CN112175178A - 一种聚碳酸酯及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚碳酸酯及其制备方法和应用，所述聚碳酸酯包含具有如式I所示结构的重复单元，所述重复单元中包括特定的联硫萘基团，使所述聚碳酸酯兼具高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性，能够充分满足聚碳酸酯作为光学树脂在光学部件中的性能要求。所述聚碳酸酯的折射率高达1.66～1.75，阿贝数为20～40，具有高透明度、高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性，能够充分满足聚碳酸酯材料在高性能光学部件中的应用要求。包含所述聚碳酸酯的光学透镜兼具轻薄、低色差和低色散的特性，为光学系统的组合提供更多的选择性。

Description

一种聚碳酸酯及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种聚碳酸酯及其制备方法和应用。

背景技术

如今光学镜头中的镜片朝着轻薄化的方向发展，常用的镜片材料包括光学玻璃和光学树脂；其中，光学玻璃成本较高，材料成型加工性能差，耐水热稳定性欠佳，因此限制了其在光学镜头和镜片中的大规模应用。相比之下，光学树脂具有成本较低、易加工成型、轻薄化的优点，应用前景更加广阔。

随着电子数码产品的轻薄化发展，对光学树脂的性能也提出了新的要求，包括折射率、阿贝数和稳定性等。聚碳酸酯是一种综合性能较好的工程塑料，不仅具有良好的尺寸稳定性、耐热性和机械性能，而且无色透明，是一种广泛使用的光学树脂。聚碳酸酯在光学镜片中的应用包括多层扩散片、光反射膜和视力矫正镜片等。由双酚A均聚得到的聚碳酸酯的折射率在1.58左右，相比于聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯，光学性能更加优异。因此，开发基于聚碳酸酯的光学树脂是目前的研究热点。

CN104769007A公开了一种聚碳酸酯树脂、其制造方法及光学成形体，所述聚碳酸酯树脂含有通式(A)所示的结构单元

其中，X为碳原子数1～4的亚烷基；该聚碳酸酯树脂的折射率可达到1.66，阿贝数低于24。

CN111094389A公开了一种聚碳酸酯树脂、其制造方法和光学透镜，所述聚碳酸酯树脂中含有该通式

所示的结构单元，其折射率最高可达到1.71，阿贝数低于20。

研究表明，光学镜片的折射率越高，镜片就越轻越薄，因此，现有技术一直致力于高折射率的聚碳酸酯研究；而镜片的折射率越高，阿贝数也就越低，色散越明显，色差较大，在照相机的光学系统中，通常通过多片凹透镜和凸透镜的组合来进行色差的修正，使光学系统的镜片构成十分复杂。目前，聚碳酸酯类光学树脂的折射率还具有较大的提升空间，在提高折射率的同时不降低光学树脂的阿贝数，使光学系统的组合具有更多的选择性，是光学树脂的一个重要研究方向。同时，基于加工性和使用稳定性的考虑，提高光学树脂的水热稳定性也很有必要。

因此，开发一种兼具高折射率、高阿贝数和高水热稳定性的聚碳酸酯，以满足其在高性能光学部件中的应用要求，是本领域的研究重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚碳酸酯及其制备方法和应用，通过设计具有联硫萘基团的特定结构单元，使所述聚碳酸酯兼具高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性，能够充分满足聚碳酸酯作为光学树脂在光学部件中的性能要求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚碳酸酯，所述聚碳酸酯包含具有如式I所示结构的重复单元：

式I中，X₁、X₂各自独立地选自C1～C8直链或支链亚烷基。

所述C1～C8直链或支链亚烷基包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7或C8的直链或支链亚烷基，示例性地包括但不限于：亚甲基、亚乙基、1,2-亚乙基、亚丙基或亚丁基等。

式I中，R₁、R₂各自独立地选自卤素、取代或未取代的C1～C6(例如C1、C2、C3、C4、C5或C6)直链或支链烷基、取代或未取代的C2～C6(例如C2、C3、C4、C5或C6)烯烃基、取代或未取代的C1～C6(例如C1、C2、C3、C4、C5或C6)烷氧基、取代或未取代的C6～C30(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16、C18、C20、C22、C24、C26或C28等)芳基、取代或未取代的C3～C30(例如C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16、C18、C20、C22、C24、C26或C28等)杂芳基。

本发明所述卤素包括氟、氯、溴或碘，下文涉及到相同描述，均具有相同含义。

式I中，a、b各自独立地选自1～10的整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。

式I中，n₁、n₂各自独立地选自0～4的整数，例如0、1、2、3或4。

本发明提供的聚碳酸酯中含有如式I所示结构的重复单元，所述重复单元中含有特定的联硫萘基团

通过上述特定的结构单元，赋予了所述聚碳酸酯高的折射率和高的阿贝数，且玻璃化转变温度高，具有优异的水热稳定性，能够满足后续高温加工的要求以及苛刻环境中的使用稳定性要求。包含所述聚碳酸酯的光学透镜兼具轻薄、低色差和低色散的特性，为光学系统的组合提供更多的选择性。

优选地，R₁、R₂中所述取代的取代基各自独立地选自氰基、巯基、羟基、C1～C6(例如C1、C2、C3、C4、C5或C6)直链或支链烷基、C1～C6(例如C1、C2、C3、C4、C5或C6)烷氧基、C6～C18(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)芳氧基、C6～C18(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)芳硫基、C6～C18(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)芳基或C3～C18(例如C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)杂芳基中的至少一种。

优选地，所述X₁、X₂各自独立地选自C1～C3直链或支链亚烷基，进一步优选为亚乙基，进一步优选为1,2-亚乙基。

优选地，所述a、b各自独立地选自1～4的整数，例如1、2、3或4。

优选地，所述R₁、R₂各自独立地选自取代或未取代的C6～C18芳基、取代或未取代的C3～C18杂芳基；所述取代的取代基各自独立地选自氰基、巯基、羟基、C1～C4(例如C1、C2、C3或C4)直链或支链烷基、C1～C3(例如C1、C2或C3)烷氧基中的至少一种。

