一种00双折射率材料的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种00双折射率材料的合成方法。该方法将两种或两种以上的可自由基聚合的单体利用原子转移自由基聚合的方法聚合反应，通过调整两种或两种以上的可自由基聚合的单体的比例制备得到00双折射率高分子聚合物材料。本发明的方法，可以解决现有00双折射率材料合成方法存在的分子量可控性差，反应过程中容易出现爆聚，分子量相对分子质量分布不好00双折射率的偏差大及反应效率低等问题等缺点，同时设计利用点击反应调节材料的00双折射率性质。
【专利说明】-种00双折射率材料的合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种00双折射率材料的合成方法，特别涉及一种利用原子转移自由 基聚合及点击化学的合成技术合成00双折射率材料。
【背景技术】
[0002] 高分子聚合物材料与玻璃相比具有重量轻、成本低及易于加工等优点，已经被广 泛应用于各种光学设备如液晶显示器（LCD)、光盘及光栅等设备。然而，由于其在制造过程 或者在环境中使用，高分子材料往往表现出双折射率性质。因此需要精确的透镜或者其他 手段来维持光的偏振状态。因此，十分有必要设计合成一种00双折射率材料，光通过该种 材料后其偏振状态不发生改变。利用该种材料制备的膜材等设备不改变光的偏振性质，提 高光的利用率。现在有的该种材料的合成技术采用二元、H元及四元体系本体传统的自由 基聚合手段，通过调节不同组分比例控制反应时间加入链转移剂来合成00双折射率材料 (Shuhei Iwasaki, Zen Satoh, Houran Shafiee, Akihiro Tagaya, Yasuhiro Koike. Polymer 【J】.2012, 53:3287-3296)。然而该种合成方法具有一定的局限性，本体自由基聚合由于存 在链转移和链终止反应，不能较好的控制相对分子质量、相对分子量分布及大分子结构，其 单体转化率低，容易爆聚，分子量不容易控制且相对分子质量分布不好；因而，本体自由基 聚合合成出的00双折射率材料性质可控性较差。
[0003] 诺贝尔奖获得者化a巧less首次提出"Click化emistry"概念，其中较为成熟研 究的是亚铜催化的叠氮与快基之间的1, 3-偶极环加成反应，具有局效率、局选择性、反应 条件温和、无副产物的优点。
【发明内容】
[0004] 本专利涉及利用原子转移自由基聚合手段及点击化学技术设计合成00双折射率 材料。
[0005] 本发明提供一种00双折射率高分子聚合物材料的制备方法，具体是，将两种或两 种W上的可自由基聚合的单体利用原子转移自由基聚合的方法聚合反应，制备得到00双 折射率高分子聚合物材料；其中，通过调整可自由基聚合的单体的摩尔比例使其总的定向 双折射率和总的光弹性系数均为零。00双折射率狂ero-Zero-Bire化ingence)是指材料 的定向双折射率（取向度）和光弹性双折射率（光弹性系数）均为0,即无双折射性质，或零 双折射。通常双折射率性性质分为两种类型，第一种是定向双折射率性质（orientational hire化ingence)，主要由高分子材料的主链段的排布决定的；另外一种是光弹性双折射率 性质（photoelastic birefringence),由低于高分子材料的玻璃化转变温度（Tg)的弹性 形变决定的。不同聚合单体分别具有不同的0B及PB性质，其正负性均有可能。通过设计 合成高分子聚合物使得其所有单体的0B总和及PB总和均为零，则该种材料便展现出00双 折射率的性质，光在通过该种材料时其偏振状态不发生改变。每种材料的PB及0B性质均 不相同，表1给出了几种常用的用于合成00双折射率材料的单体的化学结构及其性质。
[0006] 所述调整两种或两种W上的可自由基聚合的单体的比例为根据利用下述公式 (1)-(3)计算获得单体的摩尔百分含量，并根据计算结果调整单体的比例：
[0007]
【权利要求】
1. 一种OO双折射率高分子聚合物材料的制备方法，其特征在于：将两种或两种以上的 可自由基聚合的单体利用原子转移自由基聚合的方法聚合反应，制备得到00双折射率高 分子聚合物材料；其中，通过调整可自由基聚合的单体的摩尔比例使其总的定向双折射率 和总的光弹性系数均为零。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述调整可自由基聚合的单体的比例的 方法是根据利用下述公式（1)-(3)计算获得单体的摩尔百分含量，并根据计算结果调整单 体的比例：
其中，Ληυ表示聚合物的总的定向双折射率、ΛIi1U表示聚合物组分1的定向双折射 率……ΛIiitl表示聚合物组分i的定向双折射率；C表示聚合物的总的光弹性系数，C1表示 组分的光弹性系数……Ci表示组分i的光弹性系数;Wl表示可自由基聚合的单体组分1的 摩尔百分含量……Wi表示可自由基聚合的单体组分i的摩尔百分含量； 计算Λn°和C均为0时各可自由基聚合的单体单体组分的摩尔百分含量。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合反应的体系包括所述两种或两 种以上的可自由基聚合的单体、原子转移自由基聚合引发剂、催化剂和溶剂。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述催化剂为亚铜/多氮配体络合催化 体系。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述原子转移自由基聚合引发剂带有活 泼卤素取代基的化合物。
6. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述原子转移自由基聚合引发剂选自 N-溴代丁二酰亚胺、2-溴异丁酸乙酯、二氯化苄、2, 2, 2-三氯乙醇及N-溴代丁二酰亚胺中 的一种或两种以上任意组合。
7. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述可自由基聚合的单体选自除烯烃以 外的乙烯基类单体。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述可自由基聚合的单体选自苯乙烯，甲 基丙烯酸二甲氨基乙酯，异丙基丙烯酰胺，甲基丙烯酸丁酯，4-乙烯基吡啶，甲基丙烯酸甲 酯，甲基丙烯酸环氧丙酯中的一种或两种以上任意组合。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚合反应的温度为60°C_120°C。
10. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法中还包括将获得的下述1)和 2)所述的两类00双折射率高分子聚合物材料进行点击反应 ： 1) 两种或两种以上的可自由基聚合的单体按照所述原子转移自由基聚合的方法聚合 反应得到的〇〇双折射率高分子聚合物，其中，原子转移自由基聚合的体系中的引发剂带有 活泼卤素取代基和叠氮基团； 2) 两种或两种以上的可自由基聚合的单体按照所述原子转移自由基聚合的方法聚合 反应得到的OO双折射率高分子聚合物，其中，原子转移自由基聚合的体系中的引发剂带有 活泼齒素取代基和块基； 其中，1)和2)所述的两类00双折射率高分子聚合物的配比和选择，使最终获得的高分 子材料呈现00双折射率性质。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述点击反应的温度为60-90°C。
【文档编号】C08F220/14GK104448109SQ201410830141
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月26日 优先权日:2014年12月26日
【发明者】祝明, 杨亚锋, 谭继风 申请人:京东方科技集团股份有限公司