一种纤维素酯光学材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纤维素酯光学材料制备方法，包括以下步骤：(1)溶解纤维素，再用选择性基团保护剂与纤维素反应，获得第一中间产物；(2)将第一中间产物溶解，用第一酰化剂酰化后得到第二中间产物；(3)将第二中间产物催化脱去保护基团得到第三中间产物；(4)将第三中间产物用第二酰化剂酰化得最终产物；第一酰化剂为丙酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为丁酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丙酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丁酸酐。本发明专利技术实现了纤维素二元酯的区域选择性控制合成，通过不同酯基和取代位置的组合降低了纤维素酯光学薄膜的双折射率。维素酯光学薄膜的双折射率。维素酯光学薄膜的双折射率。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素酯光学材料制备方法


[0001]本专利技术涉及光学薄膜领域，具体涉及一种纤维素酯光学材料制备方法。

技术介绍

[0002]光学聚合物被广泛用作各种光学器件的关键材料，纤维素酯由于其固有的高透明度、低雾度、高表面平滑度以及尺寸稳定性，因而是液晶显示器(LCD)偏振片保护膜和光学延迟(补偿)膜不可替代的原材料。在实际应用中，聚合物双折射会降低光学设备的性能，为了消除双折射，已采取的措施除了成膜时的加工控制外，主要包括掺杂法，聚合物共混和无规共聚。在掺杂法中，选择具有各向异性极化率和棒状形状的分子并将其掺杂到聚合物中。当聚合物链在加工中取向时，分子也因其棒状形状而取向。原则上，聚合物的负(正)双折射可以通过掺杂正(负)各向异性分子来补偿。然而，由于掺杂剂的塑化作用，玻璃化转变温度趋于降低，并且很少发现用于补偿正双折射聚合物的实用各向异性分子掺杂剂，因为棒状分子往往沿其长轴具有更高的极化率。聚合物共混是将负双折射和正双折射均聚物混合。在实践中，在注塑或挤出过程中很难完全混合两种聚合物，因此难以实现高性能光学器件中使用的透明度和均匀性，而且共混物倾向于相分离成相应均聚物的相，其量级超过几百纳米，这会导致散射。无规共聚方法，通过在负双折射单体和正双折射单体之间建立化学键来解决这个问题。然而，无论共混法或共聚法制备的大多数零双折射聚合物的典型光学、机械和热性能与相应的均聚物有很大不同，因为少数组分的混合比例通常大于10wt％。因此，对于纤维素及其衍生物等传统光学聚合物，补偿双折射仍然是一个挑战。

