用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂

文档序号:914037 发布日期:2021-02-26 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂 (Bio-based polycarbonate resin for eyeglass frame ) 是由 吴光世 李锺寅 于 2019-07-02 设计创作,主要内容包括:本发明涉及用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂,所述树脂由于不包括双酚类型而是环境友好的,并且表现出优异的耐热性、透明度、强度、硬度、尺寸稳定性和耐化学性。此外,可以在后加工期间喷涂和涂覆上各种颜色,在模塑过程期间不需要单独的添加剂,并且加工在比用于眼镜框用常规塑料材料的温度更低的温度下进行,并因此可以降低制造成本。(The present invention relates to a bio-based polycarbonate resin for eyeglass frames, which is environmentally friendly since it does not include a bisphenol type and exhibits excellent heat resistance, transparency, strength, hardness, dimensional stability and chemical resistance. In addition, various colors can be sprayed and coated during post-processing, a separate additive is not required during a molding process, and processing is performed at a lower temperature than that for a conventional plastic material for an eyeglass frame, and thus manufacturing costs can be reduced.)

用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂

技术领域

本发明涉及用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂,其中所述聚碳酸酯树脂具有高的生物基碳含量并且在耐热性、透明度、强度和硬度方面是优异的。

背景技术

通过使1,4:3,6-二脱水己糖醇与碳酸酯、1,4-环己烷二羧酸酯、或对苯二酸酯熔融缩聚而制备的生物基聚碳酸酯树脂是包含来源于生物来源的生物基单体即1,4:3,6-二脱水己糖醇的生物塑料。生物基聚碳酸酯树脂具有聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)(其是一种代表性的透明通用树脂)的高透明度和双酚A(BPA)聚碳酸酯的高耐热性。

同时,在由金属、塑料等制成的眼镜框的领域中,近来对具有这样的特性如功能性和身体友好性并且由于优异的可模塑性和可加工性而可以以各种设计制造的塑料材料的关注日益增长。

用于眼镜框的典型塑料材料包括:石油基材料例如Grilamid TR90(EMSGrivory)、Ultem 1000(Sabic)等,和来源于生物来源的生物塑料材料例如Rilsan G850(Arkema)、Treva(Eastman Chemical Company)等。

Grilamid TR90(一种典型的注塑成型型聚酰胺材料)可以在模塑之后被涂覆成各种颜色。此外,Grilamid TR90由于其低的比重而是重量轻的并且在就高弹性和高弯曲强度而言的机械特性方面是优异的,但是其具有这样的缺点:其后加工由于其差的用于喷涂和涂覆的特性而延长。

Ultem 1000(一种聚醚酰亚胺材料)在弹性方面是优异的,这使得其可以制造薄的眼镜框。然而,由于其差的颜色和透明度而难以实现各种颜色,由于其低的冲击强度而容易破碎,并且由于其高的加工温度而难以加工。

Rilsan G850和Treva(来源于生物来源的生物塑料材料)是身体友好的,因此它们更适合于皮肤接触。具体地,Rilsan G850具有与Grilamid TR90的物理特性和可加工性相似的物理特性和可加工性,不同之处在于生物基碳含量为49%至51%。此外,使用纤维素基原料的Treva的生物基碳含量为42%至45%,但是其与石油基塑料材料相比具有低的耐热性(即Tg为120℃),这不利于为其应用于赋予各种功能性的后加工。

发明内容

技术问题

因此,本发明旨在提供适合于制造身体友好的眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂,其中所述聚碳酸酯树脂在这样的物理特性如耐热性、透明度、强度、硬度、尺寸稳定性、和耐化学性方面是优异的,以及在可模塑性和可加工性方面是优异的。

技术方案

为了实现以上目的,本发明提供了用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂,所述生物基聚碳酸酯树脂包含由下式1表示的重复单元1;和由下式2表示的重复单元2、由下式3表示的重复单元3、或它们二者:

[式1]

[式2]

[式3]

