TW202134331A - 穩定劑的用途、塑料組合物及其塑料產品 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種穩定劑用於維持塑料產品的機械性質的用途，其中所述穩定劑具有如式I所示之化合物：
Description
本發明是關於一種穩定劑的用途，特別是指一種用於維持塑料產品的機械性質以及一種用於抑制及/或減緩塑料產品的黃變程度；本發明另關於一種含有前述穩定劑之塑料組合物及其塑料產品。
根據高分子材料的分子量和化學結構，其可具有不同的物理、化學、光學特性。而在高分子加工過程中添加功能助劑與高分子材料混合，能提升高分子材料的特性或調整分子材料的性能，使高分子材料製得的塑料產品得以應用於各領域中，並能提高塑料產品的耐用性。
以熱塑性聚氨酯 (thermoplastic polyurethane，TPU)為例，其為二異氰酸酯和多元醇反應所聚合而成的高分子材料，因具備高透明度、抗油性、抗磨損等特性，而被廣泛應用於鞋材、機械、管材、線纜、醫療、建築、汽車、薄膜等領域。
氨綸(Spandex)則是以聚氨基甲酸酯類為主的合成纖維，其分子鏈上含有大量如氨基的反應性基團，因具有優良的柔軟性、抗皺和速乾等特性，而被廣泛應用於鞋材、服飾、醫療、薄膜等領域。
然而熱塑性聚氨酯與氨綸的耐候性、耐熱性較差，致使熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品的性能、使用價值降低的現象。尤其是發生老化或氧化反應，致使熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品經過一段時間使用後變硬、變脆，使塑料產品的伸長量、抗張強度等機械性質被劣化，或使塑料產品產生顯著黃變，而嚴重影響塑料產品的品質，進而限制了熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品的應用領域與市場價值。
因此，實有必要開發一穩定劑，其能維持塑料產品的機械性質、抑制及/或減緩塑料產品的黃變現象的功效，而改善塑料產品的品質、提升其耐用度，並擴展塑料產品的應用領域。
有鑑於上述技術缺陷，本發明的一目的在於解決現有技術中塑料產品發生機械性質劣化之問題，從而提供一種有利於進一步提升塑料產品的品質、應用領域及市場價值的穩定劑用途。
為達前述目的，本發明提供一種穩定劑的用途，其係用於維持塑料產品的機械性質，其中所述穩定劑具有如式I所示之化合物：
式I
其中，R1
、R2
、R3
及R4
是各自獨立為C1至C6的烷基，
其中，L1
、L2
是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基，
其中，L3
是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基；所述塑料產品是由包含一高分子材料及所述穩定劑的一塑料組合物所製得，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份。
根據本發明的穩定劑之用途，當將含有如式I所示之化合物的穩定劑與高分子材料混合後，製成的塑料產品在使用一段時間後仍能維持塑料產品的機械性質，故能提升塑料產品之品質、耐用性及增加其應用領域。
所述機械性質是指對高分子材料施予外力後，高分子材料為對抗外力所展現的物理性質，本發明中的機械性質包括但不限於抗張強度、伸長量、降伏強度、斷面縮率。於本說明書中，所述機械性質的維持效果是指相較於未使用添加劑的對照組塑料產品，經過一週至一個月的試驗後仍具有較高的機械性質維持率。
依據本創作，於具有上述式I所示之化合物中R1
、R2
、R3
、R4
可以相同或不同。於其中一實施態樣，R1
、R2
、R3
、R4
可以皆為相同的取代基；於另一實施態樣，R1
和R3
可以為相同的取代基，R2
和R4
可以為相同的取代基，且R1
和R2
可以為不同的取代基。
依據本創作，R1
、R2
、R3
、R4
可以是C1至C6的直鏈烷基或C3至C6的支鏈烷基。具體來說，C1至C6的直鏈烷基可以是甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基或正己基；C3至C6的支鏈烷基可以是異丙基、第二丁基、叔丁基，但並非僅限於此。於其中一實施態樣，R1
、R2
、R3
、R4
可以選自由甲基、乙基、正丙基及叔丁基所構成的群組。較佳的，R1
、R2
、R3
、R4
是叔丁基。
具體來說，於上述式I所示之化合物中，L1
、L2
是伸甲基(-CH2
-)、伸乙基(-CH2
CH2
-)、伸丙基(-CH2
CH2
CH2
-)、伸丁基(-CH2
CH2
CH2
CH2
-)、伸戊基(-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
-)、伸己基(-CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
CH2
-)，但並非僅限於此。較佳的，L1
、L2
是伸乙基。
具體來說，於上述式I所示之化合物中，L3
是伸甲基、伸乙基、伸丁基或伸異丙基(-CH2
CH(CH3
)-)，但並非僅限於此。更佳的，L3
是伸乙基。
依據本創作，前述穩定劑中可包含單獨一種如式I所示之化合物，亦可包含至少二種如式I所示之化合物。較佳的，所述穩定劑可由4-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]-1-[2-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]乙基-2,2,6,6-四甲基]哌啶 (4-[3-(3,5-di-t-Butyl-4-hydroxyphenyl)propionyloxy]-1-[2-[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionyl)所組成。
