TWI856461B

TWI856461B - 熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑與發泡材料

Info

Publication number: TWI856461B
Application number: TW111149357A
Authority: TW
Inventors: 皇宇蘇; 趙明臻; 巫宏懋; 吳政龍; 康文浩; 林貴斌; 洪啟明
Original assignee: 臺灣塑膠工業股份有限公司; 德克薩斯農工大學系統
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-12-22
Publication date: 2024-09-21
Also published as: TW202328324A

Abstract

本發明提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其包含一氣體吸附劑以及一奈米化合物。氣體吸附劑包含一中心結構及一短鏈烷烴，短鏈烷烴與中心結構之間形成一第一化學鍵結。奈米化合物包含一片狀結構及一長鏈烷烴，長鏈烷烴與片狀結構之間形成一第二化學鍵結。據此，本發明的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑可增加氣體溶解度，並均勻分散於高分子材料中，熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的化學結構能改善高分子材料的熔體強度及應變硬化性質，有利於形成均勻緻密的孔洞結構，並提升發泡材料的機械性質。

Description

熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑與發泡材料

本發明是有關一種發泡成核添加劑與發泡材料，尤其是有關一種可改善發泡特性的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑與其發泡材料。

熱塑性發泡材料與熱固性發泡材料被廣泛應用於隔熱和隔音，前述的發泡材料均具有孔洞結構，以達到阻絕熱量與聲音的效果，並使材料具有足夠的機械強度與密度。習知發泡材料的製備方法可分為物理性發泡或化學性發泡。物理性發泡是在高分子材料中添加發泡劑（如二氧化碳、氮氣或碳氫化合物等），再加以擠出成型，當高分子材料離開擠出成型裝置時，外界壓力下降，使得發泡劑釋放而產生孔洞結構。化學性發泡則是透過添加特定化合物，使高分子材料於固化過程中產生特定的化學反應，進而製造氣體並形成孔洞結構。

與化學性發泡相比，物理性發泡較無汙染且對環境較為友善，屬於目前主流的發泡方法。在物理性發泡材料中，最常見為聚烯烴高分子搭配二氧化碳或氮氣所製備的聚烯烴發泡材料，然而，聚烯烴發泡材料仍有許多不足之處。舉例而言，聚烯烴高分子多為線性的化學結構，其熔體強度低，導致發泡後的機械性質不佳。除此之外，二氧化碳與氮氣在聚烯烴高分子中的氣體溶解度相對較低，導致孔洞結構不理想，限制了聚烯烴發泡材料的應用。

有鑑於此，製備一種具有優秀機械強度與良好的孔洞結構的發泡材料遂成為相關業者努力的目標。

為達成上述目標，本發明提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其可提升高分子材料的熔體強度以及氣體溶解度，以製備出具有優秀性質的發泡材料。

本發明的一實施方式提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其用於一發泡材料中。熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含一氣體吸附劑以及一奈米化合物。氣體吸附劑包含一中心結構及一短鏈烷烴，短鏈烷烴與中心結構之間形成一第一化學鍵結。奈米化合物包含一片狀結構及一長鏈烷烴，長鏈烷烴與片狀結構之間形成一第二化學鍵結。其中，奈米化合物與氣體吸附劑混合以形成所述熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，短鏈烷烴的碳數為8至18，且長鏈烷烴的分子量為50000 g/mole至130000 g/mole。

據此，本發明的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑透過使用氣體吸附劑，可以大幅增加氣體於高分子材料中的溶解度，且短鏈烷烴能進一步幫助氣體吸附劑分散於高分子材料中，有利於形成均勻緻密的孔洞結構。再者，奈米化合物上的長鏈烷烴能改善高分子材料的熔體強度及應變硬化性質，進而提升發泡材料的機械性質。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中片狀結構可為一脫層石墨烯片、一脫層奈米矽片或一脫層磷酸鋯片。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中長鏈烷烴與片狀結構可透過一胺酐反應形成第二化學鍵結。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的總重量以100%計，氣體吸附劑佔熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P1，其可滿足條件：0% ＜ P1 ≤ 10%。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的總重量以100%計，奈米化合物佔熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P2，其可滿足條件：0% ＜ P2 ≤ 17%。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中片狀結構與長鏈烷烴的重量比可為1:6至1:15。

