TWI717961B - 軟性透明材料 - Google Patents

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Abstract

本揭露提供一種軟性透明材料。該軟性透明材料包含一熱塑性塑膠；以及複數個微胞(micelle)，分散於該熱塑性塑膠中。每一微胞由複數個交聯橡膠顆粒及一膨潤液所組成，其中該熱塑性塑膠總重與該交聯橡膠顆粒的重量比為1:5至4:5，而該膨潤液與該交聯橡膠顆粒的重量比為1:5至2:1。

Description

軟性透明材料
本揭露關於一種軟性透明材料。
熱塑性硫化彈性體(thermoplastic vulcanizates， TPV)係一種聚合組成物，其具有以熱固性彈性體分佈其間之熱塑性基質。藉由此結構，相較於傳統熱可塑性彈性體(thermoplastic elastomer， TPE)，熱塑性硫化彈性體在高溫時具有熱塑性以及在常溫時具有可壓縮性、抗永久變形性等優點，故可應用至許多例如汽車工業、電子消費用品、包裝材料、密封等領域中。
此外，熱塑性硫化彈性體也逐漸應用在生醫相關領域，用以製備高透明且柔軟的製品(例如點滴袋、點滴管等)。然而，傳統之熱塑性硫化彈性體(例如三元乙丙橡膠(ethylene propylene diene monomer，EPDM)/聚丙烯(polypropylene ，PP)彈性體)在維持其機械強度及抗變形性的前提下，其所得產品不易具高透明度。
雖然此領域在長期發展下已有多種研究與產品，然而其在製程以及各種性質上仍存在多種問題，因此對於業界而言仍有改進之需求。
本揭露提供一種軟性透明材料。根據本揭露實施例，該軟性透明材料包含一熱塑性塑膠；以及複數個微胞(micelle)，分散於該熱塑性塑膠中。每一微胞由複數個交聯橡膠顆粒及一膨潤液所組成，其中該熱塑性塑膠總重與該交聯橡膠顆粒的重量比為1:5至4:5，而該膨潤液與該交聯橡膠顆粒的重量比為1:5至2:1。
根據本揭露實施例，該微胞之粒徑為200nm至3μm。
根據本揭露實施例，該交聯橡膠顆粒之粒徑為20nm至500nm。
根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠係聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該複數個交聯橡膠顆粒係聚集形成一團聚物並被該膨潤液所包覆。
根據本揭露實施例，該膨潤液係環烷烴油(naphthenic oil)、脂肪烴油(paraffinic oil)、芳香烴油(aromatic oil)、礦物油(natural oil) 、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該交聯橡膠顆粒係一經交聯的乙烯芳香族橡膠(crosslinked vinyl aromatic rubber)。
根據本揭露實施例，該交聯橡膠顆粒係為一組合物的交聯產物，該組合物包含乙烯芳香族橡膠及一交聯劑。
根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠包含由乙烯芳香族單體聚合而成的乙烯芳香族嵌段。
根據本揭露實施例，該乙烯芳香族嵌段的含量為20wt%至90wt%，以該乙烯芳香族橡膠為基準。
根據本揭露實施例，該乙烯芳香族單體係苯乙烯(styrene)、甲基苯乙烯(methylstyrene)、乙基苯乙烯(ethylstyrene)、環己基苯乙烯(cyclohexylstyrene)、乙烯聯苯(vinyl biphenyl)、1-乙烯-5-己基萘(1-vinyl-5-hexyl naphthalene)、乙烯萘(vinyl naphthalene)、乙烯蒽(vinyl anthracene)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠係苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯 (styrene-ethylene-butylene-styrene，SEBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙 (styrene-butadiene-styrene，SBS)橡膠 、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(styrene-isoprene-styrene，SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯 (styrene-ethylene-propylene-styrene，SEPS)橡膠、苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(styrene-isoprene / butadiene-styrene，SIBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯(styrene-butadiene，SB)橡膠、苯乙烯-異戊二烯(styrene-isoprene，SI)橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(styrene-isoprene-styrene，SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯(styrene-ethylene-butylene，SEB)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯(styrene-ethylene-propylene，SEP)橡膠、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該交聯劑係過氧化物、酚醛樹脂、硫磺、硫化物、碳二亞胺化合物、脂肪族二胺、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該軟性透明材料不包含聚烯烴橡膠、交聯的聚烯烴橡膠、或上述之組合。根據本揭露實施例，該聚烯烴橡膠係聚異丁烯橡膠(PIB)、乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠不具有反應官能基，其中該反應官能基係丙烯酸酯基(acrylate group)、甲基丙烯酸酯基(methacrylate group)、環氧丙基(glycidyl group)、環氧乙烷基(oxiranyl group)、氧雜環丁烷基(oxetanyl group)、或(3,4-環氧基環己基)甲基((3,4-epoxycyclohexyl)methyl group)。
根據本揭露實施例，該組合物更包含一交聯助劑。根據本揭露實施例，該交聯助劑可為三烯丙基氰酸酯(triallyl cyanurate，TAC)、三烯丙基異氰酸酯(triallyl isocyanurate，TAIC)、三烯丙基磷酸酯(triallylphosphate，TAP)、三烯丙基硼酸酯(triallyl borate，TAB)、三甲基烯丙基異氰脲酸酯(trimethallyl isocyanurate，TMAIC)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該軟性透明材料在厚度為200μm時之透光度大於或等於95%。
以下針對本揭露之軟性透明材料作詳細說明。應了解的是，以下之敘述提供許多不同的實施例或例子，用以實施本揭露之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式僅為簡單描述本揭露。當然，這些僅用以舉例而非本揭露之限定。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。本揭露中，用詞「約」係指所指定之量可增加或減少一本領域技藝人士可認知為一般且合理的大小的量。
根據本揭露實施例，本揭露提供一種軟性透明材料。該軟性透明材料包含一熱塑性塑膠；以及複數個微胞(micelle)，分散於該熱塑性塑膠中，且每一微胞係由複數個交聯橡膠顆粒及膨潤液所組成。藉由特定比例的膨潤液使用，使得交聯橡膠的分子鏈糾纏度降低，因此交聯橡膠可以奈米顆粒的形式存在於該微胞中。如此一來，該複數個交聯橡膠顆粒係聚集形成一團聚物，且該膨潤液係充滿在交聯橡膠顆粒之中，進而降低材料結晶度與提高透光度。此外，由於本揭露所述交聯橡膠為經交聯的乙烯芳香族橡膠(cross-linked vinyl aromatic rubber)，因此即便交聯橡膠顆粒為奈米等級，交聯橡膠顆粒仍可藉由苯環與苯環間的π-π交互作用力聚集並吸附膨潤液進而團聚形成微胞。基於上述，本揭露所述軟性透明材料除了可具有熱塑性硫化彈性體的優點(可壓縮性、抗永久變形、熱穩定性)外，亦具有高透光性、低溫制震性、高柔軟與高防滑性。因此，本揭露所述軟性透明材料藉由射出或押出成型所得的產品，可進一步應用在醫療、高階運動用品、工程制震等領域中。
為使本案可被更明確地瞭解，首先將藉由一具體實例概觀地描述本案。第1圖係本揭露所述軟性透明材料100的微觀結構示意圖。如第1圖所示，該軟性透明材料100可包含一連續相10(由一熱塑性塑膠所組成)，以及複數個微胞20(micelle)所構成的分散相，其中該複數個微胞20係分散於該熱塑性塑膠中。根據本揭露實施例，該微胞20之粒徑可為約200nm至3μm，例如300nm至3μm、400nm至3μm、500nm至3μm、200nm至2.8μm、或200nm至2.5μm。根據本揭露實施例，若在熱塑性塑膠中的微胞其尺寸未適當地降低至本揭露所述的範圍內時，所得之材料其拉伸強度(tensile strength)、延伸率(elongation)、壓縮變形率、透光度等性質皆會劣化。本揭露藉由使用經交聯的乙烯芳香族橡膠以及特定比例的膨潤液，使得熱塑性塑膠與橡膠進行機械共混(此時橡膠產生交聯反應)時，形成尺寸相對較小的微胞(與傳統種熱塑性硫化彈性體的分散相相比)，並均勻分散於該熱塑性塑膠中。根據本揭露實施例，該軟性透明材料可由該熱塑性塑膠，以及複數個微胞所組成，其中該複數個微胞分散於該熱塑性塑膠中，且每一微胞係由複數個交聯橡膠顆粒及膨潤液所組成。
