TWI664221B - 一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方及其製作方法 - Google Patents
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Abstract
因為發泡材的隔熱效果，不容易控制發泡過程中的溫度能全面均勻及完全精準，隨著發泡密度愈來愈低，配方設計時要兼顧可操作的加工窗口愈加挑戰。本創作利用添加特定比例具雙嵌段共聚高分子結構、接枝共聚高分子結構或側鏈共聚高分子結構的相容劑，有效改善控制聚苯乙烯發泡材配方在高溫加工範圍內的密度穩定性，降低破泡的情形。
Description
高分子發泡材擁有較輕、高乘載強度(load-bearing strength)、良好的熱絕緣性以及高耐衝擊強度等等，因此相較於未發泡的高分子材料，高分子發泡材可以應用於更多領域，例如汽車、航空、包裝與建築材料等等。高分子發泡中polystyrene(聚苯乙烯，PS)發泡是目前世界上運用最廣泛及大量的發泡材。
高分子發泡材從1930年早期的大泡孔型聚苯乙烯發泡(macrocellular polystyrene foams)發表後，高分子發泡(polymer foams)就開始被廣泛的研究，並且受到學術界及工業界的高度興趣，近年來高分子發泡的研究從早期的細泡孔(fine-celled foams)泡孔尺寸(cell size)介於10至100微米(μm)與中期的微泡孔(microcellular foams)泡孔尺寸(cell size)小於或等於10微米(μm)，演變為奈米泡孔(nanocellular foams)小於或等於1微米(μm)。在維持一定機械強度下，降低密度與成本是高分子發泡材的研究主要方向。聚苯乙烯擁有良好的熱阻性、較高的楊氏模數與抗張強度等，並且利用聚苯乙烯製作的合膠，可以提供高彈性、高韌性以及良好的抗化學性等等，發泡的聚苯乙烯材大多用於包裝方面，防止貨物碰撞破裂，因 此也能用於保護材上，例如安全帽的填充材等，而其優異的熱阻性，也能用於建材上的防火磚，以及食品、藥品、血袋等醫療用品的保溫等，其中聚苯乙烯發泡也能展現優異的機械性，成本低廉且高利潤。由於上述聚苯乙烯發泡擁有優異的機械性質與抗化學性的特性，因此先前已有不少文獻及專利研究聚苯乙烯的合膠發泡材。
在彈性體添加在聚苯乙烯發泡材的領域中，史瑞生在台灣專利號碼I371367中以化學發泡的方式，將聚苯乙烯與聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)(poly(styrene-b-butadiene-b-styrene)，又稱SBS)的合膠發泡，製備出一仿木材料，專利中所提出的實施方式是以100wt%的組合物中，含有10-80wt%的熱塑性彈性體材料為基底，如SBS、聚(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)(poly(styrene-isoprene-styrene)，又稱SIS)、苯乙烯類嵌段共聚物(styrenic block copolymers，又稱SBC)或前述化合物之任一混合物之高分子化合物群組，10-80wt%的該硬段結構材料，如聚苯乙烯(PS)、acrylonitrile-styrene(AS)、acrylonitrile-butadiene-styrene(ABS)、high impact polystyrene(HIPS)或前述化合物之任一混合物之高分子化合物群組，0.01-2.0wt%的架橋劑，如過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)、2,5-(叔丁基過氧化物)-2,5-二甲基己烷(2,5-(tert-butylperoxide)-2,5-dimethylhexane)或硫磺，0.1-15.0wt%的發泡劑，如偶氮類化學發泡劑或小蘇打等物理性發泡劑，並且可另外添加發泡助劑、色料或是防火劑來強化或提升此仿木材料之性能。在史瑞生其他專利中，都是使用此專利配方，如：台灣專利(I321097)是使用前述專利之配方，進行高倍率之發泡發明，在台灣專利(I227186)則是以前述之配方進行連續製程的生產發明，在美國專利申請案 US 2005/0029697、美國專利(US 2005/0029696)也都是使用前述配方之發明。
金恩(Jing)等人測試聚苯乙烯與不同比例的SBS的合膠發泡情形，並在合膠中加入奈米CaCO3當作成核劑，測試其發泡結果，隨著SBS含量的增加，氣泡尺寸隨之減少，氣泡數量隨之增加，是因為SBS的添加，其合膠的黏度上升所致，而隨著CaCO3添加，其氣泡數量也隨之增加[Jing,X.；Peng,X.F.；Mi,H.Y.；Wang,Y.S.；Zang,S.；Chen,B.Y.；Zhou,H.M.；Mou,W.J.“Cell Evolution and Compressive Properties of Styrene-Butadiene-Styrene Toughened and Calcium Carbonate Reinforced Polystyrene Extrusion Foams with Supercritical Carbon Dioxide”,J.Appl.Polym.Sci.,133,43508-43517(2016)]。
