CN118056856A - 聚碳酸酯及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种聚碳酸酯及其制备方法和应用，该聚碳酸酯包括至少一个第一结构单元，其中第一结构单元的骨架呈扭曲非共平面结构，且在第一结构单元的骨架中引入了杂原子。该聚碳酸酯兼具高折射率、高阿贝数、良好的力学性能和热稳定性；而且聚碳酸酯具有较低的玻璃化转变温度，能赋予聚碳酸酯柔韧性和良好的成型加工性，同时还能减少聚碳酸酯中的残余应力，以降低聚碳酸酯的双折射现象；另外，第一结构单元中的吸水官能团(例如酯键)的数量较少，降低了聚碳酸酯的吸水率。
Description
技术领域
本申请涉及光学树脂材料技术领域，尤其涉及一种聚碳酸酯及聚碳酸酯的制备方法、包含该聚碳酸酯的聚合物溶液和树脂组合物、应用该聚碳酸酯、聚合物溶液或树脂组合物的光学制品以及应用该光学制品的装置和电子设备。
背景技术
聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)是一种综合性能优异的工程塑料，不仅具有良好的热稳定性、机械性能和加工成型性，而且还具有独特的光学性能，现已成为一种广泛使用的光学树脂而被应用于照相机、摄像机、虚拟现实设备、投影机及复印机等高端光学设备，在光学制品领域占有极其重要的位置。近年来随着人们对光学设备的轻薄化及高光学性能的追求，开发具有更高折射率的PC材料尤为必要。
发明内容
光学聚碳酸酯材料存在折射率低、阿贝数不高、吸水率高等中的一个或多个问题，鉴于此，为解决以上缺陷中的至少之一，有必要提供一种具有高折射率的聚碳酸酯。在一些场景中，本申请实施例提供的聚碳酸酯除折射率较高之外，还具有阿贝数高、玻璃化转变温度更低、吸水率更低等中的一个或多个特点。
另，本申请实施例还提供了该聚碳酸酯的制备方法、包含该聚碳酸酯的聚合物溶液和树脂组合物、以及应用该聚碳酸酯、聚合物溶液或树脂组合物的光学制品、装置和电子设备。
本申请实施例第一方面提供了一种聚碳酸酯，该聚碳酸酯含有至少一个第一结构单元，所述第一结构单元具有如式(I)至式(IV)所示结构中的至少一种，所述式(I)至所述式(IV)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子、或Sn原子；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
本申请实施例提供的聚碳酸酯，通过将第一结构单元的骨架设计成如上式(I)至式(IV)所示的扭曲非共平面结构，减少分子链间的π-π堆积，减少或者避免聚合物在加工过程中受剪切力的作用反生取向，从而降低材料的双折射现象，提高聚碳酸酯的光学性能。通过将第一结构单元的骨架设计成如上式(I)至式(II)所示的骨架结构，能得到的聚碳酸酯具有较高的折射率。通过将第一结构单元的骨架设计成如上式(III)所示的骨架结构，还能降低第一结构单元中的吸水官能团(例如酯键)的数量，进而在保证聚碳酸酯的光学、力学和热学性能不变的基础上，进一步降低聚碳酸酯的吸水性能。通过将第一结构单元的骨架设计成如上式(IV)所示的骨架结构，还能明显提高聚碳酸酯的阿贝数；同时降低分子链的刚性，赋予聚碳酸酯柔性；而且，聚碳酸酯的分子链刚性降低进一步降低了聚碳酸酯的玻璃化转变温度，使聚碳酸酯的成型温度降低，从而改善成型加工性；另外，分子链柔性增加还可以降低聚碳酸酯中的残余应力，进而降低应力残留导致的成像问题。
此外，通过在如上式(I)至式(IV)的第一结构单元的结构骨架中引入杂原子，能够进一步提高聚碳酸酯的折射率，特别的，通过硫原子、砜基、亚砜基的引入也可以同时提升聚碳酸酯的阿贝数。在一些实施例中，所述聚碳酸酯的折射率大于或等于1.60，阿贝数大于或等于14，玻璃化转变温度大于或等于80℃，5％分解温度大于或等于260℃，重均分子量大于或等于14000g/mol，饱和吸水率小于或等于0.4％。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，a、b、c、d、e和f分别独立地选自1或2。
第一结构单元中的可以提升聚碳酸酯材料的柔性和成型加工性，通过调整a、b、c、d、e和f的数值，可以有效的调整所得到的聚碳酸酯材料的玻璃化转变温度，以匹配不同的应用场景。其中在主体结构相同的情况下，a、b、c、d、e和f的数值越大，所得到的聚碳酸酯的玻璃化转变温度越低，为了兼顾高折射率和低玻璃化转变温度，本申请实施例将a、b、c、d、e和f的数值控制为1或2。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述式(I)具有如下式(I-I)所示的结构：
所述式(II)具有如下式(II-I)所示的结构：
所述式(III)具有如下式(III-I)所示的结构：
所述式(IV)具有如下式(IV-I)和式(IV-II)中的至少之一所示的结构：
通过在式(I-I)、式(II-I)、式(III-I)、式(IV-1)和式(IV-II)所示的结构单元中引入芳香环(例如苯环)，可以进一步提高聚碳酸酯的折射率、热稳定性和力学性能。通过在式(IV-I)和式(IV-II)所示的结构单元中引入脂杂环，可以降低分子链刚性，赋予分子链一定的柔性，降低聚碳酸酯材料的玻璃化转变温度，从而降低成型温度，改善成型加工性。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述第一结构单元在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比大于或等于10mol％，进一步大于或等于30mol％，进一步大于或等于50mol％，进一步大于或等于80mol％，进一步大于或等于90mol％，进一步大于或等于95mol％，进一步大于或等于98mol％。示例性地，第一结构单元的总摩尔占比典型但非限制地为10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％、90mol％、95mol％、98mol％或100mol％，但不以此为限。
本申请实施例中的聚碳酸酯可以是由式(I)至式(IV)所示的结构单元构成中的一种结构单元构成的均聚物。也可以是由两种或两种以上前述结构单元构成的聚碳酸酯的共聚物，从而得到不同性能要求的聚碳酸酯，提高了聚碳酸酯性能调节的灵活性。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述聚碳酸酯还包括至少一个区别于所述第一结构单元的第二结构单元。
可以将式(I)至式(IV)的第一结构单元与其他结构单元形成共聚物，从而实现得到不同性能要求的聚碳酸酯，提高了聚碳酸酯性能调节的灵活性。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述第二结构单元选自如下式(V)和式(VI)所示的结构单元中的至少一种，所述式(V)和所述式(VI)的结构通式分别为：
其中，A10和A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12和R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基中的一种或多种的组合；
X7和X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基等原子或基团；
Y7和Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g和h分别独立地选自0～5的整数。
通过将式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与式(V)和式(VI)所示的第二结构单元共聚，可以综合调节聚碳酸酯材料的折射率、阿贝数、玻璃化转变温度以及吸水率等性能，以满足不同场景的使用需求。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，所述式(V)中，Y7和Y8均为亚乙基，g和h均为1，此时，所述式(V)所示的结构包括以下四种结构中的至少一种：
R为取代或未取代的9-芴基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚苯基；
R为取代或未取代的9-芴基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚萘基；
R为取代或未取代的9,10-二氢蒽基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚苯基；
R为连接单键，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚萘基。
