CN117624555A - 一种光学材料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光学材料技术领域,具体涉及一种光学材料,包含环状烯烃开环氢化共聚物,按质量百分数计,环状烯烃开环氢化共聚物的全部结构单元来自双环戊二烯类化合物的结构单元20‑45%、四环十二碳烯及其衍生物的结构单元30‑55%、结构式(1)化合物的结构单元5‑25%;结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为70%以上,该光学材料兼顾高耐热性、透明性优异和高屈服韧性。
Description
技术领域
本发明属于光学材料技术领域,具体涉及一种光学材料。
背景技术
环烯烃类单体通过开环复分解聚合(以下简称ROMP),然后对该共聚物进行氢化得到的环状烯烃开环氢化共聚物(例如专利文献1-5,JP-A-63-21878、JP-A-1-138257、JP-A-1-168725、JP-A-2-102221、JP-A-2-133413)由于具有优异的透明性、低双折射性以及优良的成型加工性,因此在光学及其他各种用途中有着广泛应用,例如光学镜头、光纤、光学薄膜、透光零部件等。如日本专利JP5141157B2中,公开了一种含脂环式结构的环状烯烃开环聚合物以及氢化物,其高玻璃化转变温度、高强度和低双折射率等优良性能,可适用于各种光学薄膜的的烯烃共聚物及其制造方法。
近年来,随着周边技术的发展,作为用于镜头等光学元件的成形的光学材料,向着轻量化、小型化、高功能化发展,不仅要求有合适的折射率,也要求其成型后即使薄却不易破裂(即优异的屈服韧性)且透明。同时,需要作为高端化摄像模组用(如3D摄像头、无人机、潜望式摄像头、车载摄像头等)的光学元件,提出了更严格的标准,要求在极端寒冷(-40℃)、炎热(85℃)和潮湿的环境中仍能具备稳定的机械强度、透光性,完成可靠运行。可见材料的高温稳定性也是需要考虑的重要因素之一。
日本专利JP-A-2007-137935中,公开了一种环状烯烃开环聚合物氢化物,具有包含来自四环十二碳烯的重复单元和来自其它降冰片烯系单体的重复单元,在高温下具有优异的尺寸稳定性,可适用于汽车内饰用光学材料。但其成型性容易变差,在某些区域出现细线很明显,无法兼顾成型性、耐热性和强度等性能。
日本专利JP6674156B2中,公开了一种熔点和玻璃化转变温度都高、即使经过了熔融成型等所导致的热历史后仍具有结晶性、高耐热性和加工性均优异的四环十二烯系开环氢化聚合物及其制造方法,对四环十二碳烯系的内消旋式研究发现内消旋二联体的比例为65%以上时,由于其由于具有全同立构结构,晶化速度也快,因此能够很好地用作各种用途的成型材料。但其高结晶度势必会造成成型树脂的透明度与屈服韧性等性能的变差。
日本特开昭第60(1985)-26024号公开了氢化的四环十二碳烯均聚物和它与降冰片烯的共聚物,按照专利描述方法生产其中公开的聚合物,具有高的玻璃化转变温度和高硬度,适合做光学记录媒介例如光盘、唱片的基础材料。但是其本身的韧性差,容易发生断裂。
发明内容
针对现有技术存在的技术问题,本发明提供了一种光学材料,包含环状烯烃开环氢化共聚物,通过控制各结构单元的比例以及结构式(1)的(内,反)式比率,使得光学材料具有高耐热性、透明性优异和高屈服韧性,且易加工成型。
为了解决目前存在的难题,发明人对于环状烯烃开环氢化共聚物的结构单元、各自聚合单体的异构体以及聚合物特征(如分子量)等进行了深入研究。结果发现,该环状烯烃开环氢化共聚物包含来自二环戊二烯类化合物的结构单元、四环十二碳烯及其衍生物的结构单元和结构式(1)化合物的结构单元,来自二环戊二烯的结构单元占全部重复单元的20-45%,来自四环十二碳烯的结构单元占全部重复单元的30-55%,来自结构式(1)化合物的结构单元占全部重复单元的5-25%,且其重均分子量为20,000至150,000,含结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为70%以上,通过对含有该环状烯烃开环共聚物,进行氢化后,对氢化物进行成型得到玻璃化转变温度、折射率、透明度以及屈服强度性能优异的光学材料,且易加工成型。发明人发现引入结构式(1)的结构单元,尤其地,控制结构式(1)化合物的(内,反)式比例,可明显提高材料的屈服强度,改善材料的透明度。这要归因于其携带的多元环基团,在聚合物结构中引入环状或多元环等大位阻的结构,由于其自身的位阻效应及自由度,从而带来了材料的屈服强度、透明度上的有益效果。此外,(内,反)式异构体本身具有更高的自由度和旋光度,聚合过程中结构式(1)表现出更合适的单体活性,当与双环戊二烯类化合物、四环十二碳烯化合物发生聚合时,可实现各单体的竞聚率相当,达到共聚物的无规结构控制,从而实现了光学材料的透明度及屈服韧性等性能的明显改善。
一种光学材料,包含环状烯烃开环氢化共聚物,按质量百分数计,所述环状烯烃开环氢化共聚物的全部结构单元来自双环戊二烯类化合物的结构单元(A)20-45%、四环十二碳烯及其衍生物的结构单元(B)30-55%、结构式(1)化合物的结构单元(C)5-25%;结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为70%以上;
式中,n为0-10,m为0、1或2,r为0、1、2或3;结构式(1)中,R1-R6各自独立地表示氢原子、碳原子数1-20的烃基、氟原子以外的卤原子或除氟原子以外的卤原子取代的碳原子数1-20的烃基。
优选地,结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为80%以上。如果(内,反)式的比率较低,则得到的环状烯烃开环氢化共聚物的自由度大幅降低,透明度和屈服强度受到影响。
优选地,式中,r=0或1时,R3和R4、R4和R5、R5和R6中的一对或几对形成单环或多环。进一步优选地,单环或多环中可以含有双键等不饱和键。
优选地,式1中,当r=2或3时,R3和R3、R3和R4、R4和R5、R5和R6、R6和R6中的一对或几对结合形成单环或多环。进一步优选地,单环或多环中可以含有双键等不饱和键。
优选地,单环或多环与R1或R2相互结合形成单环或多环。
优选地,单环或多环为脂肪环或芳香环。
优选地,共聚物的重均分子量为20,000-150,000。
优选地,四环十二碳烯及其衍生物包含四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-乙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-正丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-异丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-正丁氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-苯氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-甲氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-乙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-正丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-异丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-正丁氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-(4苯基苯氧基)羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-亚乙基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯中的一种或多种。
