TWI637016B - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種樹脂組成物，包括經表面改質之碳的同素異形體以及樹脂。經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例為15:1至6:1，在200 nm至450 nm波長下的吸光值（Absorbance）為1.2至2.5。
Description
本發明是有關於一種樹脂組成物，且特別是有關於一種不具有毒性且具有更佳之光吸收力的樹脂組成物。
在室外環境中，通常使用以樹脂作為材料的遮蔽裝置（例如遮陽板等建材），或著使用樹脂塗料對物件設備（例如欄杆、管道或門窗等建材）進行塗布，以發揮保護或裝飾的作用。然而，當以樹脂作為材料的裝置或樹脂塗料長期暴露於室外環境時，在日曬的作用下，基於UV光對樹脂的破壞，可能縮短使用壽命，同時也存在安全風險。因此，需要在作為材料的樹脂或塗料組成物中加入光吸收劑，以降低UV光長期曝曬的損害，進而延長使用壽命，並改善劣化及安全性問題。
然而，在習知用於室外環境的樹脂或塗料組成物中，大多使用具有毒性的光吸收劑。基於近年來環保議題受到重視，發展不具有毒性且具有更佳的光吸收力之光吸收劑，並應用於樹脂組成物或樹脂塗料中，為本領域技術發展的重要課題。
本發明提供一種樹脂組成物，不具有毒性且具有更佳之光吸收力，能夠降低UV光長期曝曬的損害，進而延長使用壽命，並改善劣化及安全性問題。
本發明的樹脂組成物包括經表面改質之碳的同素異形體以及樹脂。經表面改質之碳的同素異形體具有sp2結構且C：O比例為15:1至6:1，在200 nm至450 nm波長下的吸光值（Absorbance）為1.2至2.5。
在本發明的一實施例中，以樹脂組成物的總重量計，經表面改質之碳的同素異形體的含量為0.01 wt%至2 wt%，樹脂的含量為75wt%至90wt%。
在本發明的一實施例中，表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。
在本發明的一實施例中，樹脂包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）、環氧樹脂（Epoxy）、聚酯樹脂或硝基樹脂。
在本發明的一實施例中，樹脂組成物更包括顏料、溶劑、添加劑及填充劑，與樹脂以及經表面改質之碳的同素異形體混合形成樹脂塗料。
在本發明的一實施例中，以樹脂塗料的總重量計，經表面改質之碳的同素異形體的含量為0.01 wt%至2 wt%，樹脂的含量為40 wt%至50 wt%，顏料的含量5 wt%至10 wt%，溶劑的含量為25 wt%至40 wt%，添加劑的含量為3 wt%至5 wt%，填充劑的含量為1 wt%至3 wt%。
在本發明的一實施例中，樹脂包括聚碳酸酯（PC）、環氧樹脂（Epoxy）、聚酯樹脂或硝基樹脂。
在本發明的一實施例中，樹脂塗料的百格附著性測試結果為4B至5B。
在本發明的一實施例中，經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括以下步驟。首先，使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基。之後使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為15:1至6:1。
在本發明的一實施例中，弱鹼溶液包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液。
在本發明的一實施例中，強酸溶液包括硫酸水溶液或硝酸水溶液。
在本發明的一實施例中，取代基包括羧基、羥基或醯胺基。
基於上述，本發明的樹脂組成物包括經表面改質之碳的同素異形體作為光吸收劑，其具有sp2結構且C：O比例為25:1至1:1，在200 nm至450 nm波長下的吸光值為1.2至2.5，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。相較於習知的光吸收劑，本發明經表面改質之碳的同素異形體具有更好的光吸收能力。另一方面，本發明所使用的碳之同素異形體不具有毒性，因此，相較於習知的光吸收劑，能夠降低對環境的污染性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例作詳細說明如下。
以下，將以第一實施例及第二實施例詳細描述本發明的樹脂組成物。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。
第一實施例
在第一實施例中，樹脂組成物可包括經表面改質之碳的同素異形體以及樹脂。此時，樹脂組成物可適用於製成例如遮陽板等建材，但並不以此為限，亦適用於製成任何需要長期暴露於室外環境經受日曬的各種裝置物件。以下將詳細說明所提到的成分。
＜ 經表面改質之碳的同素異形體 ＞
本發明的經表面改質之碳的同素異形體可包括石墨烯或奈米鑽石，其具有sp2結構且C：O比例例如是25:1至1:1，較佳例如是15:1至6:1。當C：O比例為15:1至6:1時，碳的同素異形體經表面改質而具有OH或C=O基團，因此，使材料能夠與水形成氫鍵而增加水溶性。然而，當C:O比例過低時，則導致水溶性不佳。當C:O比例過高時，水溶性雖佳，但因雙鍵結構被破壞導致吸光能力大幅下滑。
本發明經表面改質之碳的同素異形體，在200 nm至450 nm波長（紫外線波長）下的吸光值（Absorbance）為1.2至2.5，因此，可作為有效的光吸收劑，能夠在室外環境中降低UV光長期曝曬的損害，進而延長樹脂的使用壽命。相較於習知的光吸收劑，本發明經表面改質之碳的同素異形體具有更好的光吸收能力。更詳細而言，以樹脂組成物的總重量計，經表面改質之碳的同素異形體的含量例如是0.01 wt%至2 wt%。
在本發明中，經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括以下步驟。首先，使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基。之後，使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應，以使經表面改質之碳的同素異形體的C：O比例為15:1至6:1。更詳細而言，弱鹼溶液可包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液以調整PH值，強酸溶液可包括硫酸水溶液或硝酸水溶液，取代基可包括羧基、羥基或醯胺基。
＜ 樹脂 ＞