本发明中，所述C6～C18芳基包括C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等的芳基，示例性地包括但不限于：苯基、联苯基、萘基、蒽基或芴基等。

本发明中，所述C3～C18杂芳基包括C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等的杂芳基，其中的杂原子包括O、S或N等；示例性地包括但不限于：呋喃基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吲哚基、异吲哚基、咔唑基、吡啶基、喹啉基、异喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、萘并呋喃基、苯并吡唑基、萘并吡啶基、苯并噻吩基或二苯并噻吩基等。

优选地，所述n₁、n₂各自独立地选自0～2的整数，例如0、1或2。

优选地，所述R₁、R₂各自独立地选自如下基团中的任意一种，或被取代基取代的如下基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团的连接位点；

所述取代基选自氰基、巯基、羟基、C1～C4(例如C1、C2、C3或C4)直链或支链烷基、C1～C3(例如C1、C2或C3)烷氧基中的任意一种。

示例性地，所述R₁、R₂各自独立地选自苯基、2-氰基苯基、3-氰基苯基、4-氰基苯基、2-巯基苯基、3-巯基苯基、4-巯基苯基、1-萘基、2-萘基、3-萘基、2-氰基萘基、3-氰基萘基、4-氰基萘基、2-巯基萘基、3-巯基萘基、4-巯基萘基、噻吩基或苯并噻吩基中的任意一种。

优选地，所述聚碳酸酯包含如下重复单元1a～1m中的任意一种或至少两种的组合：

优选地，所述聚碳酸酯中具有如式I所示结构的重复单元的摩尔百分含量为10～100％，例如12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％或98％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为20～90％。

本发明中，所述聚碳酸酯还包含具有如式II所示结构的重复单元：

式II中，Y₁、Y₂各自独立地选自C1～C4(例如C1、C2、C3或C4)直链或支链亚烷基。

式II中，Z选自单键、O、S、C1～C5(例如C1、C2、C3、C4或C5)直链或支链亚烷基、

中的任意一种，虚线代表基团的连接位点。

R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立地选自羟基、C1～C20(例如C1、C3、C5、C7、C9、C10、C12、C14、C16、C18或C19等)直链或支链烷基、C1～C20(例如C1、C3、C5、C7、C9、C10、C12、C14、C16、C18或C19等)烷氧基、C3～C20(例如C4、C5、C7、C9、C10、C12、C14、C16、C18或C19等)环烃基、C3～C20(例如C4、C5、C7、C9、C10、C12、C14、C16、C18或C19等)环烃氧基、C6～C20(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)芳基或C3～C20(例如C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)杂芳基中的任意一种。

所述环烃基包括环烷基或不饱和非芳香族环烃基。

m₁、m₂各自独立地选自1～10的整数，例如1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。

m₃、m₄、m₇、m₈各自独立地选自0～4的整数，例如0、1、2、3或4。

m₅、m₆各自独立地选自0～5的整数，例如0、1、2、3、4或5。

所述m₃≥2时，2个或2个以上的R₃彼此相同或不同；同理，所述m₄、m₅、m₆、m₇、m₈各自独立地≥2时，2个或2个以上的R₄、R₅、R₆、R₇、R₈彼此相同或不同。

优选地，所述Y₁、Y₂各自独立地选自C1～C3(例如C1、C2或C3)直链或支链亚烷基，进一步优选为亚乙基，更进一步优选为1,2-亚乙基。

优选地，所述Z选自S、亚甲基、

中的任意一种，虚线代表基团的连接位点。

优选地，所述R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立地选自羟基、C1～C5(例如C1、C2、C3、C4或C5)直链或支链烷基、C6～C18(例如C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)芳基或C3～C18(例如C3、C4、C5、C6、C8、C9、C10、C12、C14、C16或C18等)杂芳基中的任意一种。

优选地，所述式II所示结构的重复单元包含具有如式II-1、式II-2或式II-3所示结构的重复单元中的任意一种或至少两种的组合：

其中，Y₁、Y₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、m₆、m₇、m₈各自独立地具有与式II中相同的限定范围。

优选地，所述m₁、m₂各自独立地选自1～3的整数，例如1、2或3。

优选地，所述m₃、m₄、m₅、m₆、m₇、m₈各自独立地选自0～3的整数，例如0、1、2或3。

优选地，所述式II所示结构的重复单元包含如下重复单元2a～2h中的任意一种或至少两种的组合：

优选地，所述聚碳酸酯中具有如式II所示结构的重复单元的摩尔百分含量为10～90％，例如12％、15％、18％、20％、22％、25％、28％、30％、32％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％、60％、62％、65％、68％、70％、72％、75％、78％、80％、82％、85％或88％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值，进一步优选为20～80％。

本发明中，所述聚碳酸酯的折射率为1.65～1.75，例如1.66、1.67、1.68、1.69、1.70、1.71、1.72、1.73或1.74，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

作为本发明的优选技术方案，所述聚碳酸酯的折射率为1.65～1.75，进一步优选为1.675～1.735，更进一步优选为1.680～1.710，进一步优选为1.6850～1.715的范围。所述折射率在25℃、波长589nm下测定。所述聚碳酸酯的高折射率能够显著降低透镜的球面像差，进而可缩短透镜的焦点距离。

优选地，所述聚碳酸酯的阿贝数为20～40，例如21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38或39，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

作为本发明的优选技术方案，所述聚碳酸酯的阿贝数(v)为20～40，所述阿贝数由25℃、波长分别为486nm、589nm、656nm下的折射率通过公式v＝(nD－1)/(nF－nC)计算得到，其中，nD为波长589nm下的折射率，nF为波长656nm下的折射率，nC为波长486nm下的折射率。

优选地，所述聚碳酸酯的玻璃化转变温度为135～200℃，例如138℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃或195℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

作为本发明的优选技术方案，所述聚碳酸酯的玻璃化转变温度为135～200℃，玻璃化转变温度(T_g)以升温速度20℃/min测定得到。如果聚碳酸酯的T_g过低，则其耐热性欠佳，影响所述聚碳酸酯作为光学材料的使用性能；仍然T_g过高，则其熔融粘度变高，增加了加工成型时的处理难度。