优选地,双环戊二烯类化合物包含双环戊二烯、甲基二环戊二烯、二甲基二环戊二烯、乙基二环戊二烯、乙烯基二环戊二烯、丙烯基二环戊二烯等中的一种或多种。
优选地,重复单元(A)的含量25~43%,更优选为28~40%。如果来自双环戊二烯类的重复单元的比例增多,则有得不到具有高的玻璃化转变温度和透明度的环状烯烃开环氢化共聚物的风险。如果来自双环戊二烯类的重复单元的比例减少,则可能带来环状烯烃开环氢化共聚物成型加工难的风险。
优选地,重复单元(B)的含量33~52%,更优选为35~50%。如果来自四环十二碳烯的重复单元的比例变少,则有得不到具有高的透明度和高玻璃化转变温度的环状烯烃开环氢化共聚物的风险,如果来自四环十二碳烯的重复单元的比例增多,则有得不到高屈服强度的环状烯烃开环氢化共聚物的风险,同时还可能带来加工成型难度。本发明的环状烯烃开环氢化共聚物通过控制重复单元(B)的特定比例,从而达到透明度和耐热性的平衡优异,从而加工性、透明度以及耐热性优异。
优选地,重复单元(C)的含量为10~23重量%,更优选为12~22重量%。如果来自结构式(1)的重复单元的比例变少,则有得不到具有高透明度和高屈服强度的环状烯烃开环氢化共聚物的风险,如果来自结构式(1)的重复单元的比例增多,则有得不到高玻璃化转变温度的环状烯烃开环氢化共聚物的风险,同时还可能带来加工成型难度。本发明的环状烯烃开环氢化共聚物通过控制重复单元(C)从而透明度和屈服强度的平衡优异,从而加工性、透明度以及屈服强度优异。
作为单体使用的结构式(1)化合物已知有(内,反)式、(内,顺)式、(外,反)式、(外,顺)式的4种立体异构体组成。通常(内,反)式、(外,顺)式为主要成分,(内,顺)式、(外,反)式的存在量在分光光度分析中为检测限以下。(外,顺)式异构体单体活性和自身自由度低,一方面表现出难聚合,聚合度低的现象,另一方面发生聚合时易形成自聚和交联产物,从而导致材料透明度的大幅降低。
本发明的环状烯烃开环共聚物的重均分子量(Mw)为20000~150000,优选为30000~120000,更优选为35000~100000。如果Mw过低,则机械强度降低,如果Mw过高,则成型变得困难,从而可能带来材料相关性能上的影响。
本发明的环状烯烃开环氢化共聚物的制造方法没有特别限定。例如能够通过将双环戊二烯类化合物、四环十二碳烯及其衍生物和结构式(1)单体在聚合催化剂的存在下进行开环聚合反应,接下来,将得到的环状烯烃开环共聚物的碳-碳双键等不饱和键在氢化催化剂的存在下进行氢化,从而得到目标的环状烯烃开环氢化共聚物。
作为开环易位聚合的结构式(1)单体主要可通过Diels-Alder反应([4+2]环加成反应)进行合成。作为环烯烃聚合物原料的结构式(1)化合物也可使用现有其他公知的方法合成。
作为开环易位聚合催化剂,可以使用现有技术中已有的催化剂,例如可以使用选自钌、铑、钯、锇、铱和铂等中的金属的卤化物、硝酸盐或乙酰丙酮化合物和还原剂构成的催化剂系;选自钛、钒、锆、钨和钼中的金属的卤化物或乙酰丙酮化合物和助催化剂的有机铝化合物构成的催化剂体系;或者日本特开平7-179575号公报、J.Am.Chem.Soc.,1986,108,733、J.Am.Chem.Soc.,1993,115,9858、以及J.Am.Chem.Soc.,1996,118,100等中公开的活性开环易位催化剂等,这些催化剂可以分别单独使用,也可以两种以上组合使用,催化剂的使用量以(催化剂的中心金属)∶(环状烯烃系单体)的质量比计通常为1∶50~1∶2000000,优选为1∶200~1000000,更优选为1∶500~1∶500000。当催化剂用过多时后续去除变得困难,当过少时不能得到充分的催化活性。
进行开环聚合反应时以调节得到的开环聚合物的分子量为目的,能够将适当量的乙烯基化合物或二烯化合物等分子量调节剂添加到聚合反应体系中。作为用于分子量调节的乙烯基化合物,只要是具有乙烯基的有机化合物则没有特别限定。可举出例如:1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯等α-烯烃类;苯乙烯、乙烯基甲苯等苯乙烯类;乙基乙烯基醚、异丁基乙烯基醚、烯丙基缩水甘油基醚等醚类;烯丙基氯等含卤素乙烯基化合物;乙酸烯丙酯、烯丙醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯等含氧乙烯基化合物;丙烯酰胺等含氮乙烯基化合物等。作为用于分子量调节的二烯化合物,可举出:1,4-戊二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,6-庚二烯、2-甲基-1,4-戊二烯、2,5-二甲基-1,5-己二烯等非共轭二烯;1,3-丁二烯、2-甲基-1,3-丁二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、1,3-己二烯等共轭二烯等。分子量调节剂的添加量只要是足以获得具有所需分子量的聚合物的量即可,(分子量调节剂):(总单体)的质量比通常为1:20~1:1000000。优选1:20~1:3000,更优选1:20~1:1000。
进行开环聚合反应通常需要用到有机溶剂。作为使用的有机溶剂,只要是不影响聚合反应、将得到的聚合物在规定的条件下溶解或分散的有机溶剂则没有特别限定。作为有机溶剂,可举出:戊烷、己烷、庚烷等脂肪族烃;环戊烷、环己烷、甲基环己烷、二甲基环己烷、三甲基环己烷、乙基环己烷、二乙基环己烷、十氢化萘、双环庚烷、三环癸烷、六氢茚环己烷、环辛烷等脂环族烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃;二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷等卤素系脂肪族烃;氯苯、二氯苯等卤素系芳香族烃;硝基甲烷、硝基苯、乙腈等含氮烃系溶剂;二乙醚、四氢呋喃等醚系溶剂;苯甲醚、苯乙醚等芳香族醚系溶剂等。在这些中,优选工业上通用的芳香族烃系溶剂、脂肪族烃系溶剂、脂环族烃系溶剂、醚系溶剂、芳香族醚系溶剂。
进行开环聚合反应的温度需要严格控制,通常在-20~100℃、优选20~80℃、更优选30-60℃下进行聚合。如果温度太低,反应速率会降低,如果太高,可能会发生副反应,使分子量分布变宽,并且需要分阶段控制温度。
进行开环聚合反应的时间一般没有特别限制,一般地,聚合时间为1分钟-100小时,优选为0.5-24小时。
进行开环聚合反应时聚合压力没有特别限制,在加压条件下进行通常为2MPa以下,优选为1MPa以下。
开环聚合可以在惰性气体如氮气或氩气的气氛中进行,以防止所得聚合物由于氧化而劣化和着色。
本发明中使用的聚合单体、溶剂均经过严格除水处理,控制含水量≤50ppm。