本發明的另一實施方式提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其用於一發泡材料中。熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含一氣體吸附劑。氣體吸附劑包含一中心結構、一短鏈烷烴及一長鏈烷烴，短鏈烷烴與中心結構之間形成一第一化學鍵結，長鏈烷烴與中心結構之間形成一第二化學鍵結。其中，短鏈烷烴的碳數為8至18，且長鏈烷烴的分子量為50000 g/mole至130000 g/mole。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中所述中心結構可為一碳材料、一金屬有機骨架材料或一共價有機骨架材料。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中第一化學鍵結可為一醯胺鍵。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中長鏈烷烴與中心結構可透過一胺酐反應形成第二化學鍵結。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中所述中心結構與短鏈烷烴的重量比可為1:4至1:20。

依據前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中所述中心結構與長鏈烷烴的重量比可為1:13。

本發明的又一實施方式提供一種發泡材料，其包含前述的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑以及一高分子材料。高分子材料包含一熱塑性聚合物或一熱固性聚合物，高分子材料與熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑混合，且熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑用以促進高分子材料聚合及發泡。

下述將更詳細討論本發明各實施方式。然而，此實施方式可為各種發明概念的應用，可被具體實行在各種不同的特定範圍內。特定的實施方式是僅以說明為目的，且不受限於揭露的範圍。

本發明中，有時以鍵線式（skeleton formula）表示化合物結構，此種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。倘若，結構式中有明確繪出官能基的，則以繪示者為準。

請一併參照第1A圖，第1A圖為本發明第一實施方式的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的製備流程示意圖。本發明的第一實施方式提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其用於一發泡材料中。熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含一氣體吸附劑100以及一奈米化合物200，且奈米化合物200與氣體吸附劑100混合以形成所述熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑。

詳言之，氣體吸附劑100包含一中心結構110及一短鏈烷烴120，短鏈烷烴120與中心結構110之間形成一第一化學鍵結（未標號）。在第1A圖中，中心結構110是以胺化的UiO-66材料（UiO-66-NH ₂；C ₄₈H ₃₄N ₆O ₃₂Zr ₆）為例，短鏈烷烴120是以帶有羧基的碳鏈為例，因此中心結構110與短鏈烷烴120之間可進行醯胺（amide）鍵結反應，且第一化學鍵結即為一醯胺鍵。

中心結構110主要用於攜帶與釋放氣體分子，因此中心結構110可為一碳材料、一金屬有機骨架（metal-organic framework；MOF）材料或一共價有機骨架（covalent-organic framework；COF）材料，亦可為其他氣體吸附材料，如沸石、分子篩或氣凝膠等。

短鏈烷烴120的碳數為8至18，且中心結構110與短鏈烷烴120的重量比可為1:4至1:20。由於中心結構110本身在高分子材料中的分散性不佳，容易產生凝集或沉降，而短鏈烷烴120與高分子材料的碳鏈性質相似，可以輕易分散於高分子材料中，因此透過中心結構110結合短鏈烷烴120，能改善中心結構110的分散性，進而使發泡後的孔洞結構更加均勻。另外，經相關實驗證實，當中心結構110與短鏈烷烴120的重量比不小於1:4時，可維持穩定的分散效果，若其重量比小於1:4時，則會產生明顯的團聚與沉澱現象。

奈米化合物200包含一片狀結構210及一長鏈烷烴220，長鏈烷烴220與片狀結構210之間形成一第二化學鍵結（未標號）。在第1A圖中，片狀結構210是以脫層（exfoliated）磷酸鋯（zirconium phosphate；ZrP）片為例，長鏈烷烴220是以乙烯－馬來酸酐共聚物（polyethylene-graft-maleic anhydride；PE-MA）為例，因此片狀結構210與長鏈烷烴220之間可進行胺酐反應（amine-anhydride reaction），以形成第二化學鍵結。其中，長鏈烷烴220中的馬來酸酐含量可為0.2 wt.%至1.5 wt.%。

請參照第1B圖，第1B圖為第1A圖的奈米化合物200的詳細合成示意圖。由第1B圖可以看出，當脫層磷酸鋯與乙烯－馬來酸酐共聚物進行胺酐反應時，脫層磷酸鋯上的胺基與乙烯－馬來酸酐共聚物的酸酐可以反應並形成鍵結，進而形成醯胺化合物或醯亞胺化合物，且醯胺化合物或醯亞胺化合物均可作為本發明的奈米化合物200並帶來特定的技術效果。