第2圖係本揭露第1圖所述軟性透明材料100其區域2的局部放大示意圖。由第2圖可得知，該微胞20係由複數個交聯橡膠顆粒30及一膨潤液所組成。由於在本揭露所述軟性透明材料中的交聯橡膠其具有較低的分子鏈糾纏度，因此交聯橡膠可以奈米顆粒的形式存在於該微胞中，即交聯橡膠顆粒30的粒徑可在約20nm至500nm的範圍內(例如約20nm至450μm、20nm至400μm、30nm至500μm、40nm至500μm、或25nm至480μm)。由於該交聯橡膠顆粒為經交聯的乙烯芳香族橡膠顆粒，因此該複數個交聯橡膠顆粒30可藉由苯環與苯環間的π-π交互作用力聚集(例如形成一團聚物)並吸附膨潤液而形成微胞20)(該膨潤液是存在交聯橡膠顆粒30內)。根據本揭露實施例，該膨潤液的重量與交聯橡膠顆粒的總重比可為約1:5至2:1(例如1:4、1:3、1:2、2:3、3:4、4:5、或1:1)。在此，交聯橡膠顆粒的總重係指存在於該軟性透明材料100內的所有交聯橡膠顆粒的重量，且交聯橡膠顆粒的總重係不包含膨潤液的重量。藉由該特定比例的膨潤液，熱塑性塑膠與橡膠進行機械共混(此時橡膠產生交聯反應)時，膨潤液降低交聯橡膠其分子鏈糾纏度，因此可進一步提升剪切力對於交聯橡膠的破碎程度，使得交聯橡膠形成尺寸相對較小的交聯橡膠顆粒(與構成傳統種熱塑性硫化彈性體分散相的交聯橡膠相比)。若膨潤液的含量過低，則所得之材料的透光度將降低。若膨潤液的含量過高，則所得之材料的機械強度、拉伸強度、延伸率(elongation)、以及壓縮變形率將降低。根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠與該交聯橡膠顆粒總重的重量比可為約1:5至4:5(例如1:4、1:3、1:2、2:3、或3:4)。在此，交聯橡膠顆粒的總重係指存在於該軟性透明材料100內的所有交聯橡膠顆粒的重量，且交聯橡膠顆粒的總重係不包含膨潤液的重量。若交聯橡膠顆粒的含量過低，則所得之材料的延伸率(elongation)、彈性以及壓縮變形率將降低。若交聯橡膠顆粒的含量過高，則所得之材料的機械強度也會明顯下降。
根據本揭露實施例，以本揭露所述軟性透明材料所形成的薄膜，在厚度為約200μm或小於200μm時，該薄膜具有一透光度大於或等於95%。該透光度的量測方式係依據ASTM D1746所規定之方法測定。
根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠可為聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、或上述之組合。根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠的數目平均分子量可為約20,000至500,000，例如20,000至500,000、30,000至500,000、40,000至500,000、50,000至500,000、20,000至400,000、20,000至300,000、或20,000至200,000。根據本揭露實施例，本揭露所使用的熱塑性塑膠並沒有進一步改質使其具反應性。換言之，該熱塑性塑膠不具有反應官能基，以避免熱塑性塑膠與橡膠進行機械共混時，熱塑性塑膠會與橡膠產生競爭反應，進而影響交聯橡膠之交聯密度與後續材料的機械特性。。其中，該反應官能基可例如為丙烯酸酯基(acrylate group)、甲基丙烯酸酯基(methacrylate group)、環氧丙基(glycidyl group)、環氧乙烷基(oxiranyl group)、氧雜環丁烷基(oxetanyl group)、或(3,4-環氧基環己基)甲基((3,4-epoxycyclohexyl)methyl group)。根據本揭露實施例，該熱塑性塑膠不包含熱塑性矽烷類塑膠、或熱塑性矽氧烷類塑膠。換言之，本揭露所述熱塑性塑膠係為一不包含矽烷基團(silane moiety)或矽氧烷基團(siloxane moiety)的聚合物。
根據本揭露實施例，該膨潤液可為環烷烴油(naphthenic oil)、脂肪烴油(paraffinic oil)、芳香烴油(aromatic oil)、礦物油(natural oil) 、或上述之組合。在該微胞中，膨潤液係由交聯橡膠顆粒所吸收，而奈米級交聯橡膠顆粒彼此因極性而在熱塑性塑膠中聚集形成團聚物。此外交聯橡膠顆粒也因為分子鏈糾纏且具有苯環，並藉由苯環與苯環的π-π交互作用力而可吸收一定程度的膨潤液，進而提升該組成材料的透明度。
根據本揭露實施例，該交聯橡膠顆粒係一經交聯的乙烯芳香族橡膠(crosslinked vinyl aromatic rubber)。根據本揭露實施例，該交聯橡膠顆粒係為一組合物經一交聯反應所得之產物。根據本揭露實施例，該組合物包含乙烯芳香族橡膠及一交聯劑。根據本揭露實施例，該交聯劑與乙烯芳香族橡膠的重量比可為約0.1:100至3:100，例如0.3:100、0.5:100、1:100、或2:100。此外，根據本揭露實施例，該組合物包含乙烯芳香族橡膠、一交聯劑、及一交聯助劑。該交聯助劑與乙烯芳香族橡膠的重量比可為約0.1:100至6:100，例如0.3:100、0.5:100、1:100、2:100、3:100、4:100、或5:100。此外，該組合物可更包含上述膨潤液。