較佳的，於所述塑料組合物中，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述添加劑的用量為0.2重量份至0.95重量份。更佳的，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述添加劑的用量為0.3重量份至0.9重量份。再更佳的，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述添加劑的用量為0.45重量份至0.9重量份。
前述試驗可為本領域通常知識者所習知的，可例如耐候性試驗、雙氧水試驗、室內擺放試驗或廢氣試驗，但並非僅限於此。舉例而言，耐候性試驗可包括但不限於在高溫、高濕的環境下進行水解試驗，所述高溫、高濕的環境下是指溫度在55°C至100°C，相對溼度在70%至100%之間的環境。前述雙氧水試驗可在活性氧環境下進行，活性氧環境可例如浸泡在雙氧水溶液中進行，但並非僅限於此。前述的室內擺放試驗可在24°C至27°C環境下進行。前述的廢氣試驗可在氮氧化物環境下進行，氮氧化物環境可例如一氧化氮及/或二氧化氮環境下進行廢氣。
在一特定的實施態樣中，所述穩定劑可用於維持高溫、高濕的環境下塑料產品的抗張強度、用於維持活性氧環境下塑料產品的抗張強度或用於維持活性氧環境下塑料產品的伸長量等；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述添加劑的用量為0.45重量份至0.75重量份。
在另一特定的實施態樣中，所述穩定劑可用於維持高溫、高濕的環境下塑料產品的伸長量；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.75重量份至1重量份。
此外，有鑑於上述技術缺陷，本發明的一目的在於解決現有技術中塑料產品發生黃變之問題，從而提供一種有利於進一步提升塑料產品的品質、應用領域及市場價值的穩定劑用途。
本發明另外提供穩定劑用於抑制及/或減緩塑料產品的黃變的用途，其中所述穩定劑具有如式I所示之化合物：
式I
其中，R1
、R2
、R3
及R4
是各自獨立為C1至C6的烷基，
其中，L1
、L2
是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基，
其中，L3
是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基；所述塑料產品是由包含一高分子材料及所述穩定劑的一塑料組合物所製得，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份。
根據本發明的穩定劑用途，當將含有如式I所示之化合物的穩定劑與高分子材料混合後，製成的塑料產品在使用一段時間後仍能降低黃變的發生程度，故能提升塑料產品之品質、耐用性及增加其應用領域。
而於本說明書中所述抑制及/或減緩黃變的效果是指相較於未使用添加劑的對照組塑料產品，經過一週至一個月的試驗後具有較小的黃度差。
於此，R1
、R2
、R3
、R4
、L1
、L2
、L3
的種類可如同上方所述。
較佳的，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述添加劑的用量為0.45重量份至1重量份，更佳的，所述添加劑的用量為0.55重量份至0.95重量份。
前述試驗可為本領域通常知識者所習知的，可例如耐候性試驗、雙氧水試驗、室內擺放試驗、或廢氣試驗，但並非僅限於此。舉例而言，耐候性試驗可包括但不限於在高溫、高濕的環境下進行水解試驗，所述高溫、高濕的環境下是指溫度在55°C至100°C，相對溼度在70%至100%之間的環境。前述雙氧水試驗可在活性氧環境下進行，活性氧環境可例如浸泡在雙氧水溶液中進行，但並非僅限於此。前述的室內擺放試驗可在24°C至27°C環境下進行。前述的廢氣試驗可在氮氧化物環境下進行，氮氧化物環境可例如在一氧化氮及/或二氧化氮環境下進行廢氣。
在一特定的實施態樣中，所述穩定劑可用於抑制及/或減緩活性氧環境下塑料產品的黃變；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.45重量份至0.75重量份。
在另一特定的實施態樣中，所述穩定劑可用於抑制及/或減緩氮氧化物環境下塑料產品的黃變；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.75重量份至1重量份。
較佳的，所述穩定劑還能用於維持塑料產品的機械性質；即，所述穩定劑既能用於抑制及/或減緩塑料產品的黃變之外，還能同時用於維持塑料產品的機械性質。
較佳的，前述穩定劑由4-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]-1-[2-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]乙基-2,2,6,6-四甲基]哌啶所組成。
本發明另外提供一種塑料組合物，其包含一高分子材料及一穩定劑；其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份；所述穩定劑含有如式I所示之化合物：式I
其中，R1
、R2
、R3
及R4
是各自獨立為C1至C6的烷基，
其中，L1
、L2
是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基，
其中，L3
是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基。
