TW201525063A - 多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法 - Google Patents
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Abstract
本發明之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，係包含一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子；一環保型添加劑，係包含至少一選自由回收高分子、纖維、礦物及金屬粉末所構成之群組；以及一增黏分散劑，係包含選自由天然橡膠或合成橡膠所構成之群組。藉由該增黏分散劑之使用，令環保型添加劑能均勻與熱塑性聚氨基甲酸酯高分子結合，形成本發明之複合材料；本發明所使用的環保型添加劑除可達到有益於環保之功效外，環保型添加劑配合增黏分散劑，更可以令本發明之複合材料具有重量輕、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及低成本之優點。
Description
本發明係關於一種聚氨基甲酸酯高分子材料及其製備方法，尤指一種多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法。
近年來由於人類對於生態及環保意識的覺醒與抬頭，使用可回收、輕量化、易加工等環保材料已是必然的趨勢。高分子複合材料不但可以產生加成性的效果，更可以保留各別材料的性質特徵，形成不同性質的新型材料。
熱塑性聚氨基甲酸酯高分子(Thermoplastic Polyurethane，TPU)，不但具有傳統工程塑膠的優點，更具有耐衝擊性、耐曲折性、高延伸性、高抗撕裂強度、耐候等優秀的特性，其無毒的性質，更被大量使用於環保的素材上。目前應用範圍十分廣泛，可用來作為彈性纖維、人造皮革樹酯、粘著劑、管材、保護材等。此外，為了提昇TPU之性質以及經濟效益，添加物的使用是目前工業上使用的方法，除了可以降低TPU本身的使用量，以降低成本，更可以增加其物理性質以及化學性質。
常見的傳統添加物包括：用於增加TPU之強度的無機材料；用於增加TPU之安定性以及耐火性質的抗氧
化劑、安定劑、火焰抵抗劑；用於增加TPU抗靜電效果的有機靜電防止劑；用於增加TPU對紫外線之抵抗力的紫外線保護劑；用於提升TPU之柔韌度的增塑劑；用於增加TPU加工之流動性的潤滑劑。
上述用於提升TPU性質之傳統添加物，雖可以提升有益於環保的TPU之強度、耐火性、抗靜電效果、柔韌度等物理及化學性質，但該傳統添加物之種類或來源並非完全對環保有益，部分甚至可能反而產生額外的環境負擔。
鑑於上述現有技術之缺點，本發明之目的在於將一有益於環保的添加劑加入熱塑性聚氨基甲酸酯高分子中，藉以同時達到提升熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之物理化學性質及環保之目的
為了達到前述之發明目的，本發明所採取之技術手段為提供一種多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法。
本發明之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材
料，包含：一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子；一環保型添加劑，係包含至少一選自由回收高分子、纖維、礦物及金屬粉末所構成之群組；一增黏分散劑，係包含選自由天然橡膠及合成橡膠所構成之群組。
本發明之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材
料之製備方法，其步驟包含：混合一環保添加劑、一增黏分散劑及一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物；以及，成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
較佳的，所述混合一環保添加劑、一增黏分散劑及一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟，包含：於操作溫度為20至70℃、螺桿轉速為50至200轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為0.5至1小時(hr)之條件下，混合該環保添加劑及該增黏分散劑而製得一初混物；再於操作溫度為20至70℃、螺桿轉速為50至200轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為0.5至1小時(hr)之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物。
較佳的，所述成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之步驟，包含：於熱熔溫度為130至220℃、螺桿轉速為50至120轉/分鐘(rpm)之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
依據本發明，所述環保型添加劑並非限定回收物資，更包括一種對環境友善的添加劑，藉由所述環保性添加劑的使用，係能夠達到減少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加，進而有益於環境。
依據本發明，該回收高分子係包含至少一選自由聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(polyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯乙烯
(polystyrene，PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、尼龍(nylon)、氟塑膠(fluoride plastic)、聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或輪胎所構成之群組。由於回收高分子之來源係為垃圾，以回收高分子作為環保型添加劑，係能減少已存在的垃圾量並抑制垃圾量的增加。
依據本發明，該植物纖維係包含至少一源自於軟木塞、竹碳、木粉、榖殼、甘蔗渣、咖啡渣、茶葉渣、廢報紙及其混合物所構成之群組的物質。該植物纖維能於環境中自然分解且其來源為天然，以該纖維作為環保添加劑，將不會額外增加垃圾量進而可抑制垃圾量的增加。
依據本發明，該礦物係包含至少一選自由沸石、粘土、矽藻土、石墨粉或石灰石所構成之群組。該礦物係為天然產物，以該礦物作為環保添加劑，係不會額外增加垃圾量並抑制垃圾量的增加。
較佳的，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之硬度介於6D至80D之間。其中，所述的硬度介於6D至80D之間亦可表示為20A至100A。
較佳的，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數(melt index)介於1至50公克/10分鐘(g/10min)之間。
較佳的，該增黏分散劑之合成橡膠係包含至少一選自由聚異戊二烯橡胶(polyisoprene rubber，IR)、聚丁二烯橡膠(polybutadiene rubber，BR)、丙烯腈丁二烯橡