经过聚合得到的环状烯烃开环共聚物的氢化反应是将存在于共聚物主链或/和侧链上的所有碳碳双键及苯环等不饱和键全部氢化的反应。该加氢反应是将开环共聚物在惰性溶剂中添加加氢催化剂,向反应体系中提供氢气来进行。
作为氢化催化剂,可以使用:由二环戊基卤化钛、有机羧酸镍、有机羧酸钴等和周期表第I—III主族的有机金属化合物构成的氢化催化剂;由碳、二氧化硅、硅藻土等负载的镍、铂、钯、钌、铼、铑金属催化剂、钴、镍、铑、钌络合物等金属催化剂;锂铝高功率、对甲苯磺酰肼等氢化化合物等;其中,从减少异构化、提高收率目的出发,氢化催化剂优选为钌化合物。其中,氢化催化剂/聚合物双键(质量比)计,通常为1:5~1:100,000,优选为1:5~1:10,000。作为钌化合物,可选择RuHCl(CO)(PPh3)3、RuHCl(CO)[P(p-Me-Ph)3]3、RuHCl(CO)(PCy3)2、RuHCl(CO)[P(n-Bu)3]3、RuHCl(CO)[P(i-Pr)3]2、RuH2(CO)(PPh3)3、RuH2(CO)[P(p-Me-Ph)3]3、RuH2(CO)(PCy3)3、RuH2(CO)[P(n-Bu)3]3、RuH(OCOCH3)(CO)(PPh3)2、RuH(OCOPh)(CO)(PPh3)2、RuH(OCOPh-CH3)(CO)(PPh3)2、RuH(OCOPh-OCH3)(CO)(PPh3)2、RuH(OCOPh)(CO)(PCy3)2等。
作为加氢反应中使用的惰性有机溶剂,同样可以举出脂肪烃、脂环烃、芳香烃、卤代芳香烃、含氮烃、醚等。
进行加氢反应温度根据所使用的加氢催化剂而不同,但加氢温度通常为-20℃~300℃,优选0℃~250℃。如果加氢温度过低,反应速度可能会变慢,如果过高,则可能发生副反应。
进行加氢反应的氢气压力一般为0.01-20MPa,优选0.1-10MPa,更优选1-5MPa。氢气压力过低,则加氢速度慢,过高则需要耐高压的反应器。
环状烯烃开环氢化共聚物中的不饱和键的氢化率优选为90%以上,更优选为95%以上,进一步优选为99%以上,特别优选99.5%以上。如果在上述范围内,则可抑制因树脂烧成而引起的成型体的着色。
需要说明的是,氢化反应后,只要按照常规方法回收所得到的降冰片烯类氢化开环聚合物即可,在氢化物的回收时,可以通过过滤等方法除去催化剂残渣。
<成型加工>
一种光学材料,采用含有上述的环状烯烃开环氢化共聚物的原材料成型得到。
其中,光学材料的原材料可以含有高分子材料和添加剂,无特别限定。优选含有酚系抗氧化剂、磷系抗氧化剂、硫系抗氧化剂等抗氧化剂。需要说明的是,只要高分子材料和添加剂能够在此类环状烯烃开环氢化共聚物中充分地分散,对高分子材料和添加剂的种类就没有特别限定,可以使用任意的方法与环状烯烃开环氢化共聚物混合。具体而言,高分子材料及添加剂可以在环状烯烃开环氢化共聚物的制备中的任意过程中添加,也可以使用混炼机与环状烯烃开环氢化共聚物进行混炼,也可以在成型装置内与环状烯烃开环氢化共聚物混合。
制造本发明的光学材料时的成型方法没有特别限定,可举出注射成型、压制成型、挤出成型等。在这些中,在光学材料作为光学构件等的情况下,从能够得到精度高的目标的光学材料的观点出发,优选注射成型。
对于制备的本发明的光学材料,玻璃化转变温度为120℃以上,基于ASTM-D1003以通过3mm的样件的总透过率为90%以上,且基于ISO 527-3以试验速度2mm/分钟进行的拉伸试验中测定的屈服应力为60MPa以上。
本发明提供的一种光学材料,通过控制各结构单元的比例以及结构式(1)的(内,反)式比率,使得材料具有高透明度、高耐热性、高屈服韧性,易于加工成型的。本发明的光学材料适合用作光学透镜、棱镜、导光体、摄像模组等光学构件,特别适用于作用于汽车的车内设置的照相机的透镜等光学构件。
附图说明
图1为实施例1中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图2为实施例2中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图3为实施例3中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图4为实施例4中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图5为实施例5中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图6为实施例6中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图7为实施例7中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图8为实施例8中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图9为实施例9中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图10为实施例10中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图11为实施例11中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图12为实施例12中合成的单体产品的核磁氢谱图;
图13为对比例3中合成的单体产品的核磁氢谱图。
具体实施方式
在下文中,通过实施例对本发明进行更详细地描述,但应理解,这些实施例仅是示例的而非限制性的。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请的保护范围。此外,如果没有其它说明,下面实施例表示量的“份”和“%”均以质量为基准。
下述实施例中采用原料均为市售产品,结构式(1)化合物是自行合成原料,本发明中使用的聚合单体、溶剂均经过严格除水处理,控制含水量≤50ppm。
应予说明,下述获得的产物的性能测定、评价采用以下的方法测得。另外,在以下的说明中,只要没有特别说明,则重均分子量及分子量分布利用以环己烷为洗脱液的凝胶渗透色谱(GPC)测定环状烯烃开环共聚物的重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn),以聚苯乙烯作为标准换算值求出,并计算分子量分布(Mw/Mn)。需要说明的是,环状烯烃开环共聚物不溶于环己烷时,重均分子量(Mw)及数均分子量(Mn)以四氢呋喃为洗脱液,在温度40℃下通过凝胶渗透色谱(GPC)测定,以聚苯乙烯作为标准换算,并计算分子量分布(PDI=Mw/Mn)。其中,测定是将Agilent公司制柱(PLgelMIXED-LS)在流速1.0mL/分钟、样品注入量100μL、柱温度40℃的条件下进行的。
氢化率
芳香环的碳-碳不饱和键的氢化率和链状碳-碳不饱和键的氢化率通过1HNMR进行测定。核磁测试使用的仪器为Bruker AVANCE III HD 300,使用氘代氯仿,室温。
(内,反)式/(外,顺)式的含量的测定
通过1H NMR测定(内,反)式/(外,顺)式的含量;核磁测试使用的仪器为BrukerAVANCE III HD 300,使用氘代氯仿,室温。
玻璃化转变温度
光学材料的玻璃化转变温度(Tg)使用差示扫描量热分析仪(METTLER公司制、产品名:DSC3),在升温速度10℃/分钟的条件下进行测定。
折射率