为了实现另一个目的,本发明提供了由所述聚碳酸酯树脂制备的模制品。

为了实现又一个目的,本发明提供了包括所述模制品的眼镜框。

有益效果

本发明的用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂由于不含双酚而是环境友好的,并且在耐热性、透明度、强度、硬度、尺寸稳定性和耐化学性方面是优异的。此外,可以在后加工中将其喷涂和涂覆成各种颜色,在模塑过程中不需要单独的添加剂,并且与用于眼镜框的常规塑料材料相比,由于其在低温下进行加工,因此可以降低生产成本。

具体实施方式

本发明不限于以下给出的公开内容,而是可以将其改变为各种形式,只要不改变本发明的主旨即可。

在整个实施方案的描述中,除非另外指出,否则术语“包括”意指可以包括其他要素。此外,除非另外指出,否则本文所使用的表示组分的量、反应条件等的所有数字应被理解为由术语“约”修饰。

用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂

本发明提供了用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂,其包含由下式1表示的重复单元1;和由下式2表示的重复单元2、由下式3表示的重复单元3、或它们二者:

[式1]

[式2]

[式3]

根据期望的眼镜框的物理特性,可以以各种组合选择由上式1至3表示的重复单元。

具体地,聚碳酸酯树脂可以包含由上式1表示的重复单元1和由上式2表示的重复单元2。

聚碳酸酯树脂可以包含由上式1表示的重复单元1和由上式3表示的重复单元3。

聚碳酸酯树脂可以包含由上式1表示的重复单元1、由上式2表示的重复单元2和由上式3表示的重复单元3。

重复单元1可以由1,4:3,6-二脱水己糖醇和碳酸酯的反应获得,重复单元2可以由1,4:3,6-二脱水己糖醇和1,4-环己烷二羧酸酯的反应获得,以及重复单元3可以由1,4:3,6-二脱水己糖醇和对苯二酸酯的反应获得。

重复单元2中的1,4-环己烷二羧酸酯部分的顺式/反式比例可以为1%/99%至99%/1%、20%/80%至80%/20%、或30%/70%至70%/30%。

1,4:3,6-二脱水己糖醇可以为异甘露糖醇、异山梨醇、或异艾杜糖醇(isoidide)。具体地,1,4:3,6-二脱水己糖醇可以为异山梨醇。

当重复单元1至3的摩尔分数分别为x、y和z时,x为大于0而最高至1的实数,y和z为0至1的实数,并且x+y、x+z、或x+y+z为1。

聚碳酸酯树脂的玻璃化转变温度(Tg)可以为100℃至240℃、110℃至220℃、或120℃至200℃。

聚碳酸酯树脂的根据ASTM D256的悬臂梁缺口冲击强度(Izod notch impactstrength)可以为70J/m或更大、100J/m或更大、180J/m或更大、190J/m或更大、70J/m至900J/m、70J/m至850J/m、70J/m至300J/m、100J/m至900J/m、100J/m至300J/m、200J/m至900J/m、500J/m至900J/m、或500J/m至850J/m。

聚碳酸酯树脂的特性粘度(intrinsic viscosity,IV)可以为0.6dL/g至2.0dL/g、0.6dL/g至1.5dL/g、或0.6dL/g至1.0dL/g。

聚碳酸酯树脂的根据ASTM D638的拉伸模量可以为1500MPa或更大、2000MPa或更大、2500MPa或更大、1500MPa至4000MPa、2000MPa至6500MPa、或者2500MPa至3000MPa。

聚碳酸酯树脂的根据ASTM D1003的透光率可以为90%或更大、或者92%或更大。

聚碳酸酯树脂的根据KS M ISO15184的铅笔硬度可以为至少H。

用于制备眼镜框用生物基聚碳酸酯树脂的方法

由上式1至3表示的各重复单元可以通过使由下式4至6表示的各化合物和1,4:3,6-二脱水己糖醇进行熔融缩聚反应来获得:

[式4]

[式5]

[式6]

