TW202210581A - 改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜 - Google Patents

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Abstract

本發明公開一種改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，改性熱塑性聚酯彈性體是由熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯及相容劑所形成。以所述改性熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量份，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份。以所述熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量百分比，所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。

Description

改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜
本發明涉及一種改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，特別是涉及一種可作為透溼防水膜材料的改性熱塑性聚酯彈性體，改性熱塑性聚酯彈性體製成的透溼防水膜具有良好的透溼度。
透濕防水膜是一種可允許水氣通過，但會阻擋液體水分子通過的薄膜。水氣為氣體狀態的水分子，由於體積非常細小，可藉由毛細現象原理，由透濕防水膜的一側滲透至另一側，從而達到透水氣（濕氣）的效果。然而，一旦水氣凝結成液體水分子，在表面張力以及內聚力的共同作用下，液體水分子會傾向聚集形成一體積較大的分子團，進而無法由透濕防水膜的一側穿過至另一側，因此，透濕防水膜可具有防水的效果。
現有的透溼防水膜大多是以聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene，PTFE）作為主要材料，製得具有微孔的透溼防水膜。具有微孔的透溼防水膜的透溼機制，是利用膜兩側的水蒸氣壓差，以驅使水蒸氣穿過微孔以達到透濕的效果。然而，於長時間使用後，透溼防水膜的微孔可能會被堵塞，導致透溼防水膜的透濕效果下降。並且，聚四氟乙烯製成的透溼防水膜，具有不易分解的問題，容易對環境造成負荷。
根據上述內容可得知，現有的透溼防水膜具有透濕效果會隨時間降低，以及透溼防水膜本身不易分解的問題。為了克服上述問題，本發明提供一種改性熱塑性聚酯彈性體，本發明的改性熱塑性聚酯彈性體因具有良好的透濕特性，而可用於製造透溼防水膜，並可應用於機能服飾上，例如：醫療隔離衣和防護衣，但本發明不限於此。
本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜。本發明的改性熱塑性聚酯彈性體以及透溼防水膜具有良好的透溼度，且使用了高比例的再生塑膠，可達到重複利用回收塑膠的效果。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種改性熱塑性聚酯彈性體。所述改性熱塑性聚酯彈性體是由熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯及相容劑所形成。以所述改性熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量份，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份。以所述熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量百分比，所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。
於本發明的其他實施例中，所述硬鏈段是由芳香族聚酯所構成，所述軟鏈段是由脂肪族聚酯或脂肪族聚醚所構成。
於本發明的其他實施例中，構成所述硬鏈段的芳香族聚酯，是選自於由聚對苯二甲酸丁二酯及聚對苯二甲酸乙二酯所構成的群組。
於本發明的其他實施例中，所述軟鏈段是由脂肪族聚醚所構成，所述脂肪族聚醚是選自於由聚四亞甲基醚二醇及聚乙二醇所構成的群組。
於本發明的其他實施例中，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度（intrinsic viscosity，IV）為0.7至0.75。
於本發明的其他實施例中，所述相容劑是選自於由下列所構成的群組：多羧酸烴類、脂肪族酸酐、多官能基環氧化物及其組合物。
於本發明的其他實施例中，所述相容劑是選自於由下列所構成的群組：2,2,4,4-二苯基四羧酸、3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸、均苯四酸二酐、環戊烷四羧酸、四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、甘油二縮水甘油醚及其組合物。