於此，R1
、R2
、R3
、R4
、L1
、L2
、L3
的種類可如同上方所述。
在一特定的實施態樣中，上述塑料組合物是以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.45重量份至0.75重量份。在此用量下，所述穩定劑能較佳地維持高溫、高濕環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的抗張強度、能較佳地維持活性氧環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的抗張強度、能較佳地維持活性氧環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的伸長量，及/或所述穩定劑能較佳地抑制及/或減緩活性氧環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的黃變。
在另一特定的實施態樣中，上述塑料組合物是以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.75重量份至1重量份。在此用量下，所述穩定劑能較佳地維持高溫、高濕環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的抗張強度、能較佳地維持活性氧環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的抗張強度、較佳地維持活性氧環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的伸長量，及/或所述穩定劑能較佳地抑制及/或減緩氮氧化物環境下所述塑料組合物製得的塑料產品的黃變。
本發明另外提供一種塑料產品，其是由前述塑料組合物所製得。
較佳的，所述塑料產品可為熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品。相較於市面上現有熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品，添加含有所述式I化合物的穩定劑的熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品經過一段時間使用後，仍能維持抗張強度、伸長量、降伏強度、斷面縮率等機械性質，且即使發生黃變的程度也較不明顯，故能確保塑料產品的品質及其性能、提高耐用性，使其得以被廣泛應用在各種領域中。
穩定劑：
化合物I-1：
4-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]-1-[2-[3-(3,5-二-T-丁基-4-羥苯基)丙醯基氧基]乙基-2,2,6,6-四甲基]哌啶，商品型號：CHINOX®
722，CAS No.73754-27-5，購自雙鍵化工股份有限公司。
化合物I-2：
苯丙酸-3-（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-5-甲基-1-[2-[3-[3-（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-5-甲基苯基]-1-氧代丙氧基]乙基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯 (Benzenepropanoic acid-3-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-5-methyl-1-[2-[3-[3-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-5-methylphenyl]-1-oxopropoxy]ethyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 136607-20-0。
化合物I-3：
苯丙酸-3-（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-5-丙基-1-[2-[3-[3-（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-5-丙基苯基]-1-氧代丙氧基]乙基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯 (Benzenepropanoic acid-3-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-5-propyl-1-[2-[3-[3-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-5-propylphenyl]-1-oxopropoxy]ethyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 136607-22-2。
化合物I-4：
苯丙酸-3-（1,1-二甲基乙基）-5-乙基-4-羥基-1-[2[3-[3-（1,1-二甲基乙基）-5-乙基-4-羥基苯基]-1-氧代丙氧基]乙基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯 (Benzenepropanoic acid-3-(1,1-dimethylethyl)-5-ethyl-4-hydroxy-1-[2[3-[3-(1,1-dimethylethyl)-5-ethyl-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropoxy]ethyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 136607-21-1。