优选地，所述聚碳酸酯的分光透过率≥80％，进一步优选为≥81％，更进一步优选为≥82％；所述透过率通过在波长395nm下测定厚度0.1mm的成形板得到。

优选地，所述聚碳酸酯的耐湿热性的指标为：85℃、85％相对湿度(RH)的条件下放置2000小时后的比粘度保持率，优选为80％以上，更优选为85％以上，进一步优选为90％以上。若比粘度保持率为80％以上，则即使在湿热环境下使用时也没有色调变差和成形品的强度降低，聚碳酸酯的使用环境没有限制；若比粘度保持率低于80％，则强度伴随比粘度降低而降低，容易产生裂纹和变形，色调变差。

优选地，所述聚碳酸酯中还包括添加剂；所述添加剂能够提高聚碳酸酯的优良特性，且不影响材料所必须的折射率、阿贝数和水热稳定性等。

优选地，所述添加剂包括抗氧剂、脱模剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、上蓝剂、防静电剂、阻燃剂、增塑剂或填充剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述热稳定剂包括磷系热稳定剂、硫系热稳定剂或受阻酚系热稳定剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述磷系热稳定剂包括三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯或四(2,4-二叔丁基苯基)-4,4'-亚联苯基二亚磷酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，以所述聚碳酸酯的含量为100重量份计，所述磷系热稳定剂的含量为0.001～0.2重量份。

优选地，所述硫系热稳定剂包括季戊四醇-四(3-月桂基硫代丙酸酯)。

优选地，以所述聚碳酸酯的含量为100重量份计，所述硫系热稳定剂的含量为0.001～0.2重量份。

优选地，所述受阻酚系热稳定剂包括十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯和/或季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。

优选地，以所述聚碳酸酯的含量为100重量份计，所述受阻酚系热稳定剂的含量为0.001～0.3重量份。

优选地，所述紫外线吸收剂包括苯并三唑系紫外线吸收剂、二苯甲酮系紫外线吸收剂、三嗪系紫外线吸收剂、环状亚氨酸酯系紫外线吸收剂或氰基丙烯酸酯系紫外线吸收剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，以所述聚碳酸酯的含量为100重量份计，所述紫外线吸收剂的含量为0.01～3.0重量份，能够赋予所述聚碳酸酯组合物良好的耐候性。

优选地，所述抗氧剂包括二缩三乙二醇-双[3-(3-叔丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]、1,6-己二醇-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]、十八烷基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯或其盐、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、N,N-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)、3,5-二叔丁基-4-羟基-苄基膦酸酯-二乙酯、三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰脲酸酯或3,9-双{1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2,4,8,10-四噁螺(5,5)十一烷中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为季戊四醇-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]。

优选地，以所述聚碳酸酯的含量为100重量份计，所述抗氧剂的含量为0.001～0.3重量份。

另一方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法包括：具有如式1A所示结构的二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行缩聚反应，得到所述聚碳酸酯；

式IA中，X₁、X₂、R₁、R₂、a、b、n₁、n₂各自独立地具有与式I中相同的限定范围。

优选地，所述具有如式1A所示结构的二羟基单体包括如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二苯基-1,1-联硫萘(BINSL-2EO)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-1-基)-1,1-联硫萘(1DNBINSL-2EO)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-1,1-联硫萘(BNSE)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-2-基)-1,1-联硫萘(2DNBINSL-2EO)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(3-氰基苯基)-1,1-联硫萘(CN-BNS)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并吡咯-4-基)-1,1-联硫萘(PYR-BNS)

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并噻吩-4-基)-1,1-联硫萘(THI-BNS)

示例性地，所述具有如式1A所示结构的二羟基单体通过如下方法合成：将2-萘酚和甲苯与乙酸乙酯的混合溶液搅拌溶解，冰浴条件下，缓慢滴加二氯化硫，控制反应体系的温度在15℃左右，滴加完成后，继续反应3h；将溶剂蒸出，通过结晶、洗涤、过滤，得到1,1-硫代双(2-萘酚)；以1,1-硫代双(2-萘酚)为原料，与环氧烷或者亚烷基碳酸酯类进行反应，得到具有如式1A所示结构的二羟基单体。

优选地，所述碳酸二酯类化合物包括碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸二(氯苯基)酯、间甲苯基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯或碳酸二环己酯中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述缩聚反应为熔融缩聚反应。

优选地，所述制备方法中还包括具有如式IIA所示结构的二羟基单体：

式IIA中，Y₁、Y₂、Z、R₃、R₄、m₁、m₂、m₃、m₄各自独立地具有与式II中相同的限定范围。

优选地，所述具有如式IIA所示结构的二羟基单体包括具有如式IIA-1、式IIA-2或式IIA-3所示结构的二羟基单体中的任意一种或至少两种的组合：

优选地，所述具有如式IIA-2所示结构的二羟基单体包括如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双酚四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双联苯四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双邻甲酚四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双苯基四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双乙苯基四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双二甲苯四氢蒽、10,10-双-(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双萘酚四氢蒽。

示例性地，所述具有如式IIA-2所示结构的二羟基单体通过如下方法合成得到：酸催化剂作用下，使苯氧基醇类化合物先与9-蒽酮的酮基发生缩合反应，得到中间产物A；在氧气氛围与氧化剂的存在下，将中间产物A氧化为含酮基的中间产物B；在酸催化剂作用下，使环烃类化合物继续与中间产物C上的酮基发生缩合反应，生成具有如式IIA-2所示结构的二羟基单体。

优选地，所述具有如式IIA-3所示结构的二羟基单体包括如下化合物中的任意一种或至少两种的组合：9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3，5-二甲基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-叔丁基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-异丙基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-环己基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]-1,8-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-甲基苯基]-1,8-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]-1,8-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]-2,7-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-甲基苯基]-2,7-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]-2,7-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]-3,6-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-甲基苯基]-3,6-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]-3,6-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]-4,5-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-甲基苯基]-4,5-二苯基芴、9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]-4,5-二苯基芴。

