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目前，我國環(huán)烯烴聚合物行業(yè)正處于初步發(fā)展階段，環(huán)烯烴聚合物產(chǎn)品仍主要依賴于進口，國內(nèi)還沒有掌握環(huán)烯烴聚合物及單體降冰片烯的制備技術(shù)，也沒有工業(yè)化生產(chǎn)裝置。但近年來，在環(huán)烯烴聚合物下游需求持續(xù)增長的驅(qū)動下，國內(nèi)企業(yè)正在積極攻克關(guān)鍵技術(shù)，加快推進產(chǎn)業(yè)化進程。其中最引人矚目的是華為技術(shù)有限公司于2022年公布的《環(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴聚合物單體和光學制品的制作方法》專利。
性能優(yōu)異有前景
環(huán)烯烴聚合物主要包含環(huán)烯烴共聚物(COC)和環(huán)烯烴均聚物(COP)兩類。COC是通過降冰片烯和乙烯經(jīng)加成共聚形成的聚合產(chǎn)物;COP是由單體降冰片烯通過開環(huán)易位聚合后氫化得到的聚合產(chǎn)物。
環(huán)烯烴聚合物具有優(yōu)異的光學性能、耐高溫性、低吸水性、高強度、耐化學腐蝕性及優(yōu)異的生物相容性等特點，可廣泛地應用于光學、醫(yī)療、半導體等領(lǐng)域，市場前景廣闊。
具體來講，環(huán)烯烴聚合物中存在柔性脂肪烴基鏈段和剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)。脂肪烴基鏈段可以使環(huán)烯烴聚合物保持優(yōu)異的耐化學性、耐水性，以及良好的機械強度、電絕緣性等;剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)能夠賦予環(huán)烯烴聚合物材料較高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，提高耐熱性，使其獲得優(yōu)異的光學性能。
合成方法待完善
COC可通過調(diào)整降冰片烯和乙烯兩種單體的相對含量，實現(xiàn)降冰片烯和乙烯相對含量可控，使其獲得較好力學性能。但在聚合過程中，多個乙烯單體的均聚會不可避免地形成乙烯鏈節(jié)的堆積，這種堆積會使聚合物中產(chǎn)生聚乙烯的結(jié)晶區(qū)，最終導致光學性能包括霧度和雙折射率降低。
在COP合成過程中，降冰片烯的環(huán)狀結(jié)構(gòu)被破壞，形成五元環(huán)狀結(jié)構(gòu)和乙烯鏈段相互交替的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了降冰片烯和乙烯的序列分布。這種結(jié)構(gòu)不會出現(xiàn)乙烯鏈段的聚集，可以獲得較好的光學性能。但COP中環(huán)狀結(jié)構(gòu)單體的摩爾比為50%，剛性基團的比例較高，因此材料在注塑成型后具有較高的內(nèi)應力，力學性能會受到影響，而且剛?cè)岜壤潭ú豢烧{(diào)節(jié)。
目前，環(huán)烯烴聚合物的合成方法均無法實現(xiàn)對降冰片烯和乙烯在聚合物中的序列分布和相對含量的同時控制，因此難以對環(huán)烯烴聚合物的力學性能和光學性能同時進行優(yōu)化，限制了環(huán)烯烴聚合物在電子產(chǎn)品中的應用。
國產(chǎn)化指日可待
華為公布的《環(huán)烯烴聚合物、環(huán)烯烴聚合物單體和光學制品的制作方法》專利技術(shù)可實現(xiàn)對剛性環(huán)狀結(jié)構(gòu)和柔性脂肪烴基鏈段在聚合物中的序列分布和相對含量的同時控制，使環(huán)烯烴聚合物兼具優(yōu)異的力學性能和光學性能。
該專利技術(shù)可以根據(jù)實際功能需要，通過在單體降冰片烯不同位置引入烷基、芳香基、烷氧基、烴基、酯基、氰基、氨基、硫醇基等不同的基團，獲得具有不同性能的環(huán)烯烴聚合物。長鏈烷基可以增加鏈段柔性，調(diào)節(jié)聚合物力學性能，降低內(nèi)應力；酯基、氨基等極性基團，能增加環(huán)烯烴聚合物與其他聚合物的相容性，提高環(huán)烯烴聚合物的可粘接性能;含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)和芳香基團的取代基團，可提高材料剛性和耐熱性。
在光學鏡片應用領(lǐng)域，較小的霧度可以提高環(huán)烯烴聚合物用于制備光學鏡片的可視效果。華為專利技術(shù)合成的環(huán)烯烴聚合物的霧度小于0.05%；折射率為1.53~1.58，采用其制備光學鏡片有利于減薄鏡片厚度。
此外，華為專利技術(shù)還通過部分或全部采用環(huán)烯烴聚合物加工獲得光學制品。其中，光學透鏡包括手機相機透鏡、相機透鏡等;光學膜包括導光膜、反射膜、濾光膜、偏振膜、分光膜和位相膜、液晶基板用膜等。