根據本揭露實施例，該組合物由該乙烯芳香族橡膠及該交聯劑所組成。根據本揭露實施例，該組合物由該乙烯芳香族橡膠、該交聯劑、及該交聯助劑所組成。根據本揭露實施例，該組合物由該乙烯芳香族橡膠、該交聯劑、該交聯助劑、及該膨潤液所組成。
根據本揭露實施例，中該乙烯芳香族橡膠包含由乙烯芳香族單體聚合而成的乙烯芳香族嵌段。根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠包含乙烯芳香族嵌段及由一共軛二烯單體聚合而成的共軛二烯嵌段。根據本揭露實施例，該乙烯芳香族嵌段之單體可為苯乙烯(styrene)、甲基苯乙烯(methylstyrene)、乙基苯乙烯(ethylstyrene)、環己基苯乙烯(cyclohexylstyrene)、乙烯聯苯(vinyl biphenyl)、1-乙烯-5-己基萘(1-vinyl-5-hexyl naphthalene)、乙烯萘(vinyl naphthalene)、乙烯蒽(vinyl anthracene)、或上述之組合。換言之，該乙烯芳香族嵌段可由上述單體、或上述單體之任意組合進行聚合反應所得。該共軛二烯嵌段之單體係1,3-丁二烯(1,3-butadiene)、2,3-二甲基-1,3-丁二烯(2,3-dimethyl-1,3-butadiene)、3-丁基-1,3-辛二烯(3-butyl-1,3-octadiene)、異戊二烯(isoprene)、1-甲基丁二烯(1-methylbutadiene)、2-苯基-1,3-丁二烯(2-phenyl-1,3-butadiene)、或上述之組合。換言之，該共軛二烯嵌段可由上述單體、或上述單體之任意組合進行聚合反應所得。
根據本揭露實施例，本揭露所述軟性透明材料不包含聚烯烴橡膠、交聯的聚烯烴橡膠、或上述之組合。根據本揭露某些實施例，本揭露所述軟性透明材料的分散相不包含聚烯烴橡膠、交聯的聚烯烴橡膠、或上述之組合。換言之，用來形成交聯橡膠的組合物不包含聚烯烴橡膠，其中該聚烯烴橡膠係聚異丁烯橡膠(PIB)、乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、或上述之組合。當使用聚烯烴橡膠取代乙烯芳香族橡膠時，構成聚烯烴橡膠的重複單元並不包含苯環基團，使得交聯橡膠粒子無法吸收多量的膨潤液，因此所得之材料為不透明材料(即透光度小於80)。
根據本揭露實施例，為使該交聯橡膠顆粒彼此之間具有足夠的π-π交互作用力，該乙烯芳香族橡膠的乙烯芳香族嵌段含量可為約20wt%至90wt%(例如20wt%、25wt%、30wt%、35wt%、40wt%、45wt%、50wt%、55wt%、60wt%、65wt%、70wt%、75wt%、80wt%、或85wt%)，以該乙烯芳香族橡膠為基準。若乙烯芳香族橡膠的乙烯芳香族嵌段含量過低，則交聯橡膠顆粒彼此無法聚集形成一團聚物，導致所得之材料的透光度降低。根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠可為未氫化的乙烯芳香族橡膠。此外，根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠可為未氫化的乙烯芳香族橡膠，或是總體氫化率小於或等於10wt%的乙烯芳香族橡膠。根據本揭露實施例，該乙烯芳香族橡膠可為苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯 (styrene-ethylene-butylene-styrene，SEBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙 (styrene-butadiene-styrene，SBS)橡膠 、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(styrene-isoprene-styrene，SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯 (styrene-ethylene-propylene-styrene，SEPS)橡膠、苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(styrene-isoprene / butadiene-styrene，SIBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯(styrene-butadiene，SB)橡膠、苯乙烯-異戊二烯(styrene-isoprene，SI)橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(styrene-isoprene-styrene、SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯(styrene-ethylene-butylene，SEB)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯(styrene-ethylene-propylene，SEP)橡膠、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該交聯劑可為過氧化物、酚醛樹脂、硫磺、硫化物、碳二亞胺化合物(carbodiimide compound)、脂肪族二胺(aliphatic diamine)、或上述之組合。根據本揭露實施例，該過氧化物可為過氧化二異丙苯(DCP，dicumyl peroxide)、全丁基過氧化物(perbutyl peroxide，PBP)、二甲基-二-叔丁基過氧基己烷、叔丁基乙基己基單過氧化碳酸酯、二叔丁基過氧化物、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)己烷、2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基過氧基)-3-己炔、二叔丁基過氧化異丙基苯、1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷、4,4-二(叔丁基過氧化)戊酸正丁酯、過氧化苯甲醯、過氧化對氯苯甲醯、2,4-二氯過氧化苯甲醯、過氧化苯甲酸叔丁酯、叔丁基過氧異丙基甲酸酯、過氧化二乙醯、過氧化月桂醯、過氧化叔丁基異丙苯、或上述之組合。根據本揭露實施例，該酚醛樹脂可為由一酚化合物及一醛化合物之縮合反應所形成，其中該酚化合物可為4-叔丁基苯酚(4-t-butylphenol)、4-辛基苯酚(4-t-octylphenol)、2-乙基苯酚(2-ethylphenol)、3-乙基苯酚(3-ethylphenol)、4-乙基苯酚(4-ethylphenol)、鄰甲酚(o-cresol)、間甲酚(m-cresol)、對甲酚(p-cresol)、2,5-二甲酚(2,5-xylenol)、3,4-二甲酚(3,4-xylenol)、3,5-二甲酚(3,5-xylenol)、2,3,5-三甲酚(2,3,5-trimethylphenol)、3-甲基-6-叔丁基苯酚(3-methyl-6-t-butylphenol)、2-萘酚(2-naphthol)、1,3-去羥基萘(1,3-dehydroxynaphthalene)、雙酚-A(bisphenol-A)、或上述之組合；以及，該醛化合物可為甲醛(formaldehyde)、對甲醛(paraformaldehyde)、乙醯乙醛(acetoaldehyde)、苯甲醛(benzaldehyde)、苯基甲醛(phenylaldehyde) 、或上述之組合。根據本揭露實施例，該硫化物可為二硫化四苄基秋蘭姆(tetrabenzylthiuram disulfide)、二硫化二苯並噻唑(dibenzothiazole disulfide)、或上述之組合。根據本揭露實施例，該碳二亞胺化合物(carbodiimide compound) 可為1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide)、N,N’-二環己基碳二亞醯胺(N,N’-dicyclohexylcarbodiimide)、或上述之組合。根據本揭露實施例，該脂肪族二胺可為己二胺、辛二胺、壬二胺、癸二胺、1,16-十六烷二胺(1,16-Hexadecane diamine)、1,18-十八烷二胺(1,18-Octadecane diamine) 、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該交聯助劑可為三烯丙基氰酸酯(triallyl cyanurate，TAC)、三烯丙基異氰酸酯(triallyl isocyanurate，TAIC)、三烯丙基磷酸酯(triallylphosphate，TAP)、三烯丙基硼酸酯(triallyl borate，TAB)、三甲基烯丙基異氰脲酸酯(trimethallyl isocyanurate，TMAIC)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、或上述之組合。
根據本揭露實施例，該軟性透明材料的製法包含以下步驟。首先，將一熱塑性塑膠、一乙烯芳香族橡膠、及一膨潤液進行混煉形成一共混物，其中橡膠與該熱塑性塑膠的重量比可為約1：5至4：5。接著，接著，加入一交聯劑(及助交聯劑)、以及膨潤液(作為溶劑)，使共混物中橡膠之間產生交聯而硫化(溫度為200℃至260℃，轉速為150rpm至400rpm)，並經由交聯時產生之剪切作用力，使原本為連續之橡膠相包覆膨潤液形成微胞分散於塑膠相之中，形成相反轉，得到熱塑性硫化彈性體。在對熱塑性硫化彈性體進行烘乾(溫度可為80℃至100℃下乾燥6小時至8小時)及製粒後，得到該軟性透明材料。本揭露所述之「混煉」，係指藉由機械(例如押出機)作用使橡膠或塑膠與試劑(例如交聯劑、助交聯劑、以及膨潤液)均勻混合的過程，混煉步驟中亦可以不連續或批次方法進行。根據本揭露實施例，該膨潤液(總使用量)與該交聯橡膠顆粒的重量比為1：5至2：1。
