TW201723054A - 二縮醛透明劑粉體及其製法 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種二縮醛透明劑粉體,其包括有一選自由下列通式(I)至(V)之結構式所構成的群組之二縮醛︰□其中,R1及R2係分別選自由氫、碳數介於1至4之烷基、碳數介於1至4之烷氧基、碳數介於1至4之烷氧羰基、氟、氯及溴所構成群組之官能基;a及b分別係0至3之整數;以及一含矽無機化合物,其pH值在6以上且在12以下。本創作亦提供前述二縮醛透明劑粉體之製法,其能具優異流動性、降低粉塵並避免團聚之分散性及耐熱性,並可耐受聚烯烴塑料高溫操作而不產生特殊氣味或黃變,進而提升聚烯烴塑料成形體之外觀與視覺美感。
Description
本創作係關於一種用於諸如聚烯烴 (polyolefin)等塑料之透明劑粉體,尤關於一種含有特定之二(芳香環亞甲基)-D-山梨糖醇二縮醛 (di(arylidene)-D-sorbitol)之二縮醛透明劑粉體。本創作另關於一種製造前述二縮醛透明劑粉體之方法。
聚烯烴等塑料所製成之透明塑料產品,具有讓使用者便於觀察其內容物等優點,從而受到廣泛運用。二(芳香環亞甲基)-D-山梨糖醇二縮醛作為聚烯烴塑料的成核劑,有助於降低聚烯烴塑料在熔製過程中的成型時間,並改善聚烯烴塑料成形體的物理性質。此外,二(芳香環亞甲基)-D-山梨糖醇二縮醛亦可作為透明劑以提高半結晶性的聚烯烴塑料成形體的透明度。
一般認為二(芳香環亞甲基)-D-山梨糖醇二縮醛作為聚烯烴塑料之透明劑的機制如下所述︰首先,二縮醛透明劑粉體加入至聚烯烴塑料中並在適當的加工溫度下熔解,其後當聚烯烴塑料冷卻成型時,二縮醛透明劑粉體可結晶形成分散於聚烯烴塑料中之結晶網絡,進而形成許多的球形成核點,由於該成核點的尺寸係小至不會散射可見光之程度,因此,所製得之聚烯烴塑料成形體便可呈現透明態樣,使透明塑料產品可被廣泛使用於家庭用品、大型整理箱、電子產品、醫療產品、汽車防凍液箱、食品包裝產品等領域。
常見於專利文獻與商品之二(芳香環亞甲基)-D-山梨糖醇二縮醛包括有︰1,3:2,4-二(4-甲苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(4-methyl-benzylidene)-D-sorbitol (MDBS))、1,3:2,4-二(4-氯苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(4-chloro-benzylidene)-D-sorbitol (CDBS))、1,3:2,4-二(4-乙苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(4-ethyl-benzylidene)-D-sorbitol (EDBS))、1,3:2,4-二(3,4-二甲苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(3,4-dimethyl-benzylidene)-D-sorbitol (DMDBS))或二(甲基噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (di(methyl-thenylidene)-D-sorbitol (MDTS))等。隨著消費者追求塑料產品的安全性、更佳的透明性、外觀與品質,如何精益求精的研究開發符合前述市場需求的塑料產品一直是相關產業的重要課題。然而,就既有之二縮醛透明劑粉體而言,至少存在有下列亟待解決或改善之問題。
一、既有二縮醛透明劑粉體因粒徑微小化而造成分散性不足以及因儲存重壓而造成聚集等問題。
當所添加至聚烯烴塑料的既有二縮醛透明劑粉體粒徑過大,將導致聚烯烴塑料成形體中形成白點而成為瑕疵產品。然而,為了將既有二縮醛透明劑細研為小粒徑之粉體,則需耗費額外能量進行研磨處理,進而導致產量下降及成本提高。
此外,粒徑微小化的二縮醛透明劑粉體除了容易發生顆粒的聚集現象之外,亦因摩擦力增加、水分貼附於該既有二縮醛透明劑粉體表面之比例增加等現象,導致該既有二縮醛透明劑粉體之流動性降低,且易黏著於製程機具之內壁。
更嚴重的是,研磨處理產生之靜電除令該既有二縮醛透明劑粉體在製程中容易噴濺之外,亦使該既有二縮醛透明劑粉體在聚烯烴塑製程中發生粉體顆粒聚集之結塊現象,同樣造成聚烯烴塑料成形體與製品中形成白點而被認定為瑕疵產品。
例如,我國發明專利申請案公開第201439095號公報揭露改良二縮醛透明劑粉體之先前技術,其提供一種含有成分(A)︰特定之二縮醛、成分(B)︰聚氧乙烯山梨醇酐C8至C22脂肪酸酯以及成分(C)︰特定之脂肪酸金屬鹽的組成物,其採用抗靜電劑與滑劑來避免該既有二縮醛透明劑粉體之粉體的儲藏中的結塊問題,並試圖改善在移送的配管內、供給箱內、加料器內等發生附著或架橋現象。然而,殘存之滑劑、抗靜電劑被推斷有劣化既有二縮醛透明劑粉體在塑料高溫加工時的耐熱性以及在食品包裝材料上安全性之疑慮,故其應用性有待檢視。
另外,美國發明專利申請案公開第2009/0111918號公報之技術內容提出一種二縮醛透明劑製法,其將芳香族醛、多元醇及酸性催化劑反應後的組成物,並在製程中加入經有機矽烷處理且經pH值介於5.5至8之矽灰處理以控制二縮醛粉體粒徑得到超粉體,該二縮醛粉體應用在塑料有能夠避免團聚之分散性,不易產生白點。然而,上述技術手段卻需要良好設備來控制超細粉體的粉塵的飄散。
二、既有二縮醛透明劑粉體的流動性有待改善,以便使其容易操作。
現有技術為改善二縮醛透明劑粉體流動性,經常採用後混摻的流動劑例如矽灰 (Fume silica,表面pH<4)、殘餘少量脂肪酸之硬脂酸鈣與滑劑等。然而,當此種二縮醛透明劑粉體應用在聚烯烴高溫製程時,微量殘酸容易在聚烯烴高溫製程中加速塑料老化與黃變,而影響最終成型品外觀美感。
例如,美國發明專利申請案公開第2007/0060697號公報等提到改善粉體流動性的先前技術,其所述技術內容提出正是採用一種以酸性矽灰混摻商業化的二縮醛透明劑粉體組成,對既有二縮醛透明劑粉體的流動性有具體的幫助。然而,上述改良方法亦需要良好設備來控制超細粉體的粉塵的飄散。
三、既有二縮醛透明劑粉體的耐熱性有待改善,以避免塑料加工時產生黃變、臭味逸散,同時防範成型品發生色偏等問題。
例如,美國發明專利公告第4,429,140號公報揭露一種於酸性催化劑、疏水性有機溶劑及水溶性極性有機溶劑中令苯甲醛 (benzaldehyde)或烷基縮醛衍生物 (alkyl acetal derivative)與山梨糖醇 (sorbitol)進行縮醛反應,而製得二苯亞甲基山梨糖醇二縮醛的透明劑 (DBS)之技術,這早期之二縮醛在塑料加工常被提到會逸散特殊臭味。
美國發明專利公告第5,023,354號公報提出一種二縮醛的製法,以苯環芳香醛、一種具有5個或更多個羥基基團之多元醇、一種芳香苯磺酸在水溶液中進行縮合、中和過濾與洗滌後,可得到純度大於95%的1,3:2,4-二(取代苯甲亞基)山梨糖醇二縮醛。另外一篇美國發明專利公告第5,731,474號公報提供一種製造縮醛的方法,特徵是使用苯環芳香醛 (benzoic aldehyde)、具有5個以上之羥基基團的多元醇、酸性催化劑、疏水性有機液體介質以及一選自於二元醇、三元醇及四元醇群組之加工劑,混合加熱進行縮合反應,後經純化得到1,3:2,4-二(取代苯甲亞基)山梨糖醇二縮醛。雖然在美國發明專利公告第5,731,474號公報所記載實施例中提到之純度可達97%,但前述二篇美國發明專利公告公報皆未提及應如何克服二縮醛應用在塑料時會逸散特殊臭味與高溫黃變等缺點。
我國發明專利申請案公開第200407376號公報、台灣發明專利公告第I318994號公報以及歐洲專利組織發明專利公告第1505109號公報使用含有二縮醛及特定長鏈脂肪族醇或含有特定羥基羧酸之二縮醛組成物來作為聚烯烴用成核劑時,可降低二縮醛溶解於聚烯烴所需的溫度,間接使醛類逸散或是其他臭味物質之移行受到抑制。此外,我國發明專利公告第I318994號公報更提出一種抑制劑,其包含二縮醛、C6至C32的飽和或不飽和脂肪族醇以及陰離子表面活性劑或至少一脂肪族胺之組合,來降低聚烯烴加工溫度,從而達到抑制氣味之目的。日本發明專利申請案公開第2012-233149號公報揭示含有二縮醛組合物的聚烯烴樹脂,該組合物除了含有山梨醇糖二縮醛,也含有多羥基化合物、C10至C28飽和或不飽和脂肪酸的單酯化合物以及特定的鹼金屬鹽化合物、苯并噁唑(benzoxazole)化合物或群青化合物(ultramarine)等,其係採用增加多種組成分來交互抑制由二縮醛化合物成型加工過程所產生的醛類之臭氣的移行以及抑制色相等,而以不損及樹脂成形體透明性為目標。然而,實務上塑料加工經常需要提高溫度來達到成型的需要或增加透明效果,耐熱性不足的問題往往也造成成型品色相略差的困擾,且所採用之抑制劑組成物的化學結構因具有高親油性,更有被油類食物移行出來的疑慮。
此外,現有技術也有採用後混摻其他成核劑、著色劑、螢光增白劑、流動劑等添加物,來輔助山梨醇二縮醛透明劑得以應用於聚烯烴塑料的技術手段,試圖讓聚烯烴塑料的外觀表現更佳,但卻常受限於混摻設備與計量造成粉體均勻度不佳、局部聚集或是沾黏的問題。此外,添加物的品質與安全性,也常變相限制了成型品的用途。例如:中國大陸發明專利申請案公開第103391966號公報揭示多種不同有機或無機色料後混摻到山梨醇二縮醛透明劑粉體中,提升視覺感受,但未提及改善粉體的熱安定性、均勻性或分散性。中國大陸發明專利申請案公開第1369519號公報揭示一種可透明化聚丙烯組合物,其中混摻兩種成分的成核劑0.01%至0.6%,該篇專利文獻的實施例1之組成中3988相對於滑石粉的比例為0.3%/0.05%、實施例2之組成中MK-1300相對於蒙脫土的比例為0.35%/0.04%。此外,中國大陸發明專利申請案公開第104497423號公報提及以球磨機研磨將二苯甲亞基山梨糖醇二縮醛成核劑使負載於奈米矽灰石表面,再與PP-R母粒、色母後混摻應用作為耐衝擊的PP-R管材,未提到成核劑粉體特徵,也未提及在聚丙烯的分散性與增透效果。美國發明專利公開第2006/0122294號公報曾揭示一種可透明且抗結塊的聚乙烯塑料組成物,含有聚乙烯樹脂55~88%,1,3:2,4-二(4-甲苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛重量比2%至20%、鋁矽酸鈉鈣水合物(如3 μm至5 μm的Silton JC-50)5%至20%重量比與醯胺類滑劑重量比5%。其中鋁矽酸鈉鈣水合物可選自。然而,上述專利文獻皆未提及如何改善分散性的問題,上述專利文獻皆未提及應如何防範當二縮醛透明劑搭配抗氧化劑、流動劑、填料、色料或是滑劑使用時,二縮醛可能受到這些添加劑熱安定性或是少量殘酸造成局部的分解,導致的塑料成型品的輕微黃變與透明度差異。