膠(acrylonitrile butadiene rubber，NBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer，SBS)、苯乙烯-丁二烯橡膠(styrene-butadiene rubber,SBR)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer，SEBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-isoprene-styrene block Copolymer，SIS)及其化學改質物所構成之群組。
依據本發明，所述「橡膠化學改質物」，係指使用化學方法令一橡膠與一高分子連接為一體所形成之物質，例如：馬來酸酐(maleic anhydride，MA)接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)。
依據本發明，所述熱塑性聚氨基甲酸酯高分子包含一聚多元醇(polyol)、一二異氰酸酯(diisocyanate)或一鏈延長劑(chain extender)。
較佳的，該聚多元醇係包含選自由聚酯(polyester)、聚醚(polyether)及聚己內酯(polycaprolactone)所構成的群組。
較佳的，該聚多元醇之重量平均分子量(Mw)介於500至5000。
較佳的，該二異酸氰酸酯係包含選自由甲苯-2,4-二異氫酸酯(toluene-2,4-diisocyanate)、甲苯-2,6-二異氫酸酯(toluene-2,6-diisocyanate)、4,4’二苯基甲烷二異氰酸酯(4,4’-diphenylmethane diisocyanate)、2,4’二苯基甲烷二異氰酸酯(2,4’-diphenylmethane diisocyanate)、聚二苯甲
烷二異氰酸酯(polymeric diphenylmethane diisocyanate)及六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)所構成的群組。
較佳的，該鏈延長劑(chain extender)係包含選自由乙二醇(ethylene glycol)、1,4丁二醇(1,4-butanediol)及1,6己二醇(1,6-Hexanediol)所構成的群組。
較佳的，所述增黏分散劑之含量佔多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料整體之0.1至80重量百分比(wt%)。
較佳的，所述環保型添加劑之含量佔多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料整體之0.1至80重量百分比(wt%)。
本發明藉由增黏分散劑之使用，令環保型添加劑均勻加入熱塑性聚氨基甲酸酯高分子中，形成本發明之多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料；除了藉由環保型添加劑能夠達到減少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益於環保之功效外，環保型添加劑配合增黏分散劑更可以令本發明之多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料具有重量輕、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及低成本之優點。
圖1為本發明之實施例1之製備方法流程圖。
為能詳細了解本發明的技術特徵與實用功
效，並可依照說明書的內容來實施，請參閱較佳實施例，以闡述本發明為達目的所使用的技術手段。
本發明之各實施例中，係以各實施例所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之性質為基準，以判別各實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之性質。
於本發明中，材料性質的檢測方法如下所述：輕量化：以比重表示；比重越小，即表示達到輕量化的效果。
流動性：以熔融指數(melt index)表示；熔融指數大者表示流動性較佳。
止滑性：以根據ASTM-F2913-11所得到之摩擦係數(Coefficient Of Friction，COF)表示；COF大者表示止滑性較佳。
成型性：以加工週期(cycle time)表示；加工週期短者表示成型性較佳。
耐磨耗性：以根據DIN-53516所得到之體積損失量(volume loss)表示；體積損失量小者表示耐磨耗性較佳。
於本實施例中，本發明之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料包含有一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子、一環保型添加劑以及一增黏分散劑。
請參閱圖1所示，於本實施例中，所述多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之製備方法，其步驟包含：混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物：以一攪拌摻混機，於操
作溫度為25℃、螺桿轉速為150轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為1小時(hr)混合該環保添加劑及該增黏分散劑而製得一初混物；再以該攪拌摻混機，於操作溫度為60℃、螺桿轉速為150轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為1小時(hr)之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；以及，成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料：以一擠出成型機，於熱熔溫度為180℃、螺桿轉速為70轉/分鐘(rpm)之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
於本實施例中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司(SUNKO 1NK CO.,LTD)之TPU-785，其硬度為85A，其熔融指數為14.318g/10min；該環保添加劑為軟木塞；該增黏分散劑為台橡股份有限公司(TSRC Corporation)之聚丁二烯橡膠(polybutadiene rubber，型號：TAIPOL BR0150L)。該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為40：30：30。
請參閱表1，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重為1.803，本實施例所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重係為1.196，由此可知，藉由軟木塞之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重，而達到減輕重量之效果。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為200℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-195，其硬度為95A，其熔融指數為7.164g/10min，該環保添加劑為回收的輪胎粉；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(polybutadiene rubber，型號：TAIPOL BR015H)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為60：20：20。