在本實施例中，樹脂例如是植物性天然樹脂或合成樹脂，合成樹脂可包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚氨酯（PU）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）、環氧樹脂（Epoxy）、聚酯樹脂、硝基樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）或聚醯亞胺（PI）。以樹脂組成物的總重量計，樹脂的含量例如是75 wt%至90 wt%。
第二實施例
在第二實施例中，除了經表面改質之碳的同素異形體以及樹脂之外，樹脂組成物可更包括顏料、溶劑、添加劑及填充劑，與樹脂以及經表面改質之碳的同素異形體混合形成樹脂塗料。樹脂塗料可適用於對長期暴露於室外環境經受日曬的物件設備（例如欄杆、管道或門窗等建材，但本發明並不以此為限）進行塗布，以發揮保護作用。以下將詳細說明所提到的成分。為了簡潔說明的目的，上文中已針對經表面改質之碳的同素異形體進行詳細敘述，且在本實施例中經表面改質之碳的同素異形體在樹脂組成物中的含量亦與上文第一實施例相同，故在此不予贅述。
＜ 樹脂 ＞
在本實施例中，樹脂例如是植物性天然樹脂或合成樹脂，合成樹脂可包括聚碳酸酯（PC）、環氧樹脂（Epoxy）、聚酯樹脂或硝基樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯（PET）、聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）或聚醯亞胺（PI）。以樹脂塗料的總重量計，樹脂的含量例如是40 wt%至50 wt%。
＜ 顏料 ＞
在本實施例中，顏料可包括無機顏料、有機顏料、防蝕顏料、鋁粉、碳酸鈣、碳黑或二氧化鈦顏料。以樹脂塗料的總重量計，顏料的含量例如是5 wt%至10 wt%。顏料例如是微粉末狀的有色物質，不溶於水或油且均勻分散於介質中，能夠賦予塗膜遮蓋力及顏色，並具有保護或防蝕的效果。
＜ 溶劑 ＞
在本實施例中，溶劑可包括甲苯、各種酯、酮、醇或醚類。以樹脂塗料的總重量計，溶劑的含量例如是25 wt%至40 wt%。溶劑可幫助樹脂的流動與塗佈，且可調整黏度、流動性、乾燥速度及光澤，並於塗膜形成後即揮發。
＜ 添加劑 ＞
在本實施例中，添加劑可包括消泡劑、平坦劑、防沉劑、催化劑、光穩定劑或UV吸收劑。以樹脂塗料的總重量計，添加劑的含量例如是3 wt%至5 wt%。添加劑可用來提昇品質，其中光穩定劑可防止有害的紫外線輻射。
＜ 填充劑 ＞
在本實施例中，填充劑可包括碳酸鈣、滑石粉、雲母粉或矽酸鹽。以樹脂塗料的總重量計，填充劑的含量例如是1 wt%至3 wt%。填充劑能夠增加塗膜厚度、降低成本。
以下，藉由實驗例來詳細說明上述實施例所提出的樹脂組成物及其特性。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。
實驗例
為了證明本發明經表面改質之碳的同素異形體具有良好的光吸收能力，可作為光吸收劑以有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，並可提升樹脂塗料的附著性，以下特別作此實驗例。
必須說明的是，由於經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法已於上文中詳細地描述，因此，下文中有關經表面改質之碳的同素異形體的製備，為求方便說明故省略製備細節之敘述。
經表面改質之碳的同素異形體（光吸收劑）的製備 實例 1
經表面改質之碳的石墨烯，C：O比例為25:1~6:1，Pi鍵結構完整，共振結構多。
實例 2
經表面改質之碳的石墨烯，C：O比例為25:1~6:1，其中通過胺基及羧基等官能基修飾以使其具有較佳水溶性。
實例 3
經表面改質之碳的石墨烯，C：O比例為5:1~1:1，C的氧化數平均較高。
實例 4
經表面改質之碳的石墨烯，C：O比例為10:1~3:1，外圍OH結構比例高。
樹脂塗料的白化、黃化及附著性評估
將聚氨酯（PU）、硝基樹脂（NC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及環氧樹脂（Epoxy）分別與實例1至實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A（苯並三唑類紫外線吸收劑，化學名稱為2（2'-羥基-5'-甲基苯基）苯並三唑，2(2' -hydroxy-5'-methylphenyl)benzotriazole）以下方表1至表4所列出的濃度混合，製成樹脂塗料，並量測其照射UV光之後的黃化與白化程度以及附著性，量測結果列於表1至表4中。
在表1及表4中，附著性的評估方法採用百格附著性測試，測試方法是用百格刀在測試樣本（玻璃材料）表面劃10×10個(100個)1 mm×1 mm小網格，每一條劃線深及塗料的底層。之後，用毛刷將測試區域的碎片刷乾淨，再用3M 600號膠紙或等同效力的膠紙牢牢黏住被測試小網格，並用橡皮擦用力擦拭膠帶，以加大膠帶與被測區域的接觸面積及力度。接著，用手抓住膠帶一端，在垂直方向（90°）迅速扯下膠紙，同一位置進行2次相同試驗。
在表1及表4中，百格附著性測試的評估標準如下，其中測試結果為4B至5B即代表具有良好附著性。 5B：切口的邊緣完全光滑，格子邊緣沒有任何剝落。 4B：在切口的相交處有小片剝落，劃格區內實際破損＜5%。 3B：切口的邊緣和/或相交處有被剝落，其面積大於5%～15%。 2B：沿切口邊緣有部分剝落或整大片剝落，或部分格子被整片剝落。剝落的面積超過15%～35%。 1B：切口邊緣大片剝落/或者一些方格部分或全部剝落，其面積大於劃格區的35%～65%。 0B：在劃線的邊緣及交叉點處有成片的油漆脫落，且脫落總面積大於65%。
將所量測到的照射UV光之後的白化或黃化數值與UV光照射時間做出曲線圖，其中X軸為UV光照射時間，Y軸為白化或黃化數值，並於表1及表4中列出白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。若黃化數值與時間之曲線圖的斜率越小，則代表在固定時間段中，隨著UV光照射，黃化程度變化不大，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。