在上式4中,R1和R2各自为具有1至18个碳原子的烷基或具有6至18个碳原子的芳基,其中芳基可以具有选自以下的至少一个取代基:具有1至18个碳原子的烷基、具有4至20个碳原子的环烷基、具有6至18个碳原子的芳基、具有1至18个碳原子的烷氧基、具有4至20个碳原子的环烷氧基、具有6至18个碳原子的芳氧基、具有1至18个碳原子的烷基磺酰基、具有4至20个碳原子的环烷基磺酰基、具有6至18个碳原子的芳基磺酰基、和酯取代基。在这样的情况下,酯取代基可以为具有1至18个碳原子的烷基酯、具有4至20个碳原子的环烷基酯、或具有6至18个碳原子的芳基酯。

由上式4表示的化合物可以为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二叔丁酯、碳酸二苯酯(DPC)、碳酸二甲苯酯、或碳酸双(甲基水杨基)酯。

具体地,由于熔融缩聚反应在减压下进行,因此可以使用碳酸二苯酯或经取代的碳酸二苯酯作为由上式4表示的化合物。经取代的碳酸二苯酯可以为碳酸二甲苯酯或碳酸双(甲基水杨基)酯。

由上式5表示的化合物可以为1,4-二苯基-环己烷二羧酸酯(DPCD)。

由上式5表示的化合物的顺式/反式比例可以为1%/99%至99%/1%、10%/90%至90%/10%、或20%/80%至80%/20%。

由上式6表示的化合物可以为对苯二甲酸二苯酯(DPT)。

1,4:3,6-二脱水己糖醇和由上式4表示的化合物可以反应以形成碳酸酯键(重复单元1,式1),1,4:3,6-二脱水己糖醇和由上式5表示的化合物可以反应以形成酯键(重复单元2,式2),以及1,4:3,6-二脱水己糖醇和由上式6表示的化合物可以反应以形成酯键(重复单元3,式3)。

基于1摩尔%的1,4:3,6-二脱水己糖醇,由上式4表示的化合物、由上式5表示的化合物和由上式6表示的化合物、或其混合物的总量可以为0.95摩尔%至1.05摩尔%、0.9摩尔%至1.1摩尔%、或0.7摩尔%至1.3摩尔%。

熔融缩聚反应

为了从具有高粘度的熔融反应物中快速除去副产物并加快聚合反应,熔融缩聚反应可以通过以逐步方式升高温度和减压来进行。

具体地,熔融缩聚反应可以包括:(1)第一反应,所述第一反应在50托至700托的减压下并且在130℃至250℃、140℃至240℃、或150℃至230℃的温度下持续0.1小时至10小时或0.5小时至5小时;和(2)第二反应,所述第二反应在0.1托至20托的减压下并且在200℃至350℃、220℃至280℃、或230℃至270℃的温度下持续0.1小时至10小时或0.5小时至5小时。

更具体地,熔融缩聚反应可以包括:(1)在如下条件下的第一反应:将温度升高至130℃至200℃,然后将压力降低至200托至700托,并以0.1℃/分钟至10℃/分钟的速率将温度升高至200℃至250℃,然后将压力降低至50托至180托;和(2)在如下条件下的第二反应:将压力降低至1托至20托并以0.1℃/分钟至5℃/分钟的速率将温度升高至200℃至350℃,然后将压力降低至0.1托至1托。

同时,在熔融缩聚反应期间,可能产生作为反应副产物的苯酚。

优选从反应体系中除去作为副产物产生的苯酚以使反应平衡朝着产生聚碳酸酯的方向移动。如果熔融缩聚反应中的温度升高速率在以上范围内,则可以防止苯酚(反应副产物)与反应原料一起蒸发或升华的问题。

此外,聚碳酸酯的制备可以通过分批法或连续法来进行。

对于具有高透明度的聚碳酸酯的制备,使用1,4:3,6-二脱水己糖醇的熔融缩聚反应可以在相对低的温度下进行。此外,为了确保由此制备的聚碳酸酯的机械特性,优选将熔融缩聚反应进行至高聚合度。为了该目的,对于熔融缩聚反应使用高粘度聚合反应器是有效的。熔融缩聚反应的目标粘度可以为10000泊至1000000泊、20000泊至500000泊、或30000泊至300000泊。