优选地，以所述具有如式1A所示结构的二羟基单体和具有如式IIA所示结构的二羟基单体的总量为1mol计，所述碳酸二酯类化合物的用量为0.97～1.2mol，例如0.99mol、1mol、1.01mol、1.03mol、1.05mol、1.07mol、1.09mol、1.1mol、1.11mol、1.13mol、1.15mol、1.17mol或1.19mol等。

优选地，所述缩聚反应在催化剂存在下进行。

优选地，所述催化剂包括碱金属化合物、碱土金属化合物或含氮化合物中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述碱金属化合物包括碱金属的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或醇盐等，进一步优选为乙酸钠、乙酸钾、乙酸铯、乙酸锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铯、氢氧化锂、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸锂、硬脂酸钠、硬脂酸钾、硬脂酸铯、硬脂酸锂、硼氢化钠、苯基化硼钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、苯甲酸铯、苯甲酸锂、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸氢二锂、苯基磷酸二钠、双酚A的二钠盐、双酚A的二钾盐、双酚A的二铯盐、双酚A的二锂盐、苯酚的钠盐、苯酚的钾盐、苯酚的铯盐、苯酚的锂盐等。综合考虑催化剂的催化性能和市场价格等因素，优选碳酸钠和/或碳酸氢钠。

优选地，所述碱土金属化合物包括碱土金属的有机酸盐、无机盐、氧化物、氢氧化物、氢化物或醇盐等，进一步优选为氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化锶、氢氧化钡、碳酸氢镁、碳酸氢钙、碳酸氢锶、碳酸氢钡、碳酸镁、碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡、乙酸镁、乙酸钙、乙酸锶、乙酸钡、硬脂酸镁、硬脂酸钙、苯甲酸钙或苯基磷酸镁等。

优选地，所述含氮化合物包括季铵氢氧化物及其盐和/或胺类等，进一步优选为四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、三甲基苄基氢氧化铵、三乙胺、二甲基苄胺、三苯胺等叔胺类、二乙胺、二丁胺等仲胺类、丙胺、丁胺、2-甲基咪唑、2-苯基咪唑、苯并咪唑等咪唑类、氨、四甲基硼氢化铵、四丁基硼氢化铵、四丁基四苯基硼酸铵、四苯基四苯基硼酸铵等。

优选地，以所述具有如式1A所示结构的二羟基单体和具有如式IIA所示结构的二羟基单体的总量为1mol计，所述催化剂的用量为1×10^-9～1×10^-3mol，进一步优选为1×10^-7～1×10^-4mol。

优选地，所述制备方法具体包括：在保护气氛(例如氮气)中将具有如式1A所示结构的二羟基单体、碳酸二酯类化合物和任选的具有如式IIA所示结构的二羟基单体混合，在催化剂存在下、在减压条件下进行缩聚反应；采用逐段减压方式进行，最终使压力为100Pa以下，将生成的醇类蒸馏除去至体系外，得到所述聚碳酸酯。

优选地，所述缩聚反应的温度为150～300℃，例如160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃或290℃等。

优选地，所述缩聚反应的时间为1～4h，例如1.2h、1.5h、1.8h、2h、2.2h、2.5h、2.8h、3h、3.2h、3.5h或3.8h等。

所述制备方法中使用的反应装置可以是具备锚型搅拌桨、MAXBLEND搅拌桨、螺带型搅拌桨等的立式装置，也可以是具备桨式叶片、格子叶片、眼镜式叶片等的卧式装置；优选使用考虑了聚合物的粘度而将这些反应装置适当组合的反应装置来实施。

所述制备方法中，为了保持所述聚碳酸酯的热稳定性和水解稳定性，可以在缩聚反应结束后将催化剂去除或者使其失活。

优选地，所述失活的方法包括通过添加公知的酸性物质作为失活剂；所述酸性物质优选为苯甲酸丁酯等酯类、对甲苯磺酸等芳香族磺酸类；对甲苯磺酸丁酯、对甲苯磺酸己基等芳香族磺酸酯类；亚磷酸、磷酸、膦酸等磷酸类；亚磷酸三苯酯、亚磷酸单苯酯、亚磷酸二苯酯、亚磷酸二乙酯、亚磷酸二正丙酯、亚磷酸二正丁酯、亚磷酸二正己酯、亚磷酸二辛酯、亚磷酸单辛酯等亚磷酸酯类；磷酸三苯酯、磷酸二苯酯、磷酸单苯基、磷酸二丁酯、磷酸二辛酯、磷酸单辛酯等磷酸酯类；二苯基膦酸、二辛基膦酸、二丁基膦酸等膦酸类；苯基膦酸二乙酯等膦酸酯类；三苯基膦、双(二苯基膦基)乙烷等膦类；硼酸、苯基硼酸等硼酸类；十二烷基苯磺酸四丁基鏻盐等芳香族磺酸盐类；硬脂酰氯、苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯等有机卤化物；二甲基硫酸等烷基硫酸；氯化苄等有机卤化物等。

优选地，以所述催化剂的用量为1mol计，所述酸性物质的用量为0.01～50mol，进一步优选为0.3～20mol。如果酸性物质的添加量过低，则导致失活效果不充分；如果酸性物质的添加量过高，则可能导致聚碳酸酯的耐热性降低，易于在后续应用中着色。

另一方面，本发明提供一种如第一方面所述的聚碳酸酯在光学部件、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。

优选地，所述光学部件包括汽车用前照明透镜、菲涅尔透镜、激光打印机用f-θ透镜、相机透镜或投影透镜等光学透镜，以及光盘、用于影像显示介质的光学系元件、光学膜、光学底座、光学滤波器或棱镜等光学成型品。

另一方面，本发明提供一种光学透镜，所述光学透镜包含如第一方面所述的聚碳酸酯。

优选地，所述光学透镜可通过如第一方面所述的聚碳酸酯加工成型得到；所述加工成型包括注射成型、压缩成型、注射压缩成型或浇筑成型。其中，在利用注射成型制造光学透镜的情况下，优选在料筒温度230～350℃、模具温度70～180℃的条件下进行成型。