表1中所列的是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）分別與實例1至實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，｢白化」及｢黃化」分別代表白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 1<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例2 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -0.54 </td><td> -0.56 </td><td> -0.57 </td><td> -0.37 </td><td> -0.57 </td><td> -0.42 </td><td> -0.40 </td><td> -0.58 </td><td> -0.56 </td><td> -0.54 </td><td> -0.54 </td><td> -0.42 </td><td> -0.35 </td><td> -0.48 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 0.20 </td><td> 0.20 </td><td> 0.20 </td><td> 0.18 </td><td> 0.27 </td><td> 0.19 </td><td> 0.17 </td><td> 0.17 </td><td> 0.21 </td><td> 0.24 </td><td> 0.20 </td><td> 0.19 </td><td> 0.17 </td><td> 0.25 </td></tr><tr><td> 附著性 </td><td> 1B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 4B </td><td> 5B </td><td> 4B </td><td> 5B </td><td> 4B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 4B </td><td> 0B </td><td> 1B </td></tr></TBODY></TABLE>
如表1所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1至實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。另一方面，未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，其百格附著性測試結果均為1B，附著性不佳，相較之下，添加實例1至實例4的百格附著性測試結果為4B至5B，具有良好附著性。
表2中所列的是聚氨酯（PU）分別與實例1至實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，白化及黃化分別代表｢白化」及｢黃化」數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 2<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例2 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -0.78 </td><td> -0.78 </td><td> -0.81 </td><td> -0.71 </td><td> -0.89 </td><td> -0.57 </td><td> -0.79 </td><td> -0.71 </td><td> -0.85 </td><td> -0.81 </td><td> -1.18 </td><td> -0.76 </td><td> -0.36 </td><td> -0.73 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 0.33 </td><td> 0.28 </td><td> 0.35 </td><td> 0.26 </td><td> 0.45 </td><td> 0.43 </td><td> 0.22 </td><td> 0.30 </td><td> 0.35 </td><td> 0.36 </td><td> 0.43 </td><td> 0.29 </td><td> 0.15 </td><td> 0.27 </td></tr><tr><td> 附著性 </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 3B </td><td> 2B </td><td> 4B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td></tr></TBODY></TABLE>
如表2所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1至實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。另一方面，未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，其百格附著性測試結果均為0B，附著性不佳，相較之下，添加濃度1000 ppm實例3的百格附著性測試結果為4B，具有良好附著性。
表3中所列的是環氧樹脂（Epoxy）分別與實例1至實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，白化及黃化分別代表｢白化」及｢黃化」數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 3<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例2 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -2.87 </td><td> -2.64 </td><td> -3.28 </td><td> -2.59 </td><td> -2.85 </td><td> -2.18 </td><td> -1.74 </td><td> -2.78 </td><td> -4.60 </td><td> -4.43 </td><td> -3.38 </td><td> -4.81 </td><td> -5.17 </td><td> -2.48 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 1.04 </td><td> 0.96 </td><td> 1.13 </td><td> 1.08 </td><td> 1.09 </td><td> 0.85 </td><td> 0.84 </td><td> 0.97 </td><td> 1.62 </td><td> 1.60 </td><td> 1.09 </td><td> 1.64 </td><td> 1.79 </td><td> 0.88 </td></tr><tr><td> 附著性 </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td></tr></TBODY></TABLE>