化合物I-5：
苯丙酸-3,5-雙（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-1-[[3[3,5-雙（1,1-二甲基乙基）-4-羥基苯基]-1-氧代丙氧基]甲基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯 (Benzenepropanoic acid-3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-1-[[3[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropoxy]methyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 204013-67-2。
化合物I-6：
苯丙酸-3-（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-5-甲基-1-[4-[[2-[3-（1,1-二甲基乙基-4-羥基-5-甲基苯基]乙酰基]氧基]丁基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯 (Benzenepropanoic acid-3-(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-5-methyl-1[4-[[2-[3-(1,1-dimethylethyl-4-hydroxy-5-methylphenyl]acetyl]oxy]butyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 158627-15-7。
化合物I-7：
苯丙酸-3,5-雙（1,1-二甲基乙基）-4-羥基-1-[2-[3[3,5-雙（1,1-二甲基乙基）-4-羥基苯基]-1-氧丙基]丙基]-2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基酯(Benzenepropanoic acid-3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxy-1-[2-[3[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenyl]-1-oxopropoxy]propyl]-2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl ester)，CAS No. 216690-09-4。
依據本創作，前述穩定劑中可包含單獨一種化合物，亦可搭配至少二種上述化合物配製成本創作之穩定劑。
實施例
1
之穩定劑：化合物
I-1
使用化合物I-1，結構如下：
比較例
1
之添加劑：
比較例1組合使用二種市售耐黃變劑，其係由以下二種試劑所組成：
(1) 75 wt%的三乙二醇醚-二(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酸酯 (ethylenebis(oxyethylene)-bis-(3-(5-tert-
butyl-4-hydroxy-m-
tolyl) propionate)，商品型號：CHINOX®
245，CAS No.36443-68-2，購自雙鍵化工股份有限公司；以及
(2) 25 wt%的胺基脲耐黃變劑：1,1,1´,1´-四甲基-4,4´(亞甲基雙對亞苯基)雙氨基脲 (1,1,1´,1´-tetramethyl-4,4´(methylene-di-p-phenylene) di-semicarbazide，簡稱UDT或HN-150)，商品型號：CHISORB®
1500，CAS No.85095-61-0，購自雙鍵化工股份有限公司。
實施例
1A
至
3A
、比較例
1
之塑料組合物
將前述實施例1的穩定劑及比較例1的添加劑分別與熱塑性聚氨酯(Covestro Utechllan 85A10)均勻混合，配製成實施例1A至3A、比較例1A的塑料組合物。
如下表1所示，實施例1A至3A的塑料組合物分別含有不同用量的實施例1的穩定劑，以熱塑性聚氨酯的總重為100重量份 (phr)，穩定劑之用量分別為0.9 phr、0.6 phr及0.3 phr；而比較例1A的塑料組合物中比較例1的添加劑之用量則高達1.33 phr。
實施例
1B
至
3B
、比較例
1B
之塑料產品
將前述實施例1A至3A及比較例1的塑料組合物，根據下述方法分別獲得實施例1B至實施例3B及比較例1的塑料產品。
具體來說，分別將實施例1A至3A及比較例1A的塑料組合物以雙螺桿壓出機於190°C至220°C下進行混煉，螺桿有效長度與直徑比(L/D)約36；混煉完成後所得之塑膠粒，再以80°C熱風循環烘箱除水4小時，再以立式射出成型機，於175°C至185°C的射出溫度，製作得到熱塑性聚氨酯產品。
實施例1B至3B及比較例1B之塑料產品與其所選用的穩定劑、添加劑樣品編號及其用量紀錄於下表1中。於此，所得之塑料產品可作為以下試驗例的試片，藉此分析各熱塑性聚氨酯產品在不同環境下的機械性質變化及耐黃變效果。
表1：實施例1B至3B及比較例1B之塑料產品
| 塑料產品編號 | 實施例1B | 實施例2B | 實施例3B | 比較例1B | |
| 穩定劑 | 編號 | 實施例1 | 實施例1 | 實施例1 | 比較例1 |
| 組成 | CHINOX® 722 | CHINOX® 722 | CHINOX® 722 | CHINOX® 245與 CHISORB® 1500 | |