优选地，所述光学透镜根据需要使用非球面透镜的形状而实施。非球面透镜由于可以用1片透镜使球面像差实际上为零，因此不需要利用多个球面透镜的组合除去球面像差，能够轻型化和降低成型成本。因此，非球面透镜在光学透镜中特别作为照相机透镜是有用的。

另外，本发明提供的聚碳酸酯于成型流动性高，因此尤其适用于作为薄壁小型且复杂形状的光学透镜的材料。具体地，所述光学透镜的中心部厚度为0.05～3.0mm，优选为0.05～2.0mm，进一步优选为0.1～2.0mm；所述光学透镜的直径为1.0～20.0mm，优选为1.0～10.0mm，进一步优选为3.0～10.0mm。

优选地，所述光学透镜为一面为凸、一面为凹的凹凸透镜。

另外，也可以根据需要所述光学透镜的表面设置防反射层或硬涂层等涂布层。

优选地，所述防反射层为单层或多层；所述防反射层的材料可以为有机物和/或无机物，优选为无机物。具体而言，所述防反射层的材料包括氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化铈、氧化镁或氟化镁中的任意一种或至少两种的组合。

另外，本发明所述光学透镜也可以通过模具成形、切削、研磨、激光加工、放电加工、蚀刻等任意的方法进行成形，优选为模具成形。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的聚碳酸酯中含有包括联硫萘基团的特定重复单元，使所述聚碳酸酯兼具高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性，能够充分满足聚碳酸酯作为光学树脂在光学部件中的性能要求。所述聚碳酸酯的折射率高达1.66～1.75，阿贝数为20～40，玻璃化转变温度达到120～200℃，全光线透过率≥86％，经过耐湿热特性测试后的全光线透过率仍然≥86％，具有高透明度、高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性，能够充分满足聚碳酸酯材料在高性能光学部件中的应用要求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

1、性能评价使用的样品用以下方法制得：

(a)膜

使得到的聚碳酸酯3g溶解于50mL二氯甲烷中，浇注于玻璃皿上；在室温下充分干燥后，在120℃以下的温度下干燥8小时，制成厚度约100μm的膜。

(b)球面透镜

将得到的聚碳酸酯在120℃下真空干燥8小时后，使成形温度为T_g+110℃，使模具温度为T_g-10℃，使用住友重机械(株)制SE30DU注射成形机注射成形厚度0.2mm、凸面曲率半径5mm、凹面曲率半径4mm、Φ5mm的透镜。

(c)成形片

与上述(b)同样地注射成形宽度2.5cm、长度5cm、厚度分别为1mm、2mm、3mm的成形片。

2、评价用以下方法进行：

(1)玻璃化转变温度(T_g)

浇注膜利用株式会社岛津制作所制DSC-60A以升温速度20℃/min来测定熔融混炼后得到的聚碳酸酯。

(2)折射率(nD)

使用ATAGO制DR-M2阿贝折射计对利用(a)的方法制成的膜，测定25℃下的折射率，波长为589nm。

(3)阿贝数(v)

按照(2)中折射率的测试方法分别测试25℃、波长分别为486nm、589nm、656nm下的折射率，通过公式v＝(nD－1)/(nF－nC)计算得到，其中，nD为波长589nm下的折射率，nF为波长656nm下的折射率，nC为波长486nm下的折射率。

(4)重均分子量M_w

使用凝胶渗透色谱(GPC)，将四氢呋喃作为展开溶剂，使用已知分子量(分子量分布＝1)的标准聚苯乙烯制作标准曲线。基于该标准曲线，由GPC的保留时间算出M_w。

(5)全光线透过率

将制造的树脂进行注射成型，得到厚度为3mm，长和宽分别为2cm和1cm的长方形板，使用SE2000型分光式色差计，以标准JIS-K-7361-1中的方法进行测定。

(6)PCT测试

将厚度为1mm的成形片置于85℃、85％湿度(RH)的条件下2000小时后，将该成形片0.7g溶解于100mL二氯甲烷中，测定该溶液在20℃下的比粘度(ηsp)，求出湿热试验后的比粘度保持率(分子量保持率)。将该比粘度保持率率(分子量保持率)设为耐湿热性的指标；计算公式如下：

Δηsp＝(ηsp₁/ηsp₀)×100％；

其中，Δηsp：比粘度保持率；ηsp₀：试验前的比粘度；ηsp₁：试验后的比粘度。

3、本发明以下实施例及对比例中所使用的原料及其制备方法如下：

9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]芴(BPEF)，购自黄骅市信诺立兴精细化工有限公司；9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]芴(BPPEF)，购自黄骅市信诺立兴精细化工有限公司。

制备例1

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二苯基-1,1-联硫萘(BINSL-2EO)

合成路线如下：

(1)在装有磁力搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗以及冷凝回流管的四口烧瓶中，依次加入6-溴2-萘酚(武汉荣灿生物制药)223g(1mol)和甲苯与乙酸乙酯的混合溶液500mL(甲苯与乙酸乙酯的质量比为3:2)，搅拌使其溶解，冰浴条件下，缓慢滴加二氯化硫53g(0.52mol)，控制反应体系温度在15℃左右。滴完后，继续反应3h。升温至100℃，蒸馏出大部分溶剂后，放入冰箱冰冻1h，有固体析出，过滤，无水乙醇重结晶，过滤、烘干，得到6,6-二溴-1,1-联硫萘酚。

(2)在反应釜中，将步骤(1)得到的6,6-二溴-1,1-联硫萘1mol和苯基硼酸2mol溶于甲苯/乙醇混合溶液(甲苯与乙醇的质量比为4:1)500mL中，然后进一步添加四(三苯基膦)钯0.01mol和1.5mol/L的碳酸钾水溶液100mL之后，在75℃条件下搅拌2h后结束反应，将得到的反应液进行减压浓缩，除去溶剂后，将得到的固体中加入0.5mol/L的氢氧化钠水溶液，利用氯仿进行萃取，将有机层进行重结晶，滤取析出的固体，通过干燥得到6,6-二苯基-1,1-联硫萘酚。

