【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光學聚合物制備，具體涉及一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物及其制備方法和應用。
技術介紹
1、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物（ms樹脂）是以甲基丙烯酸甲酯與苯乙烯為主要原料聚合而成的，兼具聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的優點，具有優異的耐化學性、透光率、加工性，特別是其優異的光學性能，使之成為導光板、透鏡、鏡片、圖像傳感器等光學材料的理想載體。
2、對于光學用聚合物材料，洛倫茨方程給出了聚合物的折射率與其分子結構中各個參數的關系，而阿貝數也是評判材料色散程度的關鍵參數。但是對于傳統光學聚合物的折射率和阿貝數具有普遍的權衡趨勢，即高折射率材料通常導致較低的阿貝數，對于目前的ms樹脂同樣存在此問題，雖然折射率能達到1.55，但阿貝數僅有35，色散較嚴重。因此，有必要設計新的分子結構能夠同時滿足高折射率和高阿貝數的要求，以用于精密光學材料。
3、例如cn115287023a公開了一種高折射率oca光學膠及其制作方法，其采用高折射率丙烯酸單體合成丙烯酸酯聚合物，具有高折射率的光學性能，折射率最高可達1.67，根據不同單體的配比可合成在一定范圍折射率丙烯酸共酯，制作高折射率oca，匹配光學儀器范圍廣；但該方法所用的單體較多，配比較為復雜，且沒有考慮到阿貝數降低的問題，清晰度可能不高。
4、又例如cn104945284a公開了一種高阿貝數超輕耐磨型樹脂材料、鏡片及其制備方法，所述高分子樹脂為聚氨酯甲基丙烯酸酯預聚物，其由異氰酸酯與含羥基的丙烯酸酯反應得到，其耐磨性、耐溫性、變形性、阿貝數、熱穩定性得到
5、此外，傳統的pmma或ms樹脂的玻璃化轉變溫度（tg）一般不高于115℃，耐熱性十分有限，難以滿足需要高耐熱性的特殊場所的使用，耐熱性亟待改進。
6、因此，針對上述技術問題，仍然急需開發一種兼具高折射率與高阿貝數，且耐熱性優異的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物及其制備方法和應用，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物能夠兼顧高折射率和高阿貝數，同時耐熱性十分優異，適合用于精密的光學部件材料。
2、為達此目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、第一方面，本專利技術提供一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物由以下摩爾份的原料經自由基共聚反應得到：
4、甲基丙烯酸甲酯30~92摩爾份；
5、含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯5~50摩爾份；
6、苯乙烯單體3~20摩爾份。
7、本專利技術提供的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物為光學級，原料包括特定摩爾份數的甲基丙烯酸甲酯、含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯以及苯乙烯單體，并將上述三種單體在特定的摩爾份數內經自由基共聚反應后得到；通過在聚合單體中引入含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯，一方面，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯中的金剛烷結構作為大空間位阻側鏈引入，大大增加了分子鏈內旋轉位阻，使所得甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的耐熱性得到有效提高；同時，由于所述金剛烷結構為高c/h比基團，具有高摩爾折射率，還可有效提高所得甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的折射率；另一方面，限定所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯中含有羥基和/或羰基，能有效降低原子色散，例如當金剛烷基上的h被羥基取代時，由于h的原子色散[△r]為0.023，而羥基的原子色散[△r]僅為0.006，進而可使所得含羥基的金剛烷基甲基丙烯酸酯的原子色散明顯下降，又例如當金剛烷基上的亞甲基上被羰基取代時，亞甲基的原子色散[△r]為0.072，而羰基的原子色散[△r]僅為0.057，同樣可使所得含羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯的原子色散明顯下降，均有助于提升所得甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的阿貝數；同時，羥基的引入還帶來了分子內、分子間氫鍵相互作用，進一步提高了所得甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的耐熱性，進一步而言，氫鍵網絡的形成還可以誘導聚合物鏈密集堆積，從而減小了聚合物的自由體積，使所得甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的折射率得以進一步提高。
8、此外，添加少量的苯乙烯系單體，一方面是為了使大位阻的金剛烷基系甲基丙烯酸酯更均勻地反應到聚合物鏈上，同時提高共聚物的加工流動性；另一方面是為了進一步提高共聚物的折射率；但如果所述苯乙烯系單體的添加量過多，則會導致色散更嚴重，因此需調控其在合適范圍內，使共聚物的折射率提高的同時，阿貝數不發生明顯下降。
9、其中，所述甲基丙烯酸甲酯的用量可以為30摩爾份、40摩爾份、50摩爾份、60摩爾份、70摩爾份、80摩爾份、90摩爾份或95摩爾份等，優選為40~85摩爾份，進一步優選為53~73摩爾份。
10、所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯的用量可以為5摩爾份、10摩爾份、15摩爾份、20摩爾份、25摩爾份、30摩爾份、35摩爾份、40摩爾份、45摩爾份或50摩爾份等，優選為10~45摩爾份，再進一步優選為20~35摩爾份。
11、所述苯乙烯系單體的用量可以為3摩爾份、4摩爾份、5摩爾份、6摩爾份、7摩爾份、8摩爾份、9摩爾份、10摩爾份、11摩爾份、12摩爾份、14摩爾份、16摩爾份、18摩爾份或20摩爾份等，優選為5~15摩爾份，進一步優選為7~12摩爾份。
12、優選地，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯通過采用羥基取代1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含金剛烷結構中的至少一個h；