进一步，当所述第二结构单元包含所述式(V)所示的结构时，所述式(V)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比为10mol％-90mol％，进一步可以为30mol％-90mol％，示例性的，所述式(V)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比可以是10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％或90mol％，但不以此为限。
(1)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与一些式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现折射率在1.60-1.74范围内可调，且比式(V)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可得到折射率更高且范围可控的聚碳酸酯。
(2)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与另一些如式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现阿贝数在14.0-40.0范围内可调，且比式(V)所表示的均聚物具有更高的阿贝数，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可得到阿贝数更高且范围可控的聚碳酸酯材料。
(3)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与又一些如式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现饱和吸水率低于0.4％，且比式(V)所表示的均聚物具有更低的饱和吸水率，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可得到吸水率更低且范围可控的聚碳酸酯。
结合第一方面，在一些可能的实施例中，R’选自取代或未取代的三环癸烷二基、取代或未取代的五环十五烷二基、或取代或未取代的四环十二碳烷二基。进一步，当所述第二结构单元包含所述式(VI)所示的结构时，所述式(VI)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比为10mol％-90mol％，进一步可以为30mol％-90mol％，示例性的，所述式(VI)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比可以是10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％或90mol％，但不以此为限。
(1)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现折射率在1.60-1.74范围内可调，且比式(VI)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可得到折射率更高且范围可控的聚碳酸酯。
(2)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与另一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现饱和吸水率低于0.4％，且比式(VI)所表示的均聚物具有更低的饱和吸水率，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可得到吸水率更低且范围可控的聚碳酸酯。
(3)通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与又一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现阿贝数在14.0-40.0范围内可调，且比式(VI)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此，如式(I)-(IV)所示的第一结构单元的引入可进一步优化聚碳酸酯的光学性能。
本申请实施例第二方面提供了一种聚合物溶液，聚合物溶液包括有机溶剂和如本申请实施例第一方面所述的聚碳酸酯。
通过将聚碳酸酯溶于有机溶剂中，便于聚碳酸酯的进一步应用，例如溶液型的聚碳酸酯便于成膜。这里的有机溶剂可以为二氯甲烷、氯仿等常用有机溶剂，但不以此为限。
本申请实施例第三方面提供了一种树脂组合物，该树脂组合物包括如本申请实施例第一方面所述的聚碳酸酯。
由于本申请实施例的聚碳酸酯的玻璃化转变温度较低，成型温度相对较低，由该聚碳酸酯组成的热塑性树脂组合物的成型加工性较好，便于采用多种方式成型加工。
结合第三方面，在一些可能的实施例中，所述树脂组合物还包括填料、染料、抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、阻燃剂、抗静电剂以及脱模剂中的至少一种。
本申请实施例第四方面提供了一种光学制品，所述光学制品由如本申请实施例第一方面所述的聚碳酸酯、或如本申请实施例第二方面所述的聚合物溶液、或如本申请实施例第三方面所述的树脂组合物制备而成。
由于本申请实施例的上述聚碳酸酯的折射率高、阿贝数高，同时力学性能和热稳定性优良，制成的光学制品具有优良的光学效果、韧性、力学性能和热稳定性，特别适用于需要注塑成型的光学透镜中。
结合第四方面，在一些可能的实施例中，所述光学制品包括光学透镜、光学膜、光盘、导光板或显示面板。进一步，所述光学透镜包括眼镜透镜、摄像透镜、传感器透镜、照明透镜或成像透镜。
本申请实施例第五方面提供了一种装置，该装置包括如本申请实施例第四方面所述的光学制品。示例性的，该装置可以为摄像头模组。
本申请实施例第六方面提供了一种电子设备，该电子设备包括壳体和容置于所述壳体内的如本申请实施例第五方面所述的装置。
本申请实施例第七方面提供了一种聚碳酸酯的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
第一二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，所述二羟基单体包括如式(VII)至式(X)所示的二羟基单体中的至少一种，所述式(VII)至所述式(X)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子、或Sn原子；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
本申请实施例提供的上述聚碳酸酯的制备方法，工艺简单，易于操作，可以得到纯度较高、产率较高的前述聚碳酸酯。
结合第七方面，在一些可能的实施例中，a、b、c、d、e和f分别独立地选自1或2。
示例性的，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、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯以及碳酸二环己酯中的至少一种，但不以此为限。示例性的，所述缩聚反应在催化剂的作用下进行，所述催化剂包括碱性物质、金属催化剂以及离子液体催化剂中的至少一种，但不以此为限。示例性的，所述催化剂包括三乙胺、三正丁胺、N,N-二甲基苯胺、三乙烯二胺、三异丙基胺、四丁基氟化铵、苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯、1,5-二氮杂二环4,3,0壬烯-5、吡啶、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸铯、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸锂、碳酸钙、碳酸镁、乙酰丙酮锂、乙酰丙酮钠、乙酰丙酮钾、乙酰丙酮镁、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮锌、二丁基氧化锡、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、醋酸盐、碱金属、碱土金属、咪唑类离子液体、季铵类离子液体、季膦类离子液体、哌啶类离子液体、吡啶类离子液体以及酰胺类离子液体中的至少一种，但不以此为限。