将光学材料成型为厚度5mm的片状,在比光学材料的玻璃化转变温度低15℃的温度(=Tg-15℃)的气氛下放置20小时,将所得物作为测定试样。对于得到的测定试样,使用精密折射仪(岛津制作所公司制、产品名:KPR-200、光源=He灯(波长587.6nm)),测定25℃下的折射率(Nd)。
透过率
制备3mm厚的样品,按ASTM-D 1003测定光学材料的总透过率。
屈服强度
将得到的光学材料依据ISO 527-3标准,采用mini-Jet注塑机注塑成型拉伸样条,以拉伸速度2mm/分钟的条件进行拉伸试验,测定屈服强度。
下述实施例中用到的结构式(1)单体的具体结构如下所述:
实施例1
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯和四氢茚(双环戊二烯与四氢茚的总摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,反应液在180℃下连续搅拌2小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体,最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(1)化合物,收率可达81%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.5%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(1)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.83ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.08ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯45份,8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯30份和上述化学式(1)(内,反)式占比75%)25份,加入甲苯400份,三异丁基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-己烯1.2份,向其中加入100.5份0.48%的六氯化钨/甲苯溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为53,000,分子量分布(PDI)为1.92。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例2
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半)和四氢茚(总的双环戊二烯与四氢茚的摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在200℃下连续搅拌5小时,反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(2)化合物,收率可达78%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.4%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(2)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.82ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.14ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯40份和上述化学式(2)((内,反)式占比75%)20份,加入环辛烷400份,二乙基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-戊烯1.2份,向其中加入100.5份0.48%的氯化钼/环辛烷溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为52,000,分子量分布(PDI)为1.85。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.8%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例3
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯和环戊二烯(双环戊二烯与环戊二烯的总摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,反应液在150℃下连续搅拌4小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(3)化合物,收率可达85%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.8%;通过1H NMR进行结构测定化学式(3)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.84ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.18ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯38份,8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯55份和上述化学式(3)((内,反)式占比75%)7份,加入环辛烷500份,作为催化剂的((1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-咪唑烷亚基)二氯(邻异丙氧基苯亚甲基)合钌0.05份和作为链转移剂的1-己烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为50,000,分子量分布(PDI)为1.82。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例4
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入环戊二烯和环丁烯基降冰片烯(环戊二烯和环丁烯基降冰片烯的总摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,反应液在150℃下连续搅拌2小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(4)化合物,收率可达84.6%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.6%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(4)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.81ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.14ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯43份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯35份和上述化学式(4)((内,反)式占比75%)22份,加入甲苯500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-己烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为52,000,分子量分布(PDI)为1.88。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例5