如表3所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1至實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。另一方面，實例1至實例4的百格附著性測試結果均為5B，具有良好附著性。
表4中所列的是硝基樹脂（NC）分別與實例1至實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，白化及黃化分別代表｢白化」及｢黃化」數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 4<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例2 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -1.08 </td><td> -1.25 </td><td> -1.51 </td><td> -0.53 </td><td> -0.92 </td><td> -1.26 </td><td> -1.13 </td><td> -0.93 </td><td> -1.48 </td><td> -1.17 </td><td> -1.04 </td><td> -1.44 </td><td> -1.35 </td><td> -1.10 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 0.68 </td><td> 0.87 </td><td> 0.98 </td><td> 0.35 </td><td> 0.58 </td><td> 0.83 </td><td> 0.75 </td><td> 0.58 </td><td> 0.93 </td><td> 0.73 </td><td> 0.67 </td><td> 0.89 </td><td> 0.83 </td><td> 0.70 </td></tr><tr><td> 附著性 </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 0B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 5B </td><td> 4B </td><td> 0B </td><td> 0B </td></tr></TBODY></TABLE>
如表4所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加1000 ppm的實例1隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。另一方面，未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，其百格附著性測試結果均為0B，附著性不佳，相較之下，實例3至實例4的百格附著性測試結果為4B至5B，具有良好附著性。
樹脂組成物的白化及黃化評估
將聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）及環氧樹脂（Epoxy）分別與實例1、實例3及實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A以下方表5至表7所列出的濃度混合，製成樹脂組成物，並量測其照射UV光之後的黃化與白化程度，量測結果列於表5至表7中。
將所量測到的照射UV光之後的白化或黃化數值與UV光照射時間做出曲線圖，其中X軸為UV光照射時間，Y軸為白化或黃化數值，並於表5至表7中列出白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。若黃化數值與時間之曲線圖的斜率越小，則代表在固定時間段中，隨著UV光照射，黃化程度變化不大，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。
表5中所列的是聚氨酯（PU）分別與實例1、實例3及實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，｢白化」及｢黃化」分別代表白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 5<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -7.54 </td><td> -0.60 </td><td> -0.18 </td><td> -0.07 </td><td> -3.19 </td><td> -1.63 </td><td> -1.03 </td><td> -2.90 </td><td> -1.39 </td><td> -0.84 </td><td> -6.58 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 2.49 </td><td> 0.16 </td><td> -0.10 </td><td> -0.18 </td><td> 1.21 </td><td> 0.89 </td><td> 0.65 </td><td> 1.18 </td><td> 0.80 </td><td> 0.56 </td><td> 1.94 </td></tr></TBODY></TABLE>
如表5所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1、實例3及實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。