另外的二醇化合物

聚碳酸酯树脂还可以包含通过使用除了1,4:3,6-二脱水己糖醇之外的二醇化合物而获得的重复单元。

熔融缩聚反应中可以使用除了1,4:3,6-二脱水己糖醇之外的另外的二醇化合物。例如,另外的二醇化合物可以由生物基原料或石油基原料获得,但是其种类没有限制。

另外的二醇化合物可以为伯二醇化合物、仲二醇化合物、或叔二醇化合物。

具体地,另外的二醇化合物可以为选自以下的至少一种二醇化合物:乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇、1,11-十一烷二醇、1,12-十二烷二醇、1,13-十三烷二醇、1,14-十四烷二醇、1,15-十五烷二醇、1,16-十六烷二醇、三甘醇、四甘醇、五甘醇、六甘醇、七甘醇、八甘醇、九甘醇、十甘醇、十一甘醇、十二甘醇、1,2-环己烷二甲醇、1,3-环己烷二甲醇、1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、三环癸烷二甲醇、五环十五烷二甲醇、萘烷二甲醇、三环十四烷二甲醇、降莰烷二甲醇、金刚烷二甲醇、3,9-双(1,1-二甲基-2-羟乙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、双环[2.2.2]辛烷-2,3-二甲醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、2-甲基-1,4-环己二醇、三环癸烷二醇、五环十五烷二醇、萘烷二醇、三环十四烷二醇、降莰烷二醇、金刚烷二醇、2,2-双(4-羟基环己基)丙烷、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、氢醌、双酚、2,2-双(4-羟苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二甲基苯基)丙烷、2,2-双(4-羟基-3,5-二乙基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟苯基)-1-苯基-乙烷、1,1-双(4-羟苯基)环己烷、1,1-双(4-羟苯基)-3,3,5-三甲基-环己烷、5,5'-(1-甲基亚乙基)-双[1,1'-(双苯基)-2-酚]丙烷、1,4-双[2-(4-羟苯基)-2-丙基]苯、双(4-羟苯基)砜、1,3-双[2-(4-羟苯基)-2-丙基]苯、2,2-双(4-羟基-3-异丙基-苯基)丙烷、双(4-羟苯基)甲烷、1,1-双(4-羟苯基)乙烷、双(4-羟苯基)-2,2-二氯乙烯、2,2-双(3-甲基-4-羟苯基)丙烷、双(4-羟苯基)二苯基甲烷、2,2-双(4-羟苯基)丁烷、2,2-双(4-羟苯基)六氟丙烷、3,3'-螺-双(1,1-二甲基-2,3-二氢-1H-茚-5-醇)以及可由生物基原料获得的二醇例如5,5'-(1-甲基亚乙基)双(2-呋喃甲醇)、2,4:3,5-二-邻亚甲基-D-甘露糖醇和四氢呋喃-2,5-二甲醇。

更具体地,另外的二醇化合物可以为1,14-十四烷二醇、1,4-环己烷二甲醇、2,2-双(4-羟基环己基)丙烷、2,2,4,4-四甲基-1,3-环丁二醇、或四氢呋喃-2,5-二甲醇。

如果聚碳酸酯树脂包含另外的二醇化合物,则基于100摩尔%的二醇化合物的总量,1,4:3,6-二脱水己糖醇可以以至少1摩尔%的量使用。

具体地,当所用的另外的二醇化合物的摩尔比为q时,所用的1,4:3,6-二脱水己糖醇的摩尔比将为1-q。特别地,如果另外的二醇化合物为基于石油化学品的二醇化合物,则其可以以使得源自1,4:3,6-二脱水己糖醇的最终聚合物中的生物基碳含量(ASTM-D6866)为至少1摩尔%的量使用。在这样的情况下,q可以满足0<q≤0.99。即,基于100摩尔%的二醇化合物的总量,另外的二醇化合物可以以至多99摩尔%的量使用。