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯和茚(双环戊二烯与茚的总摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,反应液在180℃下连续搅拌4小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体。最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(5)化合物,收率可达83.2%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.5%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(5)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.78ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.16ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯28份,8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯55份和上述化学式(5)((内,反)式占比75%)17份,加入甲苯500份,作为催化剂的(1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-咪唑烷亚基)二氯(邻异丙氧基苯亚甲基)合钌0.05份和作为链转移剂的1-戊烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为52,000,分子量分布(PDI)为1.91。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例6
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半)和茚(总的双环戊二烯和茚的摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,缓慢滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在180℃下继续连续搅拌5小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体。最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(6)化合物,收率可达82.3%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.2%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(6)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.76ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.18ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯45份和上述化学式(6)((内,反)式占比75%)15份,加入环辛烷500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-戊烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为53,000,分子量分布(PDI)为1.92。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.8%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例7
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半用量)和4-甲基-1H-茚(总的双环戊二烯和4-甲基-1H-茚的摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,缓慢滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在200℃下继续连续搅拌5小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(7)化合物,收率可达83.4%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度97.8%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(7)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.75ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.20ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯40份和化学式(7)((内,反)式占比75%)20份,加入甲苯400份,二乙基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-戊烯2份,向其中加入100.5份0.48%的氯化钼/甲苯溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为32,000,分子量分布(PDI)为1.83。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.8%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例8
