一種00雙折射率材料的合成方法
2023-05-10 04:02:36 2
一種00雙折射率材料的合成方法
【專利摘要】本發明公開了一種00雙折射率材料的合成方法。該方法將兩種或兩種以上的可自由基聚合的單體利用原子轉移自由基聚合的方法聚合反應，通過調整兩種或兩種以上的可自由基聚合的單體的比例製備得到00雙折射率高分子聚合物材料。本發明的方法，可以解決現有00雙折射率材料合成方法存在的分子量可控性差，反應過程中容易出現爆聚，分子量相對分子質量分布不好00雙折射率的偏差大及反應效率低等問題等缺點，同時設計利用點擊反應調節材料的00雙折射率性質。
【專利說明】-種00雙折射率材料的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種00雙折射率材料的合成方法，特別涉及一種利用原子轉移自由 基聚合及點擊化學的合成技術合成00雙折射率材料。
【背景技術】
[0002] 高分子聚合物材料與玻璃相比具有重量輕、成本低及易於加工等優點，已經被廣 泛應用於各種光學設備如液晶顯示器（LCD)、光碟及光柵等設備。然而，由於其在製造過程 或者在環境中使用，高分子材料往往表現出雙折射率性質。因此需要精確的透鏡或者其他 手段來維持光的偏振狀態。因此，十分有必要設計合成一種00雙折射率材料，光通過該種 材料後其偏振狀態不發生改變。利用該種材料製備的膜材等設備不改變光的偏振性質，提 高光的利用率。現在有的該種材料的合成技術採用二元、H元及四元體系本體傳統的自由 基聚合手段，通過調節不同組分比例控制反應時間加入鏈轉移劑來合成00雙折射率材料 (Shuhei Iwasaki, Zen Satoh, Houran Shafiee, Akihiro Tagaya, Yasuhiro Koike. Polymer 【J】.2012, 53:3287-3296)。然而該種合成方法具有一定的局限性，本體自由基聚合由於存 在鏈轉移和鏈終止反應，不能較好的控制相對分子質量、相對分子量分布及大分子結構，其 單體轉化率低，容易爆聚，分子量不容易控制且相對分子質量分布不好；因而，本體自由基 聚合合成出的00雙折射率材料性質可控性較差。
[0003] 諾貝爾獎獲得者化a巧less首次提出"Click化emistry"概念，其中較為成熟研 究的是亞銅催化的疊氮與快基之間的1, 3-偶極環加成反應，具有局效率、局選擇性、反應 條件溫和、無副產物的優點。
【發明內容】
[0004] 本專利涉及利用原子轉移自由基聚合手段及點擊化學技術設計合成00雙折射率 材料。
[0005] 本發明提供一種00雙折射率高分子聚合物材料的製備方法，具體是，將兩種或兩 種W上的可自由基聚合的單體利用原子轉移自由基聚合的方法聚合反應，製備得到00雙 折射率高分子聚合物材料；其中，通過調整可自由基聚合的單體的摩爾比例使其總的定向 雙折射率和總的光彈性係數均為零。00雙折射率狂ero-Zero-Bire化ingence)是指材料 的定向雙折射率（取向度）和光彈性雙折射率（光彈性係數）均為0,即無雙折射性質，或零 雙折射。通常雙折射率性性質分為兩種類型，第一種是定向雙折射率性質（orientational hire化ingence)，主要由高分子材料的主鏈段的排布決定的；另外一種是光彈性雙折射率 性質（photoelastic birefringence),由低於高分子材料的玻璃化轉變溫度（Tg)的彈性 形變決定的。不同聚合單體分別具有不同的0B及PB性質，其正負性均有可能。通過設計 合成高分子聚合物使得其所有單體的0B總和及PB總和均為零，則該種材料便展現出00雙 折射率的性質，光在通過該種材料時其偏振狀態不發生改變。每種材料的PB及0B性質均 不相同，表1給出了幾種常用的用於合成00雙折射率材料的單體的化學結構及其性質。
[0006] 所述調整兩種或兩種W上的可自由基聚合的單體的比例為根據利用下述公式 (1)-(3)計算獲得單體的摩爾百分含量，並根據計算結果調整單體的比例：
[0007]
【權利要求】
1. 一種OO雙折射率高分子聚合物材料的製備方法，其特徵在於：將兩種或兩種以上的 可自由基聚合的單體利用原子轉移自由基聚合的方法聚合反應，製備得到00雙折射率高 分子聚合物材料；其中，通過調整可自由基聚合的單體的摩爾比例使其總的定向雙折射率 和總的光彈性係數均為零。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述調整可自由基聚合的單體的比例的 方法是根據利用下述公式（1)-(3)計算獲得單體的摩爾百分含量，並根據計算結果調整單 體的比例：
其中，Ληυ表示聚合物的總的定向雙折射率、ΛIi1U表示聚合物組分1的定向雙折射 率……ΛIiitl表示聚合物組分i的定向雙折射率；C表示聚合物的總的光彈性係數，C1表示 組分的光彈性係數……Ci表示組分i的光彈性係數;Wl表示可自由基聚合的單體組分1的 摩爾百分含量……Wi表示可自由基聚合的單體組分i的摩爾百分含量； 計算Λn°和C均為0時各可自由基聚合的單體單體組分的摩爾百分含量。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述聚合反應的體系包括所述兩種或兩 種以上的可自由基聚合的單體、原子轉移自由基聚合引發劑、催化劑和溶劑。
4. 根據權利要求3所述的方法，其特徵在於：所述催化劑為亞銅/多氮配體絡合催化 體系。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於：所述原子轉移自由基聚合引發劑帶有活 潑滷素取代基的化合物。
6. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於：所述原子轉移自由基聚合引發劑選自 N-溴代丁二醯亞胺、2-溴異丁酸乙酯、二氯化苄、2, 2, 2-三氯乙醇及N-溴代丁二醯亞胺中 的一種或兩種以上任意組合。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述可自由基聚合的單體選自除烯烴以 外的乙烯基類單體。
8. 根據權利要求7所述的方法，其特徵在於：所述可自由基聚合的單體選自苯乙烯，甲 基丙烯酸二甲氨基乙酯，異丙基丙烯醯胺，甲基丙烯酸丁酯，4-乙烯基吡啶，甲基丙烯酸甲 酯，甲基丙烯酸環氧丙酯中的一種或兩種以上任意組合。
9. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述聚合反應的溫度為60°C_120°C。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述方法中還包括將獲得的下述1)和 2)所述的兩類00雙折射率高分子聚合物材料進行點擊反應 ： 1) 兩種或兩種以上的可自由基聚合的單體按照所述原子轉移自由基聚合的方法聚合 反應得到的〇〇雙折射率高分子聚合物，其中，原子轉移自由基聚合的體系中的引發劑帶有 活潑滷素取代基和疊氮基團； 2) 兩種或兩種以上的可自由基聚合的單體按照所述原子轉移自由基聚合的方法聚合 反應得到的OO雙折射率高分子聚合物，其中，原子轉移自由基聚合的體系中的引發劑帶有 活潑齒素取代基和塊基； 其中，1)和2)所述的兩類00雙折射率高分子聚合物的配比和選擇，使最終獲得的高分 子材料呈現00雙折射率性質。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於：所述點擊反應的溫度為60-90°C。
【文檔編號】C08F220/14GK104448109SQ201410830141
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月26日 優先權日:2014年12月26日
【發明者】祝明, 楊亞鋒, 譚繼風 申請人:京東方科技集團股份有限公司