Сополимеры - оксикарбонилоксиэтилен - -метакрилатов с метилметакрилатом для изготовления органических стекол с высокой лазерной прочностью

 

Изобретение относится к сополимерам ω-оксикарбонилоксиэтилен-α-метакрилатов с метилметакрилатом общей формулы

где R - -СН₃ или -С₂ Н₅, m=10-90 вес.% и n=90-10 вес.%, с молекулярной массой 10⁴-10⁶. Полученные сополимеры обладают высокой лазерной прочностью как при однократном, так и при многократном воздействии мощных импульсов излучения наносекундной длительности, значительно превышающей лазерную прочность обычных оптически прозрачных полимеров. 1 табл., 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к новым полимерам - сополимерам ω-оксикарбонилоксиэтилен-α-метакрилоилов с метилметакрилатом и может быть использовано для создания полимерных материалов и изделий, обладающих высокой лазерной прочностью и предназначенных для изготовления элементов лазерной техники.

Указанные сополимеры в патентной и научной литературе не описаны.

Известны оптические прозрачные сополимеры метилметакрилата со стиролом, бутилметакрилатом и т.д., лазерная прочность которых невысока [J. Appl. Phys., 1969, 40, 3954], что делает их непригодными для использования в лазерных приборах.

Сополимеры ω-оксикарбонилоксиэтилен-α-метакрилоилов (МОК) и метилметакрилата (ММА) общей формулы

где R - -CH₃ (МОК-1), -C₂ H₅ (МОК-2),

молекулярной массы 10⁴ -10⁶ при содержании метилметакрилатных звеньев от 10 до 90 вес.% получают блочной радикальной сополимеризацией исходных мономеров: МОК и ММА при соотношении компонентов (10:90)÷(90:10) вес.% при температуре 40-80°C. Инициатор полимеризации - перекись бензоила или динитрил азоизомасляной кислоты, 0,1-1,0 вес.%. Продолжительность полимеризации 5-10 час.

Полученные сополимеры МОК и ММА представляют собой бесцветные твердые полимеры, оптически прозрачные в видимой области спектра (см. чертеж), которых равен 10⁴-10⁶. Выход полимера по МОК и ММА во всех случаях равен 100%. По выходу и данным элементного анализа (см. таблицу) определена структура сополимеров (см. структурную формулу выше) и содержание звеньев сомономеров (см. таблицу).

Полученные сополимеры обладают высокой лазерной прочностью как при однократном, так и при многократном воздействии мощных импульсов излучения наносекундной длительности, значительно превышающей лазерную прочность обычных оптически прозрачных полимеров, таких как полиметилметакрилат (ПММА) и др.

Для лучшего понимания сущности данного изобретения приводятся следующие примеры получения сополимеров МОК и ММА и их характеристики.

Пример 1. Сополимер МОК-1 и ММА состава (50:50) вес.% получают блочной радикальной сополимеризацией 47 г МОК-1 (0,25 моль) и 47 г (0,5 моль) ММА при 70°С в течение 7 час.

Характеристики сополимеров МОК и ММА и данные об их лазерной прочности № Сополимер состав, вес.% Элементный состав, % ^* Т_стекл. , °СЛазерная прочность CH OI_d N1 10⁵ 531,5 902 10⁶ 561,2 103 10⁴ 462,0 1804 10⁶ 581,6 1205 10⁵ 631,4 206 10⁵ 491,8 1507ПММА -- -10⁶ 1051,02 8 -- -10⁵ 401,4 10^* числитель - определено, знаменатель - вычислено.

Инициатор - динитрилазоизомасляной кислоты, 0,1 вес.%. Полученный полимер представляет собой твердый, оптически прозрачный, бесцветный полимер, обладающий высокой лазерной прочностью (характеристики сополимера и данные о его лазерной прочности приведены в таблице).

Примеры 2-3. Сополимеры МОК-1 и ММА состава (10÷90) вес.% МОК-1 и (90÷10) вес.% ММА получают аналогично примеру 1 при том же соотношении мономеров.

Пример 4. Сополимер МОК-2 и ММА состава (50:50) вес.% получают при сополимеризации 47 г МОК-2 (0,23 моль) и 47 г (0,25 моль) ММА в условиях, аналогичных приведенным в примере 1.

Примеры 5-6. Сополимеры МОК-2 и ММА состава (90÷10) вес.% МОК-1 и (10÷90) вес.% ММА получают аналогично примеру 1 при том же соотношении мономеров.

Как следует из данных, приведенных в таблице, сополимеры МОК И ММА по лазерной прочности существенно лучше обычных оптически прозрачных полимеров. Высокая лазерная прочность в сочетании с хорошими термомеханическими характеристиками сополимеров делает весьма перспективным их применение в элементах лазерной техники.

Формула изобретения

Сополимеры ω-оксикарбонилоксиэтилен-α-метакрилатов с метилметакрилатом общей формулы

где R - -CH₃ или -C₂H ₅, m=10-90 вес.% и n=90-10 вес.%, с молекулярной массой 10⁴-10⁶ для изготовления органических стекол с высокой лазерной прочностью.

РИСУНКИ