结合第七方面，在一些可能的实施例中，所述第一二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行缩聚反应的步骤中，还包括第二二羟基单体，所述第二二羟基单体和所述第一二羟基单体均与所述碳酸二酯类化合物进行缩聚反应，得到所述聚碳酸酯，其中，所述二羟基单体包括如式(XI)和式(XII)所示结构中的至少一种，所述式(XI)和所述式(XII)的结构通式分别为：
其中，A10和A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12和R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基中的一种或多种的组合；
X7和X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y7和Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g和h分别独立地选自0～5的整数。
附图说明
图1是本申请一实施例提供的光学制品的结构示意图。
图2是本申请一实施例提供的装置的结构示意图。
图3是本申请一实施例提供的电子设备的结构示意图。
主要元件符号说明
光学制品 100
装置 200
支架 201
电子设备 300
壳体 301
具体实施方式
为了制备高折射率的聚碳酸酯材料，本申请实施例经过优化选型制备了一系列除具有高折射率，还兼顾高阿贝数、且双折射低、吸水率低的聚碳酸酯，该聚碳酸酯可以制成光学制品应用于光学设备中，但不以此为限。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细的说明。本申请中涉及的数据范围如无特别说明均应包括端值。
本申请实施例提供了一种聚碳酸酯，该聚碳酸酯含有至少一个第一结构单元，该第一结构单元具有如式(I)至式(IV)所示结构中的至少一种，式(I)至式(IV)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环等基团中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基等中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基等；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基等基团；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基等中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子或Sn原子等；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
其中，前述基团的描述中出现的“取代”以及“未取代”表示所定义的基团可以被取代，也可以不被取代。当所定义的基团被取代基取代时，应理解为任选被本领域可接受的取代基所取代，且上述取代基也可以进一步被本领域可接受的取代基取代。
本申请实施例提供的聚碳酸酯，通过将第一结构单元的骨架设计成如上式(I)至式(IV)所示的结构，能够提高聚碳酸酯的折射率，降低吸水率，改善分子链的柔韧性，从而得到兼顾光学性能、力学性能、热学性能和加工性能的聚碳酸酯材料。
式(I)和式(II)所示的结构单元构成的聚碳酸酯材料，通过将结构单元的骨架设计成式(I)和(II)所示的扭曲非共平面结构，不仅可减少分子链间的π-π堆积，避免聚合物在加工过程中受剪切力的作用反生取向，从而降低材料的双折射现象，而且可提高材料的折射率；同时还可以提高材料的热稳定性和力学性能；另外，通过在骨架中引入了杂原子，还可以进一步提升材料的折射率，特别的，硫原子、砜基、亚砜基的引入，还能同时提升材料的阿贝数。在一些实施例中，式(I)和式(II)所示的结构单元构成的聚碳酸酯的折射率大于或等于1.63，阿贝数大于或等于14，玻璃化转变温度(Tg)最低能够达到140℃，热失重5wt％时的分解温度(Td-5％)大于或等于300℃，重均分子量(MW)大于或等于14000g/mol，饱和吸水率小于或等于0.4％。
式(III)所示的结构单元构成的聚碳酸酯材料，通过将结构单元的骨架设计成式(III)所示的扭曲非共平面结构，不仅可减少分子链间的π-π堆积，避免聚合物在加工过程中受剪切力的作用反生取向，从而降低材料的双折射现象，而且可提高材料的折射率、热稳定性和力学性能；同时在骨架中引入杂原子，还可以优化材料的折射率、阿贝数、玻璃化转变温度，以进一步提高聚碳酸酯的光学性能和加工性能。比如通过在骨架中引入Si原子，即可提高材料的折射率又可降低材料的玻璃化转变温度。另外，由于式(III)所示的结构单元中增加了D环，通过D环连接了两个扭曲非共平面结构，在相同分子量的基础上，可以进一步减少酯基的数量，进而使聚碳酸酯的吸水性显著下降。在一些实施例中，式(III)所示的结构单元构成的聚碳酸酯的折射率大于或等于1.65，阿贝数大于或等于14，玻璃化转变温度最低能够达到140℃，5％分解温度大于或等于300℃，重均分子量大于或等于14000g/mol，饱和吸水率小于或等于0.3％。
式(IV)所示的结构单元构成的聚碳酸酯材料，通过将结构单元的骨架设计成式(IV)所示的扭曲非共平面结构，不仅可以减少分子链间的π-π堆积，避免聚合物在加工过程中受剪切力的作用反生取向，从而降低材料的双折射现象；还可显著提高材料的阿贝数并降低材料的玻璃化转变温度，赋予聚碳酸酯良好的柔韧性，从而有效降低聚碳酸酯的内应力，进一步降低聚碳酸酯出现应力双折射现象的风险，使材料具有良好的光学性能，而且降低材料的玻璃化转变温度可以降低成型温度，以改善成型加工性。同时在骨架中引入杂原子，还可以提升材料的折射率。在一些实施例中，式(IV)所示的结构单元构成的聚碳酸酯的折射率大于或等于1.60，阿贝数大于或等于20，玻璃化转变温度最低达到80℃，5％分解温度大于或等于260℃，重均分子量大于或等于14000_g/mol，饱和吸水率小于或等于0.4％。
在一些实施例中，前述式(I)至式(IV)中的a、b、c、d、e和f分别独立地选自1或2。第一结构单元中的可以提升聚碳酸酯材料的柔性和成型加工性，通过调整a、b、c、d、e和f的数值，可以有效的调整所得到的聚碳酸酯材料的玻璃化转变温度，以匹配不同的应用场景。其中在主体结构相同的情况下，a、b、c、d、e和f的数值越大，所得到的聚碳酸酯的玻璃化转变温度越低，为了兼顾高折射率和低玻璃化转变温度，本申请实施例将a、b、c、d、e和f的数值控制为1或2。
在一些实施例中，式(I)和式(II)分别具有如下式(I-I)和式(II-I)所示的结构：
其中，A1-A4分别独立地选自芳香环(例如苯环)，通过在式(I-I)和式(II-I)所示的结构单元中引入芳香环(例如苯环)，可以进一步提高聚碳酸酯的折射率、热稳定性和力学性能。
在一些实施例中，式(III)具有如下式(III-I)所示的结构：
其中，A5-A7分别独立地选自芳香环(例如苯环)，通过在式(III-I)所示的结构单元中引入芳香环(例如苯环)，可以进一步提高聚碳酸酯的折射率、热稳定性和力学性能。
在一些实施例中，式(IV)具有如下式(IV-I)和式(IV-II)中的至少之一所示的结构：
其中，A8-A9分别独立地选自脂杂环，通过在式(IV-I)和(IV-II)所示的结构单元中引入脂杂环，可以降低分子链刚性，赋予分子链一定的柔性，降低聚碳酸酯材料的玻璃化转变温度，从而降低成型温度，改善成型加工性。
本申请实施例中的聚碳酸酯可以是由式(I)至式(IV)所示的结构单元构成中的一种结构单元构成的均聚物，也可以是由两种或两种以上结构单元构成的共聚物。例如，可以通过将式(I)或式(II)所示的结构单元与式(III)所示的结构单元形成聚碳酸酯的共聚物，在保证聚碳酸酯的高折射率，良好的热稳定性、力学性能的前提下，进一步降低材料的吸水率。又如，还可以通过将式(I)或式(II)所示的结构单元与式(IV)所示的结构单元形成聚碳酸酯的共聚物，以进一步提高材料的阿贝数，改善材料的色相差，同时进一步降低材料的玻璃化转变温度，以进一步改善材料的成型加工性。又如，还可以将式(III)所示的结构单元与式(IV)所示的结构单元形成聚碳酸酯的共聚物，以进一步提高材料的阿贝数和折射率，同时进一步降低材料的玻璃化转变温度和吸水率。
在一些实施例中，在聚碳酸酯中，第一结构单元的总摩尔占比大于或等于10mol％，进一步大于或等于30mol％，进一步大于或等于50mol％，进一步大于或等于80mol％，进一步大于或等于90mol％，进一步大于或等于95mol％，进一步大于或等于98mol％。示例性地，第一结构单元的总摩尔占比典型但非限制地为10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％、90mol％、95mol％、98mol％或100mol％，但不以此为限。