在石(Shih)等人的研究中，在SBS/聚苯乙烯(PS)/SBR(styrene-butadiene copolymer，型號：SBR-1502)的合膠中，添加不同比例的交聯劑，測試其發泡結果，顯示出隨著交聯劑的增加，確實能夠有效的穩定泡孔的大小，交聯劑的含量增加，其氣泡的數量也隨之增加並且氣泡尺寸也隨之降低[Shih,R.S.；Kuo,S.W.；Chang,F.C.“Thermal and Mechanical Properties of Microcellular Thermoplastic SBS/PS/SBR Blend：Effect of Crosslinking”Polymer,52,752-759(2011)]。
但上述的專利與文獻中都並無探討加工窗問題，都著重於單一溫度下之發泡情形，但溫度差異會明顯使樣品發泡密度與氣泡型態出現差異，而發泡高分子的密度與氣泡型態對於產品品質有非常大的影響，而本創作則是著重於擴大加工窗範圍，亦即可以在一定範圍溫度內發泡的 樣品，其密度與氣泡型態差異較為小，以穩定產品之品質。
為了持續降低成本及減輕重量，因此發泡配方設計時，需要持續降低發泡密度，甚致於犧牲加工窗口。因為發泡材的隔熱效果，在發泡製程上，溫度控制不容易完全均勻及精準，所以在發泡時的溫度，有時候並非設定溫度，會與設定溫度有所誤差。隨著發泡密度愈來愈低，當加工時超出加工窗口產生破泡時，整個材料幾乎崩解，完全無強度，因此對聚苯乙烯發泡配方設計時，如何兼顧可行的加工窗口，是一個很重要的課題，但從來未被研究過。
本創作改善聚苯乙烯發泡材之發泡情形，主要在增加並控制配方在高溫加工範圍內的密度穩定性，使發泡能正常進行且發泡時氣泡的型態穩定，降低破泡的情形。添加特定比例的相容劑，所產生的聚苯乙烯發泡配方具有寬的高溫加工窗口。本創作的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其中包含兩種以上的熱塑性聚苯乙烯類高分子、相容劑與發泡劑、發泡助劑；其中相容劑為具雙嵌段共聚高分子結構、接枝共聚高分子結構或側鏈共聚高分子結構的相容劑，其比例佔重量百分比在1-20%之間，所產生之發泡平均孔洞直徑為10至150微米，孔洞直徑分佈小於±100%。
如前述的寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其發泡溫度介於150度至180度之間，熱壓壓力介於60至250Kg/cm2之下，其所產生之發泡產品的密度分佈小於±12%。
其中一種熱塑性聚苯乙烯類高分子系選自聚苯乙烯(PS)、 丙烯腈-苯乙烯(acrylonitrile-styrene,AS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)、高抗衝聚苯乙烯(high impact polystyrene,HIPS)或前述化合物之任一混合物之高分子化合物群組。
其中一種熱塑性聚苯乙烯類高分子為熱塑性彈性體高分子，系選自聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(poly(styrene-butadiene-styrene))，聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)(poly(styrene-ethylene-butylene-styrene))或聚(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)(poly(styrene-isoprene-styrene))等，其比例佔重量百分比為10-30%。
其中相容劑為雙嵌段共聚高分子(di-block copolymer)結構、接枝共聚高分子(graft copolymer)結構或側鏈共聚高分子(branched copolymer)結構等的相容劑，其中側鏈共聚高分子可以為星形(star)、輻射狀(radial)或梳子(comb)形狀。尤其是聚(苯乙烯-丁二烯)(poly(styrene-butadiene))類的雙嵌段共聚高分子相容劑，其比例佔重量百分比在1-20%之間的效果尤佳。
其中發泡劑為檸檬酸或偶氮類化學發泡劑，如偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide,AC)、偶氮二異丁腈(2,2'-azodi(isobutyronitrile,AIBN)，或磺酰肼類發泡劑，如4,4'-氧雙(苯磺酰肼)(4,4′-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide),OBSH)，對甲苯磺酰肼(p-toluenesulfonhydrazide,TSH)或小蘇打粉物理發泡劑等。其中發泡劑比例為0.1-10.0百分含量(phr)。