片狀結構210可提升高分子材料的材料性質，例如抗氧化性、機械強度以及熔體強度（melt strength），因此片狀結構210可為一脫層石墨烯片、一脫層奈米矽片或脫層磷酸鋯片。

長鏈烷烴220的分子量為50000 g/mole至130000 g/mole，且片狀結構210與長鏈烷烴220的重量比可為1:6至1:15。長鏈烷烴220可與高分子材料的碳鏈交纏，形成較為複雜的網狀結構，因此高分子材料的熔體強度與應變硬化（strain hardening）性質皆能提升。

此外，熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的總重量以100%計，氣體吸附劑100佔熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P1，其可滿足條件：0% ＜ P1 ≤ 10%；而奈米化合物200佔熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P2，其可滿足條件：0% ＜ P2 ≤ 17%。藉由控制奈米化合物200與氣體吸附劑100的比例，有助於在發泡效果與材料的機械強度之間取得平衡。

請參照第2圖，第2圖為本發明第二實施方式的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的製備流程示意圖。本發明的第二實施方式提供一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其包含一氣體吸附劑300。氣體吸附劑300包含一中心結構310、一短鏈烷烴320以及一長鏈烷烴330，短鏈烷烴320與長鏈烷烴330均與中心結構310連接，其中，中心結構310、短鏈烷烴320及長鏈烷烴330的化學結構以及中心結構310與短鏈烷烴320的連接方式均與第一實施方式相同，於此不再贅述。

長鏈烷烴330與中心結構310之間形成一第二化學鍵結。在第2圖中，中心結構310是以胺化的UiO-66材料為例，長鏈烷烴330是以乙烯－馬來酸酐共聚物為例，因此中心結構310與長鏈烷烴330之間可進行胺酐反應，以形成第二化學鍵結，且中心結構310與長鏈烷烴330的重量比可為1:13。藉此，可在單一中心結構310接上短鏈烷烴320與長鏈烷烴330，以達到增加氣體吸附量的效果，同時改善氣體吸附劑300的分散性及高分子材料的材料性質。

本發明另提供一種發泡材料，其包含前述第一實施方式或第二實施方式的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑以及高分子材料。高分子材料包含一熱塑性聚合物或一熱固性聚合物，高分子材料與熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑混合，且熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑用以促進高分子材料聚合及發泡。

茲以下列具體實施例進一步示範說明本發明，用以有利於本發明所屬技術領域通常知識者，可在不需過度解讀的情形下完整利用並實踐本發明，而不應將這些實施例視為對本發明範圍的限制，但用於說明如何實施本發明的材料及方法。

＜第一實施例＞

第一實施例的發泡材料所使用的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含氣體吸附劑以及奈米化合物。詳言之，氣體吸附劑是將胺化的UiO-66材料0.012克與硬脂酸（stearic acid）0.228克加入二甲苯（xylene）溶劑中，並於25°C至130°C下反應1小時後進行潤洗而得。奈米化合物是將脫層磷酸鋯片0.09克與低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物0.6克加入二甲苯溶劑中，並於130°C下反應1小時後而得，且奈米化合物中的脫層磷酸鋯片含量為13 wt.%。

再者，將線性高密度聚乙烯（high-density polyethylene，HDPE）溶解於二甲苯溶劑中，再與前述氣體吸附劑及奈米化合物混合，並於130°C下反應10分鐘後形成待發泡材料。接著，將待發泡材料在80°C下乾燥1小時後，以超臨界二氧化碳（supercritical carbon dioxide，ScCO ₂）發泡方法進行發泡，以獲得第一實施例的發泡材料。

＜第二實施例＞

第二實施例的發泡材料所使用的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含氣體吸附劑。詳言之，氣體吸附劑是將胺化的UiO-66材料0.012克與硬脂酸0.228克加入二甲苯溶劑中，並於25°C至130°C下反應1小時後，再加入低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物0.6克，並於25°C至130°C下反應1小時後而得。

再者，將線性高密度聚乙烯溶解於二甲苯溶劑中，再與前述氣體吸附劑混合，並於130°C下反應10分鐘後形成待發泡材料。接著，將待發泡材料在80°C下乾燥1小時後，以超臨界二氧化碳發泡方法進行發泡，以獲得第二實施例的發泡材料。