我國發明專利申請案公開第201540762號公報之技術內容揭示一種二縮醛透明劑製法,以氫化劑處理製程容易產生氣味的雜質並純化去除之,可有效提升二縮醛純度。本創作將更進一步揭示其改良製法,在兼顧山梨糖醇二縮醛粉體的安全性與維持高純度為前提,改良製程方法以改善既有二縮醛透明劑雜質造成之負面影響,並且同時賦予粉體更佳的耐熱性、分散性與增透性,以更提升透明塑料成形體之整體性能。
有鑒於先前技術之缺點及問題,本創作之目的於提供一種改良二縮醛透明劑粉體,其適用於諸如聚烯烴等塑料以製造塑料成形體時,可發揮至少包括下列之發明效果︰ 1. 低黃度值、容易操作使用以及具有優異的耐熱性。 2. 應用在塑料加工過程中無特殊氣味。 3. 在塑料高溫下混練的耐受性較高。 4. 由二縮醛透明劑粉體所製得之最終塑料產品的顏色穩定性佳。 5. 能提升包含二縮醛透明劑之最終塑料產品的透明外觀與視覺美感。
為達成前述目的與技術效果,本創作所採取之技術手段係提供一種適用於聚烯烴之二縮醛透明劑粉體,其包含成分(A) 特定之二縮醛化合物及成分(B) pH 6至pH 12之含矽無機化合物,適合聚烯烴塑料使用。
本創作提出改良的二縮醛透明劑粉體能具有良好的流動性與不易造成粉塵逸散、經儲藏後不易結塊之分散性,因此輸送操作性良好。此外,此發明的二縮醛組成物摻配至聚烯烴塑料,能發揮避免團聚之良好分散性,除了在聚烯烴塑料成形體增透與成核的表現均勻,更特別的是,在聚烯烴塑料高溫操作的耐受度高,不產生特殊氣味,且色相穩定性佳。
較佳的,本創作之二縮醛透明劑粉體係指組成中含有特定二縮醛化合物及均勻分散於其中之含矽無機化合物。較佳的,該二縮醛透明劑粉體包含超過96.5 wt%之二縮醛化合物及0.02 wt%至3.0 wt%之含矽無機化合物;更佳的是,該二縮醛透明劑粉體包含超過98.5 wt%之二縮醛化合物及0.02 wt%至1.5 wt%之含矽無機化合物;再更佳的是,該二縮醛透明劑粉體包含超過99 wt%之二縮醛化合物及0.02 wt%至1 wt%之含矽無機化合物,又或者是0.2 wt%至1 wt%之含矽無機化合物;又再更佳的是,該二縮醛透明劑粉體包含超過99.5 wt%之二縮醛化合物及0.02 wt%至0.5 wt%之含矽無機化合物;更進一步再更佳的是,該二縮醛透明劑粉體包含超過99.8 wt%之二縮醛化合物及0.02 wt%至0.2 wt%之含矽無機化合物。
依據本創作,該二縮醛化合物係選自由下列通式(I)至(V)之結構式所構成的群組:其中R1
及R2
可為相同或相異之氫 (hydrogen)、碳數介於1至4之烷基 (alkyl group)、碳數介於1至4之烷氧基 (alkoxy group)、碳數介於1至4之烷氧羰基 (alkoxycarbonyl group)、氟 (fluoro)、氯 (chloro)或溴 (bromo),a及b各自獨立為0至3之整數。
舉例而言,該二縮醛化合物包含1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(5-methyl-2-thenylidene)-D-sorbitol)、1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(4-methyl-benzylidene)-D-sorbitol)、1,3:2,4-二(4-正丁基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(4-n-butyl-benzylidene)-D-sorbitol)或1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛 (1,3:2,4-di(3,4-dimethyl-benzylidene)-D-sorbitol)等,但並非僅限於此。
本創作之含矽無機化合物係指在極性有機溶劑或水懸浮液中可分散均勻的含矽無機物細粉末。所述含矽無機化合物之粒徑中值為15微米以下,其pH值在6以上且在12以下。
較佳的,所述含矽無機化合物之粒徑中值為10微米以下,其pH值在8以上且在10以下。
舉例而言,於第一實施態樣中,所述含矽無機化合物係脫層的奈米蒙脫土矽片(exfoliated montmorillonite silica nanomaterial),該脫層的奈米蒙脫土矽片之粒徑中值小於1微米,且該脫層的奈米蒙脫土矽片之pH值在9以上且在10以下。於第二實施態樣中,所述含矽無機化合物為矽酸鎂鈉鋰 (lithium magnesium sodium oxide silicate),該矽酸鎂鈉鋰之粒徑中值小於50奈米,且該矽酸鎂鈉鋰之pH值在9以上且在10以下。於第三實施態樣中,所述含矽無機化合物係含有三硫自由基陰離子的鋁矽酸鈉 (sodium aluminosilicate containing trisulfur radical anion (S3 -
))。
較佳的,以該二縮醛透明劑粉體之總重為基準,該含矽無機化合物之含量為0.02 wt%至3.0 wt%;更佳的,以該二縮醛透明劑粉體之總重為基準,該含矽無機化合物之含量為0.02 wt%至1.0 wt%。
本創作另關於一種二縮醛透明劑粉體的製法,其包括下列步驟其包括下列步驟︰(1) 將一芳香族醛 (aromatic aldehyde)、山梨糖醇與有機酸性催化劑在醇類溶劑反應,生成特定的二縮醛混合物;(2) 加入一無機氫化劑以消除二縮醛混合物之雜質;(3) 加入pH 6至pH 12之含矽無機試劑;以及(4) 過濾去除該混合物中的雜質,並且乾燥該混合物,以製得二縮醛透明劑粉體。
本創作經特定含矽無機試劑所改良的二縮醛透明劑粉體不僅能具有良好的流動性,同時能改善粉塵飄散、團聚等問題。更佳的是,本創作之二縮醛透明劑粉體相較於先前技術產品更具有優異的熱安定性、粉體外觀與顏色穩定性。
此外,本創作之二縮醛透明劑粉體於220°C至230°C之高溫下混練或由模頭射出時不會逸散難耐的異味,且由射出成型後之試片也不會有白點形成。更佳的是,此改良的二縮醛透明劑粉體對最終塑料產品之色相較佳,使其最終塑料產品的顏色穩定性能顯著優於常見的市售產品,進而有利於提升最終塑料產品的透明外觀與視覺美感。
為達成前述目的與技術效果,本創作另提供一種二縮醛透明劑粉體之製法,其包括下列步驟︰ (a) 於一極性有機溶劑中混合芳香族醛、多元醇及酸性催化劑,以獲得一第一反應混合物,其中該芳香族醛與該多元醇之當量比介於2:1至2:2之間; (b) 將一氫化劑及一含矽無機試劑加入該第一反應混合物中,以獲得一第二反應混合物,其中該氫化劑與該芳香族醛之當量比係大於0.01:1,該含矽無機試劑之pH值在6以上且在12以下,且該含矽無機試劑之重量係芳香族醛重量之0.02 wt%至3.5 wt%;以及 (c) 過濾及乾燥該第二反應混合物,獲得二縮醛透明劑粉體。
更具體而言,該製法係包括下列步驟: (a) 於一極性有機溶劑中混合芳香族醛、多元醇及酸性催化劑,以獲得一第一反應混合物,其中該芳香族醛與該多元醇之當量比介於2:1至2:2之間; (b1) 將一氫化劑加入該第一反應混合物中,以得到一析出物,其中該氫化劑與該芳香族醛之當量比係大於0.01:1; (b2) 將一含矽無機試劑加入該析出物中,以獲得一第二反應混合物,該含矽無機試劑之pH值在6以上且在12以下,且該含矽無機試劑之重量係芳香族醛重量之0.02 wt%至3.0 wt%;以及 (c) 過濾該第二反應混合物,獲得一經過濾的第二反應混合物,再乾燥該經過濾的第二反應混合物,以得到一固態混合物,而後再解碎該固態混合物,以獲得二縮醛透明劑粉體。
經過前述解碎步驟後,所製得之二縮醛透明劑粉體的粒徑分散效果可通過市售要求的粉體粒徑規格 (即,D97低於45微米);更佳的是,所製得之二縮醛透明劑粉體的D97可低於30微米,使其添加在聚烯烴塑料中能均勻地分散,進而增進、穩定最終塑料產品的透明效果。
依CAS號碼具體舉例,本創作之含矽無機試劑之種類如下列第1至9種,但並非僅限於此。 1. CAS號碼為12736-96-8,其可為Minbloc®
HC-400 (來自Unimin, New Canaan, Connectivut),pH 9.9,是含有粒徑中值為2.8微米的鋁矽酸鈉鉀 (silicic acid, aluminum potassium sodium salt,又稱sodium potassium aluminosilicate); 2. CAS 號碼為13983-17-0或7699-41-4,其可為Wollastonite Nyad®
5000 (來自Nyco Minerals, Calgary, Alberta, Canada),一種矽礦石(Wollastonite)成份,pH 9.9的10%水懸浮液,其含有粒徑中值為2.2微米的矽酸鈣,化學式Ca(SiO3
); 3. CAS 號碼為1327-39-5,其可為Silton®
JC30 (來自Mizusawa Chemical, Tokyo, Japan),是一種粒徑中值為3微米的鋁矽酸鈉鈣 (silicic acid, aluminum sodium salt,又稱sodium calcium aluminosilicate); 4. CAS號碼為1344-00-9,其可為Tixolex®
17 (來自Solvay)或Sipernat®
44MS (來自Evonik, 前身為Degussa, Essen, Germany),Tixolex®
17係為pH 9.5至pH 10.5的5%水懸浮液,其含有平均粒徑為5微米至7微米的鋁矽酸鈉(silicic acid, aluminum sodium salt,又稱sodium aluminosilicate),而Sipernat®
