[发明专利]一种硫代多元硫醇、制备方法及在透明聚氨酯材料中的应用

说明书

本发明公开了一种硫代多元硫醇的制备方法及其在透明聚氨酯制备中的应用，首先，通过一种较简单且污染较小的方法得到含硫量较高，折射率较大的硫代多元硫醇，然后通过合适的方法与扩链剂、催化剂、抗氧剂等其他助剂混合，加入IPDI，搅拌脱泡后得到透明聚氨酯。本发明的方法简单，原料易得，S单体制备过程中不使用任何有机试剂，大大减轻对环境和人体的危害，制得的聚氨酯透光率高、折射率高、硬度大、化学性质较稳定。

技术领域

本发明涉及一种硫代多元硫醇、制备方法及在透明聚氨酯材料中的应用。

背景技术

随着技术的进步和应用领域的拓宽，聚氨酯成为了全能型聚合物，在全球范围内被广泛使用。而新型的透明聚氨酯作为聚氨酯的一种，克服了传统聚氨酯的不透明性，耐热性较差等缺点，可以用作透明涂料、隔热材料、光学材料等，是近年来新的研究方向。

近年来，聚氨酯在基础研究和应用开发上快速发展，使得其在光学领域的应用越来越广泛，而作为光学材料中最重要的一部分——光学塑料的开发研究尤为突出，已在很多领域代替无机光学玻璃的使用，透明聚氨酯的研究进入实用化阶段。传统的无机光学玻璃虽然有较大的折光率、较低的色散力、良好的透光性等优点，但由于玻璃材料本身脆性比较大，加工难度较大、容易碎裂，这些都限制了无机光学玻璃在很多方面的应用。同无机光学玻璃相比，光学塑料具有加工性良好、冲击强度高、价格低廉等优点。当然由于高分子材料本身所存在的折光性较差、硬度低、耐磨性差、线膨胀系数大、表面硬度低等缺点，限制了其在某些领域的应用。

折射率和色散力是光学材料的基本性能，高折射低色散型聚氨酯光学塑料可以消除相对孔径光学系统的色差，从而制备出更加轻薄、易加工的材料。目前市场上使用的高折射光学材料主要聚碳酸酯（Polycarbonate，PC）、丙烯基二甘醇碳酸酯（Allyl DiethyleneGlycol Carbonate CR-39）和聚甲基丙烯酸酯（Polymethacrylate，PMMA）等几种。其中使用最多的是CR-39树脂镜片，主要是因为它的高折光率和较高的耐冲击性。PC具有较高的折光率，但其色散较大；而另外两种色散较小，但折光率也小，这类光学玻璃的折射率最高的也只有1.590，且其他方面的性能也不尽如人意，所以合成一种高性能的光学塑料成为光学材料发展的必然趋势。

在分子结构中引入芳环和稠环、含硫基团、卤素原子（除氟原子外）、重金属离子等摩尔折射度较高、分子体积较小的基团是目前使用最多的提高材料折射率的方法。

发明内容

本发明的目的在于设计一种含S量较高的单体，并作为反应型原材料，通过简单的方法加入到聚氨酯材料中，从而得到一种高透明高折射率低色散的光学树脂。在文献查阅过程我们发现，对于不对称结构的含S单体鲜有报道，而这种分子结构的不对称性可以有效的阻止软段（碳碳主链聚合物多元醇，柔顺性较好，在聚氨酯主链中为柔性链段。）和硬段（聚氨酯分子主链上由异氰酸酯、扩链剂、交联剂反应所形成的链段，这些基团内聚能较大、空间体积较大、刚性较大）的结晶，可以在很大程度上提高材料的透光性和折光性。本发明的技术解决方案是：（1）从分子、电子水平上通过大数据库等大量实验数据，结合现代理论方法，改正以往实验中的不足之处，设计合成一种新型的具有高折射率的多元硫醇单体；（2）将硫元素的高折射性质与聚氨酯的高强度性能结合起来，通过合适的反应条件合成硫代聚氨酯树脂，获得高折射率低色散率高强度的聚合物光学材料。

本发明的第一个方面，提供了：

一种硫代多元硫醇，其具有如式（I）所示的结构：

（I）。

本发明的第二个方面，提供了：

一种硫代多元硫醇的制备方法，包括如下步骤：