| 用量 (phr) | 0.9 | 0.6 | 0.3 | 1.33 |
試驗例
1
：通過水解試驗評估塑料產品之機械性質穩定性
為了測試添加不同用量的實施例1的穩定劑與比較例1的添加劑之塑料組合物所製成的試片於高溫、高濕環境下的機械性質維持效果，本試驗例準備未添加任何穩定劑或添加劑的聚氨酯試片作為對照例，並以相同的水解試驗方法比較各實施例、比較例及對照例試片的抗張強度及伸長量之機械性質變化。
於進行水解試驗前，根據ASTM D638方法，利用萬能試驗機(廠牌：佳和科技有限公司，型號：TD-233，設定拉伸速率約150毫米/分鐘)測定各實施例、比較例1及對照例的試片的抗張強度(tensile strength，單位為公斤重/平方公分(kgf/cm2
))與伸長量(elongation，單位為%)，並將結果紀錄於表2中，作為起始抗張強度與伸長量。
接著，將前述試片置於70°C、相對濕度95%的環境中長達一週，取出試片放置隔夜後，再根據前述方法測定經水解試驗的試片之抗張強度與伸長量，分別得到水解試驗後的抗張強度數據與伸長量數據，再將水解試驗後的數據÷水解試驗前的數據×100%，分別得到每一試片的抗張強度維持率及伸長量維持率，其結果如表2所示。
表2：實施例1B至3B、比較例1B與對照例之試片經水解試驗的抗張強度維持率、伸長量維持率結果
| 塑料產品編號 | 對照例 | 實施例1B | 實施例2B | 實施例3B | 比較例1B |
| 起始抗張強度(kgf/cm2 ) | 3.20 | 3.47 | 3.51 | 3.44 | 3.40 |
| 水解試驗後之 抗張強度(kgf/cm2 ) | 2.54 | 3.32 | 3.39 | 3.23 | 3.08 |
| 抗張強度維持率(%) | 79.38 | 95.68 | 96.58 | 93.90 | 90.59 |
| 起始伸長量(%) | 1423.09 | 1423.84 | 1455.05 | 1457.25 | 1425.1 |
| 水解試驗後之 伸長量(%) | 1264.11 | 1380.65 | 1403.58 | 1400.25 | 1334.15 |
| 伸長量維持率(%) | 88.83 | 96.97 | 96.46 | 96.09 | 93.62 |
如上表2中水解試驗的抗張強度維持率結果所示，相較於對照例及比較例1B，實施例1B至3B的抗張強度維持率明顯較佳，可見得本發明實施例1的穩定劑在高溫、高濕的環境下確實可以使塑料產品維持優異的抗張強度，且實施例1的穩定劑的抗張強度維持效果亦優於比較例1的添加劑的抗張強度維持效果。此外，實施例1的穩定劑的用量(0.3至0.9 phr)遠小於比較例1之用量(1.33 phr)，其中以用量為0.6 phr的實施例2B之塑料產品於高溫、高濕之水解試驗下之抗張強度維持率最佳。而穩定劑用量為0.3 phr的實施例3B的塑料產品相較於對照例即顯示具有維持抗張強度的效果，也就是其添加量僅需業界常用添加劑用量的23%即可達到維持抗張強度的效果，且該抗張強度維持的效果更優於業界常用添加劑。因此，為了達到維持抗張強度的效果，選用實施例1的穩定劑，相較於業界常用的添加劑僅需少量即可達到維持抗張強度的效果，且更優異的抗張強度維持率。由此可見，選用實施例1的穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低穩定劑的所需用量，達到降低塑料產品(如實施例1B至3B)的生產成本，更能夠在較低穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的維持抗張強度效果，具有不可預期的效果。
雖然實施例1的穩定劑以0.3 phr的用量即可達到優良的抗張強度維持的效果，然而不同用量的實施例1的穩定劑實驗結果相比，可看出用量為0.6 phr及0.9 phr的穩定劑對於塑料產品的抗張強度維持效果較用量為0.3 phr的穩定劑對於塑料產品的抗張強度維持效果更佳。
而伸長量維持率的效果亦可由表2中得知類似的實驗意義。具體來說，實施例1B至3B的伸長量維持率相較於對照例及比較例1B明顯較佳，因此本發明實施例1的穩定劑在高溫、高濕的環境下確實可以使塑料產品維持優異的伸長量，且實施例1的穩定劑的伸長量維持效果亦優於比較例1的添加劑的伸長量維持效果。此外，實施例1的穩定劑之用量(0.3至0.9 phr)亦遠小於比較例1之用量(1.33 phr)，其中以用量為0.9 phr的實施例1B的塑料產品於高溫、高濕環境之水解試驗下之伸長量維持率最佳。而穩定劑用量為0.3 phr的實施例3B的塑料產品相較於對照例即顯示具有維持伸長量的效果，也就是其添加量僅需業界常用添加劑用量的23%即可達到維持伸長量的效果，且實施例1的穩定劑的伸長量維持效果更優於業界常用添加劑。故而，為了達到維持伸長量的效果，選用實施例1的穩定劑，相較於業界常用的添加劑僅需少量即可達到維持伸長量的效果，且更優異的伸長量維持率。由此可見，選用實施例1之穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低添加劑/穩定劑的所需用量，達到降低塑料產品(如實施例1B至3B)的生產成本，更能夠在較低添加劑/穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的維持伸長量效果，具有不可預期的效果。
雖然實施例1的穩定劑以0.3 phr的用量即可達到優良的伸長量維持的效果，然而不同用量的實施例1的穩定劑實驗結果相比，可看出用量為0.6 phr及0.9 phr的穩定劑對於塑料產品的伸長量維持效果較用量為0.3 phr的穩定劑對於塑料產品的伸長量維持效果更佳。
試驗例 2
：通過雙氧水試驗評估塑料產品之機械性質穩定性