44MS係為pH 11.5的10%水懸浮液,其含有平均粒徑為3.5微米的鋁矽酸鈉; 5. CAS號碼為12001-26-2,其可為 Suzorite mica 400-HK (來自Kings Mountain Minerals/ Zemex Industrial Minerals, Atlanta, Georgia),pH 9.2,屬於雲母類(mica),是一種粒徑中值為15微米的鋁矽酸鉀鎂 (potassium magnesium aluminosilicate); 6. CAS號碼為57455-37-5,可為群青 (Ultramarin Blue),又稱C.I. Pigment Blue 29 (pH 6至pH 9)、Ultramarin Blue N-1200、Ultramarin Blue No.2000、Ultramarin Blue N-2041、Ultramarin Blue N-2350或Ultramarin Blue N-3152 (pH 8.5至 pH 10.5,取自Daichi Kaei Kogo Co., Ltd., Japan),是一種天然或合成的無機色料,即含有三硫自由基陰離子(S3 -
)的鋁矽酸鈉; 7. CAS號碼為1344-01-0,可為Silton®
JC50 (來自Mizusawa Chemical, Tokyo, Japan),pH 7至pH 9,其含有粒徑中值為5微米的鋁矽酸鈉鈣 (silicic acid, aluminum calcium sodium salt,又稱sodium calcium aluminosilicate); 8. CAS號碼為1318-93-0,可為Cloisite®
Na+
(來自Southern Clay Products, Gonzales, Texas,pH 9的2% 水懸浮液)或NSP103 (nano silicate plate,來自捷捷奈米公司,pH 9至pH 10之1 wt% 水懸浮液),Cloisite®
Na+
是一種改性的蒙脫土(montmorillonite)或水合矽酸鋁(hydrated aluminosilicate),其化學式為(Al1.33-1.67
Mg0.33-0.67
)(Ca0-1
Na0-1
)0.33
Si4
(OH)2
O10
‧x
H2
O,而NSP103是一種脫層的奈米蒙脫土矽片的水懸浮液 (請參考我國專利發明公告第I270529號公報),其粒徑中值小於1微米; 9. CAS號為227605-22-3,可為Laponite®
RD (來自Southern Clay Products,pH 9至pH 10之2%水懸浮液),其是一種合成的層狀矽酸鎂鈉鋰(lithium magnesium sodium oxide silicate),化學式為Li0.03
Mg0.39
Na0.07
O0.15
(Si2
O5
)0.28
,且其粒徑中值小於50奈米。
較佳的,本創作之含矽無機試劑可為至少一含矽無機物細粉末或含有含矽無機化合物之水懸浮液,該水懸浮液之pH值為pH 8至pH 10,且其水懸浮液中含矽無機化合物之粒徑中值小於10微米。
較佳的,本創作適用的芳香族醛與該多元醇之當量比介於2:1.05至2:1.3之間;本創作適用的氫化劑與該芳香族醛之當量比介於0.03:1至0.3:1之間。
較佳的,該含矽無機化合物之使用量為二縮醛重量的0.2 wt%至1.0 wt%之間。
較佳的,本創作適用的芳香族醛可為噻吩甲醛類化合物 (thiophenecarboxaldehyde based compound)、苯甲醛類化合物 (benzaldehyde based compound)或其混合物。所述噻吩甲醛類化合物可為未經取代的噻吩甲醛或經1至3個取代基取代的噻吩甲醛,該取代基係選自於下列所組成之群組:碳數介於1至4的烷基、碳數介於1至4的烷氧基、碳數介於1至4的烷氧羰基及鹵素(例如:氟、氯、溴)。舉例而言,該噻吩甲醛類化合物為5-甲基-2-噻吩甲醛 (5-methyl-2-thiophene carboxaldehyde),但並非僅限於此。此外,所述苯甲醛類化合物亦可為未經取代的苯甲醛或經1至3個取代基取代的苯甲醛,如前所述,該取代基係選自於下列所組成之群組:碳數介於1至4的烷基、碳數介於1至4的烷氧基、碳數介於1至4的烷氧羰基及鹵素(例如:氟、氯、溴)。舉例而言,該苯甲醛類化合物可為4-甲基苯甲醛 (4-methyl benzaldehyde)、4-正丁基苯甲醛(4-butylbenzaldehyde)或3,4-二甲基苯甲醛 (3,4-dimethyl benzaldehyde),但並非僅限於此。
較佳的,本創作適用的酸性催化劑可為硫酸 (sulfuric acid)、磷酸 (phosphoric acid)、鹽酸 (hydrochloric acid)、甲磺酸 (methanesulfonic acid)、樟腦磺酸(camphorsulfonic acid)、p-甲苯磺酸(p-toluenesulfonic acid)、萘磺酸(naphthalenesulfonic acid)或其組合物。
較佳的,本創作適用的極性有機溶劑可為甲醇、乙醇、二甲基甲醯胺 (dimethyl formamide)、乙腈 (acetonitrile)、水或其組合,但並非僅限於此。依據本創作,用於與析出產物混合的溶液可為甲醇,但並非僅限於此。該二縮醛透明劑之製法能在溫和的反應條件下令高純度的產物析出,並將反應物、中間物及雜質等留在溶劑中,從而能夠經過安全的過濾洗滌步驟直接將雜質去除,並將最終產物分離出來,得到高純度的二縮醛透明劑。據此,本創作二縮醛透明劑之製法相較於既有的方法更具備安全、製程簡易等優點。
較佳的,本創作適用的氫化劑可為氫化鈉 (sodium hydride,NaH)、氫化鉀 (potassium hydride,KH)、氫化鋁 (aluminium hydride,AlH)、氰基硼氫化鈉 [sodium cyanoborohydride,NaBH3
(CN)]、二異丁基氫化鋁 [diisobutylaluminium hydride,((i-C4
H9
)2
AlH)2
]、硼氫化鋰 (lithium borohydride,LiBH4
)、硼氫化鈉 (sodium borohydride,NaBH4
)、硼氫化鉀 (potassium borohydride,KBH4
)、硼氫化鈣 (calcium borohydride,Ca(BH4
)2
)或其組合。
更佳的,該氫化劑為硼氫化鈉或硼氫化鉀。據此,選用上述氫化劑與芳香族醛作用,能確保二縮醛透明劑之製程安全性。
於此,該氫化劑可以為粉體、錠劑或液體等型式與該第一反應混合物相互混合。市面上販售的氫化劑包括:VenPureTM
AF (高純度的硼氫化鈉錠劑)、VenPureTM
SF (高純度的硼氫化鈉粉體)、VenPureTM
水溶液 (含氫氧化鈉與硼氫化鈉的水溶液,濃度可調整)或VenPureTM
K (高純度的硼氫化鉀粉體),但並非僅限於此。
據此,本創作二縮醛透明劑粉體之製法於使用適當的氫化劑與第一反應混合物作用後,可將殘餘在第一反應混合物中具有特殊氣味且熱安定性差的物質反應成低氣味且易於純化的物質,再合併選用特定的極性有機溶劑與該析出物混合,即可透過過濾、乾燥等步驟製得實質上不含有臭味與雜質的高耐熱性的二縮醛透明劑粉體。
較佳的,本創作之製法可得到高純度的二縮醛透明劑粉體,其二縮醛透明劑粉體之純度 (以液相色層分析法 (HPLC)得到)可超過98.5%,且殘留於二縮醛透明劑粉體中的芳香族醛 (雜質)之殘餘量(以氣相色層分析法 (GC)得到)可低於50 ppm。更佳的是,二縮醛透明劑粉體之純度可達到超過99%,且未檢出有芳香族醛殘留。
本創作亦提供一種低黃度值 (yellow index)的塑料組成物,其包含如前述之高耐熱性二縮醛透明劑粉末及聚烯烴塑料。
較佳的,以整體塑料組成物之重量為基準,高純度二縮醛透明劑粉體之含量係介於0.05 wt%至0.5 wt%,更佳係介於0.1 wt%至0.3 wt%。
本創作所採用的聚烯烴樹脂具有5%至100%之結晶化度,較佳為15%~95%範圍內的結晶性樹脂,例如聚乙烯系樹脂、聚丙烯系樹脂或聚丁烯系樹脂等。製造聚合物時所使用的催化劑並無特別的限制,習知催化劑例如:自由基聚合催化劑 (radical polymerization catalyst)、齊格勒-納塔型催化劑 (Ziegler-Natta catalyst)、以鹵化鎂為載體的過渡金屬化合物之催化劑 (magnesium halide supported transition metal catalyst)、與烷基鋁化合物 (如三乙基化鋁、二乙基氯化鋁等)組合成的催化劑、或各種茂金屬催化劑 (metallocene catalyst)等皆可適用。
所述聚乙烯系樹脂可為高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直鏈狀低密度聚乙烯或乙烯含量在50 wt%以上的乙烯共聚物。聚丙烯系樹脂可為丙烯均聚合物 (polypropylene homopolymer)或丙烯含量在50 wt%以上的丙烯共聚合物。所述聚丁烯系樹脂可為丁烯均聚合物 (polybutylene homopolymer)或丁烯含量50 wt%以上的丁烯共聚合物。上述各項共聚物可為無規共聚物 (random copolymer)或塊狀共聚物 (block copolymer),且該等樹脂的立體規則性可為順式結構 (cis-form)或反式結構 (trans-form)。
構成上述各種共聚物的共聚單體例如:乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、己烯、庚烯、辛烯、壬烯、癸烯、十一烷基烯、十二烷基烯等之α-烯烴 (α-olefin);1,4-橋甲撐基環己烯 (1,4-bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-diene)等雙環型單體 (dicyclo monomer);甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸乙酯等甲基丙烯酸酯類;醋酸乙酯 (ethyl acetate);或馬來酸 (maleic acid)等。
本創作低黃度值的二縮醛透明劑粉體可與不同功能的塑膠添加劑混合,以粉末狀、粉粒狀、錠劑、條柱狀呈現。配合的添加劑可依諸如《塑料添加劑手冊第五版》等所示,可選用的塑膠添加劑例如:新戊四醇四[3-(3,5-二第三丁基-4-羥苯基)丙酸酯] (pentaerythritol tetrakis(3-(3,5-di-tert-