其中發泡助劑為硬酯酸系，如硬酯酸(stearic acid)、硬脂酸鋅(zinc stearate,ZnSt)等，以及氧化鋅(zinc oxide,ZnO)、尿素(urea)、水楊酸(salicylic acid)等助劑，其中發泡助劑所佔比例為0.1-20.0百分含量(phr)。
另外添加交聯劑，其可選自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧)己烷(2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane)或過氧化二異丙苯等的過氧化物，交聯劑所佔比例為0.1-10.0百分含量(phr)。
另外也可視需要添加補強材，其可選自片狀之補強材，如滑石粉、雲母粉與黏土等，尺寸大小在0.1-10微米(μm)。
添加聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)(SBS)之樣品在高溫時的發泡情形，相較於純聚苯乙烯確實有明顯改善，進一步添加5-20%的雙嵌段(di-block)結構的聚(苯乙烯-丁二烯)(商品名：Q-resin,Q膠)為相容劑後，便可達到穩定結構以及擴大加工窗範圍之目的，則可以避免因製程溫度變異造成產品的品質差異，最後添加滑石粉(talc)為成核劑，增加樣品的氣泡數量。
達到寬的加工窗口的關鍵因素，在於添加特定比例的相容劑，其為雙嵌段共聚高分子(di-block copolymer)結構、接枝共聚高分子(graft copolymer)結構或側鏈共聚高分子(branched copolymer)結構等的相容劑。尤其是聚(苯乙烯-丁二烯)(poly(styrene-butadiene))類的雙嵌段共聚高分子相容劑，此類相容劑苯乙烯嵌段可與三段共聚合物(SBS)中的苯乙烯相容，另外丁二烯嵌段則可與三段共聚合物(SBS)中的丁二烯相容，幫助SBS於PS中的分散，使得合膠在高溫發泡時，密度變化會較小，如果未添加雙嵌段(di-block)結構的poly(styrene-butadiene)相容劑，則樣品在高溫發泡時，密度會有明顯差異，而發泡材的密度是產品的重要性質之一，若密度改變太大，則加工及產品應用上面會出現問題。
PL100 A2Z3V2代表複合材是由100%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
BM100 A2Z3V2代表複合材是由100%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLBM 90/10 A2Z3V2代表複合材是由90%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、10%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLBM 80/20 A2Z3V2代表複合材是由80%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、20%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLBM 70/30 A2Z3V2代表複合材是由70%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、30%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLBM 60/40 A2Z3V2代表複合材是由60%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、40%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLQBM 75/5/20 A2Z3V2代表複合材是由75%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、5%的聚(苯乙烯-丁二烯)(型號為PB-5903)、20%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLQBM 75/5/20 A2Z3V2T2代表複合材是由75%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、5%的聚(苯乙烯-丁二烯)(型號為PB-5903)、20%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)、0.5phr的交聯劑(V)以及5.0phr的滑石粉(T，型號為LT-102)所組成。
PLQBM 75/5/20 A2Z3V2C1代表複合材是由75%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、5%的聚苯乙烯-丁二烯、20%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)、0.5phr的交聯劑(V)以及1.0phr的碳酸鈣(C，型號為實用級CCR)所組成。