於本發明的其他實施例中，所述改性熱塑性聚酯彈性體進一步包括一抗氧化劑，所述氧化劑是選自於由下列所構成的群組：四（3,5-二叔丁基-4-羥基）苯丙酸季戊四醇酯、三（2,4-二叔丁基）亞磷酸苯酯、3-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八烷醇酯及其組合物。
於本發明的其他實施例中，所述改性熱塑性聚酯彈性體的邵氏硬度為30D至60D。
為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是提供一種透溼防水膜。形成所述透溼防水膜的材料包括熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯及相容劑。以所述改性熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量份，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份。以所述熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量百分比，所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。所述透溼防水膜的透溼度為大於或等於25000 g/m2 •day。
於本發明的其他實施例中，所述透溼防水膜的厚度為10微米至50微米。
於本發明的其他實施例中，所述透溼防水膜不具有微孔。
本發明所提供的改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，其能通過“所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段”以及“所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份”的技術方案，製得具有高透溼度的透溼防水膜。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不背離本發明的構思下進行各種修改與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。
本發明提供一種改性熱塑性聚酯彈性體及其製成的透溼防水膜。本發明的改性熱塑性聚酯彈性體包括熱塑性聚酯彈性體（thermoplastic polyester elastomer，TPEE）以及再生聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET），如此一來，本發明的改性熱塑性聚酯彈性體中可包含高比例的回收塑膠，以達到回收再利用的效果。
熱塑性聚酯彈性體具有優良的加工特性，適用於射出成型、吹膜成型或是擠出成型的製造方式。並且，熱塑性聚酯彈性體還兼具了橡膠的柔軟性與彈性以及工程塑料的剛性與化學穩定性。
於本發明中，通過選用特定的硬鏈段（hard segment）及軟鏈段（soft segment），並調控硬鏈段與軟鏈段的重量比例，可聚合形成透溼防水特性良好的熱塑性聚酯彈性體。即使本發明的熱塑性聚酯彈性體進一步與不具透溼防水特性的再生聚對苯二甲酸乙二酯相混，仍可具有一定程度的透溼防水特性。因此，本發明的改性熱塑性聚酯彈性體可用於製造透溼防水膜，且透溼防水膜的成分中包含了高比例的回收塑膠，而可達到重複利用回收塑膠的效果。以下將以具體實施例詳細說明。
[熱塑性聚酯彈性體]
本發明的熱塑性聚酯彈性體，是由硬鏈段與軟鏈段交錯排列所構成的嵌段式共聚高分子（block copolymer），其中，以熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量百分比，熱塑性聚酯彈性體包含了25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。較佳的，熱塑性聚酯彈性體包含了30重量百分比至70重量百分比的硬鏈段以及30重量百分比至70重量百分比的軟鏈段。
於一較佳實施例中，軟鏈段的含量高於硬鏈段的含量，也就是說，熱塑性聚酯彈性體包含了25重量百分比至小於50重量百分比的硬鏈段以及50重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。更佳的，軟鏈段的含量高於硬鏈段的含量，熱塑性聚酯彈性體包含了30重量百分比至小於50重量百分比的硬鏈段以及50重量百分比至70重量百分比的軟鏈段。如此一來，熱塑性聚酯彈性體可具有較佳的透濕性。
熱塑性聚酯彈性體中的硬鏈段是由芳香族聚酯所構成，其中，芳香族聚酯是由芳香族二羧酸及脂肪族二醇，或是由芳香族二羧酸及脂環族二醇經共聚縮合反應而形成。芳香族二羧酸可以是但不限於：苯二羧酸、二苯基二羧酸或萘二羧酸；脂肪族二醇可以是但不限於：乙二醇、丙二醇、丁二醇或己二醇；脂環族二醇可以是但不限於：環己烷二醇。具體來說，硬鏈段的數量平均分子量為30000至80000。
於一較佳實施例中，構成硬鏈段的芳香族聚酯是選自於由下列所構成的群組：聚對苯二甲酸乙二酯及聚對苯二甲酸丁二酯（polybutylene terephthalate，PBT），但不以此為限。