butyl-4-hydroxyphenyl) propionate),商品名 IRGANOX 1010、K-NOX 1010)、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羥基苄基)苯 (1,3,5-trimethyl-2,4,6-tris(3,5-di-tert
-butyl-4-hydroxybenzyl) benzene),商品名IRGANOX 1330、K-NOX 230)、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯 (tris(2,4-di-tert-
butylphenyl) phosphite,商品名IRGAFOS 168、K-NOX 168)、3,9-二[2,4-二叔丁基-苯氧基]-2,4,8,10-四氧雜-3,9-二磷雜螺[5.5]-十一烷 (3,9-bis(2,4-di-tert-butyl-phenoxy)-2,4,8,10-tetraoxa-3,9-diphosphaspiro[5.5] undecane,商品名IRGAFOS126、K-NOX 626)、硬脂酸鈣 (calcium stearate)等添加劑,但並非僅限於此處所例示之添加劑。
以下藉由具體實施例說明本創作之實施方式,熟悉此技藝者可經由本說明書之內容輕易了解本創作所能達成之優點與功效,並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更,施行或應用本創作之內容。
茲就後述實施例1至實施例8及比較例1至比較例3所述關於二縮醛透明劑粉體所採用之物料來源、檢測方法、儀器條件等分別說明如下︰ 1. 收率 (yield): 二縮醛透明劑粉體之理論重量係以芳香族醛為限量試劑所計算得到。該產物之實際重量(經純化、乾燥後所得產物的重量)除以前述理論重量乘以100%,即為收率。 2. 熔點 (Tm)與結晶溫度 (Tc): 於實驗中使用示差掃描熱分析儀 (differential scanning calorimeter thermal analyzer,購自Mettler Toledo®
公司,機型為DSC821e)測量實施例1至實施例8及比較例1至比較例3之二縮醛透明劑粉體,以每分鐘上升10°C之加熱速率,由室溫升溫至290°C,測量粉體的熔點及其結晶溫度 (又稱成核溫度)。於此,「Mettler Toledo」為Mettler Toledo公司之註冊商標。 3. 傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR): 於實驗中,先將各樣品與溴化鉀 (KBr)以重量比為1:50至1:100之比例混合,再利用瑪瑙研缽充分研磨後壓成錠後,使用傅立葉轉換紅外線光譜之儀器(Thermo Nicolet®
330FT-IR光譜儀),進行傅立葉轉換紅外線光譜官能基特徵測定。掃描範圍從4000 cm-1
到400 cm-1
。「Nicolet」及「Thermo Nicolet」為Thermo Nicolet公司之註冊商標。 4. 氫核磁共振光譜 (1
H-NMR spectroscopy): 於實驗中,將各樣品以溶劑氘代二甲基亞碸 (deuterated dimethyl sulfoxide (d6
-DMSO))溶解後,選用儀器機型Varian®
NMR-400,以磁場400 MHz進行分析。「Varian」為Varian公司之註冊商標。 所述氫核磁共振光譜之分析結果係以化學位移 (峰形、氫原子數目)表示。其中化學位移以δ表示,單位為 ppm;峰形中s代表單峰 (singlet)、d代表二重峰 (doublet)、t代表三重峰 (triplet)、dd代表雙二重峰 (doublet of doublets)、td代表三雙重峰 (triplet of doublets)、m代表多重峰 (multiplet)、br.代表寬帶吸收峰。「Varian」為Varian公司之註冊商標。 5. 吸光值 (Abs): 於實驗中,將樣品以二甲基亞碸溶解配製成1000 ppm之溶液,使用紫外線/可見光分光光譜儀 (UV/VIS Spectrophotometer)測試吸收峰的吸光值。所選用儀器機型為日本分光株式會社 JASCO V-550。 6. 灰份: 於實驗中,精秤1克之待測樣品 (以此為初始重量W0),放入高溫爐,於600°C±25°C加熱3小時,取出觀察粉體顏色;再次放入高溫爐,升溫至800°C±25°C後持溫2小時,確認碳消耗完全,殘渣呈灰白色時,取出放在乾燥箱,冷卻至室溫後秤重,得到殘餘重量 (W1);再以如下之算式計算得到灰份:7. 液相色層分析 (LC)之純度: 於實驗中選用Waters®
2487液相色層分析儀 (管柱類型則選用LiChrospher®
100的RP-18,長度25公分、直徑4釐米、膜厚5微米、外溫30°C),沖提溶劑係液相色層等級乙腈/水 (體積比為650/350),以0.8毫升/分鐘之流速、樣品注入量為20微升進行分析。待測粉末樣品以二甲基甲醯胺溶解後以甲醇稀釋,使樣品濃度為1000 ppm。所述「Waters」及「LiChrospher」分別為Waters公司及Merck公司之商標。 紫外線偵測波長及滯留時間依所測樣品之種類而有所不同,如下所述︰ 1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛︰254奈米,3.32分鐘; 1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛︰254奈米,4.93分鐘; 1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛︰254奈米,6.24分鐘; 1,3:2,4-二(4-正丁基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛︰254奈米,21.32分鐘。 以上各種芳香族醛之滯留時間會隨氣相色層分析儀機型不同與管柱理論板數的變動而略為偏移。 8. 芳香族醛之殘餘量: 於實驗中選用Shimadzu®
機型GC-2014之氣相色層分析儀 (管柱類型選用J&W之HP-1,長30米、直徑0.32釐米、膜厚0.25微米),將其注射器溫度設定為220°C,偵測器溫度設定為280°C,以氦為載流氣體,流速為每分鐘2毫升,分流比為10:1;升溫梯度係於起始100°C持溫3分鐘,再以每分鐘上升15°C之升溫速率,終溫於230°C持溫9分鐘進行量測。 不同芳香族醛之滯留時間相異,茲臚列如下: 5-甲基-2-噻吩甲醛︰5.23分鐘。 4-甲基苯甲醛︰4.83分鐘。 3,4-二甲基苯甲醛︰6.51分鐘。 4-正丁基苯甲醛:6.32分鐘。 以上各種芳香族醛之滯留時間會隨氣相色層分析儀機型不同與管柱理論板數的變動而略為偏移。 於芳香族醛殘餘量之試驗方法中,係取1克的二縮醛透明劑粉體,並以甲醇稀釋分散至10毫升,超音波震盪30分鐘後過濾,取濾液定量。若未看到芳香族醛吸收峰,則以未檢出表示。前述所選用之儀器偵測極限為1 ppm、樣品偵測極限為10 ppm。「Shimadzu」為島津製作所股份有限公司之註冊商標。 9. 黃度(YI): 於實驗中採用HunterLab ColorFlex®
EZ色差計進行分析,分析數據之正數值越高表示樣品偏黃,負數值越低表示樣品偏藍,數值接近0則接近白色。每個樣品測試三次取平均值。「ColorFlex」為Hunter Associates Laboratory公司之商標。 10. 粒徑: 於實驗中選用Beckman Coulter®
(貝克曼庫爾特) LS 13 320/ISO 13320-1機型之雷射粒徑儀,採用微量模組進行分析。「Beckman Coulter」為Beckman Coulter公司之商標。 實驗中之取樣量為15毫克,樣品加入乙醇分散至100毫升,以超音波震盪1分鐘後,注入微量模組之容器中至遮蔽率達10%開始分析,記錄97%粒子的粒徑 (d97) 與粒子之平均粒徑,每個樣品測試三次取平均值。 11. 芳香族醛之物料說明: i. 5-甲基-2-噻吩甲醛 (SIGMA-ALDRICH試藥,CAS No. 13679-70-4,5-methyl-2-thiophenecarboxaldehyde,純度為98%); ii. 4-甲基苯甲醛 (三菱瓦斯化學公司製造,商品名PTAL,純度>99%); iii. 3,4-二甲基苯甲醛 (選自三菱瓦斯化學公司製造,商品名 3,4-DBAL,純度>99%); iv. 4-正丁基苯甲醛(三菱瓦斯化學公司製造,商品名NBBAL,純度>98%);以及 v. D-山梨糖醇(大陸石家庄瑞雪製藥,純度>99%)。 12. 市售聚烯烴塑料之物料說明: i. Globalene ST611︰一般級聚丙烯無規共聚合物 (polypropylene random copolymer),熔融指數(230°C,2.16 kg)為每10分鐘1.8克,由台灣李長榮化學公司製造。 ii. TAIRIPRO T3002︰吹塑級聚丙烯無規共聚合物,熔融指數 (230°C, 2.16 kg)為每10分鐘1.6克,由台灣台化公司製造。 iii. 巴塞爾Moplen RP242G (LyondellBasell Industries)︰具低熔融流動指數的耐化學耐衝擊級無規聚丙烯共聚合物,熔融指數 (230°C, 2.16 kg)為每10分鐘0.15克,由泰國 HMC Polymer 公司製造。 iv. Borealis RB307MO︰吹塑級聚丙烯無規共聚合物,熔融指數 (230°C, 2.16 kg)為每10分鐘1.5克,由北歐化工公司製造。 v. TITANPRO SM198︰注塑與吹塑級聚丙烯無規共聚合物,熔融指數 (230°C, 2.16 kg)為每10分鐘1.6克,由馬來西亞大騰石化公司製造。 vi. Engage 8480︰乙烯-辛烯共聚合物,熔融指數 (190°C, 2.16 kg)為每10分鐘1克,由美國陶氏化學公司製造。 13. 在本說明書中被用以作為比較對象的二縮醛透明劑市售商品舉例說明如下: i. 1,3:2,4-二(4-甲苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛(MDBS)︰如Millad®