為了測試添加不同用量的實施例1的穩定劑與比較例1的添加劑之塑料組合物所製成的試片浸泡於雙氧水的活性氧環境下的機械性質維持效果，如同試驗例1所述，本試驗例於進行雙氧水試驗之前也先記錄各實施例、比較例及對照例試片的抗張強度及伸長量之機械性質變化(其結果如同表2的起始抗張強度、起始伸長量欄位所示)，再以如下所述相同的雙氧水試驗方法紀錄、比較各實施例、比較例及對照例的抗張強度及伸長量強度及其維持率。
於進行雙氧水試驗前，根據ASTM D638方法，利用萬能試驗機(廠牌：佳和科技有限公司，型號：TD-233，設定拉伸速率約150毫米/分鐘)測定各實施例、比較例1及對照例的試片的抗張強度(tensile strength，單位為公斤重/平方公分(kgf/cm2
))與伸長量(elongation，單位為%)，並將結果紀錄於表3中，作為起始抗張強度與伸長量。
接著將各試片分別浸泡於1.7%雙氧水中長達兩週，再根據前述方法測定經雙氧水試驗之試片的抗張強度與伸長量，分別得到雙氧水試驗後的抗張強度數據與伸長量數據，再將雙氧水試驗後的數據÷雙氧水試驗前的數據×100%，分別得到每一試片的抗張強度維持率及伸長量維持率，其結果如表3所示。
表3：實施例1B至3B、比較例1B與對照例之試片經雙氧水試驗的抗張強度維持率、伸長量維持率結果
| 塑料產品編號 | 對照例 | 實施例1B | 實施例2B | 實施例3B | 比較例1B |
| 起始抗張強度(kgf/cm2 ) | 3.20 | 3.47 | 3.51 | 3.44 | 3.40 |
| 雙氧水試驗後抗張強度(kgf/cm2 ) | 2.73 | 3.35 | 3.43 | 3.31 | 3.12 |
| 抗張強度維持率(%) | 85.31 | 96.54 | 97.72 | 96.22 | 91.76 |
| 起始伸長量(%) | 1423.09 | 1423.84 | 1455.05 | 1457.25 | 1425.1 |
| 雙氧水試驗後伸長量(%) | 1254.53 | 1402.35 | 1448.21 | 1439.5 | 1401.1 |
| 伸長量維持率(%) | 88.16 | 98.49 | 99.53 | 98.78 | 98.32 |
如上表3中雙氧水試驗的抗張強度維持率結果所示，相較於比較例1B及對照例，實施例1B至3B的抗張強度維持率明顯較佳，由此可見本發明實施例1的穩定劑在雙氧水的活性氧環境下確實可以使塑料產品維持優異的抗張強度，且實施例1的穩定劑的伸長量維持效果亦優於比較例1的添加劑的伸長量維持效果。此外，實施例1的穩定劑的用量(0.3至0.9 phr)遠小於比較例1之用量(1.33 phr)，其中以用量為0.6 phr的實施例2B的塑料產品於雙氧水試驗下之抗張強度維持率最佳。而穩定劑用量為0.3 phr的實施例3B的塑料產品相較於對照例即顯示具有維持抗張強度的效果，也就是其添加量僅需業界常用添加劑用量的23%即可達到維持抗張強度的效果，且該抗張強度維持的效果更優於業界常用添加劑。因此，為了達到維持抗張強度的效果，選用實施例1的穩定劑，相較於業界常用的添加劑僅需少量即可達到維持抗張強度的效果，且更優異的抗張強度維持率。由此可見，選用實施例1的穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低添加劑/穩定劑的所需用量，達到降低如實施例1B至3B之塑料產品的生產成本，更能夠在較低添加劑/穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的維持抗張強度效果，具有不可預期的效果。
雖然實施例1的穩定劑以0.3 phr的用量即可達到優良的抗張強度維持的效果，然而不同用量的實施例1的穩定劑實驗結果相比，可看出用量為0.6 phr及0.9 phr的穩定劑對於塑料產品的抗張強度維持效果較用量為0.3 phr的穩定劑對於塑料產品的抗張強度維持效果更佳。
而伸長量維持率的效果，亦可由表3中得知類似的實驗意義。具體來說，實施例1B至3B的伸長量維持率相較於比較例1B及對照例明顯較佳，因此本發明實施例1的穩定劑在雙氧水的活性氧環境下確實可以使塑料產品維持優異的伸長量，且實施例1的穩定劑的伸長量維持效果優於比較例1的添加劑的伸長量維持效果。此外，實施例1的穩定劑之用量(0.3至0.9 phr)亦遠小於比較例1之用量(1.33 phr)，其中以用量為0.6 phr的實施例2B的塑料產品於雙氧水試驗下之伸長量維持率最佳。而穩定劑用量為0.3 phr的實施例3B的塑料產品相較於對照例即有維持伸長量的效果，也就是其添加量僅需業界常用添加劑用量的23%即可達到維持伸長量的效果，且該伸長量維持的效果更優於業界常用添加劑。故而，為了達到維持伸長量的效果，選用實施例1的穩定劑，相較於業界常用的添加劑僅需少量即可達到維持伸長量的效果，且更優異的伸長量維持率。由此可見，選用實施例1之穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低添加劑/穩定劑的所需用量，達到降低如實施例1B至3B之塑料產品的生產成本，更能夠在較低添加劑/穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的維持伸長量效果，具有不可預期的效果。由前述試驗例1、2機械性質維持率結果可知，不論是高溫、高濕或雙氧水存在的活性氧環境試驗進行分析，實施例1的穩定劑均展現維持塑料產品的抗張強度及伸長量等機械性質維持效果。此外，本發明之穩定劑更可控制在較低用量下，使塑料產品獲得更為優異的機械性質維持效果，兼具降低塑料產品的生產成本以及提升機械性質維持效果等功效，證實其具有不可預期的效果。因此進一步取抗張強度、伸長量等機械性質維持率較佳的實施例1B、2B測試在不同環境下的顏色變化，以測試本發明實施例1的穩定劑對於塑料產品的耐黃變效果。