根據本揭露實施例，熱塑性硫化彈性體之製造方法可為一動態交聯製程。動態交聯一詞係指混合物中之橡膠與塑膠熔融共混期間，揑和交聯劑和混合物，使橡膠之間形成交聯之過程。「動態」一詞表示該混合物在交聯步驟中施予剪力之意。為使橡膠與塑膠可更佳地熔融共混，可將共混期間之溫度調整為根據所使用之塑膠之熔點溫度至分解溫度之間。
為了讓本揭露之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例配合所附圖示，作詳細說明如下：
實施例1： 將25重量份之聚丙烯(polypropylene，PP)(由李長榮化工製造及販售，商品編號為9580)、100重量份之苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)橡膠(由台橡公司製造及販售，商品編號為Taipol 6014)、以及80重量份之礦物油(由超惠公司製造及販售，商品編號為FOMI-250)加入押出機(型號為JKM-DK10) (L/D=60)中，進行熔融混煉(200℃溫度、螺桿轉速為300rpm)。混煉1分鐘後，將1.5重量份之交聯劑(商品編號為DCP，由見欣公司製造及販售)及1.0重量份之助交聯劑(商品編號為DOUBLEMER TMPTMA，由雙鍵化工股份有限公司製造及販售)加入押出機，進行熔融混煉(200℃溫度、螺桿轉速為300rpm)。混煉3分鐘後，利用造粒機(型號GZML-110L-150)進行造粒，得到軟性透明材料(1)。接著，量測軟性透明材料(1)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。微胞粒徑範圍及交聯橡膠粒徑範圍係以穿透式電子顯微鏡方式進行量測；交聯度係依據ASTM D6204所規定的方式進行量測；表面硬度係係依據ASTM D2240所規定的方式進行量測；拉伸強度係依據ASTM D412所規定的方式進行量測；延伸率係依據ASTM D412所規定的方式進行量測；壓縮變形率係依據ASTM D1349-99所規定的方式進行量測；以及，透光度係依據ASTM D1746所規定之方法測定(樣品厚度為約200μm)。 以穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope、TEM)觀察所得軟性透明材料(1)，結果如第3圖所示。由第3圖可得知，所得軟性透明材料(1)確實具有由複數奈米尺寸交聯橡膠顆粒及膨潤液所構成的微胞。
實施例2： 實施例2依實施例1所述方式進行，除了將聚丙烯(polypropylene，PP)由25重量份增加至42.8重量份，得到軟性透明材料 (2)。接著，量測軟性透明材料(2)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。
實施例3： 實施例3依實施例1所述方式進行，除了將聚丙烯(polypropylene，PP)由25重量份增加至66.6重量份，得到軟性透明材料 (3)。接著，量測軟性透明材料(3)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。
比較例1： 比較例1依實施例1所述方式進行，除了不添加交聯劑及交聯助劑，得到材料 (1)。接著，量測材料(1)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。
比較例2： 比較例2依實施例1所述方式進行，除了將聚丙烯(polypropylene，PP)由25重量份降低至10重量份，得到材料 (2)。接著，量測材料(2)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。
比較例3： 比較例3依實施例1所述方式進行，除了將聚丙烯(polypropylene，PP)由25重量份增加至100重量份，得到材料 (3)。接著，量測材料(3)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表1所示。
表1
Figure 108148712-A0305-02-0021-1
Figure 108148712-A0305-02-0022-1
由表1可得知，當交聯橡膠與熱塑性塑膠的重量比在約1:5至4:5的範圍內時，所得之材料(即軟性透明材料(1)-(3))具有高透光度、機械性質、延伸率及低壓縮變形率。此外，當不添加交聯劑及交聯助劑時，所得之材料其透光度、表面硬度、及拉伸強度明顯變差，且壓縮變形率明顯上升。
比較例4 比較例4依實施例3所述方式進行，除了將礦物油總量由80重量份降低至0重量份，得到材料 (4)。接著，量測材料(4)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表2所示。