另外的二苯酯化合物

根据目标特性,聚碳酸酯树脂还可以包含通过使用另外的二苯酯化合物而获得的重复单元。

例如,另外的二苯酯化合物可以由生物基原料或石油基原料获得,但是其种类没有限制。

当所用的另外的二苯酯化合物的摩尔比为p时,所用的由上式4表示的化合物与由上式5表示的化合物和/或由上式6表示的化合物的摩尔比将为1-p。在这样的情况下,p可以满足0≤p<1。

另外的二苯酯化合物可以通过使伯、仲、或叔二羧酸酯或二羧酸(在下文中,另外的二羧酸酯或二羧酸)与酚或酚替代物反应来制备。

另外的二苯酯化合物可以为选自以下的至少一者:草酸二苯酯、丙二酸二苯酯、丁二酸二苯酯、戊二酸二苯酯、己二酸二苯酯、庚二酸二苯酯、辛二酸二苯酯、壬二酸二苯酯、癸二酸二苯酯、十一烷二酸二苯酯、十二烷二酸二苯酯、十三烷二酸二苯酯、十四烷二酸二苯酯、十五烷二酸二苯酯、十六烷二酸二苯酯、1,2-二苯基-环己烷二羧酸酯、1,3-二苯基-环己烷二羧酸酯、十氢化萘-2,4-二羧酸二苯酯、十氢化萘-2,5-二羧酸二苯酯、十氢化萘-2,6-二羧酸二苯酯、十氢化萘-2,7-二羧酸二苯酯、四氢呋喃-2,5-二羧酸二苯酯、间苯二甲酸二苯酯、4,4'-二苯基-联苯二羧酸酯、4,4'-二苯基-亚乙基双苯甲酸酯、4,4'-二苯基-氧化双苯甲酸酯、1,4-二苯基-萘二羧酸酯、1,5-二苯基-萘二羧酸酯、2,6-二苯基-萘二羧酸酯和2,5-二苯基-呋喃二羧酸酯。

另外的二苯酯化合物可以为四氢呋喃-2,5-二羧酸二苯酯或十氢化萘-2,6-二羧酸二苯酯。

用于熔融缩聚反应的催化剂和添加剂

在以上熔融缩聚反应中,可以使用催化剂来提高反应的反应性。此外,催化剂可以在任何时间被添加至反应步骤中,但是其优选在反应之前添加。

可以使用聚碳酸酯熔融缩聚反应中通常使用的任何碱金属和/或碱土金属催化剂作为催化剂。此外,可以使用碱金属和/或碱土金属的氧化物、氢化物、氨化物、或酚盐作为催化剂。

碱金属催化剂的实例可以包括氢氧化锂(LiOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)、氢氧化铯(CsOH)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸钠(Na2CO3)、碳酸钾(K2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、乙酸锂(LiOAc)、乙酸钠(NaOAc)、乙酸钾(KOAc)、乙酸铯(CsOAc)等。

碱土金属催化剂的实例可以包括氢氧化钙(Ca(OH)2)、氢氧化钡(Ba(OH)2)、氢氧化镁(Mg(OH)2)、氢氧化锶(Sr(OH)2)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸钡(BaCO3)、碳酸镁(MgCO3)、碳酸锶(SrCO3)、乙酸钙(Ca(OAc)2)、乙酸钡(Ba(OAc)2)、乙酸镁(Mg(OAc)2)、乙酸锶(Sr(OAc)2)等。

碱金属和/或碱土金属氧化物的实例可以包括氧化镁(MgO)、氧化钡(BaO)、铝酸钠(NaAlO2)、氧化锌(ZnO)、氧化铅(PbO)、二丁基氧化锡((C4H9)2SnO)、三氧化锑(Sb2O3)等。

催化剂可以以每1摩尔的总二醇化合物大于0毫摩尔至5毫摩尔、大于0毫摩尔至3毫摩尔、或大于0毫摩尔至1毫摩尔的量使用。如果催化剂的量在以上范围内,则可以防止如下问题:聚合度降至低于目标聚合度,以及发生副反应,由此损害聚合物的透明度。

