[发明专利]高折射率PU改性聚硅氧烷的制备方法

说明书

本发明公开一种高折射率PU改性聚硅氧烷的制备方法，是将芳香族二异氰酸酯、催化剂A、稳定剂及阻聚剂与含硫杂环单体混合，通惰性气体条件下升温至反应，加入催化剂B及羟基封端的聚硅氧烷升温反应，加入封端剂反应，加水搅拌，分离得到高折射率PU改性聚硅氧烷。该方法为改进的合成路线，可以显著提高含硫杂环基团在合成过程中的稳定性，使制备的树脂气味小、与有机硅树脂及聚氨酯均具有较好的相容性，且制备条件温和、工艺简单。

技术领域

本发明属于聚合物材料技术领域，涉及一种高折射率PU改性聚硅氧烷的制备方法。

技术背景

随着光学材料的逐渐发展与应用，产品正在向高折射率、高透光率和高可靠性方向发展。特别是光学透镜、光学玻璃、光学塑料、光纤材料等应用领域则要求材料具有折射率更高、甚至高达1.7以上，仍具有良好的机械性能、易加工性能等。目前高分子材料提高折射率的方法主要是引入高折射率和小分子体积的基团，主要有以下几种方法：

(1)引入芳香族化合物或稠环化合物，可提高折射率。但制备的聚合物色散大。

(2)引入除F以外的卤族元素。但树脂的密度增大，耐候性差，易黄变。

(3)引入重金属离子如铅、镧或TiO₂，PbS、FeS纳米粒子来提高折射率。但树脂密度大，抗冲击性降低，易黄变，实用性难。

(4)引入脂肪族多环化合物,可提高折射率,且色散较低。

(5)引入硫、氮、磷等杂元素可提高折射率。

以上方法中,在聚合物里引入硫元素是提高折射率的最有效的方法,同时材料的色散小,环境稳定性好。近年来通过在聚合物中引入硫元素来提高光学树脂折射率的报道相对较多。聚合物中硫元素通常是以硫醚键、硫酯键、硫代氨基甲酸酯和砜基等形式引入。但聚氨酯中以上述形式引入硫元素易黄变、力学性能不好且气味较大，反应条件苛刻、折射率提升效果不明显。以环硫的形式将硫元素引入聚合物单体是一种较新的合成光学材料的方法。这种方法可在单体中同时引入硫醚和环硫杂环,因此单体的含硫量较高,有的高达50％以上,从而有效地提高了树脂的折射率。

但目前市售的光学有机硅材料主要还是通过引入芳香结构或多环芳香族基团来提高折射率，通常力学性能会大打折扣，大大限制了有机硅材料折射率的提升，从而限制了其在光学透镜、镜片材料、光学仪器、柔性光纤等高端领域的应用。目前，高分子材料中引入硫元素提高折射率的方式主要还处于实验室研究阶段，也是科研工作者的研究热点。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种高折射率PU改性聚硅氧烷的制备方法，本发明的高折射率PU改性聚硅氧烷采用改进的合成路线制备，可以显著提高含硫杂环基团在合成过程中的稳定性，使制备的树脂气味小、与有机硅树脂及聚氨酯均具有较好的相容性，且制备条件温和、工艺简单。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

高折射率PU改性聚硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：

将芳香族二异氰酸酯、催化剂A、稳定剂及阻聚剂与含硫杂环单体混合，通惰性气体条件下升温至50～60℃反应，至-NCO值为7.0～18.0％，加入催化剂B及羟基封端的聚硅氧烷升温至80～90℃，反应2-5h至-NCO值为0～0.2％，加入封端剂，在80～90℃反应0.5～1h，加水搅拌，分离得到高折射率PU改性聚硅氧烷；

所述含硫杂环单体是具有至少一个含硫杂环基团以及两个羟基的化合物，所述含硫杂环基团具有n个硫原子，n为2的整倍数。

优选地，所述羟基封端的聚硅氧烷的结构式如式1所示：