比較例5 比較例5依實施例3所述方式進行，除了將礦物油總量由80重量份降低至25重量份，得到材料 (5)。接著，量測材料(5)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表2所示。
實施例4 實施例4依實施例3所述方式進行，除了將礦物油總量由80重量份降低至50重量份，得到軟性透明材料 (4)。接著，量測軟性透明材料(4)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表2所示。
實施例5 實施例5依實施例3所述方式進行，除了將礦物油總量由80重量份增加至200重量份，得到軟性透明材料 (5)。接著，量測軟性透明材料(5)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表2所示。
比較例6 比較例6依實施例4所述方式進行，除了不添加交聯劑及交聯助劑，得到材料 (6)。接著，量測材料(6)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表2所示。
表2
Figure 108148712-A0305-02-0024-2
Figure 108148712-A0305-02-0025-2
由表2可得知，當膨潤液與交聯橡膠顆粒的重量比低於50：100時，所得之材料之透光度明顯變差。此外，當膨潤液與交聯橡膠顆粒的重量比在1：5至2：1的範圍內時，所得之材料(即軟性透明材料(3)-(5))具有高透光度、機械性質、延伸率及低壓縮變形率。此外，當不添加交聯劑及交聯助劑時，所得之材料其透光度、表面硬度、及拉伸強度明顯變差，且壓縮變形率明顯上升。
實施例6
實施例6依實施例2所述方式進行，除了將交聯劑由1.5重量份增加至3重量份，得到軟性透明材料(6)。接著，量測軟性透明材料(6)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表3所示。
實施例7 實施例7依實施例2所述方式進行，除了將礦物油總量由80重量份降低至50重量份，得到軟性透明材料 (7)。接著，量測軟性透明材料(7)的微胞粒徑範圍、交聯橡膠粒徑範圍、交聯度、表面硬度、拉伸強度、延伸率、壓縮變形率、以及透光度，結果如表3所示。
表3
Figure 108148712-A0305-02-0026-3
Figure 108148712-A0305-02-0027-3
由表3可得知，當膨潤液與交聯橡膠顆粒的重量比在1：5至2：1的範圍內以及熱塑性塑膠與交聯橡膠顆粒的重量比在1：5至4：5的範圍內時，所得之材料(即軟性透明材料(6)及(7))具有高透光度、機械性質、延伸率及較低壓縮變形率。
雖然本揭露已以數個實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
2:區域 10:連續相 20:微胞 30:交聯橡膠顆粒 100:軟性透明材料
第1圖係本揭露所述軟性透明材料的微觀結構示意圖。 第2圖係本揭露第1圖所述軟性透明材料其區域2的局部放大示意圖。 第3圖為軟性透明材料(1)的穿透式電子顯微鏡(transmission electron microscope、TEM)圖譜。
2:區域
10:連續相
20:微胞
100:軟性透明材料

Claims (12)

  1. 一種軟性透明材料，其中該軟性透明材料由一熱塑性塑膠、以及複數個微胞(micelle)所構成，其中該熱塑性塑膠係聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚醯胺、或上述之組合，其中，該複數個微胞(micelle)，分散於該熱塑性塑膠中，其中每一微胞由複數個交聯橡膠顆粒及一膨潤液所組成，其中該熱塑性塑膠總重與該交聯橡膠顆粒的重量比為1：5至4：5，而該膨潤液與該交聯橡膠顆粒的重量比為1：5至2：1，其中該交聯橡膠顆粒係為一組合物的交聯產物，該組合物由乙烯芳香族橡膠及一交聯劑所組成、或由乙烯芳香族橡膠、交聯劑、及一交聯助劑所組成，其中該膨潤液係環烷烴油(naphthenic oil)、脂肪烴油(paraffinic oil)、芳香烴油(aromatic oil)、礦物油(natural oil)、或上述之組合，其中該乙烯芳香族橡膠包含由乙烯芳香族單體聚合而成的乙烯芳香族嵌段，其中該交聯劑係過氧化物、酚醛樹脂、硫磺、硫化物、碳二亞胺化合物、脂肪族二胺、或上述之組合，其中該軟性透明材料不包含聚烯烴橡膠、交聯的聚烯烴橡膠、或上述之組合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該微胞之粒徑為200nm至3μm。
  3. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該交聯橡膠顆粒之粒徑為20nm至500nm。
  4. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該複數個交聯橡膠顆粒係吸收該膨潤液以聚集形成一團聚物。
