TWI803384B - 透明pet材料及其製造方法以及pet產品 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種透明PET材料及其製造方法以及PET產品，透明PET材料的製造方法包括以下步驟。將對苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）。之後，將對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）與間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，以形成透明PET材料。
Description
本發明是有關於一種透明PET材料及其製造方法以及PET產品，且特別是有關於一種高透明不結晶的透明PET材料及其製造方法以及PET產品。
未經改質的聚對苯二甲酸乙二酯（PET）材料之熔點為245℃至255℃，在結晶後會產生白化、白霧現象，因此，無法應用於高厚度、高透明需求的產品，且因其高熔點特性，也無法應用於透明且有熱黏合需求的產品及真空成型包材。
若欲使PET材料的結晶降低、熔點降低，則可導入間苯二甲酸（IPA）、己二酸進行材料熔點、結晶調整。然而，此方法雖有助於降低PET的結晶速度及熔點，但仍無法完全消除其結晶特性，因此，在應用於高厚度產品射出時，仍存在白化現象。另一方面，也可在PET材料中導入1,4-環己烷二甲醇（CHDM），以得到非結晶性的透明材料PETG。然而，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）所需的導入比例高且材料成本高，因此，在使用上有所限制。
基於上述，發展出一種可應用於高厚度、高透明且有熱黏合需求產品的PET材料，有效地解決白化、白霧現象，並降低材料成本，為目前所需研究的重要課題。
本發明提供一種透明PET材料及其製造方法以及PET產品，可有效地解決白化、白霧現象，並降低材料成本，透明PET材料可應用於高厚度、高透明且有熱黏合需求產品。
本發明之透明PET材料的製造方法包括以下步驟。將對苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）。之後，將對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）與間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，以形成透明PET材料。
在本發明的一實施例中，共聚反應是在真空狀態下進行，且所述共聚反應的反應溫度為240℃至300℃，真空度為0.05kPa至0.1kPa，使用的觸媒（催化劑）包含鈦催化劑(異丙醇鈦、鈦酸鈉、二氧化鈦-二氧化矽複合物、四丁氧基鈦、二氧化鈦-水滑石複合物)、銻催化劑(三氧化二銻、銻酸鈉)、鍺催化劑(氧化鍺)或其組合物。
在本發明的一實施例中，酯交換反應的反應溫度為240℃至250℃，對苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）的比例為1:1.15至1:1.3。
在本發明的一實施例中，以透明PET材料的含量為100 mol%計，間苯二甲酸（IPA）的添加量為10 mol%至20 mol%，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量為10 mol%至18 mol%。
本發明的透明PET材料由上述透明PET材料的製造方法製成。
在本發明的一實施例中，以透明PET材料的含量為100 mol%計，間苯二甲酸（IPA）的含量為10 mol%至20 mol%，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的含量為10 mol%至18 mol%。
本發明的PET產品由上述透明PET材料製成。
在本發明的一實施例中，PET產品的厚度為1 mm至10 mm。
基於上述，本發明提供一種透明PET材料的製造方法，其中將對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）與間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，以形成透明PET材料。透過同時導入間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM），藉此破壞PET的結晶特性，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）更可提升材料的耐衝擊特性，且導入間苯二甲酸（IPA）可降低1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量，使整體成本降低。
以下，將詳細描述本發明的實施例。然而，這些實施例為例示性，且本發明揭露不限於此。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中說明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
本發明之透明PET材料的製造方法包括以下步驟。將對苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）。之後，將對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）與間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，以形成透明PET材料。
在本實施例中，共聚反應例如是在真空度0.05kPa至0.1kPa的真空狀態下進行，且反應溫度例如是240℃至300℃，共聚反應使用之觸媒(催化劑)可包含鈦催化劑(異丙醇鈦、鈦酸鈉、二氧化鈦-二氧化矽複合物、四丁氧基鈦、二氧化鈦-水滑石複合物)、銻催化劑(三氧化二銻、銻酸鈉)、鍺催化劑(氧化鍺)或其組合物。酯交換反應的反應溫度例如是240℃至250℃，對苯二甲酸（PTA）及乙二醇（EG）比例例如是1:1.15至1:1.3下進。以透明PET材料的含量為100 mol%計，間苯二甲酸（IPA）的添加量例如是10 mol%至20 mol%，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量例如是10 mol%至18 mol%藉由導入間苯二甲酸（IPA），可降低1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量，使整體成本降低。