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半用量)和1-甲基茚(总的双环戊二烯和1-甲基茚的摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,缓慢滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在200℃下继续连续搅拌5小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(8)化合物,收率可达82.5%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度97.8%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(8)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.78ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.15ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯40份和化学式(8)((内,反)式占比75%)20份,加入甲苯400份,二乙基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-戊烯0.6份,向其中加入100.5份0.48%的六氯化钨/甲苯溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为132,000,分子量分布(PDI)为1.95。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例9
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半用量)和1,4-二氢萘(总的双环戊二烯和1,4-二氢萘的摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,缓慢滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在180℃下继续连续搅拌2小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(9)化合物,收率可达79.8%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度97.5%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(9)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.75ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.13ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯45份和上述化学式(9)((内,反)式占比75%)15份,加入环辛烷500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-戊烯1.8份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为36,000,分子量分布(PDI)为1.85。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例10
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(双环戊二烯总量的一半用量)和1,5-环辛二烯(总的双环戊二烯和1,5-环辛二烯的摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,缓慢滴加剩余用量的双环戊二烯1小时,反应液在200℃下继续连续搅拌5小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到白色液体;最后,经一次重结晶纯化得到目标产物化学式(10)化合物,收率可达81.3%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度96.8%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(10)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.78ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.16ppm处,(内,反)式含量为75%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯40份,8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯45份和上述化学式(10)((内,反)式占比75%)15份,加入环辛烷500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-戊烯0.8份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为117,000,分子量分布(PDI)为1.91。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例11
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯和茚(双环戊二烯和茚的总摩尔比为1:4),反应釜氮气充压0.05MPa,反应液在160℃下继续连续搅拌2小时;反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏的精制,得到白色液体;最后,经二次重结晶纯化得到目标产物化学式(11)化合物,收率可达82.6%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.5%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(11)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.83ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.10ppm处,(内,反)式含量为83%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯43份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯35份和上述化学式(11)((内,反)式占比83%)22份,加入甲苯500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-己烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为52,000,分子量分布(PDI)为1.87。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
实施例12
一种光学材料:
<单体合成>