表6中所列的是環氧樹脂（Epoxy）分別與實例1、實例3及實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，｢白化」及｢黃化」分別代表白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 6<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -1.19 </td><td> -0.68 </td><td> -0.39 </td><td> -0.23 </td><td> -2.58 </td><td> -2.13 </td><td> -1.48 </td><td> -2.77 </td><td> -2.54 </td><td> -1.58 </td><td> -2.64 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 0.83 </td><td> 0.73 </td><td> 0.45 </td><td> 0.35 </td><td> 1.67 </td><td> 1.16 </td><td> 0.88 </td><td> 1.46 </td><td> 1.41 </td><td> 0.98 </td><td> 1.28 </td></tr></TBODY></TABLE>
如表6所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1、實例3及實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。
表7中所列的是聚氯乙烯（PVC）分別與實例1、實例3及實例4的經表面改質之碳的石墨烯以及作為比較例的0.3%紫外線吸收劑7003A混合以形成樹脂塗料的評估結果，其中“BK”代表沒有添加任何光吸收劑，｢白化」及｢黃化」分別代表白化或黃化數值與UV光照射時間之曲線圖的斜率。
表 7<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td> </td><td> BK </td><td> 實例1 </td><td> 實例3 </td><td> 實例4 </td><td> 比較例 </td></tr><tr><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td><td> 100 ppm </td><td> 500 ppm </td><td> 1000 ppm </td></tr><tr><td> 白化 </td><td> -1.13 </td><td> -0.94 </td><td> -0.72 </td><td> -0.26 </td><td> -1.22 </td><td> -0.80 </td><td> -1.15 </td><td> -0.79 </td><td> -1.02 </td><td> -0.38 </td><td> -3.53 </td></tr><tr><td> 黃化 </td><td> 0.30 </td><td> 0.32 </td><td> 0.36 </td><td> 0.22 </td><td> 0.35 </td><td> 0.25 </td><td> 0.38 </td><td> 0.24 </td><td> 0.31 </td><td> 0.15 </td><td> 1.03 </td></tr></TBODY></TABLE>
如表7所示，可得知相較於未添加任何光吸收劑或添加紫外線吸收劑7003A的比較例，添加本發明經表面改質之碳的石墨烯作為光吸收劑的實例1、實例3及實例4隨著時間的黃化程度變化較小，因此，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命。
綜上所述，本發明的樹脂組成物包括經表面改質之碳的同素異形體作為光吸收劑，當以樹脂組成物作為材料的裝置或樹脂塗料長期暴露於室外環境時，可有效抵抗UV破壞樹脂，降低劣化，進而延長使用壽命，減少安全風險。相較於習知的光吸收劑，本發明經表面改質之碳的同素異形體具有更好的光吸收能力。另一方面，本發明所使用的碳之同素異形體不具有毒性，因此，相較於習知的光吸收劑，能夠降低對環境的污染性。並且，本發明的經表面改質之碳的同素異形體更可提升樹脂塗料的附著性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
無。
無。
Claims (11)
- 一種樹脂組成物，包括：經表面改質之碳的同素異形體，其具有sp2結構且C：O比例為25：1至1：1，在200nm至450nm波長下的吸光值(Absorbance)為1.2至2.5；以及樹脂，其中所述經表面改質之碳的同素異形體的表面改質方法包括：使用強酸溶液打斷碳的同素異形體的π鍵，再以氧化作用於經打斷的π鍵上鍵結能夠與水形成氫鍵的取代基；以及使用弱鹼溶液在pH值為7.5至9的反應條件下進行還原反應。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中以所述樹脂組成物的總重量計，所述經表面改質之碳的同素異形體的含量為0.01wt%至2wt%，所述樹脂的含量為75wt%至90wt%。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中所述經表面改質之碳的同素異形體包括石墨烯或奈米鑽石。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中所述樹脂包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PU)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、環氧樹脂(Epoxy)、聚酯樹脂或硝基樹脂。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，更包括顏料、溶劑、添加劑及填充劑，與所述樹脂以及所述經表面改質之碳的同素異形體混合形成樹脂塗料。
- 如申請專利範圍第5項所述的樹脂組成物，其中以所述樹脂塗料的總重量計，所述經表面改質之碳的同素異形體的含量為001wt%至2wt%，所述樹脂的含量為40wt%至50wt%，所述顏料的含量5wt%至10wt%，所述溶劑的含量為25wt%至40wt%，所述添加劑的含量為3wt%至5wt%，所述填充劑的含量為1wt%至3wt%。
- 如申請專利範圍第5項所述的樹脂組成物，其中所述樹脂包括聚碳酸酯(PC)、環氧樹脂(Epoxy)、聚酯樹脂或硝基樹脂。
- 如申請專利範圍第5項所述的樹脂組成物，其中所述樹脂塗料的百格附著性測試結果為4B至5B。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中所述弱鹼溶液包括2%至8%的碳酸氫鈉水溶液。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中所述強酸溶液包括硫酸水溶液或硝酸水溶液。
- 如申請專利範圍第1項所述的樹脂組成物，其中所述取代基包括羧基、羥基或醯胺基。
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