[發明專利]一種高折射率PMMA復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811342913.6
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109553731A
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發明（設計）人: 陳思;王旭;周立康;鄭豪;馬猛;施燕琴;何薈文
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C08F283/12
• 分類號: C08F283/12;C08F220/14
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及高分子材料技術領域，為解決傳統PMMA材料折射率較低以及傳統改性方法會導致其光學和力學性能降低的問題，提供了一種高折射率PMMA復合材料及其制備方法，所述高折射率PMMA復合材料由超低含量的POSS基樹枝狀大分子加入MMA單體中獲得有機/無機雜化凝膠，再將所述有機/無機雜化凝膠原位聚合制得。本發明制備的PMMA復合材料在保持PMMA的高透光率和良好力學性能的基礎上明顯提高了折射率；僅添加了超低含量的POSS dendrimer，制備過程簡單，生產成本低，有利于大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種高折射率PMMA復合材料及其制備方法。

背景技術

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗稱有機玻璃，是一種光學特性和耐候性都非常優異的聚合物。由于其具備高透光率、質輕、耐沖擊和易加工成型等特點，PMMA不僅應用于視覺美觀的外在裝飾，還可替代無機玻璃在光學領域獲得廣泛的應用。但是，PMMA的折射率僅為1.49，與常用的光學材料聚碳酸酯(PC)1.58、聚苯乙烯(PS)1.59的折射率相比甚為遜色，所制備相同屈光度的鏡片較厚，不適應光學器件小型化輕量化的發展要求。

由于PMMA具有各種優異的性能和在光學領域的廣泛應用，制備高折射率的PMMA復合材料備受關注。目前，提高PMMA折射率的方法有：(1)在PMMA聚合物中摻雜TiO₂、SiO₂等無機納米粒子；(2)化學改性甲基丙烯酸甲酯(MMA)單體，或者對PMMA聚合物進行修飾，引入不同基團；(3)PMMA與其他高折射率的聚合物共混改性。

然而，上述物理摻雜與共混的方法存在難以分散均勻的缺點，會顯著降低所獲得的PMMA復合材料的力學性能、光學性能；化學修飾改性的方法存在操作工藝復雜、操作困難等問題。

中國專利文獻上公開了“一種納米光學復合材料及其制備方法和應用”，其公告號為CN102295837A，該發明通過原材料不同的配比及先進的生產工藝，結合運用五層微透鏡陣列結構，通過摻雜不同的納米粒子和改善疊層表面微結構的方式，實現對光的吸收、聚集、傳輸、變換等，但是制得的PMMA復合材料的折射率并未得到提高。

發明內容

本發明為了克服傳統PMMA材料折射率較低以及傳統改性方法會導致其光學和力學性能降低的問題，提供了一種高折射率PMMA復合材料，該PMMA復合材料在保持PMMA的高透光率和良好力學性能的基礎上明顯提高了折射率。

本發明還提供了一種高折射率PMMA復合材料的制備方法，該方法僅添加了超低含量的籠型聚倍半硅氧烷(POSS)基樹枝狀大分子(POSS基dendrimer)，制備過程簡單，生產成本低，有利于大規模推廣應用。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高折射率PMMA復合材料，所述高折射率PMMA復合材料由超低含量的POSS基樹枝狀大分子加入MMA單體中獲得有機/無機雜化凝膠，再將所述有機/無機雜化凝膠原位聚合制得。

POSS是由Si-O交替連接的硅氧骨架組成的無機內核，其形狀如同一個“籠子”，故得名為籠型聚倍半硅氧烷，其三維尺寸在1.3nm之間，其中Si原子之間的距離為0.5nm，R基團之間距離為1.5nm，屬于納米化合物。本發明通過將POSS基樹枝狀大分子在MMA單體中溶解，并在合適溫度下自組裝形成凝膠網絡。MMA單體在凝膠網絡存在的情況下進行原位聚合，提高了PMMA聚合物分子鏈的堆積密度，從而在保持力學性能、光學性能的基礎上，提高PMMA復合材料的折射率。

作為優選，所述POSS基樹枝狀大分子選自POSS-L-Lys，POSS-D-Lys，POSS-Cys，POSS-ASP和POSS-C6中的一種，其結構式如下所示：