同时,碱金属和/或碱土金属催化剂可以与碱性催化剂例如碱性铵或胺、碱性磷、或碱性硼化合物组合使用。碱性催化剂可以单独使用或组合使用,并且其量没有特别限制。

此外,根据需要,还可以在熔融缩聚反应中使用这样的添加剂如抗氧化剂、热稳定剂、光吸收剂、颜色保护剂、润滑剂、着色剂、成核剂、阻燃剂、导电剂、增塑剂和抗静电剂。

抗氧化剂的实例包括受阻酚、氢醌、亚磷酸盐/酯、和其经取代的化合物。

光吸收剂的实例包括间苯二酚、水杨酸盐/酯等。

润滑剂的实例包括亚磷酸盐/酯、亚磷酸氢盐/酯等,以及颜色保护剂的实例包括褐煤酸、硬脂醇等。

可以使用染料或颜料作为着色剂,以及可以使用炭黑作为导电剂、着色剂、或成核剂。

上述添加剂的类型和量没有特别限制,只要它们不会不利地影响由此制备的聚碳酸酯的特性尤其是透明度即可。

本发明提供了由所述聚碳酸酯树脂制备的模制品。模制品可以通过以下来制备:通过各种模塑方法例如注塑成型、挤压模塑、吹塑和型材挤压模塑对聚碳酸酯树脂进行模塑,并使用其进行后加工例如热成型。模制品的具体形状和尺寸可以根据应用而不同地确定,并且其实例没有特别限制。

此外,本发明提供了包括所述模制品的眼镜框。

在此,眼镜框还可以包含金属、颜料等。金属和颜料没有特别限制,只要它们在制造眼镜框的领域中通常使用即可,并且其实例没有特别限制。

如以上详细描述的,本发明的用于眼镜框的生物基聚碳酸酯树脂由于不含双酚而是环境友好的,并且在耐热性、透明度、强度、硬度、尺寸稳定性和耐化学性方面是优异的。此外,可以在后加工中将其喷涂和涂覆成各种颜色,并且在模塑过程中不需要另外的添加剂。因此,可以通过一系列步骤对聚碳酸酯树脂进行模塑以生产眼镜框。此外,与用于眼镜框的常规塑料材料相比,由于聚碳酸酯在低温下加工,因此可以降低生产成本。

发明实施方式

在下文中,将参照以下实施例更详细地描述本发明。然而,阐述这些实施例以举例说明本发明,并且本发明的范围不限于此。

[实施例]生物基聚碳酸酯树脂的制备

实施例1.

向17升缩聚台式反应器中装入2002g(13.70mol)异山梨醇(ISB;RoquetteFreres)、2348g(10.96mol)碳酸二苯酯(DPC;Changfeng)、889g(2.74mol)1,4-二苯基-环己烷二羧酸酯(DPCD;SK Chemical Co.)和2g 1%铝酸钠(NaAlO2)水溶液。将混合物加热至150℃。一旦温度达到150℃,就将压力降低至400托,然后在1小时内将温度升高至190℃。此时,将作为所进行的聚合反应的副产物的苯酚从反应器中排出。当温度达到190℃时,将压力降低至100托并保持20分钟,然后在20分钟内将温度升高至230℃。一旦温度达到230℃,就将压力降低至10托,然后在10分钟内将温度升高至250℃。在250℃下将压力降低至1托或更小,并且使反应继续直至达到目标搅拌扭矩。在达到目标搅拌扭矩时,使反应终止。将聚合产物加压到作为一股排出,将其在水浴中快速冷却,然后切成丸粒。由此制备的聚碳酸酯树脂具有157℃的玻璃化转变温度(Tg)、0.84dL/g的特性粘度(IV)和61%的生物基碳含量。

实施例2至6.

以与实施例1中相同的方式制备各聚碳酸酯树脂,不同之处在于如表1中描述的使用单体和/或含量。

[比较例]生物基聚碳酸酯树脂的制备

比较例1.