3940 (購自美商美利肯公司)或LM30 (購自日商新日本理化) 之市售商品。 ii. 1,3:2,4-二(3,4-二甲苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛(DMDBS)︰檢測樣品得自常見的市售商品,如Millad®
3988i (購自美商美利肯公司)、GENISET®
DXR (購自Rita公司) 。
實施例
1
本實施例係關於1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(5-methyl-2-thenylidene)-D-sorbitol)二縮醛透明劑粉體之製備,其步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (19.0克、0.104莫耳)、甲磺酸 (0.4克)、5-甲基-2-噻吩甲醛 (25.0克、0.198莫耳)及甲醇 (150克)加入500毫升四頸瓶中,並於瓶中裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫反應45小時,得到一第一反應混合物。 (b) 將第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (100克),將10%氫氧化鈉水溶液慢慢加入到反應瓶,中和至pH>7時,接著加入硼氫化鉀粉體 (0.30克,純度>96%)與0.15克的群青 (Ultramarine Blue,CAS No. 57455-37-5),持續攪拌一小時後,得到一第二反應混合物。 (c) 將該第二反應混合物過濾,收集固體析出物。接著,以40 wt%的甲醇水溶液洗滌該固體析出物,經乾燥解碎後得到1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的近白色粉體28.4克,產率72.1% (理論重量39.4克)。相對於該粉體之總重,前述群青之含量約為0.5 wt%。
實施例1之二縮醛透明劑粉體的分析結果如下︰ i. 熔點:198.78°C。 ii.1
H-NMR光譜分析 (400MHz, d6
-DMSO)︰δ6.89 (d, 2H), 6.69 (d, 2H), 5.79 (s, 2H), 4.79 (d, 1H), 4.41 (t, 1H), 4.17-4.00 (m, 3H), 3.88 (s, 1H), 3.80-3.78 (m, 1H), 3.75-3.65 (m, 1H), 3.60-3.55 (m, 1H), 3.50-3.40 (m, 1H), 2.42 (s, 6H)。 iii. FTIR光譜分析︰λ3222, 2918, 2866, 1497, 1449, 1398, 1371, 1341, 1266, 1227, 1164, 1133, 1110, 1081, 1167, 1021, 1000, 960, 884, 858, 802, 769, 667, 614, 570, 544, 486 cm-1
。 iv. UV/VIS光譜分析︰波長262奈米之吸光度為2.1820;波長292奈米之吸光度為 1.0658;波長649奈米之吸光度為 0.0036。 v. 灰份分析值︰0.51 %。 vi. 純度︰99.6%。 vii. 芳香族醛殘餘量︰5-甲基-2-噻吩甲醛未檢出。
比較例
1
參考我國發明專利公告第I353998號之說明書的實施例四,製備既有含有1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(5-methyl-2-thenylidene)-D-sorbitol)二縮醛與經有機矽烷處理之矽灰的組成物,其步驟包括有: (a) 將D-山梨糖醇 (20.0克、0.110莫耳)、甲磺酸 (1.00克)、5-甲基-2-噻吩甲醛 (25.0克、0.198莫耳)及甲醇 (200毫升)加入1升四頸瓶中,並於瓶中裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫反應48小時,得到一第一反應混合物。(b) 加入4%的氫氧化鈉溶液,將第一反應混合物之酸鹼值中和至pH 8至 pH 9。加入3.0 克經有機矽烷處理之矽灰 (CAB-O-SIL®
TS-720)攪拌均勻,得到一第二反應混合物。 (c) 將該第二反應混合物過濾得到一濾餅,再用40%甲醇水溶液洗滌濾餅,經乾燥解碎得到30.7 克微黃近白色的粉末組成物。
比較例1之粉末組成物的分析結果如下︰ i. 熔點:212.5°C。 ii. FTIR光譜分析︰λ3287, 2919, 1678, 1498, 1457, 1398, 1377, 1341, 1265, 1226, 1164, 1081, 1056, 1021, 960, 894, 802, 769, 671, 644, 614, 584, 485 cm-1
。 iii. 灰份分析值︰9.2%。 iv. 純度︰93.70%。
實施例
2
本實施例係關於1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(3,4-dimethyl-benzylidene)-D-sorbitol)二縮醛透明劑粉體之製備,其步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (4000克、22莫耳)、甲基磺酸 (100 克)、3,4-二甲基苯甲醛 (5300克,39.5莫耳)及甲醇 (40公升)加入到80升小型反應器中,裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫環境中攪拌42小時,得到一第一反應混合物。 (b) 自該第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (20公升),再於第一反應混合物中慢慢加入含12%之硼氫化鈉水溶液 (200克)及群青1.28克,攪拌1小時後,得到一第二反應混合物。 (c) 將該第二反應混合物過濾,得到一濾餅。再以40%甲醇水溶液洗滌該濾餅,經乾燥後得到1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的白色粉體6613克 (理論重量8185克),收率80.8%。相對於該粉體之總重,前述群青之含量約為0.02 wt%。
實施例2之二縮醛透明劑粉體的分析結果如下︰ i. 熔點:為274.45°C;結晶溫度為:227.99°C。 ii.1
H-NMR光譜分析 (400MHz, d6
-DMSO)︰δ 7.23-7.11 (m, 6H), 5.58 (s, 2H), 4.81 (d, 1H), 4.41 (t, 1H), 4.14-4.09 (m, 3H), 3.88 (s, 1H), 3.81-3.74 (m, 2H), 3.65-3.57 (m, 1H), 3.50-3.40 (m, 1H), 2.24 (s, 12H)。 iii. FTIR光譜分析︰λ3212, 2939, 2858, 1505, 1453, 1400, 1372, 1340, 1262, 1245, 1213, 1168, 1125, 1098, 1068, 1026, 998, 898, 881, 857, 824, 790, 769, 714, 668, 632, 578, 543, 475, 436 cm-1
。 iv. UV/VIS光譜分析︰波長265奈米之吸光度為1.5606;波長649奈米之吸光度為 0.0007。 v. 灰份分析值︰0.01%。 vi. 純度︰99.75%。 vii. 芳香族醛殘餘量︰3,4-二甲基苯甲醛未檢出。
實施例
3
至
6
實施例3至6係概同於前述實施例2,亦關於1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛透明劑粉體之製備。其相異之處在於:實施例3至6分別選用不同種類的含矽無機試劑,即實施例3至5係選用CAS No. 57455-37-5之群青為含矽無機試劑,實施例6則係選用CAS No. 1344-00-9之Tixolex®
17為含矽無機試劑。實施例3至6採用之用量如下表1所示。實施例3至6所得到之白色粉體皆無臭味,且皆未被檢出含有3,4-二甲基苯甲醛。
根據上述檢測方法,所製得之白色粉體的收率、熔點、結晶溫度、灰份與UV/VIS吸收光譜等成品特徵係如表1所示。
此外,用於比較的市售商品Millad®
3988i及Geniset®
DXR (1,3:2,4-di(3,4-dimethyl-benzylidene)-D-sorbitol)中皆未含有群青,且其根據上述檢測方法所得到之熔點、結晶溫度、灰份與UV/VIS吸收光譜等成品特徵亦列示於表1中。 表1:製備實施例3至6之二縮醛透明劑粉體所用之含矽無機試劑的用量以及實施例3至6之二縮醛透明劑粉體與市售商品Millad®
3988i及Geniset®
DXR之收率 (單位:%)、灰份分析值 (單位:%)、熔點 (Tm,單位:°C)、結晶溫度 (Tc,單位:°C)、於波長262至265奈米及波長649奈米之吸光度 (Abs)。
除了上述表1所列之分析結果,實施例3至6之二縮醛透明劑粉體的特徵分析結果另列如下: I. 實施例3 分析結果如下: i. 純度︰99.69%。 ii. FTIR光譜分析︰λ3212, 3014, 2939, 2858, 1505, 1452, 1400, 1371, 1339, 1308, 1262, 1245, 1213, 1168, 1126, 1097, 1058, 1026, 997, 898, 881, 857, 824, 790, 769, 713, 668, 632, 578, 543, 436 cm-1
。 iii. 以實施例3之二縮醛透明劑粉體之總重為基準,群青之用量為0.2 wt%。 II. 實施例4分析結果: i. 純度︰99.66%。 ii. FTIR光譜分析︰λ3213, 2939, 2859, 1505, 1453, 1400, 1371, 1340, 1262, 1247, 1213, 1168, 1125, 1098, 1058, 1026, 998, 898, 881, 857, 824, 790, 770, 668, 632, 578, 543, 436 cm-1