熱塑性聚酯彈性體中的軟鏈段是由脂肪族聚酯或脂肪族聚醚所構成，其中，脂肪族聚酯是由脂肪族二羧酸及脂肪族二醇，或是由脂肪族二羧酸及脂環族二醇經共聚縮合反應而形成。脂肪族聚醚是由脂肪族二醇共聚縮合反應而形成，或是由環氧烷及脂肪族二醇開環聚合而形成。脂肪族二羧酸可以是但不限於：丙酸、己酸、庚酸、辛酸或月桂酸；脂肪族二醇可以是但不限於：乙二醇、丙二醇、丁二醇或己二醇；脂環族二醇可以是但不限於：環己烷二醇；環氧烷可以是但不限於：環氧乙烷、環氧丙烷或四氫呋喃。具體來說，軟鏈段的數量平均分子量為30000至80000。
於一較佳實施例中，軟鏈段是由脂肪族聚醚所構成，脂肪族聚醚是選自於由下列所構成的群組：聚乙二醇（polyethylene glycol，PEG）及聚四亞甲基醚二醇（polytetramethylene ether glycol，PTMEG），但不以此為限。
於合成熱塑性聚酯彈性體時，可先聚合形成包括前述軟鏈段的前驅物樹脂組成物，也就是先混合脂肪族二羧酸及脂肪族二醇，或是混合脂肪族二羧酸及脂環族二醇進行縮合反應，或是先混合環氧烷及脂肪族二醇進行開環聚合反應。接著，再將合成前述硬鏈段所需的單體（例如：芳香族二羧酸以及脂肪族二醇或脂環族二醇），投入前驅物樹脂組成物中，待聚合反應結束後，即可完成本發明的熱塑性聚酯彈性體。上述熱塑性聚酯彈性體的製造步驟僅用於說明，並非用於限制本發明。
[改性熱塑性聚酯彈性體]
將上述熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯、相容劑及抗氧化劑於熔融狀態相混，以形成本發明的改性熱塑性聚酯彈性體。以改性熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量份，再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份，相容劑的含量為0.1重量份至3重量份，抗氧化劑的含量為0.2重量份至3重量份。
再生聚對苯二甲酸乙二酯的來源可以是回收的寶特瓶瓶片，回收的寶特瓶瓶片在經過回收、處理及再生的步驟後，可製得再生聚對苯二甲酸乙二酯。於本實施例中，再生聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度為0.7至0.75，再生聚對苯二甲酸乙二酯的數量平均分子量為40000至60000。
相容劑的添加，可提升熱塑性聚酯彈性體與再生聚對苯二甲酸乙二酯之間的相容性，以獲得特性均勻的改性熱塑性聚酯彈性體。於本實施例中，相容劑可以是選自於由下列所構成的群組：多羧酸烴類、脂肪族酸酐、多官能基環氧化物及其組合物。例如：相容劑可以是選自於由下列所構成的群組：2,2,4,4-二苯基四羧酸、3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸、均苯四酸二酐、環戊烷四羧酸、四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、甘油二縮水甘油醚及其組合物。
抗氧化劑的添加，可避免改性熱塑性聚酯彈性體在水霧、臭氧或陽光照射的環境下，因與自由基反應而斷鏈降解。氧化劑可以是選自於由下列所構成的群組：四（3,5-二叔丁基-4-羥基）苯丙酸季戊四醇酯、三（2,4-二叔丁基）亞磷酸苯酯、3-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八烷醇酯及其組合物。
具體來說，改性熱塑性聚酯彈性體的邵氏硬度為30D至60D。
[透溼防水膜]
本發明的透溼防水膜可通過擠出或塗佈的方式製得，但不限於此。形成透溼防水膜的材料包括前述改性熱塑性聚酯彈性體，也就是說，形成透溼防水膜的材料包括前述的熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯以及相容劑，且各成分比例大致與前述相同，故於此不再贅述。
於本實施例中，是以擠出的方式製得透溼防水膜。將前述熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯、相容劑及抗氧化劑投入雙螺桿壓出機，經擠出及拉伸的步驟後，便可製得本發明的透溼防水膜。於本發明中，透溼防水膜的厚度為10微米至50微米。
於其他實施例中，亦可以塗佈的方式製得透溼防水膜。將前述熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯、相容劑及抗氧化劑以溶劑溶解，塗佈於基材後進行乾燥烘烤，自基材上剝離後即可獲得本發明的透溼防水膜。
並且，本發明的透溼防水膜屬於無孔親水膜，也就是說，本發明的透溼防水膜不具有微孔。不同於具有微孔的透溼防水膜，無孔的透溼防水膜的透溼機制，是利用材料中的親水鏈段或親水基團吸收水分，待水分擴散至透溼防水膜的另一側後再放濕，以達到透水氣（濕氣）的效果。由於本發明的透溼防水膜不具有微孔，即使長時間使用後，也不會因微孔被堵塞而造成透濕效果下降的問題。
為證實本發明的改性熱塑性聚酯彈性體，可用於製造透溼防水膜，本發明製備了實施例1至3（E1至E3）及比較例1（C1）的透溼防水膜，其厚度為15微米。透溼防水膜的成分含量列於表1中，並根據JIS L1099 B1的方法進行透溼度的測試。
表1
改性熱塑性聚酯彈性體（100重量份） 透溼防水膜
  硬鏈段 軟鏈段 硬鏈段：軟鏈段（重量比例） 再生PET （重量份） 透溼度（g/m2 •day）
E1 PBT PTMEG、PEG 3：7 1至10 85000至小於130000
E2 PBT PTMEG、PEG 5：5 11至30 50000至小於85000
E3 PBT PTMEG、PEG 5：5 31至50 25000至小於50000