技术实现思路
r/>[0003]为解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种纤维素酯光学材料制备方法，该方法实现了纤维素二元酯的区域选择性控制合成，通过不同酯基和取代位置的组合降低了纤维素酯光学薄膜的双折射率。
[0004]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0005]一种纤维素酯光学材料制备方法，包括以下步骤：(1)溶解纤维素，再用选择性基团保护剂与纤维素反应，获得第一中间产物；(2)将第一中间产物溶解，用第一酰化剂酰化后得到第二中间产物；(3)将第二中间产物催化脱去保护基团得到第三中间产物；(4)将第三中间产物用第二酰化剂酰化得最终产物；第一酰化剂为丙酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为丁酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丙酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丁酸酐。
[0006]现有技术聚焦于选择掺杂法，聚合物共混和无规共聚来降低产物的双折射率，与现有技术不同的是，本专利技术的创新点在于：进行纤维素二元酯的区域选择性控制合成，重点选择在纤维素脱水葡萄糖单元C2，C3和C6位置上，分别用第一酰化剂和第二酰化剂的特定组合，使得制备得到的纤维素酯的双折射率可以达到零，解决了传统光学聚合物双折射率高的问题。
[0007]步骤(2)中酰化反应时间为10
‑
30分钟。
[0008]步骤(4)中酰化反应时间为10
‑
30分钟。选择性基团保护剂为甲基氯硅烷TDMSCl。本专利技术选择用无机强酸和酸性离子液体的混合作为催化剂，能够显著将酰化反应时间减少，大大节约了生产时间成本和经济成本。
[0009]第一酰化剂或者为上述酸酐对应的酰卤；第二酰化剂或者为上述酸酐对应的酰卤。
[0010]第一酰化剂和第二酰化剂二者与纤维素摩尔比为3
‑
5:1，优选3:1。
[0011]步骤(2)和(4)酰化时所用催化剂为无机强酸和酸性离子液体的混合，酸性离子液体为1
‑
烯丙基
‑3‑
(3
‑
磺丙基)咪唑鎓硫酸氢盐[ASIM]HSO4、N
‑
甲基咪唑氯化物[HMIM]Cl或N
‑
甲基咪唑硫酸氢盐[HMIM]HSO4中的一种；无机强酸为硫酸、高氯酸或氢溴酸中的一种。
[0012]步骤(1)中溶解纤维素的溶剂为N,N
‑
二甲基乙酰胺/氯化锂DMAc/LiCl、二甲基亚砜/四(正丁基)氟化铵DMSO/TBAF或者1
‑
N
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑醋酸盐[EMIM]Ac。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0014]本专利技术实现了纤维素二元酯的区域选择性控制合成，通过不同酯基和取代位置的组合降低了纤维素酯光学薄膜的双折射率。此外，新型纤维素溶剂中的基团保护反应，增强了纤维素的溶解能力和反应的选择性，从而提高了目标产物的产率，其效果优于含无机盐的有机溶剂和一般基团保护剂。在分步酰化过程中使用酸性离子液体作为溶剂和催化剂，缩短了反应时间，其效果优于普通离子液体或有机溶剂。
附图说明
[0015]此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：
[0016]图1为产物反应过程。
具体实施方式
[0017]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。
[0018]反应过程如图1所示。
[0019]实施例1
[0020](1)80℃下，将10g纤维素溶解在90g[EMIM]Ac中，用TDMSCl与纤维素反应4小时，产物用甲醇沉淀，洗涤，得到中间产物1。
[0021](2)将中间产物1重新溶解在吡啶中，用24g丙酸酐和0.1g催化剂酰化10分钟，得到中间产物2。
[0022](3)将中间产物2在丙酸和三氯甲烷(1:7，v/v)的混合溶液中，用氢溴酸催化脱去保护基团，产物用甲醇/水(1:1，v/v)混合溶液沉淀，离心分离，去离子水洗涤，真空干燥，得到中间产物3。
[0023](4)将中间产物3与19g醋酸酐和0.1g催化剂反应10分钟，得到产物4。
[0024](5)将产物4用甲醇沉淀，离心分离，去离子水洗涤，真空干燥，得到最终产物醋酸
二丙酸纤维素(6
‑
o
‑
乙酰基
‑
2,3
‑
二
‑
o
‑
丙酰基纤维素)。
[0025](6)将制备的纤维素酯7.5g加入50g二氯甲烷(DCM)和乙醇的混合溶剂(DCM 92％，乙醇8％)中，室温溶解12小时，得到铸膜液。将铸膜液缓慢倾倒在自动涂膜机的洁净玻璃板上，涂膜厚度为100μm，涂膜速度20cm/min。涂膜后，室温静置20分钟，然后60℃烘干30分钟，以除掉残留的溶剂，得到纤维素酯光学薄膜。
[0026]醋酸二丙酸纤维素(6
‑
o
‑
乙酰基
‑
2,3
‑
二
‑
o
‑
丙酰基纤维素)光学薄膜的双折射率为零本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维素酯光学材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)溶解纤维素，再用选择性基团保护剂与纤维素反应，获得第一中间产物；(2)将第一中间产物溶解，用第一酰化剂酰化后得到第二中间产物；(3)将第二中间产物催化脱去保护基团得到第三中间产物；(4)将第三中间产物用第二酰化剂酰化得最终产物；第一酰化剂为丙酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为丁酸酐，第二酰化剂为醋酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丙酸酐；或者第一酰化剂为苯甲酸酐，第二酰化剂为丁酸酐。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中酰化反应时间为10
‑
30分钟。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中酰化反应时间为10
‑
30分钟。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，选择性基团保护剂为甲基氯硅烷TDMSCl。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中溶解纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，周源，唐珊，王贵欣，蒋元章，谭淋，施亦东，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：