另外，本申请实施例提供的聚碳酸酯除了包含前述式(I)至式(IV)的第一结构单元外，还可以包含至少一个区别于第一结构单元的第二结构单元，作为第二结构单元，可以列举芴衍生物单元和/或联萘酚衍生物单元等非共平面结构单元，此时的聚碳酸酯是由多种结构单元构成的共聚碳酸酯。可以通过前述式(I)至式(IV)的第一结构单元与不同的第二结构单元的共聚，综合调节共聚物的折射率、阿贝数、玻璃化转变温度以及吸水率等性能，以满足不同场景的使用需求。例如，可以在低阿贝数的聚碳酸酯的分子链中引入式(IV)所示的结构单元，从而获得较高阿贝数的聚碳酸酯。又如还可以将式(III)所示的结构单元引入吸水率较高的聚碳酸酯中，以获得具有低吸水率的聚碳酸酯等。
在一些实施例中，聚碳酸酯还含有至少一个第二结构单元，例如可以选自如下式(V)和式(VI)所示的结构单元中的至少一种，式(V)和式(VI)的结构通式分别为：
其中，A10、A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12、R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基等中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基等中的一种或多种的组合；
X7、X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基等原子或基团；
Y7、Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基等基团；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基等；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g、h分别独立地选自0～5的整数。
通过将式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与式(V)和式(VI)所示的第二结构单元共聚，可以综合调节聚碳酸酯材料的折射率、阿贝数、玻璃化转变温度以及吸水率等性能，以满足不同场景的使用需求。
在一些实施例中，式(V)中，取代的芳基以及取代的杂芳基中的取代基分别独立地选自氘原子、氚原子、卤素原子、羟基、硫醇基、氨基、氰基、酯基、取代或未取代的烷基、取代或未取代的烷氧基、取代或未取代的环烷基、取代或未取代的烯基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的芳氧基、以及取代或未取代的杂芳基等基团中的一种或多种的组合。
进一步，式(V)中，Y7和Y8均为亚乙基，g和h均为1。
进一步，式(V)所示的结构包括以下四种情况中的至少一种：
1)R为取代或未取代的9-芴基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚苯基；
2)R为取代或未取代的9-芴基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚萘基；
3)R为取代或未取代的9,10-二氢蒽基，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚苯基；
4)R为连接单键，A10、A11分别独立地为取代或未取代的亚萘基。
进一步，当所述第二结构单元包含所述式(V)所示的结构时，所述式(V)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比为10mol％-90mol％，进一步可以为30mol％-90mol％，示例性的，所述式(V)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比可以是10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％或90mol％，但不以此为限。
在一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与一些如式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现折射率在1.60-1.74范围内可调，且比式(V)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可得到折射率更高且范围可控的聚碳酸酯。
在另一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与另一些如式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现阿贝数在14.0-40.0范围内可调，且比式(V)所表示的均聚物具有更高的阿贝数，因此，如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可得到阿贝数更高且范围可控的聚碳酸酯材料。
在又一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与又一些如式(V)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现饱和吸水率低于0.4％，且比式(V)所表示的均聚物具有更低的饱和吸水率，因此，如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可得到吸水率更低且范围可控的聚碳酸酯。
在一些实施例中，R’选自取代或未取代的三环癸烷二基、五环十五烷二基或四环十二碳烷二基。进一步，当所述第二结构单元包含所述式(VI)所示的结构时，所述式(VI)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比为10mol％-90mol％，进一步可以为30mol％-90mol％，示例性的，所述式(VI)所示的结构在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比可以是10mol％、20mol％、30mol％、40mol％、50mol％、60mol％、70mol％、80mol％或90mol％，但不以此为限。
在一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现折射率在1.60-1.74范围内可调，且比式(VI)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此，如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可得到折射率更高且范围可控的聚碳酸酯。
在另一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与另一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现饱和吸水率低于0.4％，且比式(VI)所表示的均聚物具有更低的饱和吸水率，因此，如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可得到吸水率更低且范围可控的聚碳酸酯。
在又一些实施例中，通过将如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元与又一些如式(VI)所示的第二结构单元共聚，所得到的共聚物可以实现阿贝数在14.0-40.0范围内可调，且比式(VI)所表示的均聚物具有更高的折射率，因此，如式(I)至式(IV)所示的第一结构单元的引入可进一步优化聚碳酸酯的光学性能。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯的折射率大于或等于1.60，进一步大于或等于1.62，进一步大于或等于1.66，更进一步大于或等于1.68，采用折射率较高的聚碳酸酯制备的光学制品(例如光学镜片)，有助于提高光学设备(例如摄像头模组)拍摄照片的清晰度，还可进一步减薄光学镜片的厚度。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯的阿贝数大于或等于14，采用阿贝数较高的聚碳酸酯制备的光学制品(例如光学镜片)，降低了光学制品的色散，进而有效提高了光学制品的光学性能。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯的玻璃化转变温度(Tg)最低能够达到80℃，较低的玻璃化转变温度，可以使该聚碳酸酯的加工成型温度降低，便于加工成型。在一些实施例中，聚碳酸酯的玻璃化转变温度为130-150℃。这样可使聚碳酸酯具有较好的成型流动性和成型耐热性。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯在热失重测试中，当失重5wt％时，聚碳酸酯的分解温度大于或等于260℃，较高的分解温度，赋予聚碳酸酯良好的热稳定性。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯的重均分子量大于或等于14000g/mol，重均分子量较高的聚碳酸酯具有良好的机械性能，如较高的弹性模量和断裂伸长率。在一些实施例中，聚碳酸酯的重均分子量为10000-150000g/mol。在一些实施例中，聚碳酸酯的重均分子量为20000-80000_g/mol，此时的聚碳酸酯可以同时兼顾高韧性和一定的硬度，便于后续加工利用。