C1 PBT PTMEG、PEG 7：3 51至70 10000至小於25000
根據表1的結果可得知，本發明的透溼防水膜具有優異的透溼度，當改性熱塑性聚酯彈性體中再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為不高於50 wt%時，透溼防水膜的透溼度為大於或等於25000 g/m2 •day。較佳的，當改性熱塑性聚酯彈性體中再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為不高於30 wt%時，透溼防水膜的透溼度為大於或等於50000 g/m2 •day。
在改性熱塑性聚酯彈性體中，分子鏈上的親水性官能基團具有一定的親水能力。因此，當透溼防水膜其中一側濕氣較高時，親水性官能基團可吸收水氣，再通過擴散現象，水氣可穿透透溼防水膜並由另一側排出，使透溼防水膜具備透濕氣的能力。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，其能通過“所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段”的技術方案，製得具有高透溼度的透溼防水膜。
更進一步而言，本發明所提供的改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，其能通過“所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份”的技術方案，達到重複利用回收塑膠的效果。
更進一步而言，本發明所提供的改性熱塑性聚酯彈性體及透溼防水膜，其能通過“相容劑是選自於由下列所構成的群組：多羧酸烴類、脂肪族酸酐、多官能基環氧化物及其組合物”的技術方案，使改性熱塑性聚酯彈性體與再生聚對苯二甲酸乙二酯具有良好的混合均勻性。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。
無

Claims (12)

  1. 一種改性熱塑性聚酯彈性體，其是由熱塑性聚酯彈性體、再生聚對苯二甲酸乙二酯及相容劑所形成；其中，以所述改性熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量份，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的含量為大於0重量份至50重量份；其中，以所述熱塑性聚酯彈性體的總重為100重量百分比，所述熱塑性聚酯彈性體中包括25重量百分比至75重量百分比的硬鏈段以及25重量百分比至75重量百分比的軟鏈段。
  2. 如請求項1所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述硬鏈段是由芳香族聚酯所構成，所述軟鏈段是由脂肪族聚酯或脂肪族聚醚所構成。
  3. 如請求項2所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，構成所述硬鏈段的芳香族聚酯，是選自於由聚對苯二甲酸丁二酯及聚對苯二甲酸乙二酯所構成的群組。
  4. 如請求項2所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述軟鏈段是由脂肪族聚醚所構成，所述脂肪族聚醚是選自於由聚四亞甲基醚二醇及聚乙二醇所構成的群組。
  5. 如請求項1所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述再生聚對苯二甲酸乙二酯的特性黏度為0.7至0.75。
  6. 如請求項1所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述相容劑是選自於由下列所構成的群組：多羧酸烴類、脂肪族酸酐、多官能基環氧化物及其組合物。
  7. 如請求項6所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述相容劑是選自於由下列所構成的群組：2,2,4,4-二苯基四羧酸、3,3,4,4-二苯甲酮四羧酸、均苯四酸二酐、環戊烷四羧酸、四氫鄰苯二甲酸二縮水甘油酯、甘油二縮水甘油醚及其組合物。
  8. 如請求項1所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述改性熱塑性聚酯彈性體進一步包括一抗氧化劑，所述氧化劑是選自於由下列所構成的群組：四（3,5-二叔丁基-4-羥基）苯丙酸季戊四醇酯、三（2,4-二叔丁基）亞磷酸苯酯、3-（3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八烷醇酯及其組合物。
  9. 如請求項1所述的改性熱塑性聚酯彈性體，其中，所述改性熱塑性聚酯彈性體的邵氏硬度為30D至60D。
  10. 一種透溼防水膜，其是由如請求項1至9中任一項所述的改性熱塑性聚酯彈性體所製得，所述透溼防水膜的透溼度為大於或等於25000g/m2 ·day。
  11. 如請求項10所述的透溼防水膜，其中，所述透溼防水膜的厚度為10微米至50微米。
  12. 如請求項10所述的透溼防水膜，其中，所述透溼防水膜不具有微孔。
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