本發明也提供一種透明PET材料，由上述透明PET材料的製造方法製成。在本實施例中，以透明PET材料的含量為100 mol%計，間苯二甲酸（IPA）的含量例如是10 mol%至20 mol%，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的含量例如是10 mol%至18 mol%。
本發明也提供一種透明PET產品，由上述透明PET材料製成。在本實施例中，PET產品的厚度例如是1 mm至10 mm。
本發明之透明PET材料的製造方法透過同時導入間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM），藉此破壞PET的結晶特性，有效地解決白化、白霧現象，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）更可提升材料的耐衝擊特性。本發明的透明PET材料可應用於高厚度（10 mm）、高透明且有熱黏合需求的產品，例如化妝品包材（化妝盒、化妝瓶）、透明載盤或透明包材等。此外本發明的透明PET材料因不具熔點及高耐衝擊特性，可取代PETG應用於PETG-APET-PETG（GAG）三層共押結構片材的表層，作為真空成型包材的黏合材。
以下，藉由實驗例來詳細說明上述本發明的透明PET材料及其製造方法以及PET產品。然而，下述實驗例並非用以限制本發明。
實驗例
為了證明本發明所提出的製造方法可製造出不具熔點、具高耐衝擊特性且透明的PET材料，以下特別作此實驗例。
以下表1列出實例1及實例2以及比較例1至比較例3中改質單體的種類與比例以及物性結果。熔點測試是採用差示掃描量熱法（DSC），升溫速度10℃/min測試分析。GAG膜材耐衝擊測試：總厚度400μm（G：40μm，A：320μm，G：40μm）。
從表1中可得知，相較於比較例2及比較例3單純以IPA進行改質的PET，採用本發明製造方法的實例1及實例2，是同時以間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，所得到的PET材料具有更佳的結晶抑制效果，且導入1,4-環己烷二甲醇（CHDM）有利於提升耐衝擊特性。此外，相較於比較例1單純以CHDM進行改質的PETG，採用本發明製造方法的實例1及實例2，是同時以間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，在透明性及耐衝擊特性方面均可與比較例1的PETG達到相當的效果，且實例1及實例2導入間苯二甲酸（IPA）可降低1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量，因此，可有效降低成本，提升產品競爭力。
表1
| 比較例1 (PETG) | 比較例2 (PET-IPA改質) | 比較例3 (PET-IPA改質) | 實例1 (本發明的PET材料) | 實例2 (本發明的PET材料) | ||
| 改質單體/比例 (PET為100 mol%計) | CHDM/33 mol% | IPA/10 mol% | IPA/23 mol% | CHDM/13.2 mol%、IPA/12 mol% | CHDM/16.5 mol%、IPA/19 mol% | |
| 熱性質 | 熔點(Tm) | 測量不到 | 228 | 203 | 測量不到 | 測量不到 |
| 結晶溫度(Tc) | 測量不到 | 172 | 151 | 測量不到 | 測量不到 | |
| 10mm成品透明性 | 透明 | 白化 | 白化 | 透明 | 透明 | |
| GAG膜材耐衝(常溫) | 不會破裂 | 6.1 KJ/m | 6.6 KJ/m | 不會破裂 | 不會破裂 | |
| GAG膜材耐衝(-20℃) | 不會破裂 | 2.4 KJ/m | 3.5 KJ/m | 6.5 KJ/m | 不會破裂 |
綜上所述，本發明提供一種透明PET材料的製造方法，其中將對苯二甲酸二乙二醇酯（BHET）與間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM）進行共聚反應，以形成透明PET材料。透過同時導入間苯二甲酸（IPA）及1,4-環己烷二甲醇（CHDM），藉此破壞PET的結晶特性，有效地解決白化、白霧現象，1,4-環己烷二甲醇（CHDM）更可提升材料的耐衝擊特性，且導入間苯二甲酸（IPA）可降低1,4-環己烷二甲醇（CHDM）的添加量，使整體成本降低。本發明的透明PET材料可應用於高厚度（10 mm）、高透明且有熱黏合需求的產品，例如化妝品包材（化妝盒、化妝瓶）、透明載盤或透明包材等。此外本發明的透明PET材料因不具熔點及高耐衝擊特性，可取代PETG應用於PETG-APET-PETG（GAG）三層共押結構片材的表層，作為真空成型包材的黏合材。
無
無
Claims (7)
- 一種PET材料的製造方法，包括：將對苯二甲酸(PTA)及乙二醇(EG)進行酯交換反應，以形成對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)；以及將對苯二甲酸二乙二醇酯(BHET)與間苯二甲酸(IPA)及1,4-環己烷二甲醇(CHDM)進行共聚反應，以形成PET材料，其中以所述PET材料的含量為100mol%計，間苯二甲酸(IPA)的含量為10mol%至20mol%，1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的含量為10mol%至18mol%。
- 如請求項1所述之PET材料的製造方法，其中所述共聚反應是在真空狀態下進行，反應溫度為240℃至300℃，真空度為0.05kPa至0.1kPa，使用的觸媒(催化劑)包含鈦催化劑、銻催化劑、鍺催化劑或其組合物，所述鈦催化劑包括異丙醇鈦、鈦酸鈉、二氧化鈦-二氧化矽複合物、四丁氧基鈦或二氧化鈦-水滑石複合物，所述銻催化劑包括三氧化二銻或銻酸鈉，所述鍺催化劑包括氧化鍺。
- 如請求項1所述之PET材料的製造方法，其中所述酯交換反應的反應溫度為240℃至250℃，對苯二甲酸(PTA)及乙二醇(EG)的比例為1：1.15至1：1.3。
- 一種PET材料，由請求項1至請求項3中任一項所述之PET材料的製造方法製成。
- 如請求項4所述之PET材料，其中以所述PET材料的含量為100mol%計，間苯二甲酸(IPA)的含量為10mol%至20mol%，1,4-環己烷二甲醇(CHDM)的含量為10mol%至18mol%。
- 一種PET產品，由請求項4或請求項5所述之PET材料製成。
- 如請求項6所述之PET產品，其中所述PET產品的厚度為1mm至10mm。
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