在一些实施例中，上述聚碳酸酯的饱和吸水率小于或等于0.4％，较低的吸水率，使聚碳酸酯具有良好的耐环境老化性，提高聚碳酸酯光学制品的尺寸稳定性。
相应地，本申请实施例还提供了上述聚碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：
第一二羟基单体与碳酸二酯类化合物在催化剂的作用下，通过缩聚反应得到前述聚碳酸酯。
其中，第一二羟基单体包括如式(VII)至式(X)所示结构中的至少一种，式(VII)至式(X)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环等基团中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基等中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基等；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基等基团；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基等中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子或Sn原子等；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自大于或等于0的整数，在一些实施例中，a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
式(VII)至式(X)所示的第一二羟基单体与碳酸二酯类化合物反应可以形成包含前述第一结构单元的聚碳酸酯。采用本申请实施例上述制备方法制得的所述聚碳酸酯如本申请实施例前述部分所述，此处不再赘述。
为了得到包含前述第二结构单元的聚碳酸酯的共聚物，反应物中还添加了第二二羟基单体，其中第二二羟基单体与第一二羟基单体均与能碳酸二酯类化合物反应，进而得到包含有第一结构单元和第二结构单元的共聚型聚碳酸酯。其中，第二二羟基单体包括如式(XI)和式(XII)所示结构中的至少一种，式(XI)和式(XII)的结构通式分别为：
其中，A10、A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12、R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基等中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基等中的一种或多种的组合；
X7、X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基等原子或基团；
Y7、Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基等基团；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基等；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g、h分别独立地选自0～5的整数。
式(XI)和式(XII)所示的第二二羟基单体与碳酸二酯类化合物反应可以形成同时包含前述第二结构单元的聚碳酸酯的共聚物。采用本申请实施例上述制备方法制得的所述聚碳酸酯如本申请实施例前述部分所述，此处不再赘述。
在一些实施例中，聚合物通过二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行熔融酯交换缩聚反应制备，反应方程式如下：
其中式1为前述式(VII)至式(X)所示的二羟基单体，式2为碳酸二酯类化合物，式2中的R”可以选自芳香环、脂肪环、杂芳香环、杂脂肪环以及直链烷基等，但不以此为限。
在一些实施例中，二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行的缩聚反应称为“熔融酯交换缩聚反应”。可以在碱性物质、金属催化剂、离子液体催化剂或由以上三种类型催化剂构成的混合催化剂的存在下通过熔融缩聚法进行反应。熔融酯交换缩聚法通常是在加热、真空(即，减压)、有催化剂存在的条件下进行。将使用的各原料在加热熔融下，通过酯交换反应一边去除副产物，一边进行熔融缩聚。示例性地，催化剂可以是三乙胺、三正丁胺、N,N-二甲基苯胺、三乙烯二胺、三异丙基胺、四丁基氟化铵(TBAF)、苄基三乙基氯化铵(TBAC)、四丁基溴化铵(TBAB)、四丁基碘化铵(TBAI)、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(DBU)、1,5-二氮杂二环4,3,0壬烯-5(DBN)、吡啶、氢氧化钠、氢氧化锂、碳酸铯、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸钠、碳酸锂、碳酸钙、碳酸镁、乙酰丙酮锂、乙酰丙酮钠、乙酰丙酮钾、乙酰丙酮镁、乙酰丙酮钙、乙酰丙酮锌、二丁基氧化锡、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、醋酸盐、碱金属、碱土金属、咪唑类离子液体、季铵类离子液体、季膦类离子液体、哌啶类离子液体、吡啶类离子液体以及酰胺类离子液体等中的至少一种。
在一些实施例中，式2所示的碳酸二酯类化合物可以包括碳酸二苯酯、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、碳酸二丙酯、碳酸二丁酯以及碳酸二环己酯等中的至少一种。
在一些实施例中，在进行上述熔融酯交换缩聚反应时，为避免沸点低的碳酸二酯类化合物的逸出而破坏等摩尔比，碳酸二酯类化合物的添加量稍微多余二羟基单体，二羟基单体与碳酸二酯类化合物的摩尔比可以为1：(1.02-1.04)。
在一些实施例中，第二二羟基单体的结构可以包括但不限于如下所示的结构中的至少一种：
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本申请实施例提供的上述聚碳酸酯的制备方法，工艺简单，易于操作，可以得到纯度较高、产率较高的前述聚碳酸酯。
本申请实施例还提供了一种聚合物溶液，聚合物溶液包括有机溶剂和前述实施例提供的聚碳酸酯。通过将聚碳酸酯溶于有机溶剂中，便于聚碳酸酯的进一步应用，例如溶液型的聚碳酸酯便于成膜。这里的有机溶剂可以为二氯甲烷、氯仿等常用有机溶剂，但不以此为限。
本申请实施例还提供了一种树脂组合物，该树脂组合物包含前述实施例提供的聚碳酸酯。
在一些实施例中，该树脂组合物除了可以包括本申请实施例的聚碳酸酯外，还可以包括其他可选组分。可选组分可以包括填料、染料、抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、阻燃剂、抗静电剂以及脱模剂等助剂中的至少一种。当然，该树脂组合物还可以包括其他非聚碳酸酯树脂，形成共混物。
在一些实施例中，树脂组合物还包括有机溶剂，前述聚碳酸酯可以溶解于或分散于有机溶剂中，便于聚碳酸酯以液态形式(例如溶液浇筑法)进行成型。
含有本申请实施例的聚碳酸酯的热塑性组合物的成型加工性较好，便于采用多种方式成型加工。
本申请实施例还提供了一种光学制品，光学制品由本申请实施例的上述聚碳酸酯、或本申请实施例的上述聚合物溶液、或本申请实施例的上述树脂组合物制备而成。
可通过各种已知的成型方法将上述聚碳酸酯、聚合物溶液、或树脂组合物加工成光学制品，例如注塑成型法，注射成型法、挤出成型法、溶液浇筑法、发泡成型法、吹塑成型法、压缩成型法、压延成型法、旋转成型法等。基于上述聚碳酸酯是热塑性树脂，本申请实施方式中，可以采用注塑成型法加工该树脂组合物。本申请实施例的上述聚碳酸酯玻璃化转变温度较低，因此成型温度较低，便于加工成型。而且，由于本申请实施例的上述聚碳酸酯的折射率高、阿贝数高，同时力学性能和热稳定性优良，制成的光学制品具有优良的光学效果、韧性、力学性能和热稳定性，特别适用于需要注塑成型的光学透镜中。
