题目：低应力光学系数聚碳酸酯研究

航空航天和汽车工业等领域对高性能低双折射聚碳酸酯透明件的需求日益迫切，然而普通双酚A型聚碳酸酯(PC)的应力光学系数高，极易产生光学性能的不均匀性，难以满足要求。为解决该问题，本文首先采用1,4-环己烷二甲醇（CHDM）与1,4-环己烷二甲酸（CHDA）通过直接酯化法合成出了高透明非晶性聚（1,4-环己烷二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯）（PCCD），然后利用PCCD作为PC的改性剂，制备出低应力光学系数聚碳酸酯，最后以低应力光学系数聚碳酸酯为原料，研究了其低压注射成型工艺与技术，并成型出了低双折射、高光学性能的透明件。第一章 绪论。概述了研究背景和意义；介绍了国内外研究进展，包括低应力光学系数聚碳酸酯的制备、聚(1,4-环己烷二甲酸-1，4-环己烷二甲醇酯)（PCCD）的合成与应用，以及聚碳酸酯的低压注射成型技术；总结了发展趋势及存在问题，提出了研究目标和研究内容。第二章 高透明高分子量聚（1,4-环己烷二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯）的合成。采用索式提取法重新调整和设计CHDA的顺式异构体含量，研究了CHDA的顺反异构体含量对PCCD聚集态和光学性能的影响，首次确定了合成高透明非晶性PCCD所需顺式异构体的含量范围；研究了催化剂种类与含量、CHDM和CHDA配比，以及合成工艺等因素对非晶性PCCD分子量的影响；最后确定了PCCD的原料配比和聚合条件。第三章 PCCD的应力光学性能研究。基于半经验量子化学计算软件包和应力光学系数模型，计算出熔融态应力光学系数Cm；根据平面光弹性理论，测出了玻璃态应力光学系数Cg；最后比较了Cm和Cg，结果表明：PCCD的应力光学系数明显比PC低。第四章 PCCD和PC的相容性研究。采用溶解度参数、透明性、DSC、SEM、TEM、红外光谱及核磁共振等多种表征方法，研究了PC与PCCD的相容性及其机理。第五章 低应力光学系数聚碳酸酯的设计与制备。通过PCCD与其它几种常规非聚酯型树脂和聚酯型树脂对PC的改性效果的比较，确定采用PCCD作为PC的改性剂，分析了PCCD含量对PC/PCCD应力光学系数、光学性能、力学性能，以及热学性能等影响，确定了低应力光学系数聚碳酸酯的配方；最后研究了低应力光学系数聚碳酸酯的制备工艺技术。第六章 低应力光学系数聚碳酸酯的性能表征。深入研究了低应力光学系数聚碳酸酯的性能，包括化学结构、凝聚态结构、光学性能、力学性能、热学性能，以及耐环境性能等。第七章 低压注射成型工艺对聚碳酸酯透明件内应力的影响。以自制的低应力光学系数聚碳酸酯为材料，采用自行设计的低压注射成型模具，研究了压缩距离、压缩速度、注射压力、模具温度、冷却时间等工艺参数对透明件内应力的影响。最后确定了聚碳酸酯透明件的低压注射成型技术。第八章 低压注射成型与普通注射成型聚碳酸酯透明件的内应力和光学性能的对比。采用普通注射成型和低压注射成型，通过理论计算模拟和实际成型实验，比较了两种成型方法对透明件内应力和光学性能的影响；最后介绍了本研究低应力光学系数聚碳酸酯及其低压注射成型技术的应用。论文主要创新点和特色如下：（1）合成了高透明、高分子量聚（1,4-环己烷二甲酸-1,4-环己烷二甲醇酯）(PCCD）。采用索式提取法调整CHDA的顺式异构体含量，并与CHDM直接酯化合成出PCCD，指出了当顺式CHDA含量大于40%时，可获得高透明非晶性PCCD；阐明了高分子量PCCD的聚合条件：CHDM和CHDA的初始摩尔比为1.04:1，在30 mg/kg的钛酸四丁酯（TBT）催化作用下，于 275℃缩聚120 min后，可获得最大分子量的PCCD。（2）设计并制备了低应力光学系数聚碳酸酯材料。以PC为母体，以自行合成的高透明PCCD为改性剂（含量为25～40％），以三（2，4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯等为抗氧剂，通过熔融共混制备了聚碳酸酯材料。研究表明：该聚碳酸酯具有低应力光学系数（66.4×10-12Pa-1）、高透光率（89.1%）、低雾度（0.85%）、低黄色指数（2.56）、良好的加工流动性能（MFI=14 g/10min），以及远优于普通PC的耐紫外老化性能等特征。（3）突破了低内应力聚碳酸酯透明件成型关键技术。采用可变型腔和可二次合模的低压注射成型模具，进行了压缩距离、压缩速度、注射压力、模具温度、冷却时间等工艺参数的优化，确定了低内应力聚碳酸酯透明件注射成型工艺，成型出了低双折射（18nm～95 nm）、低光学畸变（1/14）和低角偏差（2′）的透明件。