向17升缩聚台式反应器中装入1401g(9.59mol)ISB、593g(4.11mol)1,4-环己烷二甲醇(CHDM;SK Chemical Co.)、2,935g(13.70mol)DPC和2g 1%铝酸钠(NaAlO2)水溶液。将混合物加热至150℃。一旦温度达到150℃,就将压力降低至400托,然后在1小时内将温度升高至190℃。此时,将作为所进行的聚合反应的副产物的苯酚从反应器中排出。当温度达到190℃时,将压力降低至100托并保持20分钟,然后在20分钟内将温度升高至230℃。一旦温度达到230℃,就将压力降低至10托,然后在10分钟内将温度升高至250℃。在250℃下将压力降低至1托或更小,并且使反应继续直至达到目标搅拌扭矩。在达到目标搅拌扭矩时,使反应终止。将聚合产物加压到作为一股排出,将其在水浴中快速冷却,然后切成丸粒。由此制备的聚碳酸酯树脂具有124℃的Tg、0.83dL/g的IV和55%的生物基碳含量。

比较例2.

以与比较例1中相同的方式制备聚碳酸酯树脂,不同之处在于如表1中描述的使用单体和/或含量。

[评估例]

通过以下方法评估实施例1至6以及比较例1和2的聚碳酸酯或聚碳酸酯树脂各自的物理特性。测量的物理特性示于下表1中。

(1)玻璃化转变温度(Tg)

根据ASTM D3418,使用差示扫描量热仪(Q20,TA INSTRUMENTS)测量玻璃化转变温度。

(2)生物基碳含量

根据ASTM D6866-16,使用加速器质谱法(Beta Analytic Co.)测量生物基碳含量(%)。

(3)特性粘度(IV)

在150℃下将样品以1.2g/dL的浓度溶解在邻氯苯酚中15分钟。使用乌氏粘度计在35℃的恒温器中测量样品的特性粘度。

(4)拉伸模量

使用万能试验机(Z010,Zwick Roell)对根据ASTM D638制备的试样进行测量。

(5)悬臂梁缺口冲击强度

使用冲击试验机(258-PC-S,Yasuda)对根据ASTM D256制备的试样进行悬臂梁缺口冲击强度的测量。

(6)透光率

根据ASTM D1003,使用分光光度计(CM-3600A,Konica Minolta)测量透光率(%)。

(7)铅笔硬度

使用铅笔硬度测试机(VF2377-123,TQC)对根据KS M ISO15184制备的试样进行铅笔硬度的测量。

[表1]

*BCC:生物基碳含量;TM:拉伸模量;INIS:悬臂梁缺口冲击强度;LT:透光率;PH:铅笔硬度

如表1所示,与比较例1和2中制备的材料相比,实施例1至6的生物基聚碳酸酯树脂具有高的生物基碳含量值、玻璃化转变温度(或耐热性)值、拉伸模量值、和/或冲击强度值。

具体地,在实施例1至3中,冲击强度随着DPCD含量增加而增加,以及在实施例4和5中,当将DPT或DPCD与DPT一起使用时,玻璃化转变温度大大提高。此外,在使用DPCD和CHDM的实施例6中,玻璃化转变温度相对低,但是就拉伸模量、冲击强度、透光率和硬度而言的物理特性适合于眼镜框。

此外,实施例1至6中的透光率全部为92%,这优于由聚酰胺制成的眼镜框用塑料材料的透光率91%。此外,铅笔硬度全部为H或更高,这适合于用作眼镜框。

同时,比较例1和2中由CHDM制备的生物基聚碳酸酯与实施例相比具有低的玻璃化转变温度。因此,它们不适合于需要各种后加工步骤的眼镜框。铅笔硬度也低。特别地,在比较例2中,冲击强度随着CHDM含量增加而增加,但是生物基碳含量降低。

总之,根据眼镜框所需的物理特性,通过控制1,4-二苯基-环己烷二羧酸酯、对苯二甲酸二苯酯和1,4-环己烷二甲醇的含量,可以调节从重复单元获得的特性的优点和缺点。由此制备的生物基聚碳酸酯树脂具有高的生物基碳含量,并且在耐热性、透明度和强度方面是优异的。因此,其可以用作各种眼镜框。

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