(3)在反应釜中，将步骤(2)得到的6,6-二苯基-1,1-联硫萘酚、氢氧化钠、环氧乙烷的添加摩尔比为4:0.005:1，然后向其中加入<-5℃的无水乙醇和二甲基甲酰胺DMF，在70℃条件下密封搅拌，反应12h后冷却降温，然后水洗涤后得到白色固体，再进行甲醇重结晶，抽滤烘干得到目标产物BINSL-2EO。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.07(d，2H)，7.95(t，2H)，7.86(d，2H)，7.55(m，2H)，7.52(m，4H)，7.51(m，4H)，7.41(d，2H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例2

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-1-基)-1,1-联硫萘(1DNBINSL-2EO)

合成路线如下：

具体制备方法与制备例1的区别仅在于，将步骤(2)中的苯基硼酸用等摩尔量的1-萘基硼酸(濮阳惠成科技)替换；其他反应步骤均与制备例1相同，得到目标产物1DNBINSL-2EO。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.55(t，2H)，8.42(t，2H)，8.08-8.04(m，6H)，7.95(t，2H)，7.86(d，2H)，7.61-7.55(m，8H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例3

2,2-双(2-羟基乙氧基)-1,1-联硫萘(BNSE)

合成路线如下：

(1)在装有磁力搅拌器、温度计、恒压滴液漏斗以及冷凝回流管的四口烧瓶中，依次加入2-萘酚(江苏手性化工)144g(1mol)和甲苯与乙酸乙酯的混合溶液500mL(甲苯与乙酸乙酯的质量比为3:2)，搅拌使其溶解，冰浴条件下，缓慢滴加二氯化硫53g(0.52mol)，控制反应体系温度在15℃左右。滴完后，继续反应3h。升温至100℃，蒸馏出大部分溶剂后，放入冰箱冰冻1h，有固体析出，过滤，无水乙醇重结晶，过滤、烘干，得到联硫萘酚。

(2)在反应釜中，将步骤(1)得到的联硫萘酚、氢氧化钠、环氧乙烷的添加摩尔比为4:0.005:1，然后向其中加入<-5℃的无水乙醇和DMF，在70℃条件下密封搅拌，反应12h后冷却降温，然后水洗涤后得到白色固体，再进行甲醇重结晶，抽滤烘干得到目标产物BNSE。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.05-8.01(m，4H)，7.55(m，4H)，7.44(m，2H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例4

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-2-基)-1,1-联硫萘(2DNBINSL-2EO)

合成路线如下：

具体制备方法与制备例1的区别仅在于，将步骤(2)中的苯基硼酸用等摩尔量的2-萘基硼酸(濮阳惠成科技)替换；其他反应步骤均与制备例1相同，得到目标产物2DNBINSL-2EO。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.11(d，2H)，8.00(m，4H)，7.95-7.92(m，4H)，7.86(d，2H)，7.73(t，2H)，7.59-7.55(m，8H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例5

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(3-氰基苯基)-1,1-联硫萘(CN-BNS)

合成路线如下：

具体制备方法与制备例1的区别仅在于，将步骤(2)中的苯基硼酸用等摩尔量的苯甲腈硼酸替换；其他反应步骤均与制备例1相同，得到目标产物CN-BNS。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.11(d，2H)，7.95(d，2H)，7.88-7.69(m，10H)，7.55(d，2H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例6

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并吡咯-4-基)-1,1-联硫萘(PYR-BNS)

合成路线如下：

具体制备方法与制备例1的区别仅在于，将步骤(2)中的苯基硼酸用等摩尔量的二苯并吡咯-4-硼酸替换；其他反应步骤均与制备例1相同，得到目标产物PYR-BNS。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：10.1(s，2H)，8.12-8.07(m，6H)，7.95(d，2H)，7.87-7.86(t，4H)，7.63-7.50(m，6H)，7.35-7.29(m，4H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

制备例7

10,10-双(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双联苯四氢蒽(2BPL-ANT)

合成路线如下：

(1)将1L的三口烧瓶置于恒温油浴中，分别加入194g蒽酮、260g苯氧乙醇进行缩合反应(摩尔比为1:2.1)，催化剂为10g浓硫酸，助剂为2.12g巯基丙酸，反应温度为40℃，搅拌4h后结束反应，将得到的反应液加入200g甲醇，超声溶解，然后加入200g去离子水，有大量的固体析出，在该温度下继续搅拌2h，降温抽滤得到固体粗产物；将粗产物加入到200g异丙醇中，搅拌、升温至完全溶解，继续加入粗产物直至接近饱和溶解度(粗产物:异丙醇质量比为1:1.6)，继续搅拌30min后，降温结晶得到纯品10,10-双(4-羟乙氧基苯基)-9-氢-蒽。

(2)将步骤(1)得到的10,10-双(4-羟乙氧基苯基)-9-氢-蒽配制质量浓度30％的甲醇溶液共700g，向其中滴加浓硝酸63g，连续通入氧气2h，流量为100L/h，反应结束后，降温结晶得到10,10-双(4-羟乙氧基苯基)蒽酮。

(3)以步骤(2)得到的10,10-双(4-羟乙氧基苯基)蒽酮为原料，按照10,10-双(4-羟乙氧基苯基)蒽酮：联苯：巯基乙酸：HCl的摩尔比为1:6:0.2:0.05进行混合反应，压力0.2MPa，反应温度20℃，经过3h后结束反应。经碱(氢氧化钠)中和后，去离子水洗涤、抽滤，得到目标产物2BPL-ANT。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)：δ7.52(d,J＝8Hz,4H)，7.51(d,J＝8Hz,4H)，7.41(d,J＝8Hz,2H)，7.33(d,J＝8Hz,4H)，7.31(d,J＝8Hz,4H),7.29(d,J＝8Hz,4H),7.19(d,J＝8Hz,4H),7.12(d,J＝8Hz,4H),6.87(d,J＝8Hz,4H),4.33(t,J＝8Hz,4H),3.69(t,J＝10Hz,4H),3.65(s,2H)。

