环烯烃聚合物国产化前夜华为公开专利

　　环烯烃聚合物新材料主要包含两类，一类是环烯烃共聚物(COC)，另一类是环烯烃均聚物(COP)。COC通过降冰片烯和乙烯经加成共聚合(VAP)所得到的聚合产物；另一类是环烯烃均聚物(COP)，是由降冰片烯单体通过开环移位聚合(ROMP)之后氢化得到的聚合产物。
　　环烯烃聚合物具有优异的光学性能(高透光性、高折射率、低双折射率)、耐高温性能(高玻璃化转变温度)、尺寸稳定性(低吸水性)、高强度、耐化学腐蚀、极低的介电损耗、优异的生物相容性，被广泛地应用于光学、医疗、半导体等领域显示出巨大的市场潜力。
　　环烯经聚合物中，同时存在柔性的脂肪烃基链段和刚性的环状结构。其中，脂肪烃基链段可以使环烯经聚合物材料保持优异的耐化学性、耐水性，及良好的机械强度、电绝缘性等特性，而刚性的环状结构能够赋予环烯经聚合物材料较高玻璃化转变温度(Tg)，提高耐热性，同时破坏聚乙烯的结晶性，获得优异光学性能。
　　COP树脂颗粒
　　COC可通过调整降冰片烯和乙烯两种单体的相对含量，获得较好力学性能,即可实现降冰片烯和乙烯相对含量可控；但在聚合过程中，多个乙烯单体的均聚会不可避免地形成乙烯链节的堆积，这种堆积会使聚合物中产生聚乙烯的结晶区，最终导致光学性能包括雾度和双折射率降低。
　　在COP合成过程中,降冰片烯的环状结构被破坏,形成五元环状结构和乙烯链段相互交替的结构,实现了降冰片烯和乙烯的序列分布，这种结构不会出现乙烯链段的聚集,可以获得较好的光学性能；但COP中环状结构单体的摩尔比为50%，刚性基团的比例较高。因此材料在注塑成型后具有较高的内应力，力学性能会受到影响，而且刚柔比例固定不可调节。
　　环烯烃聚合物的合成方法均无法实现对降冰片烯和乙烯(即刚性环状结构和柔性脂肪烃基链段)在聚合物中的序列分布和相对含量的同时控制，因此难以对环烯经聚合物的力学性能和光学性能同时进行优化，限制了环烯经聚合物在电子产品中的应用。
　　环烯烃聚合物以及单体降冰片烯，国内还没有掌握技术，没有工业化生产装置，华为技术有限公司去年公布了《环烯烃聚合物、环烯烃聚合物单体和光学制品的制作方法》的专利。
　　华为环烯烃聚合物的专利，可实现对刚性环状结构和柔性脂肪经基链段在聚合物中的序列分布和相对含量的同时控制，因此兼具优异的力学性能和光学性能。
　　首先在单体降冰片烯不同位置引入烷基、芳香基、烷氧基、烃基、酯基、氰基、氨基、硫醇基等不同的基团，能对聚合物进行改性，长链烷基可以增加链段柔性，调节聚合物力学性能，降低内应力。而选择酯基、氨基等极性基团，能增加环烯经聚合物与其他聚合物的相容性，并且提高环烯经聚合物的可粘接性能；而选择含有环状结构和芳香基团的取代基团，可提高材料刚性和耐热性，这样可以根据实际功能需要进行具体选择，获得具有不同性能的环烯烃聚合物。
　　华为环烯烃聚合物单体降冰片烯结构式
　　降冰片烯单体引入基团后，环烯经聚合物分子结构中同时存在柔性的脂肪烃基链段和刚性的桥环结构。其中，脂肪烃基链段可以有效降低材料内应力和玻璃化转变温度(Tg)，同时赋予环烯经聚合物良好的机械强度、电绝缘性，以及优异的耐化学性、耐水性等特性，而桥环结构能够提高环烯烃聚合物的刚性、耐热性、玻璃化转变温度，同时破坏脂肪烃基链段的结晶性，使环烯经聚合物获得优异光学性能，而分子结构中的脂肪烃基链段和桥环结构序列分布可控、相对含量也可控，因此可以兼具优异力学性能和光学性能,同时可获得较好的加工性能。
　　华为环烯烃聚合物结构式
　　华为专利合成出的环烯烃聚合物的折射率为1.53-1.58，环烯烃聚合物具备较高折射率，采用其制备光学镜片有利于减薄镜片厚度。
　　环烯烃聚合物的阿贝数大于或等于53。阿贝数是指透明介质材料色散能力的指数，阿贝数越低，色散越严重。适合的阿贝数可使材料色散现象控制在较低水平。
　　环烯烃聚合物的雾度小于0.2%。雾度，即浊度，定义为材料散射光通量与透过材料光通量之比的百分数，雾度可衡量透明或半透明材料不清晰或混浊的程度，是表征散射的指标，其产生是由于材料内部或外部表面光散射造成的云雾状或混浊的外观。较小的雾度可以提高环烯烃聚合物用于制备光学镜片的可视效果。华为专利技术环烯烃聚合物的雾度小于0.05%。
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　　环烯烃聚合物的可见光透过率大于或等于90%，有的环烯烃聚合物的诱过率大于或等于95%。
　　环烯烃聚合物的断裂伸长率≥6%。断裂伸长率指的就是拉伸率。材料受外力作用至拉断时，拉伸前后的伸长，长度与拉伸前长度的比值称断裂伸长率。较高的断裂延伸率表示材料韧性较高、脆性小，内应力较低，便于注塑成型。
　　华为专利还通过部分或全部采用环烯烃聚合物（COC／COP）加工获得光学制品，制品的光学透镜包括手机相机透镜、笔记本、相机透镜等，光学膜包括导光膜、反射膜、滤光膜、偏振膜、分光膜和位相膜、液晶基板用膜等。
　　来源：中国化工报
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