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(1/2用量)和四氢茚(双环戊二烯与四氢茚的总摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,滴加剩余1/2用量双环戊二烯1h,反应液在200℃下连续搅拌5小时;反应结束后,将反应液转移至圆底烧瓶中先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行二次减压蒸馏的精制处理,得到白色液体;最后,经二次重结晶纯化得到目标产物化学式(2)化合物,收率可达79%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度98.5%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(2)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.75ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.14ppm处,(内,反)式含量为93%。
<开环聚合>
在内部进行了氮置换的玻璃烧瓶中,加入作为催化剂的([1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份,溶剂甲苯500份,作为环状烯烃单体的双环戊二烯43份、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯35份和上述化学式(2)((内,反)式占比93%)22份,以及作为链转移剂1-己烯1.2份,将反应液在60℃下搅拌2小时,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%。通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为53,000,分子量分布(PDI)为1.84。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,添加作为氢化催化剂的钯碳催化剂0.05份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.9%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂的鲸蜡基-四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯],并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
对比例1
一种光学材料:
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯45份,8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯30份和实施例1中化学式(1)((内,反)式占比75%)25份,加入甲苯400份,三异丁基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-己烯3.5份,向其中加入100.5份0.48%的六氯化钨/甲苯溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为15,000,分子量分布(PDI)为1.88。
然后,将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.5%。
接着,氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
对比例2
一种光学材料:
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯45份,8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯30份和实施例1中化学式(1)((内,反)式占比75%)25份,加入甲苯400份,三异丁基铝0.1份,异丁醇0.15份和作为链转移剂的1-己烯0.3份,向其中加入100.5份0.48%的六氯化钨/甲苯溶液,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为189,000,分子量分布(PDI)为2.11。
然后,将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度180℃下进行10小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为98.5%。
接着,氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料。然后,进行各种测定和评价,将结果示于表1。
对比例3
一种光学材料:
在内部进行了氮置换的反应釜中,依次加入双环戊二烯(总双环戊二烯的一半用量)和四氢茚(总双环戊二烯与四氢茚的摩尔比为1:3),反应釜氮气充压0.05MPa,滴加剩余用量双环戊二烯1小时,反应液在200℃下连续搅拌5小时,再在250℃下连续搅拌7天;待反应结束后,先进行旋蒸去除低沸点杂质,再进行一次减压蒸馏,得到目标产物化学式(2)化合物,收率可达83%,采用气相色谱(GC)测定产品纯度99.2%;通过1H NMR进行结构测定,化学式(2)的(内,反)式的特征峰化学位移是5.78ppm处;(外,顺)式的特征峰化学位移是6.12ppm处,(内,反)式含量为68%。
在内部进行了氮置换的烧瓶中,加入作为环状烯烃单体的双环戊二烯43份,四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯35份和上述化学式(2)((内,反)式占比68%)22份,加入甲苯500份,作为催化剂的[1,3-双均三甲苯基-2-咪唑烷亚基]二氯(苯基亚甲基)双(3-溴吡啶)钌0.02份和作为链转移剂的1-己烯1.2份,将反应液在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;
聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物的重均分子量(Mw)为53,000,分子量分布(PDI)为1.91。
然后,将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的氧化铝负载的钯0.5份(Adamas公司生产,湿基55%,钯负载量10%),在氢气压力4.5MPa、温度160℃下进行6小时氢化反应,通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.5%。
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,并在真空烘箱(180℃、1Torr)中干燥10小时,得到光学材料,然后,进行各种测定和评价,将结果示于表1。
对比例4
一种光学材料:
<开环聚合>
在用氮气置换后的反应器中,加入作为环状烯烃单体的的双环戊二烯40份、四环[4.4.0.12,5.17,10]十二碳-3-烯60份、溶剂环己烷400份,之后,在反应器中添加二乙基铝0.1份、异丁醇0.1份、链转移剂的1-己烯1.3份,向其中加入100.5份0.48%氯化钼(以0.48%氯化钼/环己烷溶液形式添加),在55℃下搅拌2小时以上,进行开环聚合;聚合结束后,通过气相色谱法测定的单体的聚合转化率在聚合结束时为100%,通过凝胶渗透色谱法测定所得开环聚合物(1)的重均分子量(Mw)为53,000,分子量分布(PDI)为1.87。
<加氢>