請參閱表2，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數為8.753g/10min，本實施例所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數為7.164g/10min，由此可知，藉由回收的輪胎粉之添加，係能夠令
本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較高的熔融指數，係具有較佳的流動性，則便於加工。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為200℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-975，其硬度為75A，其熔融指數為7.164g/10min；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之丁二烯-丙烯腈橡膠(nitrile butadiene rubber，型號：TAIPOL NBR8052)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該增黏分散劑之重量之比例為50：50。
請參閱表3，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之摩擦係數係大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之摩擦係數，且本實施例之多功能環保型聚
氨基甲酸酯複合材料之加工週期係短於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之加工週期，由此可知，藉由該增黏分散劑之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較佳的止滑性及較佳的成型性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為215℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-764，其硬度為64D，其熔融指數為5.482g/10min；該環保添加劑為石墨粉；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(TAIPOL BR015H)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為90：5：5。
請參閱表4，本實施例之多功能環保型聚氨基
甲酸酯複合材料之體積損失量係小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之體積損失量，由此可知，藉由石墨粉之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較佳的耐磨耗性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為180℃、螺桿轉速為60轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。該環保添加劑包含軟木塞及回收的輪胎；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之丁二烯-丙烯腈橡膠(TAIPOL NBR8052)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為66：17：17，該軟木塞之重量及該回收的輪胎之重量比例為5：5。
請參閱表5，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯
高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之摩擦係數係大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之摩擦係數，且本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之加工週期係短於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之加工週期，由此可知，藉由軟木塞及回收的輪胎粉之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性、較佳的止滑性及較佳的成型性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為215℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限
公司之TPU-764，其硬度為64D，其熔融指數為5.482g/10min；該環保添加劑包含軟木塞、回收的輪胎粉及石墨粉；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為68：28：4，該軟木塞之重量、該回收的輪胎之重量及該石墨粉之重量比例為20：10：5。
請參閱表6，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之體積損失量係小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之體積損失量，由此可知，藉由軟木塞、回收的輪胎粉及石墨粉之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性及較佳的耐磨耗性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，
混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為200℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-195，其硬度為95A，其熔融指數為7.164g/10min；該環保添加劑包含軟木塞及回收的輪胎粉；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(TAIPOL BR015H)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為40：20：40，該軟木塞之重量與該回收的輪胎之重量比例為20：10。
請參閱表6，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之摩擦係數係大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之摩擦係數，且本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之加工週期係短於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之加工週期，由此可知，藉由軟木塞及回收的輪胎粉之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性、較佳的止滑性及較佳的成型性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為170℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該環保添加劑包含軟木塞、回收的輪胎、回收聚乙烯及矽藻土；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(TAIPOL BR0150L)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為55：36：9，該軟木塞之重量、該回收的輪胎之重量、該回收聚乙烯之重量及該矽藻土之重量比例為30：15：10：5。