。 iii. 以實施例4之二縮醛透明劑粉體之總重為基準,群青之用量為0.5 wt%。 III. 實施例5分析結果: i. 純度︰99.69%。 ii. FTIR光譜分析︰λ3216, 2939, 2859, 1619, 1505, 1453, 1400, 1371, 1340, 1261, 1246, 1212, 1168, 1125, 1098, 1057, 1026, 998, 898, 881, 858, 824, 790, 770, 713, 669, 632, 579, 544, 437 cm-1
。 iii. 以實施例5之二縮醛透明劑粉體之總重為基準,群青之用量為1.0 wt%。 IV. 實施例6分析結果: i. 純度︰99.68%。 ii. FTIR光譜分析︰λ3215, 2939, 2858, 1505, 1452, 1400, 1371, 1340, 1327, 1308, 1262, 1246, 1213, 1170, 1125, 1099, 1057, 1026, 998, 981, 899, 881, 858, 824, 790, 770, 578, 543, 436 cm-1
。 iii. 以實施例6之二縮醛透明劑粉體之總重為基準,Tixolex®
17之用量為0.5 wt%。
比較例
2
本比較例係關於1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(3,4-dimethyl-benzylidene)-D-sorbitol)二縮醛粉體之製備,其步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (4000克、22莫耳)、甲基磺酸 (100 克)、3,4-二甲基苯甲醛 (5300克,39.5莫耳)及甲醇 (40公升)加入到80升小型反應器中,裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫環境中攪拌42小時,得到一第一反應混合物。 (b) 自該第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (30公升),再加入4%氫氧化鈉溶液將其中和至pH 8至pH 9後,得到一混合溶液。 (c) 攪拌該混合溶液1小時後過濾,得到一濾餅。以40%甲醇水溶液洗滌該濾餅,經乾燥後得到1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的白色粉體6450克 (理論重量8185克),收率78.8%。
比較例2之粉體的分析結果如下︰ i. 熔點:274.86°C;結晶溫度:227.47°C。 ii. FTIR光譜分析︰λ3212, 3015, 2953, 2939, 2857, 1506, 1453, 1400, 1372, 1340, 1327, 1308, 1262, 1246, 1213, 1170, 1125, 1115, 1098, 1068, 1057, 1026, 998, 981, 935, 899, 881, 858, 824, 790, 769, 713, 669, 632, 579, 543, 436 cm-1
。 iii. 灰份分析值︰0.01%。 iv. 純度︰98.62%。 v. 芳香族醛殘餘量︰3,4-二甲基苯甲醛之殘餘量為120 ppm。
實施例
7
本實施例係關於1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(4-methyl-benzylidene)-D-sorbitol)二縮醛粉體之製備,其步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (56.78克、0.312莫耳)、樟腦磺酸 (1.8克)、4-甲基苯甲醛 (68.1克,0.567莫耳)及甲醇 (500 克)加入到1升四頸瓶中,裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫環境中攪拌40小時,得到一第一反應混合物。 (b) 自該第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (250克),並於第一反應混合物中,在攪拌下將pH值調整至pH 8,再於第一反應混合物中慢慢加入硼氫化鉀粉體 (1克,純度>96%),攪拌30分鐘,接著加入4 wt% Laponite®
RD (CAS No. 227605-22-3)之水懸浮液 (10克),繼續攪拌均勻1小時後,得到一第二反應混合物。 (c) 將第二反應混合物過濾得到一濾餅,再以40 wt%的甲醇水溶液洗滌該濾餅,經乾燥解碎後得到1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的近白色粉體86.5克 (理論重量109.6 克),收率78.9%。相對於該粉體之總重,前述Laponite®
RD之含量約為0.46 wt%。
實施例7之二縮醛透明劑粉體的分析結果如下︰ i. 熔點:258.28°C;結晶溫度:202.41°C。 ii.1
H-NMR光譜分析 (400MHz, d6
-DMSO)︰δ7.34-7.30 (dd, 4H), 7.19-7.15 (dd, 4H), 5.59 (s, 2H), 4.81 (d, 1H), 4.39 (t, 1H), 4.20-4.09 (m, 3H), 3.88 (s,1H), 3.81-3.78 (m, 1H), 3.75-3.70 (m, 1H), 3.59-3.54 (m, 1H), 3.42-3.38 (m, 1H), 2.28 (s, 6H)。 iii. FTIR光譜分析︰λ3222, 3031, 2956, 2862, 1619, 1517, 1450, 1400, 1371, 1342, 1328, 1312, 1264, 1168, 1098, 1057, 1022, 982, 944, 884, 835, 818, 785, 778, 764, 661, 617, 599, 560, 543, 482 cm-1
。 iv. UV/VIS光譜分析:波長262奈米之吸光度為1.0152;波長649奈米之吸光度為 0.0048。 v. 灰份分析值︰0.42%。 vi. 純度︰99.27%。 vii. 芳香族醛殘餘量︰4-甲基苯甲醛未檢出。
比較例
3
本比較例係關於1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇 (1,3:2,4-di(4-methyl-benzylidene)-D-sorbitol)二縮醛粉體之製備,選用酸性含矽無機化合物作為分散劑,步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (56.78克、0.312莫耳)、甲磺酸 (1.8克)、4-甲基苯甲醛 (68.1克、0.567莫耳)及甲醇 (500克)加入到1升四頸瓶中,裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫環境中攪拌40小時,得到一第一反應混合物。 (b) 自該第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (250克),並於第一反應混合物中,在攪拌下將pH值調整至pH 8,再於第一反應混合物中慢慢加入硼氫化鈉粉體 (0.5克,純度>96%),攪拌30分鐘,接著加入0.2克酸性白土 (acid clay,克萊恩公司產品,商品名TONSIL®
OPTIMUM 230FF,其為10%水懸浮液,pH 2至pH 3),得到一第二反應混合物。 (c) 將第二反應混合物過濾得到一濾餅,以40 wt%的甲醇水溶液洗滌該濾餅,經乾燥解碎後得到1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的近白色粉體85.3克 (理論重量109.6克),有輕微的醛味,收率77.8%。相對於該粉體之總重,前述酸性白土之含量約為0.2 wt%。
比較例3之粉體的分析結果如下︰ i. FTIR光譜分析︰λ3221, 2956, 2941, 2862, 1619, 1517, 1450, 1400, 1371, 1342, 1328, 1311, 1264, 1226, 1168, 1133, 1098, 1056, 1022, 982, 944, 884, 835, 818, 785, 764, 715, 661, 616, 599, 560, 543, 515, 482, 431 cm-1
。 ii. UV/VIS光譜分析︰波長262奈米之吸光度為1.1494;波長649奈米之吸光度為0.0787。 iii. 灰份分析值︰2.35%。 iv. 純度︰94.65%。 v. 芳香族醛殘餘量︰4-甲基苯甲醛殘餘未檢出。
實施例
8
本實施例係關於1,3:2,4-二(4-正丁基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇(1,3:2,4-di(4-n-butyl-benzylidene)-D-sorbitol)二縮醛粉體之製備,其步驟包括有︰ (a) 將D-山梨糖醇 (56.78克、0.312莫耳)、樟腦磺酸 (1.8克)、4-正丁基苯甲醛 (91.8克,0.567莫耳)及甲醇 (613克)加入到1升四頸瓶中,裝置溫度計、氮氣通氣管及機械攪拌器,於室溫環境中攪拌48小時,得到一第一反應混合物。 (b) 自該第一反應混合物吸濾去除母液,重新加入新的甲醇 (300克),並於該第一反應混合物中,在攪拌下將pH值調整至pH 8,再於該第一反應混合物中慢慢加入硼氫化鉀粉體 (1.1克,純度>96%)及群青0.6克,攪拌1小時後得到一第二反應混合物。 (c) 將第二反應混合物過濾得到一濾餅,再以40 wt%的甲醇水溶液洗滌該濾餅,經乾燥解碎後得到1,3:2,4-二(4-正丁基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛的近白色粉體108.4克 (理論重量133.2克),收率81.35%。相對於該粉體之總重,前述群青之含量約為0.6 wt%。
實施例8之二縮醛透明劑粉體的分析結果如下︰ i. 熔點:237.07°C;結晶溫度:208.36°C。 ii.1
H-NMR光譜分析(400MHz, d6
-DMSO)︰δ 7.40-7.30 (dd, 4H), 7.20-7.15(dd, 2H), 5.61 (s, 2H), 4.81 (d, 1H), 4.41 (t, 1H), 4.20-4.09 (m, 3H), 3.88 (s,1H), 3.85-3.80 (m, 1H), 3.79-3.70 (m, 1H) 3.62-3.58 (m, 1H), 3.42-3.38 (m, 1H), 2.58 (t, 4H), 1.60-1.45 (m, 4H), 1.35-1.25 (m, 4H), 0.90 (t, 6H)。 iii. FTIR光譜分析︰λ3239, 2955, 2932, 2858, 1618, 1516, 1458, 1420, 1399, 1370, 1341, 1328, 1310, 1263, 1223, 1167, 1099, 1054, 1018, 980, 945, 883, 831, 768, 727, 663, 639, 622, 574, 554, 533 cm-1
。 iv. UV/VIS光譜分析:波長262奈米之吸光度為0.8117;波長649奈米之吸光度為0.0044。 v. 灰份分析值︰0.53%。 vi. 純度︰98.15%。 vii. 芳香族醛殘餘量︰4-正丁基苯甲醛殘餘未檢出。
試驗例
1
:粉體粒徑與黃度
本實施例係關於實施例1至8、比較例2、比較例3及市售產品Millad®
3988i、Geniset®
DXR與Millad®
3940之粉體粒徑及粉體色相進行評比。
於本實施中,上述樣品粉體以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎一次之後,以雷射粒徑分析檢測粉體粒徑分佈,其結果列於表2中。
此外,在本試驗例中,另將各樣品粉體在常溫下 (25°C至30°C)以及在循環式烘箱中 (設定溫度為200°C)下熱老化2小時後,對各樣品粉體之黃度進行檢測,其結果亦列於表2中。 表2:實施例1至8之二縮醛透明劑粉體、比較例2及3之粉體、市售商品Millad®
3988i、Geniset®
DXR與Millad®
3940之D97、粒徑中值、常溫下的黃度 (YI0
)及熱老化2小時後的黃度 (YI1
)等分析結果。
如上表2所示,實施例1至8之二縮醛透明劑粉體之D97皆小於比較例2與市售產品Millad®
3940之粉體的D97,且實施例1至8二縮醛透明劑粉體之粒徑中值也小於比較例2與市售產品Millad®
3940之粉體的粒徑中值。針對1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛粉體而言,實施例7之二縮醛透明劑粉體之D97與粒徑中值也小於比較例3之結果。上述實驗結果顯示,pH 6至pH 12之含矽無機化合物能有利於提升二縮醛透明劑粉體的分散性,使實施例1至8之二縮醛透明劑粉體具有優於比較例2、3與上述市售產品的分散性。
而針對黃度而言,實施例1至8之二縮醛透明劑粉體的YI0
也低於比較例2及上述市售產品的YI0
,且實施例1至8之二縮醛透明劑粉體的YI1
也低於比較例2及上述市售產品的YI1
。進一步比較實施例7和比較例3之結果,比較例3之粉體經熱老化後更變成了褐色膠狀,但實施例7之二縮醛透明劑粉體仍呈現近白色。由此可見,實施例1至8之二縮醛透明劑粉體能具有顯著優於比較例2、3與上述市售產品之顏色穩定性,故能有效抑制本創作之二縮醛透明劑粉體於塑料加工的製程中發生黃變的可能性。
試驗例
2
:分散性
本試驗例係以場發射式掃描式電子顯微鏡(field-emission scanning electron microscope (FE-SEM),JOEL JSM-6700F)觀察實施例4、比較例2以及市售商品GENISET®
DXR,以比較各樣品的粉體分散性。
實施例4、比較例2及市售商品GENISET®
DXR於放大2000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖係依序如圖1至圖3所示,而實施例4、比較例2及市售商品GENISET®
DXR於放大5000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖則依序如圖4至圖6所示。
比較圖1至圖6可知,圖1及圖4所示之實施例4之二縮醛透明劑粉體具有最佳的分散性。再如圖2及圖5所示,比較例2之部分粉體呈現出顯著團聚之現象。復如圖3及圖6所示,市售商品GENISET®
DXR 粉體之團聚現象則更為明顯。
由此可知,本創作運用含矽無機化合物之技術手段,對於二縮醛透明劑粉體的分散性有顯著之助益,從而能夠發揮避免團聚之效果。
試驗例
3
:流動性與操作性
本試驗例係採用RT-25氣流式超微粉高速粉碎機,將實施例4之二縮醛透明劑粉體再解碎一次,再將解碎後之實施例4之二縮醛透明劑粉體與市售商品Millad®
3988i粉體經粉體特性儀 (powder flowability tester BT-1000)並依操作手冊之方法來分析實施例4之二縮醛透明劑粉體與市售商品Millad®
3988i粉體的流動性。其結果係以如下特徵表示︰ i. 「安息角」,又名「休止角」,即「angle of repose」︰數字越小表示粉體流動性越好。 ii. 「抹刀角」,又名「平板角」,即「angle of spatula」︰數字越小表示粉體流動性越好。 iii. 「崩潰角」,即「collapse angle」︰安息角經一定外力衝擊下產生崩塌現象的角度。 iv. 「差角」,即「angle of difference」︰其為安息角減崩潰角之差,差角數字越大表示粉體流動性越好。 v. 「分散度」,即「dispersability」:粉體在空中飄散的程度,數字越大表示粉塵越容易逸散。以天秤秤取10克樣品,通過漏斗將樣品加到儀器頂部的分散度入料口中。然後瞬間開啟卸料閥,使樣品通過分散度筒自由落下至接料盤;取出接料盤,秤量接料盤中樣品之重量m,重複兩次取平均值,用下式求得分散度。
各待測粉體的流動性測試結果(包含安息角、抹刀角、崩潰角、差角、分散度)係如下表3所示。 表3:實施例4之二縮醛透明劑粉體與市售商品Millad®
3988i之流動性與操作性之分析結果。
試驗例
4
:粉體流動特性
本試驗例係將實施例4之二縮醛透明劑粉體和比較例2之粉體分別裝載於263cc標準承盤上,並採用粉體流動測試儀(由Brookfield Engineering Laboratories, Inc.所製造,機型為Think Brookfield PFT®
Powder Flow Tester)及Powder Flow Pro V1.3 Build 23之軟體版本進行測試。前述粉體流動測試儀提供一固結應力(consolidation stress)以及量測能使粉體發生流動所需之非限制性剪切應力(unconfined failure strength, kpa)。相關操作係依該粉體流動測試儀之使用手冊所述條件為之。
於本試驗例中,先取樣前述實施例4與比較例2之粉體,以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機先解碎一次,各取樣100克,分別將粉體樣品填裝於標準承盤中,以儀器特定應力壓密後,進行固結應力與剪切應力的分析與作圖,其結果呈現於圖7中。
如圖7所示,實施例4之二縮醛透明劑粉體經分析所得之斜率明顯低於比較例2之粉體經分析所得之斜率。由上述結果可以佐證,含矽無機化合物確實能對二縮醛透明劑粉體的流動性有顯著的幫助。
試驗例
5
:塑料成形體之特性
1
於本試驗例中,採用實施例4與比較例2之二縮醛透明劑粉體,分別製得八片獨立的聚烯烴塑料成形體,各聚烯烴塑料成形體為厚度1.5毫米的射出試片),並以此聚烯烴塑料成形體進行效果評估。射出試片1至8係由以下方式製備︰ (a) 依照表4所列配方,將塑料及所有添加劑經秤重後混合攪拌,以押出機造粒;六段溫度分別設定為180°C、190°C、215°C、215°C、215°C、190°C;轉速設定為40轉/分鐘(revolutions per minute,rpm)。於表4中,各配方之用量單位為每100份樹脂的份數 (parts per hundred parts of resin,phr)。 (b) 將前述塑料組成物注入射出機(義展公司製造,機型YC V-90),其溫度分別設定為180°C、195°C、210°C、220°C、220°C,螺桿的長寬比(L/D)為22/1。 (c) 再將造粒後的塑料組成物經螺桿混合後射出至模溫設定為30°C、尺寸70 mm* 50 mm* 1.5 mm的模具中成型,得到射出試片。 表4:製作各試片時聚烯烴塑料與實施例4之二縮醛透明劑粉體或比較例2之粉體的用量 (單位: phr)。
作為聚烯烴塑料成形體之射出試片係經由以下之評估方式進行分析: 1. 黃度(YI)︰以色差計 (HunterLab ColorFlex®
EZ color meter)檢測熱老化前、後之射出試片。 2. 霧度(Haze)︰以霧度計 (機型:BYK Gardner XL-211),依霧度值參考規範ASTM D1003-61進行測試。 3. 結晶溫度︰以前述示差掃描熱分析儀測定。 4. 外觀評分︰作為聚烯烴塑料成形體之射出試片1至8由三位熟練的人員評鑑其外觀,採用該三位人員評鑑分數之總分進行評估。1級表示試片透明性不佳且泛黃,2級表示試片呈現透明但泛黃,3級表示表示試片呈現透明且些微黃,4級試片透明性略差但無色,5級表示試片透明佳且無色。總分越高表示外觀越佳。
上開測試評估結果列於表5中。 表5:試片1至8之外觀總評分、黃度、霧度及結晶溫度分析結果。
根據試驗例5之結果,試片2、4、6及8之霧度與結晶溫度皆分別與試片1、3、5及7之霧度與結晶溫度相近。進一步比較由實施例4所製得之試片(樣品2、4及6)以及由比較例2所製得之試片 (樣品1、3及5)的結果可知,試片2之黃度低於試片1之黃度,試片4之黃度低於試片3之黃度,試片6之黃度也低於試片5之黃度;且試片2、4、6及8之外觀總評分也分別高於試片1、3、5及7之外觀總評分。由此可見,採用本創作之二縮醛透明劑粉體能有助於提升由其所製得之塑料成形體的顏色穩定性及熱穩定性。