PLQBM 75/5/20 A2Z3V2C3代表複合材是由75%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、5%的聚(苯乙烯-丁二烯)(型號為PB-5903)、20%的聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(型號為SBS-4202)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0%的發泡助劑(Z)、0.5phr的交聯劑(V)以及5.0phr的碳酸鈣(C，型號為實用級CCR)所組成。
PLQBW 75/5/20 A2Z3V2代表複合材是由75%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、5%的聚(苯乙烯-丁二烯)(型號為PB-5903)、20%的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(型號為SBS-3201)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
PLBW 80/20 A2Z3V2代表複合材是由80%的聚苯乙烯(型號為PG-22)、20%的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(型號為SBS-3201)、0.5phr的發泡劑(A)、5.0phr的發泡助劑(Z)以及0.5phr的交聯劑(V)所組成。
第1圖為純聚苯乙烯(PS)、SBS以及兩者不同比例之合膠在不同發泡溫度下之發泡密度。
第2圖為純聚苯乙烯(PS)以及純SBS之樣品，在不同發泡溫度下的發泡情形。
第3圖為聚苯乙烯(PS)/SBS的合膠，聚苯乙烯(PS)與SBS的比例為80：20，與添加Q膠後的聚苯乙烯(PS)/SBS合膠，聚苯乙烯(PS)、SBS和Q膠的比例為75：20：5，在不同發泡溫度下的發泡情形。
第4圖為聚苯乙烯(PS)/Q/SBS的合膠，與添加滑石粉之後的樣品，在不同發泡溫度下的比較。
第5圖為純聚苯乙烯(PS)在添加SBS、Q膠以及成核劑滑石粉之後，不同發泡溫度下的綜合比較圖。
第6圖為純聚苯乙烯(PS)與聚苯乙烯(PS)/Q/SBS合膠以及添加滑石粉的複合材三者cell density的差異。
第7圖為不同成核劑之發泡密度與氣泡之比較。
如第8圖所示，將SBS的型號由SBS-4202改為SBS-3201後，發泡的樣品密度變化在160℃至170℃下發泡時，依然沒有太大改變。
如第9圖所示，添加相容劑之樣品的耐衝擊性質都有明顯上升，代表添加相容劑不僅對於樣品的加工範圍有助益，對於樣品之耐衝擊性質也有助益。
本發明使用的聚苯乙烯是奇美實業股份有限公司所生產，型號為PG-22，所使用的聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯為台橡股份有限公司所生產，型號為SBS-4202以及SBS-3201，所使用的聚苯乙烯-丁二烯雙嵌段(di-block)共聚高分子為奇美實業股份有限公司所生產，型號為PB-5903(Q-resin)，所使用滑石粉為彥泰企業股份有限公司所提供，型號為LT-102，平均粒徑為2.4μm，所使用的奈米碳酸鈣為台茂奈米生化股份有限公司所提供，型號為實用級CCR，平均粒徑為0.04-0.4微米(μm)。
一種製備寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方的方法，將兩種熱塑性高分子、相容劑與發泡劑、發泡助劑、交聯劑與其他補強材，其中相容劑為具雙嵌段共聚高分子結構、接枝共聚高分子結構或側鏈共聚高分子結構的相容劑，經由混煉機、熱壓機製備樣品，再將成型之樣品以高溫熱壓化學發泡之方式製備出發泡材，或是利用連續混煉方式製程製備發泡材；其製作程序為：(1)將高分子複合材之所有材料成分，依照比例送入混煉機中進行混煉，使其均勻混合，其混煉溫度範圍為100-150℃，(2)其高分子複合材混煉完成之後，其樣品填入模具之中，送入熱壓機中進行熱壓成型，其熱壓溫度範圍為110-150℃，(3)將熱壓成型完成之樣品，再次送入熱壓機之中，進行高溫熱壓化學發泡，以製備出高分子複合材發泡體，其溫度範圍為150-180℃，熱壓壓力介於60至250Kg/cm2之下，(4)其熱塑性高分子發泡材在加工程序上，可添加其他加工助劑使其加工成型順利，如石蠟、加工油、滑劑等，以及添加其他成核劑幫助其性質，如碳酸鈣、滑石粉等材料。