在一些实施例中，该光学制品可以包括但不限于光学透镜、光学膜、光盘、导光板、显示面板等。
在一些实施例中，请参阅图1，本申请实施例的光学制品100可以是光学透镜。示例性的，光学透镜可以包括眼镜透镜、相机透镜、传感器透镜、照明透镜、成像透镜等。其中，相机透镜通常用于设备的摄像模组中，具体可以是手机相机透镜、笔记本电脑相机透镜、台式相机透镜、汽车相机透镜等。其中，眼镜透镜可以包括近视眼镜透镜、老花镜透镜、太阳镜透镜、隐形眼镜矫正透镜、护目镜透镜等。其中，传感器透镜可以是运动检测器透镜、接近传感器透镜、姿态控制透镜、红外传感器透镜等。其中，照明透镜可以是室内照明透镜、室外照明透镜、车辆前照灯透镜、车辆雾灯透镜、车辆后照灯透镜、车辆行车灯透镜、车辆雾灯透镜、车辆内部透镜、发光二极管(LED)透镜或有机发光二极管(OLED)透镜等。其中，成像透镜可以是扫描仪透镜、投影仪透镜、望远镜透镜、显微镜透镜、放大镜透镜等。
示例性的，光学膜可以包括导光膜、反射膜、增透膜、扩散膜、滤光膜、偏振膜、分光膜和位相膜等。光学膜可以用于显示领域、照明领域等，例如可以用于液晶基板用膜。
本申请实施例提供的聚碳酸酯兼具高折射率和高阿贝数，能够赋予光学制品良好的成像效果；而且该聚碳酸酯的低玻璃化转变温度，从而赋予聚碳酸酯韧性和良好的成型加工性，同时降低了聚碳酸酯的残余应力，从而有效降低了聚碳酸酯的双折射问题，进一步提高了光学制品的光学性能；另外，该聚碳酸酯还具有较高的力学性能和热稳定性。
本申请实施例还提供了一种装置，该装置包括本申请实施例上述的光学制品。
示例性的，该装置可以包括摄像头模组、具有摄像头模组的各类移动终端、眼镜、相机、车辆(例如汽车、摩托车、火车等)、照明设备(例如台灯、天花板灯、路灯等)、成像设备(例如显微镜、望远镜、投影仪、扫描仪等)等。
在一些实施例中，请参阅图2，本申请实施例的装置200可以是摄像头模组，具体包括支架201和设于支架201上的光学制品100，其中光学制品100可以是摄像头模组内的光学透镜。
本申请实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括一壳体和容置于壳体内的前述装置，该电子设备可以是包括各种具有无线通信功能的手持设备(如各类手机、平板电脑、移动笔记本、上网本)、可穿戴设备(如智能手表)、或连接到无线调制解调器的其他处理设备，以及各种形式的用户设备(user equipment，UE)，移动台(mobile station，MS)，终端设备(terminal device)等。上述聚碳酸酯用于移动终端时，主要用在移动终端的摄像头模组中的光学透镜。
在一些实施例中，请参阅图3，本申请实施例的电子设备300可以是手机，电子设备300包括壳体301和容置于壳体301内的装置200，其中装置200可以是手机上的摄像头模组。
下面通过具体实施例对本申请实施例进行进一步的说明。
单体合成例1
二羟基单体1的合成路线：
氮气气氛下，依次将2,2',3,3'-四氢-1,1'-螺二[1H-茚]-7,7'-二醇(0.040mol)，碳酸钾(0.008mol)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF 40ml)投入到装有回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，搅拌升温至150℃；待全部溶解后，向反应瓶中滴加碳酸乙烯酯(EC 0.088mol)和DMF(30ml)的混合物；滴加结束后，在该温度下搅拌反应若干个小时，通过TLC判断反应。反应结束后，将反应混合物先用冷水洗涤2-3次，再用热水洗涤2-3次，随后60℃干燥24小时，得到微黄色固体产物12.52g，收率92％。
单体合成例2
二羟基单体2的合成路线：
氮气气氛下，依次将1,1'-螺四氢萘-8,8'-二醇(0.040mol)，碳酸钾(0.008mol)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF 40ml)投入到装有回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，搅拌升温至150℃；待全部溶解后，向反应瓶中滴加碳酸乙烯酯(EC 0.088mol)和DMF(30ml)的混合物；滴加结束后，在该温度下搅拌反应若干个小时，通过TLC判断反应。反应结束后，将反应混合物先用冷水洗涤2-3次，再用热水洗涤2-3次，随后60℃干燥24小时，得到微黄色固体产物13.26g，收率90％。
单体合成例3
二羟基单体3的合成路线：
依次将溴化镍(0.012mol)、锌(0.018mol)、氢氧化钠(NaOH 0.144mol)、聚乙二醇400(PEG400 0.048mol)和2-巯基乙醇(0.12mol)加入到装有机械搅拌器的100毫升三口圆底烧瓶中，80℃搅拌1小时。然后升温至120℃，加入2,2'-二溴-9,9,-螺二[9H-芴](0.02mol)，并在该温度下剧烈搅拌，通过TLC监测反应。反应结束后，反应混合物用二氯甲烷(DCM)和水萃取三次，分离有机相并在无水硫酸镁上干燥，旋蒸得淡黄色固体产物7.02g，收率75％。
单体合成例4
二羟基单体4的合成路线：
依次将溴化镍(0.012mol)、锌(0.018mol)、氢氧化钠(NaOH 0.144mol)、聚乙二醇400(PEG400 0.048mol)和2-巯基乙醇(0.12mol)加入到装有机械搅拌器的100毫升三口圆底烧瓶中，80℃搅拌1小时。然后升温至120℃，加入2,7-二溴-9,9'-螺二芴(0.02mol)，并在该温度下剧烈搅拌，通过TLC监测反应。反应结束后，反应混合物用二氯甲烷(DCM)和水萃取三次，分离有机相并在无水硫酸镁上干燥，旋蒸得淡黄色固体产物7.44g，收率79％。
单体合成例5
二羟基单体5的合成路线：
依次将1-溴-4-甲氧基-2-苯氧基(0.075mol)和四氢呋喃(200ml)加入到圆底烧瓶中，降至-78℃，缓慢加入n-BuLi(60ml，0.150mol，2.5mol/L正己烷溶液)，低温搅拌30分钟，室温搅拌2小时后，再降低到-78℃。随后缓慢加入3-甲氧基呫吨酮(0.075mol)和四氢呋喃(100ml)，低温搅拌19小时。通过TLC监测反应，反应结束后，缓慢加入60毫升氯化铵饱和水溶液，DCM萃取，收集有机相。有机相干燥浓缩提纯后，将其放入无水醋酸(200ml)和浓盐酸(150ml)混合溶液中回流10小时，经提纯干燥后，得到白色固体中间体(1)(17.4g，产率56％)。
将中间体(1)(0.042mol)溶解于100ml三溴化硼(0.084mol)的DCM溶液中室温搅拌20小时。反应结束后，用水和DCM萃取，收集有机相，干燥，得到白色固体中间体(2)(15.6g，产率98％)。
氮气气氛下，依次将中间体(2)(0.04mol)，碳酸钾(0.008mol)，N,N-二甲基甲酰胺(DMF40ml)投入到装有回流冷凝器的三口圆底烧瓶中，搅拌升温至150℃；待全部溶解后，向反应瓶中滴加碳酸乙烯酯(EC 0.088mol)和DMF(30ml)的混合物；滴加结束后，在该温度下搅拌反应若干个小时，通过TLC判断反应。反应结束后，将反应混合物先用冷水洗涤2-3次，再用热水洗涤2-3次，随后60℃干燥24小时，得到白色固体产物16.50g，收率88％。
单体合成例6
二羟基单体6的合成路线：
氮气气氛下，在装有温度计和回流冷凝器的四口烧瓶中制备1,4-二硫代环己烷-2,5-二甲基双(氯化镁)的四氢呋喃溶液。在40℃时向溶液中滴加蒽酮(0.5mol)和四氢呋喃(300ml)，60℃加热3小时后，加入饱和氯化铵水溶液停止反应。使用己烷和四氢呋喃洗涤反应混合物，提纯，干燥，得到淡黄色固体中间体(3)83.20g，产率31％。
氮气气氛下，将中间体(3)(0.045mol)，苯氧基乙醇(0.267mol)加入到四口烧瓶中。冷却至10℃以下后，加入三氟化硼-二乙醚络合物(16.8ml，0.135mol)，室温搅拌3小时，40℃搅拌4小时，60℃搅拌2小时。反应结束后，反应混合物经饱和碳酸氢钠水溶液中和，乙酸乙酯和甲醇洗涤，干燥，得到微黄色固体产物19.23g，产率55％。
实施例1
聚碳酸酯1
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体1，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯1。
其中，单体1的结构如下所示：
实施例2
聚碳酸酯2