試驗例
3
：通過室內擺放試驗評估塑料產品之耐黃變效果
首先，為了測試添加不同用量的實施例1的穩定劑與比較例1的添加劑之塑料組合物所製成的試片(實施例1B、實施例2B、比較例1B)於室內擺放的耐黃變效果，本試驗例準備未添加任何穩定劑或添加劑的聚氨酯試片作為對照例，並以相同的室內擺放試驗方法比較各實施例、比較例及對照例試片的黃變程度。
接著，將各試片於相同的室內環境(室溫)中擺放一個月後，再以肉眼觀察室內擺放試驗前、後的黃度變化。
而根據肉眼觀察的結果得知，實施例1B、2B與比較例1B的黃度變化相當，且相較於對照例的黃度變化皆來的要小，也就是對照例的黃變程度較為明顯，因此本發明的實施例1的穩定劑應用於塑料產品確實有如業界常用之添加劑具有耐黃變之效果，且相較於比較例1B的用量(1.33 phr)，可在較低用量(0.6、0.9 phr)即能達成耐黃變的效果。故而，若欲達到耐黃變的效果，選用實施例1的穩定劑，相較於業界常用的添加劑，僅需少量即可達到耐黃變的效果。由此可見，選用實施例1之穩定劑進行高分子加工，有利於降低添加劑/穩定劑的所需用量，而達到降低如實施例1B至2B之塑料產品的生產成本。
試驗例
4
：通過雙氧水試驗評估塑料產品之抑制及
/
或減緩因氧化而誘發的黃變效果
為了測試前述各實施例的穩定劑與比較例的添加劑之塑料組合物所製成的試片浸泡於雙氧水的活性氧環境下的耐黃變效果，本試驗例準備未添加任何穩定劑或添加劑的聚氨酯試片作為對照例，並以相同的雙氧水試驗方法比較各實施例、比較例及對照例試片的黃變程度。
於進行雙氧水試驗前，先將各實施例、比較例及對照例的試片，使用C/2光源並根據ASTM D1925測定黃度值(yellow index，YI)，作為其起始黃度值。接著，以試驗例2所述相同的雙氧水試驗方法，再根據ASTM D1925測定黃度值，以雙氧水試驗前、後的差值作為黃度差(ΔYI，由試片經室內雙氧水試驗後所測得之黃度值減去起始黃度值所計算而得)。黃度差的數值越大，代表試片經雙氧水試驗發生黃變的程度越明顯，試片的耐黃變效果較差。其結果如表4所示。
表4：實施例1B及2B、比較例1B及對照例之試片經雙氧水試驗結果
| 對照例 | 實施例1B | 實施例2B | 比較例1B | |
| 起始黃度值(YI) | -4.84 | -2.91 | -5.17 | -3.11 |
| 試驗後黃度值 | 2.57 | 0.63 | -1.80 | 1.46 |
| 黃度差(ΔYI) | 7.41 | 3.54 | 3.37 | 4.57 |
由上表4的雙氧水試驗的黃度測試結果可見，相較於比較例1B及未添加穩定劑之對照例，實施例1B及2B的黃度差明顯較小，可見得本發明實施例1B、2B的塑料產品通過雙氧水試驗能確實發揮較佳之耐黃變效果，證實實施例1之穩定劑能取代業界常用添加劑而有效抑制及減緩塑料產品發生黃變的程度，且能看出實施例1的穩定劑的耐黃變效果優於比較例1的添加劑的耐黃變效果。
再者，實施例1B及2B之穩定劑用量(分別為0.6、0.9 phr)遠小於業界常用添加劑比較例1之用量(1.33 phr)，其中以穩定劑的用量為0.6 phr的實施例2B的塑料產品於雙氧水試驗下之耐黃變效果最佳，也就是其用量僅需業界常用添加劑用量的45%即可達到耐黃變的效果。因此，選用實施例1的穩定劑相較於現有添加劑僅需少量即可達到耐黃變的效果，且其抑制黃變發生的程度更顯著優於現有添加劑。由此可見，選用實施例1之穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低添加劑/穩定劑的所需用量，達到降低如實施例1B、2B之塑料產品的生產成本，更能夠在較低添加劑/穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的耐黃變效果，具有不可預期的效果。
此外，將試驗例4的結果同時參照試驗例2的結果可發現在雙氧水試驗下，添加0.6 phr之本發明實施例1的穩定劑的塑料組合物製成之試片(實施例2B)不論是在抗張強度維持率、伸長量維持率等機械性質上或是抑制及/或減緩因氧化而誘發的黃變程度上均展現最佳的效果，其用量(0.6 phr)不僅小於業界常用添加劑的用量(1.33 phr)，且在用量較小的情況下，其帶來的機械性質維持率及抑制及/或減緩因氧化而誘發的黃變等效果均優於現有添加劑。
試驗例
5
：通過廢氣試驗評估塑料產品之抑制及
/
或減緩因氧化而誘發的黃變效果
為了測試前述各實施例的穩定劑與比較例的添加劑之塑料組合物所製成的試片經廢氣試驗的耐黃變效果，如同試驗例4所述，本試驗例於進行氮氧化物環境下的廢氣試驗之前也先記錄各實施例、比較例及對照例的起始黃度值(其結果如同表4的YI所示)，再以如下所述相同的廢氣試驗方法比較各實施例、比較例及對照例的黃變程度。
於進行廢氣試驗時，係根據美國紡織化學協會AATCC-164將前述各試片置於40°C、相對濕度25%至30%、含有5 ppm一氧化氮及5 ppm二氧化氮的環境下長達兩週，再根據ASTM D1925測定黃度值，以廢氣試驗前、後的差值作為黃度差，其結果如表5所示。
表5：實施例1B及2B、比較例1B及對照例之試片經廢氣試驗的黃度測試結果
| 對照例 | 實施例1B | 實施例2B | 比較例1B | |
| 起始黃度值(YI) | -4.84 | -2.91 | -5.17 | -3.11 |
| 試驗後黃度值 | -3.90 | -2.93 | -5.13 | -1.81 |
| 黃度差(ΔYI) | 0.94 | -0.02 | 0.04 | 1.3 |
由上表5的廢氣試驗的黃度測試可見，相較於未添加穩定劑對照例，實施例1B及2B的黃度差明顯較小，可見得本發明實施例1B、2B的試片通過廢氣試驗能確實發揮較佳之耐黃變效果；反觀含有業界常用添加劑的比較例1B的試片，不僅黃度差遠高於實施例1B及2B，且其黃度差亦高於未添加添加劑或穩定劑的對照例，亦即含有業界常用添加劑的比較例1B的試片未有在廢氣試驗下的耐黃變效果，因此，證實實施例1之穩定劑能取代業界常用添加劑而有效抑制及減緩塑料產品發生黃變的程度。