試驗例
6
:塑料成形體之特性
2
於本試驗例中,實施例1、4、6至8之二縮醛透明劑粉體、比較例1至3之粉體及市售商品Geniset®
DXR and LM30係分別與聚丙烯無規聚合物(ST611)及其他添加劑混合,製得厚度為1.5毫米的聚烯烴塑料成形體,即試片10至19,以進行後續的特性評估。
根據表6之配方比例,將實施例1、4、6至8之二縮醛透明劑粉體、比較例1至3之粉體及市售商品Geniset®
DXR and LM30分別與無規共聚聚丙烯聚合物、初級抗氧化劑、二級抗氧化劑、酸清除劑等塑膠添加劑加以混合,配製成透明級聚丙烯塑料成形體 (試片10至19)。此外,另準備含有上述無規共聚聚丙烯聚合物及塑膠添加劑但未含有二縮醛透明劑粉體的塑料組成物,製成試片9之塑料成形體。 表6:塑料組成物中各試劑之種類與用量
將前述塑料組成物注入射出機 (義展公司製造,機型YC V-90),其溫度分別設定為180°C、195°C、210°C、225°C、230°C,螺桿的長寬比 (L/D)為22/1。將造粒後的塑料組成物經螺桿混合後射出至模溫設定為30°C,尺寸50 mm* 50 mm* 1 mm的模具中成型,得到試片9至19。
當融熔之聚丙烯塑料射出模頭時,另由三位熟練的人員,評鑑塑料加工過程中逸散的氣味,採用該三位人員評鑑分數之總分進行評估。0級表示與控制組氣味無差異,1級表示與控制組存在非常微量氣味差異,2級表示與控制組存在些微氣味差異,3級表示與控制組存在有感氣味差異,4級表示有明顯特殊氣味,5級表示有刺激的氣味。總分數越低表示氣味越佳,相當於沒有逸散特殊氣味。
在本試驗例進行白點評分之測試方法,係於融熔之聚丙烯塑料出模頭時,由三位熟練的人員各取10片射出試片計算明顯可見的白點,累計該三位人員之白點加總。0級表示沒有任何白點,1級表示白點總數為1至3點,2級表示白點總數為4至10點,3級表示白點總數為11至20點,4級表示白點總數為21至50點,5級表示白點總數大於50點。白點數越少表示二縮醛透明劑粉體越圴勻地分散而不發生團聚的情況。
試片9至17之測試結果皆列於表7。 表7:製備試片9至19時所用之二縮醛透明劑粉體的樣品編號以及試片9至19之霧度、結晶溫度、氣味總評分、白點總評分與黃度等測試結果。
如上表7所示,試片11至14之氣味總評分皆低於試片15至19之氣味總評分,試片10之氣味總評分也低於試片15之氣味總評分;此外,試片10至14皆未被觀察到有白點形成,但於試片16、17及19上卻能觀察到至少一白點形成;而就黃度而言,試片11至14之黃度皆較試片15至19更接近於0。由此可見,本創作含有特定含矽無機化合物的二縮醛透明劑粉體能有助於避免塑料成形體逸散特殊氣味、生成白點、黃化等問題,進而令利用本創作之二縮醛透明劑粉體所製得之塑料成形體具有較佳的外觀及產品特性。
綜上所述,本創作提供之技術手段的整體能製得兼具高純度、實質上不具有雜質與揮發性物質等特性的二縮醛透明劑。如前開實施例所示,本創作所提供之二縮醛透明劑具有極佳之流動性,且相較於現有技術更能改善粉塵逸散問題。此外,本創作之二縮醛透明劑粉體在製造過程中或應用在塑料加工製程中皆不會逸散氣味,更能避免二縮醛透明劑粉體在塑料加工製程之高溫下 (一般係指190°C以上之溫度)發生黃變的可能性。因此,利用本創作之二縮醛透明劑粉體所製得之最終塑料產品得以獲得優異的流動性、安全性及顏色穩定性,進而提升該最終塑料產品的應用性。
無。
圖1係實施例4之二縮醛透明劑粉體於放大2000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖2係比較例2之二縮醛透明劑粉體於放大2000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖3係市售商品 (GENISET DXR)於放大2000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖4係實施例4之二縮醛透明劑粉體於放大5000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖5係比較例2之二縮醛透明劑粉體於放大5000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖6係市售商品 (GENISET®
DXR)於放大5000倍下觀察所得之電子顯微鏡影像圖。 圖7係實施例4與比較例2之二縮醛透明劑粉體的粉體流動函數圖 (powder flow function graph)。
無。
Claims (21)
- 一種二縮醛透明劑粉體,包括有︰ 一選自由下列通式(I)至(V)之結構式所構成的群組之二縮醛化合物︰其中,R1 及R2 係分別選自由氫、碳數介於1至4之烷基、碳數介於1至4之烷氧基、碳數介於1至4之烷氧羰基、氟、氯及溴所構成群組之官能基,a及b分別係0至3之整數;以及 一含矽無機化合物,其pH值在6以上且在12以下。
- 如請求項1所述之二縮醛透明劑粉體,其中以該二縮醛透明劑粉體之總重為基準,該含矽無機化合物之含量為0.02 wt%至3.0 wt%。
- 如請求項2所述之二縮醛透明劑粉體,其中以該二縮醛透明劑粉體之總重為基準,該含矽無機化合物之含量為0.2 wt%至1.0 wt%。
- 如請求項1所述之二縮醛透明劑粉體,其中該二縮醛化合物係選自由︰1,3:2,4-二(5-甲基-2-噻吩甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛、1,3:2,4-二(4-甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛、1,3:2,4-二(4-正丁基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛及1,3:2,4-二(3,4-二甲基-苯甲亞基)-D-山梨糖醇二縮醛所構成之群組。
- 如請求項1所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物之粒徑中值為15微米以下。
- 如請求項5所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物係為鋁矽酸鈉鉀、矽酸鈣、鋁矽酸鈉鈣、鋁矽酸鈉、鋁矽酸鉀鎂、水合矽酸鋁、矽酸鎂鈉鋰或其組合。
- 如請求項5所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物之pH值在8以上且在10以下,該含矽無機化合物之粒徑中值在10微米以下。
- 如請求項7所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物係含有三硫自由基陰離子的鋁矽酸鈉。
- 如請求項5所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物係脫層的奈米蒙脫土矽片,該脫層的奈米蒙脫土矽片之粒徑中值小於1微米,且該脫層的奈米蒙脫土矽片之pH值在9以上且在10以下。
- 如請求項5所述之二縮醛透明劑粉體,其中該含矽無機化合物為矽酸鎂鈉鋰,該矽酸鎂鈉鋰之粒徑中值小於50奈米,且該矽酸鎂鈉鋰之pH值在9以上且在10以下。
- 一種二縮醛透明劑粉體之製法,其包括下列步驟︰ (a) 於一極性有機溶劑中混合芳香族醛、多元醇及酸性催化劑,以獲得一第一反應混合物,其中該芳香族醛與該多元醇之當量比介於2:1至2:2之間; (b) 將一氫化劑及一含矽無機試劑加入該第一反應混合物中,以獲得一第二反應混合物,其中該氫化劑與該芳香族醛之當量比係大於0.01:1,該含矽無機試劑之pH值在6以上且在12以下,且該含矽無機試劑之重量係芳香族醛重量之0.02 wt%至3.5 wt%;以及 (c) 過濾及乾燥該第二反應混合物,獲得二縮醛透明劑粉體。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該芳香族醛與該多元醇之當量比介於2:1.05至2:1.3之間。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該氫化劑與該芳香族醛之當量比係介於0.03:1至0.3:1之間。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該含矽無機化合物之重量係芳香族醛重量之0.2 wt%至1.0 wt%。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該芳香族醛係噻吩甲醛類化合物、苯甲醛類化合物或其混合物。
- 如請求項15所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該噻吩甲醛類化合物係未經取代的噻吩甲醛或經1至3個取代基取代的噻吩甲醛,鎖述取代基係選自由︰碳數介於1至4的烷基、碳數介於1至4的烷氧基、碳數介於1至4的烷氧羰基、氟、氯及溴所構成之群組。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該芳香族醛係5-甲基-2-噻吩甲醛。
- 如請求項15所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該苯甲醛類化合物係選自由︰未經取代的苯甲醛或經1至3個取代基取代的苯甲醛;其中,所述取代基係選自由︰碳數介於1至4的烷基、碳數介於1至4的烷氧基、碳數介於1至4的烷氧羰基、氟、氯及溴所構成之群組。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該芳香族醛係選自由︰4-甲基苯甲醛、4-正丁基苯甲醛及3,4-二甲基苯甲醛所構成之群組。
- 如請求項11所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該氫化劑係氫化鈉、氫化鉀、氫化鋁、氰基硼氫化鈉、二異丁基氫化鋁、硼氫化鋰、硼氫化鈉、硼氫化鉀、硼氫化鈣或其組合。
- 如請求項20所述之二縮醛透明劑粉體之製法,其中該氫化劑係硼氫化鈉或硼氫化鉀。
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