請參閱表8，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分
子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之體積損失量係小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之體積損失量，由此可知，藉由軟木塞、回收的輪胎、回收聚乙烯及矽藻土之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性及較佳的耐磨耗性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為190℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-970，其硬度為70A，其熔融指數為5.024g/10min；該環保添加劑包含軟木塞、回收的輪胎粉及回收聚對苯二甲酸乙二酯；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(TAIPOL BR0150L)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散
劑之重量之比例為50：35：15，該軟木塞之重量、該回收的輪胎粉之重量及該回收聚對苯二甲酸二乙酯之重量比例為20：20：30。
請參閱表9，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之摩擦係數係大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之摩擦係數，且本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之加工週期係短於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之加工週期，由此可知，藉由軟木塞、回收的輪胎粉及回收聚對苯二甲酸乙二酯之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性、較佳的止滑性及較佳的成型性。
本實施例與實施例1概同。
惟本實施例中，於混合該環保添加劑、該增黏分散劑及該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟中，該攪拌摻混機係於操作溫度為60℃之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物；於擠出成型該預成型物以製得一多功能環保型聚
氨基甲酸酯複合材料步驟中，擠出成型機係於熱熔溫度為190℃、螺桿轉速為90轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-970，其硬度為70A，其熔融指數為5.024g/10min；該環保添加劑包含回收的輪胎粉、木粉及黏土；該增黏分散劑為台橡股份有限公司之聚丁二烯橡膠(TAIPOL BR015H)；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量、該環保添加劑之重量及該增黏分散劑之重量之比例為67：30：3，該回收的輪胎粉之重量、該木粉之重量及該黏土之重量比例為30：10：5。
請參閱表10，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之比重小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之比重，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之熔融指數大於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數，本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之體積損失量係小於所使用的熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之體積損失量，由此可知，藉由回收的輪胎粉、木粉及黏土之添加，係能夠令本實施例之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料具有較低的比重、較佳的流動性及較佳的耐磨耗性。
於本比較例中，係以一攪拌混摻機，於操作溫度為25℃、螺桿轉速為150轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為1小時(hr)之條件下混合一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與一軟木塞形成一混合物，再以一擠出成形機，於熱熔溫度為180℃、螺桿轉速為70轉/分鐘(rpm)之條件下，熱熔並擠出該混合物以成型一環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
本比較例之熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-785，其硬度為85A其熔融指數為14.318g/10min；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量與該軟木塞之重量比例為70：30。
然而，該混合物於擠出後隨即斷裂而無法成型為一環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
於本比較例中，係以一攪拌混摻機，於操作溫度為25℃、螺桿轉速為150轉/分鐘(rpm)及攪拌時間為1小時(hr)之條件下混合一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與一回收的輪胎粉形成一混合物，再以一擠出成形機，於熱熔溫度為200℃、螺桿轉速為90轉/分鐘(rpm)之條件下，熱熔並擠出該混合物以成型一聚氨基甲酸酯複合材料。
本比較例之熱塑性聚氨基甲酸酯高分子為三晃股份有限公司之TPU-195，其硬度為95A，其熔融指數為7.164g/10min；該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之重量與該回收的輪胎粉之重量比例為80：20。
然而，該回收的輪胎粉之比重為1.432且粒徑
為0.1mm，係較熱塑性聚氨基甲酸酯高分子(比重：1.198，粒徑：2mm)重且小，使得該混合物之成分分散不均，造成該回收的輪胎粉沉澱於螺桿上先行擠出，以及螺桿打滑之情形，因而無法製得一環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