  5. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該交聯橡膠顆粒係一經交聯的乙烯芳香族橡膠(crosslinked vinyl aromatic rubber)。
  6. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該乙烯芳香族嵌段的含量為20wt%至90wt%，以該乙烯芳香族橡膠為基準。
  7. 申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該乙烯芳香族單體係苯乙烯(styrene)、甲基苯乙烯(methylstyrene)、乙基苯乙烯(ethylstyrene)、環己基苯乙烯(cyclohexylstyrene)、乙烯聯苯(vinyl biphenyl)、1-乙烯-5-己基萘(1-vinyl-5-hexyl naphthalene)、乙烯萘(vinyl naphthalene)、乙烯蒽(vinyl anthracene)、或上述之組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該乙烯芳香族橡膠係苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(styrene-ethylene-butylene-styrene，SEBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙(styrene-butadiene-styrene，SBS)橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(styrene-isoprene-styrene，SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(styrene-ethylene-propylene-styrene，SEPS)橡膠、苯乙烯-異戊二烯/丁二烯-苯乙烯(styrene-isoprene/butadiene-styrene，SIBS)橡膠、苯乙烯-丁二烯(styrene-butadiene，SB)橡膠、苯乙烯-異戊二烯(styrene-isoprene，SI)橡膠、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯 (styrene-isoprene-styrene、SIS)橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯(styrene-ethylene-butylene，SEB)橡膠、苯乙烯-乙烯-丙烯(styrene-ethylene-propylene，SEP)橡膠、或上述之組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該聚烯烴橡膠係聚異丁烯橡膠(PIB)、乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、或上述之組合。
  10. 申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該熱塑性塑膠不具有反應官能基，其中該反應官能基係丙烯酸酯基(acrylate group)、甲基丙烯酸酯基(methacrylate group)、環氧丙基(glycidyl group)、環氧乙烷基(oxiranyl group)、氧雜環丁烷基(oxetanyl group)、或(3,4-環氧基環己基)甲基((3,4-epoxycyclohexyl)methyl group)。
  11. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該交聯助劑係三烯丙基氰酸酯(triallyl cyanurate，TAC)、三烯丙基異氰酸酯(triallyl isocyanurate，TAIC)、三烯丙基磷酸酯(triallylphosphate，TAP)、三烯丙基硼酸酯(triallyl borate，TAB)、三甲基烯丙基異氰脲酸酯(trimethallyl isocyanurate，TMAIC)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(trimethylolpropane triacrylate，TMPTA)、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(trimethylolpropane trimethacrylate)、或上述之組合。
  12. 如申請專利範圍第1項所述軟性透明材料，其中該軟性透明材料在厚度為200μm時之透光度大於或等於95%。
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