13、和/或，采用羰基取代1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含金剛烷結構中的至少一個亞甲基后得到。
14、在本專利技術中，當1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含的金剛烷結構中的至少一個h被羥基取代后，會得到含羥基的金剛烷基甲基丙烯酸酯；當1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含的金剛烷結構中的至少一個亞甲基被羰基取代后，會得到含羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯；當1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含的金剛烷結構中的至少一個h被羥基取代，同時所含的金剛烷結構中的至少一個亞甲基被羰基取代，會得到含羥基和羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯；其中，所述1-金剛烷基甲基丙烯酸酯的結構如下所示：
15、。
16、優選地，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯包括4-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-6-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、4-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3,5-二羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯或3,5,7-三羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合。
17、優選地，所述苯乙烯系單體包括苯乙烯、鄰甲基苯本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物由以下摩爾份的原料經自由基共聚反應得到：
2.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯通過采用羥基取代1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含金剛烷結構中的至少一個H；
3.根據權利要求2所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯包括4-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-6-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、4-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3,5-二羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯或3,5,7-三羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述苯乙烯系單體包括苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、鄰氯苯乙烯、間氯苯乙烯或對氯苯乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。
5.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，
6.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的制備原料還包括鏈轉移劑；
7.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的重均分子量為5~20萬。
8.一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：將甲基丙烯酸甲酯、含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯、苯乙烯系單體、任選地自由基引發劑和任選地鏈轉移劑在溶劑中進行聚合反應，得到如權利要求1~6任一項所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應的溫度為110~150℃，時間為2~4h，壓力為0.1~0.3MPa。
10.一種應用，其特征在于，所述應用包括將如權利要求1~7任一項所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物用于制備導光板、透鏡、鏡片或圖像傳感器。
...【技術特征摘要】
1.一種甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物由以下摩爾份的原料經自由基共聚反應得到：
2.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯通過采用羥基取代1-金剛烷基甲基丙烯酸酯所含金剛烷結構中的至少一個h；
3.根據權利要求2所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述含羥基和/或羰基的金剛烷基甲基丙烯酸酯包括4-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-6-氧代-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、4-羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯、3,5-二羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯或3,5,7-三羥基-1-金剛烷基甲基丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合。
4.根據權利要求1所述的甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物，其特征在于，所述苯乙烯系單體包括苯乙烯、鄰甲基苯乙烯、間甲基苯乙烯、對甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、鄰氯苯乙烯、間氯苯乙烯或對氯苯乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。
5.根據權...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王果，杜柑宏，郭松，
申請(專利權)人：拓烯科技衢州有限公司，
類型：發明
國別省市：
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