基於上述各實施例及比較例，本發明藉由增黏分散劑之使用，係能令環保型添加劑均勻加入熱塑性聚氨基甲酸酯高分子中，而形成本發明之多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料；除了藉由取自於自然產物或回收物資的環保型添加劑之使用能夠達到減少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益於環保之功效外，於實施例1、2及4至10係已証實藉由該環保型添加劑配合增黏分散劑，更可以令本發明之多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料具有重量輕、止滑性佳、耐磨耗性佳及成型性佳之優點。且取自於自然產物或回收物資的環保型添加劑之價格較為低廉，因此本發明之多功能環保型熱塑性聚氨基甲酸酯高分子複合材料亦具有成本低的優點。
Claims (17)
- 一種多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，包含：一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子；一環保型添加劑，係包含至少一選自由回收高分子、植物纖維、礦物及金屬粉末所構成之群組；一增黏分散劑，係包含選自由天然橡膠及合成橡膠所構成之群組。
- 如請求項1所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之硬度介於6D至80D之間。
- 如請求項1所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子之熔融指數介於1至30公克/10分鐘之間。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該回收高分子係包含至少一選自由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、尼龍、氟塑膠、聚醯亞胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及輪胎所構成之群組。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該植物纖維係源自於包含至少一選自由軟木塞、竹碳、木粉、榖殼、甘蔗渣、咖啡渣、茶葉渣、廢報紙及其混合物所構成之群組的物質。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該礦物係包含至少一選自由沸石、粘土、矽藻土、石墨及石灰石所構成之群組。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該增黏分散劑之橡膠係包含至少一選自由聚異戊二烯橡胶、聚丁二烯橡膠、丙烯腈丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其化學改質物所構成之群組。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該增黏分散劑之含量佔多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料整體之0.1至80重量百分比。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該環保型添加劑之含量佔多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料整體之0.1至80重量百分比。
- 如請求項1至3中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子包含一聚多元醇、一二異氰酸酯及一鏈延長劑。
- 如請求項10所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該聚多元醇係包含選自由聚酯、聚醚及聚己內酯所構成的群組。
- 如請求項10所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該聚多元醇之重量平均分子量介於500至5000。
- 如請求項10所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該二異酸氰酸酯係包含選自由甲苯-2,4-二異氫酸酯、甲苯-2,6-二異氫酸酯、4,4’二苯基甲烷二異氰酸 酯、2,4’二苯基甲烷二異氰酸酯、聚二苯甲烷二異氰酸酯及六亞甲基二異氰酸酯所構成的群組。
- 如請求項10所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料，其中，該鏈延長劑係包含選自由乙二醇、1,4丁二醇及1,6己二醇所構成的群組。
- 一種製備如請求項1至14中任一項所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之方法，其步驟包含：混合一環保添加劑、一增黏分散劑及一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物；以及，成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料。
- 如請求項15所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之製備方法，其中，所述混合一環保添加劑、一增黏分散劑及一熱塑性聚氨基甲酸酯高分子以製得一預成型物之步驟，包含：於操作溫度為20至70℃、螺桿轉速為50至200轉/分鐘及攪拌時間為0.5至1小時之條件下，混合該環保添加劑及該增黏分散劑而製得一初混物；再於操作溫度為50至100℃、螺桿轉速為50至200轉/分鐘及攪拌時間為0.5至1小時之條件下，混合該熱塑性聚氨基甲酸酯高分子與該初混物而製得該預成型物。
- 如請求項15或16所述之多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之製備方法，其中，所述成型該預成型物以製得一多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料之步驟，包含：於熱熔溫度為130至220℃、螺桿轉速為50至120轉/分鐘之條件下，熱熔並擠出成型該預成型物而製得該多功能環 保型聚氨基甲酸酯複合材料。
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| TW102147185A TW201525063A (zh) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | 多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法 |
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| TW102147185A TW201525063A (zh) | 2013-12-19 | 2013-12-19 | 多功能環保型聚氨基甲酸酯複合材料及其製備方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11807746B2 (en) | 2021-08-05 | 2023-11-07 | Industrial Technology Research Institute | Impact-resistant polystyrene resin |
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2013
- 2013-12-19 TW TW102147185A patent/TW201525063A/zh unknown
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