在氮气氛围下，将0.02mol二羟基单体1，0.08mol的9,9-双[4-(2-羟基乙氧基)苯基]芴(BPEF)，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯2。
其中，BPEF的结构如下所示：
实施例3
聚碳酸酯3
在氮气氛围下，将0.02mol二羟基单体1，0.08mol的9,9-双[6-(2-羟基乙氧基)萘-2-基]芴(BNEF)，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯3。
其中，BNEF的结构如下所示：
实施例4
聚碳酸酯4
在氮气氛围下，将0.04mol二羟基单体1，0.06molBNEF，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯4。
实施例5
聚碳酸酯5
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体2，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯5。
其中，单体2的结构如下所示：
实施例6
聚碳酸酯6
在氮气氛围下，将0.04mol二羟基单体2，0.06mol BNEF，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯6。
实施例7
聚碳酸酯7
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体3，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯7。
其中，单体3的结构如下所示：
实施例8
聚碳酸酯8
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体4，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯8。
其中，单体4的结构如下所示：
实施例9
聚碳酸酯9
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体5，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯9。
其中，单体5的结构如下所示：
实施例10
聚碳酸酯10
在氮气氛围下，将0.08mol二羟基单体5，0.02mol二羟基单体1，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯10。
实施例11
聚碳酸酯11
在氮气氛围下，将0.08mol二羟基单体5，0.02mol的2,2’-双(2-羟基乙氧基)-1,1’-联萘(BNE)，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯11。
其中，BNE的结构如下所示：
实施例12
聚碳酸酯12
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体6，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯12。
其中，单体6的结构如下所示：
实施例13
聚碳酸酯13
在氮气氛围下，将0.07mol二羟基单体6，0.03mol二羟基单体2，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯13。
实施例14
聚碳酸酯14
在氮气氛围下，将0.08mol二羟基单体6，0.02mol的BNE，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯14。
实施例15
聚碳酸酯15
在氮气氛围下，将0.03mol二羟基单体7，0.07mol的BNE，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯15。
其中，单体7的结构如下所示：
实施例16
聚碳酸酯16
在氮气氛围下，将0.1mol二羟基单体8，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯16。
其中，单体8的结构如下所示：
对比例1
在氮气氛围下，将0.1mol的BPEF，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯。
对比例2
在氮气氛围下，将0.03mol的BPEF，0.07mol的BNE，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯。
对比例3
在氮气氛围下，将0.1mol的BNE，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯。
对比例4
在氮气氛围下，将0.01mol的BPA，0.102mol碳酸二苯酯加入装有机械搅拌的250mL三口玻璃烧瓶中，加热至160℃，并加入1×10-4mol的1,5,7-三叠氮双环(4.4.0)癸-5-烯，常压下进行酯交换反应，反应20分钟合成预聚物；然后反应温度缓慢升高至250℃，真空度缓慢升高到100Pa，继续反应1小时，最终得到聚碳酸酯。
其中，单体BPA的结构如下所示：
实施例1至16和对比例1至4中二羟基单体的添加比例，以及得到的聚碳酸酯的各性能参数如表1所示。
表1
备注：1.nd为聚碳酸酯的折射率，vd为聚碳酸酯的阿贝数，Mw为聚碳酸酯的重均分子量，PDI为聚碳酸酯的分散指数，Tg为聚碳酸酯的玻璃化转变温度，Td-5％为聚碳酸酯失重5％时的分解温度。
2.测试方法如下：
折射率：聚碳酸酯的折射率可根据ASTM D542测试标准测试得到。具体地，聚合物的折射率通过阿贝折射仪测试，型号为ATAGO DR-M4，测试波长为D光(波长为589.3nm)。
阿贝数：聚碳酸酯的阿贝数通过测试聚合物不同波长下的折射率(D光，波长为589.3nm；F光，波长为486.1nm，C光，波长为656.3)，之后，通过vd＝(nD-1)/(nF-nC)计算出。
重均分子量：重均分子量采用凝胶渗透色谱(TOSOH HLC-8420GPC)进行测试，流动相为四氢呋喃(THF)溶液，流动相流动速率为0.35mL/min，选用聚苯乙烯(PS)作为标样。
玻璃化转变温度：聚碳酸酯的玻璃化转变温度通过DSC测量仪(型号为NETZSCHDSC3500)在室温～230℃的温度范围以10℃/min的速度升温而进行测试，选取拐点记为聚合物的玻璃化转变温度(Tg)。
分解温度：聚碳酸酯失重5％时的分解温度(Td-5％)通过TG A测量仪(型号为NETZSCH TG 209F3)，在N2氛围，25～800℃的温度范围以10℃/min的速度升温而进行测试。
饱和吸水率：将聚合物注塑成尺寸为20*20*2mm的注塑件，于23℃浸泡在水中，计算(吸水饱和时的质量/初始质量-1)得到。
由表1可以看出，实施例1和5的聚碳酸酯的阿贝数均高于对比例1-4，且实施例1和5的聚碳酸酯的玻璃化转变温度比对比例3要低，最低能够达到80℃，使得单体1或者单体2可与更多的高玻璃化转变温度单体共聚，制备兼顾光学性能、力学性能和加工性能的聚碳酸酯材料。实施例7、8和15的聚碳酸酯的折射率高于对比例1-4，最高达1.73。5％分解温度实施例12至14的聚碳酸酯的饱和吸水率均不超过0.3％，相比对比例1-4要低很多。因此，本申请实施例提供的聚碳酸酯可具有较高折射率、较高阿贝数、较高的热稳定性，较低吸水率，较低的玻璃化转变温度，同时通过共聚的方式可调节聚碳酸酯的综合性能，改善材料的折射率、阿贝数、吸水性，赋予材料柔性，从而提高材料的光学性能和成型加工性。
需要说明的是，以上仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (22)
1.一种聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯含有至少一个第一结构单元，所述第一结构单元具有如式(I)至式(IV)所示结构中的至少一种，所述式(I)至所述式(IV)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子、或Sn原子；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
2.根据权利要求1所述的聚碳酸酯，其特征在于，a、b、c、d、e和f分别独立地选自1或2。
3.根据权利要求1或2所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述式(I)具有如下式(I-I)所示的结构：
所述式(II)具有如下式(II-I)所示的结构：