将得到的开环聚合物转移到耐压加氢反应器中,加入作为催化剂的硅藻土负载镍催化剂(甘肃中科药源公司制,镍负载量55%)1.4份和环己烷167份,在氢气压力4.6MPa、温度180℃下进行20小时氢化反应,得到氢化开环聚合物的反应溶液,将该反应液以通过300目的过滤床,在0.25MPa的压力下进行加压过滤,除去氢化催化剂,得到无色透明的溶液。通过1H NMR测定所得氢化物的氢化率为99.5%。
<后处理成型>
氢化反应结束后,添加0.1份抗氧化剂β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇酯,再利用另外的金属纤维制过滤器(Nichidie公司制,孔径0.4μm)进行过滤,除去微小的固体成分。
接着,通过真空旋蒸对上述过滤得到的溶液进行处理,由此从溶液中除去溶剂环己烷及其它挥发成分,然后将旋蒸液倒入与浓缩机直接连结的模具中,将溶液中含有的固体成分以熔融状态挤出并进行冷却,得到光学材料;然后,进行测定和评价,将结果示于表1。
表1为上述实施例1和对比例1的测定数据
上表中单体1指代双环戊二烯类化合物,用于提供构成环状烯烃共聚物的结构单元(A),单体2指代四环十二碳烯及其衍生物,用于提供构成环状烯烃共聚物的结构单元(B),单体3指代符合结构式(1)的化合物单体,用于提供构成环状烯烃共聚物的结构单元(C)。
通过实施例1-12可以看出,本发明提供的光学材料均有高Tg(Tg>130℃),高透明度(透光率>90%),高折射率(>1.5)以及高屈服强度(≥63MPa)。通过对比实施例1-12与对比例4,可以发现引入结构式(1)化合物中的结构单元,对所得到的光学材料的玻璃化转变温度与透明度都不受明显影响的前提下,还可大幅度地提高材料的屈服强度。通过对比实施例2、实施例7、实施例8以及实施例6、实施例9、实施例10,可以发现调控环状烯烃共聚物的重均分子量在20000至150000之间,得到的光学材料均有高Tg,高透明度,高折射率以及高屈服强度。相同地,与对比例1和对比例2进行同步对比,发现,当分子量低于20000或者高于150000时,所得到的光学材料的玻璃化转变温度和屈服强度有明显的下降趋势,本发明取得非常明显的进步。通过对比实施例4、实施例11和实施例12,当与对比例3对比时,可以发现结构式(1)化合物的(内,反)式比率大于70%时,所得到的光学材料的透明度有一定程度的改善,同时屈服强度发生了明显的提升,将近增长60-80%的屈服强度,本发明取得非常明显的进步。通过对比实施例1、实施例2、实施例5以及实施例6,可以发现适当降低四环十二碳烯结构单元的占比(在不影响材料的透明度的基础上),可以实现略微降低玻璃化转变温度的前提下,明显提高所得到光学材料的屈服强度。
本发明提供的一种光学材料,通过控制各结构单元的比例以及结构式(1)的(内,反)式比率,使得材料具有高透明度、高耐热性、高屈服韧性,易于加工成型的。本发明的光学材料适合用作光学透镜、棱镜、导光体、摄像模组等光学构件,特别适用于作用于汽车的车内设置的照相机的透镜等光学构件。
Claims (10)
1.一种光学材料,包含环状烯烃开环氢化共聚物,其特征在于,按质量百分数计,所述环状烯烃开环氢化共聚物的全部结构单元来自双环戊二烯类化合物的结构单元20-45%、四环十二碳烯及其衍生物的结构单元30-55%、结构式(1)化合物的结构单元5-25%;结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为70%以上;
式中,n为0-10,m为0、1或2,r为0、1、2或3;R1-R6各自独立地表示氢原子、碳原子数1-20的烃基、氟原子以外的卤原子或被氟原子以外的卤原子取代的碳原子数1-20的烃基。
2.根据权利要求1中所述的一种光学材料,其特征在于,结构式(1)化合物的(内,反)式的比率为80%以上。
3.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,式中,r=0或1时,R3和R4、R4和R5、R5和R6中的一对或几对形成单环或多环。
4.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,式中,当r=2或3时,R3和R3、R3和R4、R4和R5、R5和R6、R6和R6中的一对或几对结合形成单环或多环。
5.根据权利要求3或4所述的一种光学材料,其特征在于,所述单环或多环与R1或R2相互结合形成单环或多环。
6.根据权利要求5所述的一种光学材料,其特征在于,所述单环或多环为脂肪环或芳香环。
7.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,所述共聚物的重均分子量为20,000-150,000。
8.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,所述环状烯烃开环氢化共聚物的全部结构单元来自双环戊二烯类化合物的结构单元25-43%、四环十二碳烯及其衍生物的结构单元33-52%、结构式(1)化合物的结构单元10-23%。
9.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,所述四环十二碳烯及其衍生物包含四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-乙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-正丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-异丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-正丁氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-苯氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-甲氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-乙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-正丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-异丙氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-正丁氧羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-环己基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-甲基-8-(4苯基苯氧基)羰基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯、8-亚乙基四环[4.4.0.12.5.17.10]-3-十二碳烯中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种光学材料,其特征在于,所述双环戊二烯类化合物包含双环戊二烯、甲基二环戊二烯、二甲基二环戊二烯、乙基二环戊二烯、乙烯基二环戊二烯、丙烯基二环戊二烯中的一种或多种。
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