實施例一：本發明熔融混煉法將高分子如聚苯乙烯(PS) (型號PG-22)、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SBS)(型號SBS-4202)、Q-resin(型號PB-5903)以不同的比例，與發泡配方混合均勻，發泡配方為0.4phr的發泡劑、5.0phr的發泡助劑以及0.5phr的交聯劑，發泡劑為azodicarbonamide，發泡助劑為zinc stearate，交聯劑為2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane，混煉溫度為120℃，混煉時間為20分鐘，再將混煉完成的樣品熱壓成形，熱壓溫度為140℃，熱壓壓力100Kg/cm2之下，熱壓時間為8分鐘，將成型完成的樣品在不同發泡溫度下發泡，發泡時間都為10分鐘，發泡溫度分別為150、155、160、165與170℃。
實施例二：本發明熔融混煉法將高分子如聚苯乙烯(PS)(型號PG-22)、聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)(SBS)(型號SBS-3201)、Q-resin(型號PB-5903)以不同的比例，與發泡配方混合均勻，發泡配方為0.4phr的發泡劑、5.0phr的發泡助劑以及0.5phr的交聯劑，發泡劑為azodicarbonamide，發泡助劑為zinc stearate，交聯劑為2,5-Dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane，混煉溫度為120℃，混煉時間為20分鐘，再將混煉完成的樣品熱壓成形，熱壓溫度為140℃，熱壓壓力190Kg/cm2之下，熱壓時間為8分鐘，將成型完成的樣品在不同發泡溫度下發泡，發泡時間都為10分鐘，發泡溫度分別為150、155、160、165與170℃。
如下表所示，比較例一與比較例二相較可知，添加聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)，不但提高發泡密度，降低發泡率，且在165℃及170℃依舊破泡，無法改善可發泡的溫度窗口。然而，實施例一和二，在加入相容劑後，在165℃及170℃加工時不再破泡，且發泡密度變化很小和發泡品質固定。
如第1圖所示、為純聚苯乙烯(PS)、SBS以及兩者不同比例之合膠在不同發泡溫度下之發泡密度，可以很明顯看出在高溫時，隨著
SBS含量的增加，合膠的發泡密度也隨之上升。
如第2圖所示、為純聚苯乙烯(PS)以及純SBS之樣品，在不同發泡溫度下的發泡情形，可以看出，純聚苯乙烯(PS)在150℃下，就有明顯孔洞生成，而在160℃下，大量孔洞生成，尺寸為50-200μm，但在165℃以上發泡時，就出現明顯破泡，孔洞尺寸都大於700μm，而藉由添加SBS進入聚苯乙烯(PS)中，可以發現樣品的孔洞尺寸與純聚苯乙烯(PS)相比，都相對較小，在165℃以上發泡時，孔洞尺寸為250-400μm，是由於SBS的熔融強度較高，較能穩定高分子在高溫時的泡孔結構，而當SBS的含量增加到30wt%以上時，在165℃下發泡的樣品都為小孔洞，孔洞尺寸為50-100μm，合膠的樣品相較於純聚苯乙烯(PS)在不同發泡溫下，其孔洞都較小，此部分可以看出藉由將黏度較高之高分子與聚苯乙烯(PS)混煉可以明顯提升在高溫時發泡之孔洞結構，但其密度與孔洞型態在不同溫度下還是有明顯差異。
如第3圖所示、為聚苯乙烯(PS)/SBS的合膠，聚苯乙烯(PS)與SBS的比例為80：20，與添加Q膠後的聚苯乙烯(PS)/SBS合膠，聚苯乙烯(PS)、SBS和Q膠的比例為75：20：5，在不同發泡溫度下的發泡情形，可以明顯看出當添加Q膠之後，其孔洞在發泡溫度160℃以上，都明顯增加，並且在高溫發泡時，無明顯破泡，且密度無太大變化，故此有達到先前所述擴大加工窗範圍之效應，藉此穩定產品在生產加工時之品質，在發泡溫度160、165與170℃下，其氣泡型態與密度變化差異不大，氣泡大小都為40-110μm，密度為0.7、0.68、0.62g/cm3，與未添加之聚苯乙烯(PS)/SBS合膠相比有明顯差異，未添加Q膠之聚苯乙烯(PS)/SBS合膠之密度分別為0.8、
0.59、0.5g/cm3，氣泡大小分別為50-100、150-500與120-500μm。未添加相容劑之樣品，因為加工窗較小，在高溫發泡時出現破泡時，表面也會有明顯破泡，而樣品表面破泡所造成的凹凸不平，對於產品的應用以及美觀方面，都是負面影響。
如第4圖所示、為聚苯乙烯(PS)/Q/SBS的合膠，與添加滑石粉之後的樣品，在不同發泡溫度下的比較，雖然添加滑石粉後的密度稍微提高，但可以發現其孔洞數量較多，代表其成核效果較佳。如第5圖所示、為純聚苯乙烯(PS)在添加SBS、Q膠以及成核劑滑石粉之後，不同發泡溫度下的綜合比較圖，可以明顯看出其發泡情形與加工窗的改善。
如第6圖所示、為純聚苯乙烯(PS)與聚苯乙烯(PS)/Q/SBS合膠以及添加滑石粉的複合材三者cell density的差異，可以明顯看出，合膠的泡孔密度(cell density)明顯較純聚苯乙烯(PS)高，而添加滑石粉之後，其泡孔密度明顯較高，可見其成核效果較佳。
如第7圖所示、為不同成核劑之發泡密度與氣泡之比較，可以發現添加奈米級碳酸鈣之樣品，對於加工窗並無助益，但在165℃下發泡時，其密度較低。如第8圖所示，將SBS的型號由SBS-4202改為SBS-3201後，發泡的樣品密度變化在160℃至170℃下發泡時，依然沒有太大改變。