從表5中的結果看出實施例1B、2B的黃度差遠低於比較例1B的黃度差，其中又以穩定劑的用量為0.9 phr的實施例1B試片於廢氣試驗下之耐黃變效果最佳，而用量為0.6 phr的實施例2B的試片於廢氣試驗下即具有耐黃變效果，反觀，便業界常用添加劑比較例1之用量(1.33 phr)為實施例1的穩定劑的用量(0.6 phr)的2.22倍，仍無法達到相較於對照例的耐黃變效果。也就是本發明實施例1的穩定劑的用量僅需業界常用添加劑的用量的45%即可達到耐黃變的效果，且該耐黃變的效果遠優於使用業界常用添加劑。因此，選用實施例1的穩定劑相較於業界常用的添加劑僅需少量即可達到耐黃變的效果，且更優異的耐黃變效果。由此可見，選用實施例1之穩定劑進行高分子加工，不僅有利於降低穩定劑的所需用量，達到降低如實施例1B、2B之塑料產品的生產成本，更能夠在較低穩定劑的用量下使塑料產品獲得較為顯著的耐黃變效果，具有不可預期的效果。
由前述試驗例3至5的耐黃變試驗例結果，不論是通過室內擺放試驗、雙氧水試驗或廢氣試驗進行評估、分析，本發明的實施例1的穩定劑在適當的添加量下，均展現其應用於高分子加工時的優異耐黃變效果。此外，本發明之穩定劑更可控制在較低用量下，使塑料產品獲得更為優異的耐黃變效果，兼具降低塑料產品的生產成本以及提升耐黃變效果等功效，證實其具有不可預期的效果。
綜合上述試驗例之結果，本發明之穩定劑在較低用量的情況下，使塑料產品獲得更為優異的機械性質維持、抑制及/或黃變效果，因此本發明不僅能降低塑料產品的生產成本，更能提升塑料產品的機械性質維持率、耐黃變效果，增進塑料產品的品質、提高塑料產品耐用性，而具有不可預期的效果。
上述實施例僅係為說明本創作之例示，並非於任何方面限制本創作所主張之權利範圍。本創作所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述具體實施例。
無
無
無
Claims (13)
- 一種穩定劑用於維持塑料產品的機械性質之用途，其中所述穩定劑具有如式I所示之化合物：式I 其中，R1 、R2 、R3 及R4 是各自獨立為C1至C6的烷基， 其中，L1 、L2 是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基， 其中，L3 是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基；所述塑料產品是由包含一高分子材料及所述穩定劑的一塑料組合物所製得，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份。
- 如請求項1所述的用途，其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.3重量份至0.9重量份。
- 如請求項1或2所述的用途，其中所述機械性質包含抗張強度維持率、伸長量維持率、降伏強度維持率、斷面縮率維持率或其組合。
- 一種穩定劑用於抑制及/或減緩塑料產品的黃變的用途，其中所述穩定劑含有如式I所示之化合物：式I 其中，R1 、R2 、R3 及R4 是各自獨立為C1至C6的烷基， 其中，L1 、L2 是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基， 其中，L3 是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基； 所述塑料產品是由包含一高分子材料及所述穩定劑的一塑料組合物所製得，以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份。
- 如請求項4所述的用途，其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.45重量份至1重量份。
- 如請求項4或5所述的用途，其中所述穩定劑用於抑制及/或減緩活性氧環境下塑料產品的黃變；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.45重量份至0.75重量份。
- 如請求項4或5所述的用途，其中所述穩定劑用於抑制及/或減緩氮氧化物環境下塑料產品的黃變；以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.75重量份至1重量份。
- 如請求項4或5所述的用途，其中所述穩定劑包括用於維持塑料產品的機械性質之用途。
- 一種塑料組合物，其包含一高分子材料及一穩定劑；其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.1重量份至1重量份；所述穩定劑含有如式I所示之化合物：式I 其中，R1 、R2 、R3 及R4 是各自獨立為C1至C6的烷基， 其中，L1 、L2 是各自獨立為C1至C6的直鏈伸烷基， 其中，L3 是C1至C6的直鏈伸烷基或C3至C6的支鏈伸烷基。
- 如請求項9所述的塑料組合物，其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.45重量份至0.75重量份。
- 如請求項9所述的塑料組合物，其中以所述高分子材料的總重量為100重量份，所述穩定劑的用量為0.75重量份至1重量份。
- 一種塑料產品，其係由如請求項9至11中任一項所述的塑料組合物所製得。
- 如請求項12所述的塑料產品，其為熱塑性聚氨酯產品或氨綸產品。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |