异的化学和物理稳定性、耐储存。一种高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，由苯甲醇丙烯酸酯与含羟基的丙烯酸酯单体(II)先共聚合成结构式为共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)聚合而制得，其结构式为：其中，式I中n1+n2的值为2-25；n的值为1-5；Ra、Rb和Rc为氢或甲基。进一步地，所述含羟基的丙烯酸酯单体(II)选自(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯。进一步地，联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)、含羟基的丙烯酸酯单体(II)与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)含量分别为a摩尔、b摩尔和c摩尔，其中a:b:c为(4.391～0.7318):1:1。进一步地，该高折射率丙烯酸酯共聚物(I)的折射率不小于1.5。一种高折射率丙烯酸酯共聚物的制备方法，包括如下两步骤：第一步将含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)、引发剂和阻聚剂的混合液滴加到联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)溶液中，控制好反应温度和时间，聚合得到中间共聚物(Ⅳ)；第二步将(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)与催化剂混合液滴加到结构式为(Ⅳ)中间共聚物中聚合，控制好反应温度和时间，最终聚合而得到所需结构的共聚物(I)进一步地，第一步将含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)、引发剂和阻聚剂的混合液滴加到联苯甲醇丙烯酸酯溶液中，其滴加时间为30min～40min，反应温度范围为100～120℃，反应时间为6～8h；第二步将(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯与催化剂混合液滴加到中间共聚物(IV)中，其滴加时间为30min～40min，聚合反应温度范围为80～90℃，反应时间为4～6h。进一步地，所用引发剂的质量是联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)和含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)的总质量的(0.5～5.0)％；所述催化剂月质量为联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)、含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)和(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)的总质量的(1.0～5.0)‰。进一步地，所用引发剂的质量是联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)和含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)的总质量的1.0％；第二步所用催化剂为质量为联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)、含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)和(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)的总质量的2.5‰。进一步地，所述引发剂为过氧化物类，优选为过氧化苯甲酰(BPO)；进一步地，所述催化剂为有机锡或者有机铋类，优选为月桂酸铋。与现有技术相比，本专利技术提供了一种高折射率丙烯酸酯共聚物及其制备采用联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)改性聚氨酯树脂，使得共聚物具有高折率，同时具有高的耐磨性，低收缩率等优点。该方法制备的共聚物，一方面比一般光固化单体具有较高的官能度，提高了后期的固化效果；另一方面共聚合得到长的主链，使得链段增长，变得柔韧一些。常规二官聚氨酯理论收缩率为12.92％，一般收缩率在5％左右，六官聚氨酯理论最大收缩率在21.76％左右，此专利中共聚物的理论最大收缩率为0.004410％，促使固化成膜后，有效地降低了膜的收缩度，进而减少了涂膜后的翘曲。附图说明图1为本专利技术高折射率丙烯酸酯共聚物的红外光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种高折射率丙烯酸酯共聚物，该化合物的特征结构式如下式I所示：式I中n1+n2的值为2-25，n的值为1-5，Ra、Rb和Rc为氢或甲基。该聚合物通过苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)与含羟基的丙烯酸酯单体(II)先共聚合成结构式为共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)聚合而制得。其中所述含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)，包括但不仅限于：(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯等。如：其中(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)其高折射率的特征取决于联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)与含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)和(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(Ⅲ)的物料配比决定了该聚合物的高折射率特征，其摩尔量分别为a摩尔、b摩尔和c摩尔，其中a:b:c为(4.391～0.7318):1:1。由于此共聚物(Ⅰ)具有联苯甲醇丙烯酸酯与含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)共聚成的骨架结构具有高折射率，透明性高等优异性能，同时引入含碳碳双键的(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(Ⅲ)的结构使得共聚物(Ⅰ)结构中具有可吸光聚合的双键；且所得共聚物(Ⅰ)的折射率不小于1.5。本专利技术公开了该聚合物的制备方法，用联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)与含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)先共聚成共聚物(Ⅳ)，共聚物(IV)再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(Ⅲ)聚合而得到共聚物(Ⅰ),其中联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)、(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(Ⅲ)与共聚物(Ⅳ)的结构为，制得的共聚物(I)具有高折射率的特点，具体实施方案分为两个步骤：第一步，将含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)、引发剂和阻聚剂的混合液滴加到联苯甲醇丙烯酸酯溶液中，聚合得到结构式为(Ⅳ)中间共聚物；第二步将(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯与催化剂混合液滴加到中间共聚物(Ⅳ)中聚合，控制好反应温度和时间，最终聚合而得到所需结构式为(Ⅰ)的共聚物。本专利技术另一优选实施例，用联苯甲醇丙烯酸酯(BPMA)与含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)先共聚合成结构式为(Ⅳ)共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(Ⅲ)聚合而得到具有高折射率结构式为(Ⅰ)的共聚物，具体实施方案分为两个步骤：第一步将含羟基的丙烯酸酯单体、引发剂和阻聚剂的混合液滴加到联苯甲醇丙烯酸酯溶液中，其滴加时间为30min～40min，反应温度范围为100～120℃，反应时间为6～8h；第二步将(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯与催化剂混合液滴加到中间共聚物(Ⅳ)中，其滴加时间为30min～40min，聚合反应温度范围为80～90℃，反应时间为4～6h。该共聚物有良好的光学性能。本专利技术另一优选实施例，第一步，将含羟基的丙烯酸酯单体(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，由苯甲醇丙烯酸酯与含羟基的丙烯酸酯单体(II)先共聚合成结构式为共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)聚合而制得，其结构式为

【技术特征摘要】
1.一种高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，由苯甲醇丙烯酸酯与含羟基的丙烯酸酯单体(II)先共聚合成结构式为共聚物，再与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)聚合而制得，其结构式为其中，式I中n1+n2的值为2-25；n的值为1-5；Ra、Rb和Rc为氢或甲基。2.根据权利要求1所述一种高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，其特征在于，所述含羟基的丙烯酸酯单体(II)选自(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-羟基丙酯。3.根据权利要求1所述高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，其特征在于，苯甲醇丙烯酸酯BPMA、含羟基的丙烯酸酯单体(II)与(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)含量分别为a摩尔、b摩尔和c摩尔，其中a:b:c为(4.391～0.7318):1:1。4.根据权利要求1所述高折射率丙烯酸酯共聚物(I)，其特征在于，该高折射率丙烯酸酯共聚物(I)的折射率不小于1.5。5.一种高折射率丙烯酸酯共聚物的制备方法，其特征在于，包括如下两步骤：第一步将含羟基的丙烯酸酯单体(Ⅱ)、引发剂和阻聚剂的混合液滴加到联苯甲醇丙烯酸酯BPMA溶液中，控制好反应温度和时间，聚合得到中间共聚物(Ⅳ)；第二步将(甲基)异氰酸酯丙烯酸乙酯(III)与催化剂混合液滴加到结构式为(Ⅳ)中间共聚物中聚合，控制好反应温度和时间，最终聚合而得到所需结构的共聚物(I)。6.根据权利要求4所述的高折射率丙烯酸酯共聚物的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄威，王海龙，丁清华，
申请(专利权)人：张家港康得新光电材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32