所述式(III)具有如下式(III-I)所示的结构：
所述式(IV)具有如下式(IV-I)和式(IV-II)中的至少之一所示的结构：
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述第一结构单元在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比大于或等于10mol％。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯还包括至少一个区别于所述第一结构单元的第二结构单元。
6.根据权利要求5所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述第二结构单元选自如下式(V)和式(VI)所示的结构单元中的至少一种，所述式(V)和所述式(VI)的结构通式分别为：
其中，A10和A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12和R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基中的一种或多种的组合；
X7和X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基原子或基团；
Y7和Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g和h分别独立地选自0～5的整数。
7.根据权利要求5或6所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述第二结构单元在所述聚碳酸酯中的总摩尔占比为10-90mol％。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯的折射率大于或等于1.60。
9.根据权利要求1至7中任意一项所述的聚碳酸酯，其特征在于，所述聚碳酸酯的阿贝数大于或等于14。
10.一种聚合物溶液，其特征在于，包括有机溶剂和如权利要求1至9中任意一项所述的聚碳酸酯。
11.一种树脂组合物，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的聚碳酸酯。
12.根据权利要求11中所述的树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物还包括填料、染料、抗氧化剂、光稳定剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、增塑剂、阻燃剂、抗静电剂以及脱模剂中的至少一种。
13.一种光学制品，其特征在于，所述光学制品由如权利要求1至9中任意一项所述的聚碳酸酯、或如权利要求10所述的聚合物溶液、或如权利要求11或12所述的树脂组合物制成。
14.根据权利要求13所述的光学制品，其特征在于，所述光学制品包括光学透镜、光学膜、光盘、导光板或显示面板。
15.根据权利要求14所述的光学制品，其特征在于，所述光学透镜包括眼镜透镜、摄像透镜、传感器透镜、照明透镜或成像透镜。
16.一种装置，其特征在于，包括如权利要求13至15中任意一项所述的光学制品。
17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述装置为摄像头模组。
18.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和容置于所述壳体内的装置，所述装置为如权利要求16或17所述的装置。
19.一种聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
第一二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，所述第一二羟基单体包括如式(VII)至式(X)所示结构中的至少一种，所述式(VII)至所述式(X)的结构通式分别为：
其中，A1-A9和D分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R1-R11分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
X1-X6分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y1-Y6分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
M、K、E和Z分别独立地选自连接键、氧、硫、羰基、亚二硫基、亚砜基、砜基、取代的亚氨基、未取代的亚氨基、取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、未取代的硅原子数为1～3的亚硅烷基、取代的亚磷基、未取代的亚磷基、取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链状亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链状亚烷基、取代的碳原子数为3～10的亚环烷基、以及未取代的碳原子数为3～10的亚环烷基中的一种或多种的组合；
Q和W分别独立地选自C原子、Si原子、Ge原子、或Sn原子；
a、b、c、d、e和f分别独立地选自0～5的整数。
20.根据权利要求19所述的聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，a、b、c、d、e和f分别独立地选自1或2。
21.根据权利要求19或20所述的聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述第一二羟基单体与碳酸二酯类化合物进行缩聚反应的步骤中，还包括第二二羟基单体，所述第二二羟基单体和所述第一二羟基单体均与所述碳酸二酯类化合物进行缩聚反应，得到所述聚碳酸酯，
其中，所述第二二羟基单体包括如式(XI)和式(XII)所示结构中的至少一种，所述式(XI)和所述式(XII)的结构通式分别为：
其中，A10和A11分别独立地选自芳香环、脂肪环、杂芳香环以及杂脂肪环中的一种或多种的组合；
R12和R13分别独立地选自氢、卤素、羟基、酯基、氰基、氨基、硫醇基、取代的碳原子数为1～6的直链烷基、未取代的碳原子数为1～6的直链烷基、取代的碳原子数为1～6的支链烷基、未取代的碳原子数为1～6的支链烷基、取代的碳原子数为3～10的环烷基、未取代的碳原子数为3～10的环烷基、取代的碳原子数为2～6的烯烃基、未取代的碳原子数为2～6的烯烃基、取代的碳原子数为1～6的烷氧基、未取代的碳原子数为1～6的烷氧基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、未取代的碳原子数为6～30的稠环芳基、取代的碳原子数为3～30的杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的杂芳基、取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基、未取代的碳原子数为3～30的稠环杂芳基中的一种或多种的组合；
R选自连接键、O原子、S原子、取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的直链亚烷基、取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、未取代的碳原子数为1～10的支链亚烷基、取代的碳原子数为3～20的环烷基、未取代的碳原子数为3～20的环烷基、取代的9-芴基、未取代的9-芴基、取代的9,10-二氢蒽基、未取代的9,10-二氢蒽基、取代的碳原子数为6～30的芳基、未取代的碳原子数为6～30的芳基、取代的碳原子数为6～30的杂芳基、以及未取代的碳原子数为6～30的杂芳基中的一种或多种的组合；
X7和X8分别独立地选自C原子、O原子、S原子、砜基或亚砜基；
Y7和Y8分别独立地选自碳原子数为1～8的直链亚烷基或碳原子数为1～8的支链亚烷基；
R’选自取代的碳原子数为6～20的环亚烷基或未取代的碳原子数为6～20的环亚烷基；
V选自碳连接键或原子数为1～4的亚烷基；
g和h分别独立地选自0～5的整数。
22.根据权利要求19至21中任意一项所述的聚碳酸酯的制备方法，其特征在于，所述第一二羟基单体包括如下所示结构中的至少一种：
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2022
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