如第9圖所示，添加相容劑之樣品的耐衝擊性質都有明顯上升，代表添加相容劑不僅對於樣品的加工範圍有助益，對於樣品之耐衝擊性質也有助益。
Claims (9)
- 一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其中包含兩種以上的熱塑性聚苯乙烯類高分子、相容劑、發泡劑與發泡助劑；其中一種熱塑性聚苯乙烯類高分子系選自聚苯乙烯、丙烯腈-苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、高抗衝聚苯乙烯或前述化合物之任一混合物之高分子化合物群組，其比例佔重量百分比為10-80%；另其中一種熱塑性聚苯乙烯類高分子為熱塑性彈性體高分子，系選自聚(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、聚(苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、聚(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)等，其比例佔重量百分比為10-30%；其中相容劑為具雙嵌段共聚高分子結構、接枝共聚高分子結構或側鏈共聚高分子結構的相容劑，其比例佔重量百分比在1-20%之間；其中發泡劑比例為0.1-10.0百分含量(phr)；其中發泡助劑所佔比例為0.1-20.0百分含量(phr)；所產生之發泡平均孔洞直徑為10至150微米，孔洞直徑分佈小於±100%。
- 如申請範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其發泡溫度介於150度至180度之間，熱壓壓力介於60至250Kg/cm2之下，其所產生之發泡產品的密度分佈小於±12%。
- 如申請專利範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其中側鏈共聚高分子可以為星形、輻射狀或梳子形狀；尤其是聚(苯乙烯-丁二烯)類的雙嵌段共聚高分子相容劑。
- 如專利申請範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其中發泡劑為檸檬酸或偶氮類化學發泡劑，如偶氮二甲酰胺(azodicarbonamide,AC)、偶氮二異丁腈(2,2'-azodi(isobutyronitrile,AIBN)，或磺酰肼類發泡劑，如4,4'-氧雙(苯磺酰肼)(4,4′-oxybis(benzenesulfonyl hydrazide),OBSH)，對甲苯磺酰肼(p-toluenesulfonhydrazide,TSH)或小蘇打粉物理發泡劑等。
- 如專利申請範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，其中發泡助劑為硬酯酸系，如硬酯酸(stearic acid)、硬脂酸鋅(zinc stearate,ZnSt)等，以及氧化鋅(zinc oxide,ZnO)、尿素(urea)、水楊酸(salicylic acid)等助劑。
- 如專利申請範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，另外包含交聯劑所佔比例為0.1-10.0百分含量(phr)。
- 如專利申請範圍第9項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，另外添加交聯劑，其可選自2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧)己烷或過氧化二異丙苯等的過氧化物。
- 如專利申請範圍第1項所述的一種寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，另外包含片狀之補強材，如滑石粉、雲母粉與黏土等，尺寸大小在介於0.1與10微米之間。
- 一種製備發泡材的方法，其中利用如專利申請範圍第1項所述的寬加工窗口的聚苯乙烯類發泡配方，將兩種熱塑性高分子、相容劑與發泡劑、發泡助劑、交聯劑與其他補強材，其中相容劑為具雙嵌段共聚高分子結構、接枝共聚高分子結構或側鏈共聚高分子結構的相容劑，其比例佔重量百分比在1-20%之間；經由混煉機、熱壓機製備樣品，再將成型之樣品以高溫熱壓化學發泡之方式製備出發泡材，或是利用連續混煉方式製程製備發泡材；其製作程序為：(1)將高分子複合材之所有材料成分，依照比例送入混煉機中進行混煉，使其均勻混合，其混煉溫度範圍為100-150℃；(2)其高分子複合材混煉完成之後，其樣品填入模具之中，送入熱壓機中進行熱壓成型，其熱壓溫度範圍為110-150℃；(3)將熱壓成型完成之樣品，再次送入熱壓機之中，進行高溫熱壓化學發泡，以製備出高分子複合材發泡體，其溫度範圍為150-180℃，熱壓壓力介於60至250Kg/cm2之下；(4)其熱塑性高分子發泡材在加工程序上，可添加其他加工助劑使其加工成型順利，如石蠟、加工油、滑劑等，以及添加其他成核劑幫助其性質，如碳酸鈣、滑石粉等材料。
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