制备例8

2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并噻吩-4-基)-1,1-联硫萘(THI-BNS)

合成路线如下：

具体制备方法与制备例1的区别仅在于，将步骤(2)中的苯基硼酸用等摩尔量的二苯并噻吩-4-硼酸替换；其他反应步骤均与制备例1相同，得到目标产物THI-BNS。

目标产物的核磁结果如下：¹H-NMR(400MHz，CDCl₃)δ/×10^-6：8.45-8.41(m，4H)，8.20(d，2H)，8.07(t，2H)，7.98-7.95(m，4H)，7.86(d，2H)，7.58-7.50(m，8H)，6.85(d，2H)，4.43(t，4H)，3.69(m，4H)，3.65(m，2H)。

实施例1

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将3.35kg(6mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二苯基-1,1-联硫萘(BINSL-2EO)、1.35kg(6.3mol)碳酸二苯酯(DPC)、0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，进行五次氮气置换，之后将夹套加热到180℃，使原料熔融，完全熔解后，用20min减压至20KPa，同时将夹套升温至270℃，进行酯交换反应。随后将夹套保持在该温度下，在60min内减压至100Pa以下，在270℃、100Pa以下的条件下进行缩聚反应，直至反应达到20N·m的扭矩，反应结束后，将生成的树脂进行造粒，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例2

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.837kg(1.5mol)BINSL-2EO、3.294kg(4.5mol)10,10-双(4-羟乙氧基苯基)-9,9-双联苯四氢蒽(2BPL-ANT)、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例3

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例2相同；制备方法如下：

将1.674kg(3mol)BINSL-2EO、2.196kg(3mol)2BPL-ANT、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例4

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例2相同；制备方法如下：

将2.511kg(4.5mol)BINSL-2EO、1.098kg(1.5mol)2BPL-ANT、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例5

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.837kg(1.5mol)BINSL-2EO、1.91kg(4.5mol)9,9-双[4-(2-羟乙氧基)苯基]芴(BPEF)、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例6

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例5相同；制备方法如下：

将1.674kg(3mol)BINSL-2EO、1.27kg(3mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例7

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例5相同；制备方法如下：

将2.511kg(4.5mol)BINSL-2EO、0.63kg(1.5mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例8

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.837kg(1.5mol)BINSL-2EO、2.59kg(4.5mol)9,9-双[4-(2-羟乙氧基)-3-苯基苯基]芴(BPPEF)、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例9

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例8相同；制备方法如下：

将1.674kg(3mol)BINSL-2EO、1.72kg(3mol)BPPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例10

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例8相同；制备方法如下：

将2.511kg(4.5mol)BINSL-2EO、0.86kg(1.5mol)BPPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例11

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将2.764kg(4.2mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-1-基)-1,1-联硫萘(1DNBINSL-2EO)、0.76kg(1.8mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例12

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将1.096kg(2.7mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-1,1-联硫萘(BNSE)、0.837kg(1.5mol)BINSL-2EO、1.318kg(1.8mol)2BPL-ANT、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^{- 5}mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例13

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.487kg(1.2mol)BNSE、2.009kg(3.6mol)BINSL-2EO、0.510kg(1.2mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例14

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.487kg(1.2mol)BNSE、2.009kg(3.6mol)BINSL-2EO、0.690kg(1.2mol)BPPEF、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例15

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将1.218kg(3mol)BNSE、0.592kg(0.9mol)1DNBINSL-2EO、1.537kg(2.1mol)2BPL-ANT、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例16

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.731kg(1.8mol)BNSE、0.789kg(1.2mol)1DNBINSL-2EO、1.725kg(3mol)BPPEF、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例17

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将0.731kg(1.8mol)BNSE、1.184kg(1.8mol)1DNBINSL-2EO、1.01kg(2.4mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例18

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将3.355kg(5.1mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(萘-2-基)-1,1-联硫萘(2DNBINSL-2EO)、0.38kg(0.9mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例19

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例18相同；制备方法如下：

将1.973kg(3mol)2DNBINSL-2EO、1.27kg(3mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例20

一种聚碳酸酯，重复单元的种类与实施例18相同；制备方法如下：

将0.592kg(0.9mol)2DNBINSL-2EO、2.15kg(5.1mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例21

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将1.098kg(1.8mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(3-氰基苯基)-1,1-联硫萘(CN-BNS)、1.84kg(4.2mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例22

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将1.331kg(1.8mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并吡咯-4-基)-1,1-联硫萘(PYR-BNS)、1.84kg(4.2mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例23

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将1.521kg(1.8mol)2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二(二苯并噻吩-4-基)-1,1-联硫萘(THI-BNS)、1.84kg(4.2mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例24

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将3.58kg(6mol)BNSE、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

实施例25

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

1.521kg(1.8mol)的THI-BNS、1.05kg(4.2mol)的双酚硫醚，1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

对比例1

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将4.392kg(6mol)2BPL-ANT、1.35kg(6.3mol)的DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

对比例2

一种聚碳酸酯，含有重复单元

制备方法如下：

将2.52kg(6mol)BPEF、1.35kg(6.3mol)DPC和0.0051g(1×10^-5mol)碳酸氢钠放入带有搅拌机和馏出装置的反应釜，按照实施例1中的熔融缩聚方法进行反应，得到所述聚碳酸酯的粒料。

对比例3

一种聚碳酸酯，其与实施例6的区别仅在于，将其中的重复单元

替换为等摩尔量的

制备方法与实施例6的区别仅在于，将其中的二羟基单体BINSL-2EO用等摩尔量的2,2-双(2-羟基乙氧基)-6,6-二苯基-联萘(BINOL-2EO)替换，得到所述聚碳酸酯的粒料。

上述实施例1～25中所使用的二羟基单体组分及其对应的摩尔百分含量(％，以二羟基单体总量为100％计)如表1所示，单体的摩尔百分含量与实施例提供的聚碳酸酯中重复单元的摩尔百分含量相对应。

表1

测试实施例1～25、对比例1～3提供的聚碳酸酯的物性，包括重均分子量M_w、玻璃化转变温度T_g、折射率、阿贝数、全光线透过率和经过PCT测试后的全光线透过率，测试数据如表2所示。

表2

通过表2的测试结果可知，本发明提供的具有特定重复单元的聚碳酸酯，相对于现有技术中的聚碳酸酯，折射率和阿贝数显著提高，同时还提高了玻璃化转变温度和耐热性，所述聚碳酸酯的折射率高达1.66～1.75，阿贝数为20～40，玻璃化转变温度达到120～200℃，全光线透过率≥86％，湿热处理不会影响所述聚碳酸酯的透过率，经过耐湿热特性测试后的全光线透过率仍然≥86％，具有高透明度、高折射率、高阿贝数和优异的水热稳定性。

比较实施例1～25、对比例1～3的测试数据可知，如果聚碳酸酯中不含有特定的联硫萘结构单元，会使其折射率和阿贝数降低，透明度下降，无法满足光学部件中的应用要求。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的一种聚碳酸酯及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯包含具有如式I所示结构的重复单元：

其中，X₁、X₂各自独立地选自C1～C8直链或支链亚烷基；

R₁、R₂各自独立地选自卤素、取代或未取代的C1～C6直链或支链烷基、取代或未取代的C2～C6烯烃基、取代或未取代的C1～C6烷氧基、取代或未取代的C6～C30芳基、取代或未取代的C3～C30杂芳基；

a、b各自独立地选自1～10的整数；

n₁、n₂各自独立地选自0～4的整数。

2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯，其特征在于，R₁、R₂中所述取代的取代基各自独立地选自氰基、巯基、羟基、C1～C6直链或支链烷基、C1～C6烷氧基、C6～C18芳氧基、C6～C18芳硫基、C6～C18芳基或C3～C18杂芳基中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述X₁、X₂各自独立地选自C1～C3直链或支链亚烷基，优选为亚乙基；

优选地，所述a、b各自独立地选自1～4的整数；

优选地，所述R₁、R₂各自独立地选自取代或未取代的C6～C18芳基、取代或未取代的C3～C18杂芳基；所述取代的取代基各自独立地选自氰基、巯基、羟基、C1～C4直链或支链烷基、C1～C3烷氧基中的至少一种；

优选地，所述n₁、n₂各自独立地选自0～2的整数；

优选地，所述R₁、R₂各自独立地选自如下基团中的任意一种，或被取代基取代的如下基团中的任意一种：

其中，虚线表示基团的连接位点；

所述取代基选自氰基、巯基、羟基、C1～C4直链或支链烷基、C1～C3烷氧基中的任意一种；

优选地，所述聚碳酸酯包含如下重复单元1a～1m中的任意一种或至少两种的组合：

优选地，所述聚碳酸酯中具有如式I所示结构的重复单元的摩尔百分含量为10～100％，进一步优选为20～90％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯还包含具有如式II所示结构的重复单元：

其中，Y₁、Y₂各自独立地选自C1～C4直链或支链亚烷基；

Z选自单键、O、S、C1～C5直链或支链亚烷基、

中的任意一种，虚线代表基团的连接位点；

R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立地选自羟基、C1～C20直链或支链烷基、C1～C20烷氧基、C3～C20环烃基、C3～C20环烃氧基、C6～C20芳基或C3～C20杂芳基中的任意一种；

m₁、m₂各自独立地选自1～10的整数；

m₃、m₄、m₇、m₈各自独立地选自0～4的整数；

m₅、m₆各自独立地选自0～5的整数。

5.根据权利要求4所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述Y₁、Y₂各自独立地选自C1～C3直链或支链亚烷基，优选为亚乙基；

优选地，所述Z选自S、亚甲基、

中的任意一种，虚线代表基团的连接位点；

优选地，所述R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈各自独立地选自羟基、C1～C5直链或支链烷基、C6～C18芳基或C3～C18杂芳基中的任意一种；

优选地，所述式II所示结构的重复单元包含具有如式II-1、式II-2或式II-3所示结构的重复单元中的任意一种或至少两种的组合：

其中，Y₁、Y₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、m₁、m₂、m₃、m₄、m₅、m₆、m₇、m₈各自独立地具有与式II中相同的限定范围。

6.根据权利要求4或5所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述m₁、m₂各自独立地选自1～3的整数；

优选地，所述m₃、m₄、m₅、m₆、m₇、m₈各自独立地选自0～3的整数；

优选地，所述式II所示结构的重复单元包含如下重复单元2a～2h中的任意一种或至少两种的组合：

优选地，所述聚碳酸酯中具有如式II所示结构的重复单元的摩尔百分含量为10～90％，进一步优选为20～80％。

7.根据权利要求1～6任一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯的折射率为1.65～1.75；

优选地，所述聚碳酸酯的阿贝数为20～40；

优选地，所述聚碳酸酯的玻璃化转变温度为135～200℃。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：具有如式1A所示结构的二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行缩聚反应，得到所述聚碳酸酯；

其中，X₁、X₂、R₁、R₂、a、b、n₁、n₂各自独立地具有与式I中相同的限定范围；

优选地，所述碳酸二酯类化合物包括碳酸二苯酯、碳酸二甲苯酯、碳酸二(氯苯基)酯、间甲苯基碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丁酯或碳酸二环己酯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述缩聚反应为熔融缩聚反应；

优选地，所述制备方法中还包括具有如式IIA所示结构的二羟基单体：

其中，Y₁、Y₂、Z、R₃、R₄、m₁、m₂、m₃、m₄各自独立地具有与式II中相同的限定范围；

优选地，以所述具有如式1A所示结构的二羟基单体和具有如式IIA所示结构的二羟基单体的总量为1mol计，所述碳酸二酯类化合物的用量为0.97～1.2mol。

9.一种如权利要求1～7任一项所述的聚碳酸酯在光学部件、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。

10.一种光学透镜，其特征在于，所述光学透镜包含如权利要求1～7任一项所述的聚碳酸酯。