＜第三實施例＞

第三實施例的發泡材料所使用的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含氣體吸附劑。詳言之，氣體吸附劑是將胺化的UiO-66材料0.04克與硬脂酸0.76克加入二甲苯溶劑中，並於25°C至130°C下反應1小時後，再加入低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物1克，並於25°C至130°C下反應1小時後而得。

再者，將線性高密度聚乙烯10克溶解於二甲苯溶劑中，再與前述氣體吸附劑混合，並於130°C下反應10分鐘後形成待發泡材料。接著，將待發泡材料在80°C下乾燥1小時後，以超臨界氮氣（supercritical nitrogen，ScN ₂）發泡方法進行發泡，以獲得第三實施例的發泡材料。

＜第四實施例＞

第四實施例的發泡材料所使用的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含氣體吸附劑。詳言之，氣體吸附劑是將胺化的UiO-66材料0.04克與硬脂酸0.76克加入二甲苯溶劑中，並於25°C至130°C下反應1小時後，再加入高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物1克，並於25°C至130°C下反應1小時後而得。

再者，將線性高密度聚乙烯10克溶解於二甲苯溶劑中，再與前述氣體吸附劑混合，並於130°C下反應10分鐘後形成待發泡材料。接著，將待發泡材料在80°C下乾燥1小時後，以超臨界氮氣發泡方法進行發泡，以獲得第四實施例的發泡材料。

必須說明的是，雖本發明第一實施例至第四實施例的氣體吸附劑之中心結構均選用多孔性化合物，然實際應用時，仍可選擇其他具有氣體吸附能力、且能與短鏈烷烴形成鍵結的材料作為氣體吸附劑之中心結構，是以本發明並不以上述材料種類為限。

＜第一比較例＞

第一比較例的發泡材料並未使用本發明之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑。簡言之，第一比較例的發泡材料是在純化後的線性高密度聚乙烯中添加3 wt.%的滑石粉作為發泡成核添加劑，再以超臨界二氧化碳發泡方法或超臨界氮氣發泡方法進行發泡而得。

＜第二比較例＞

第二比較例的發泡材料並未使用本發明之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑。簡言之，第二比較例的發泡材料是將純化後的長分支型高密度聚乙烯以超臨界二氧化碳發泡方法進行發泡而得。

＜第三比較例＞

第三比較例的發泡材料所使用的發泡成核添加劑僅包含奈米化合物。詳言之，奈米化合物是將脫層磷酸鋯片0.09克與高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物0.6克加入二甲苯溶劑中，並於130°C下反應1小時後而得，且奈米化合物中的脫層磷酸鋯片含量為13 wt.%。

再者，將線性高密度聚乙烯溶解於二甲苯溶劑中，再與前述奈米化合物混合，並於130°C下反應10分鐘後形成待發泡材料。接著，將待發泡材料在80°C下乾燥1小時後，以超臨界二氧化碳發泡方法進行發泡，以獲得第三比較例的發泡材料。

＜第四比較例＞

第四比較例的發泡材料並未使用本發明之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑。簡言之，第四比較例的發泡材料是在純化後的線性高密度聚乙烯中添加3 wt.%的滑石粉作為發泡成核添加劑，並額外添加10 wt.%的低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物，再以超臨界氮氣發泡方法進行發泡而得。

＜第五比較例＞

第五比較例的發泡材料並未使用本發明之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑。簡言之，第五比較例的發泡材料是在純化後的線性高密度聚乙烯中添加3 wt.%的滑石粉作為發泡成核添加劑，並額外添加10 wt.%的低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物，再以超臨界氮氣發泡方法進行發泡而得。

上述實施例與比較例中所指的長分支型高密度聚乙烯為具有長分支結構的高密度聚乙烯，其可產生明顯的應變硬化特性。此外，有關高密度聚乙烯與乙烯－馬來酸酐共聚物的相關材料參數已列於下表一。

表一
	熔點（°C）	分子量（g/mol）	分子量分布	馬來酸酐含量（wt.%）
線性高密度聚乙烯	134	75,000	5	N/A
長分支型高密度聚乙烯	129	90,000	8.62	N/A
低分子量乙烯－馬來酸酐共聚物	127	49,900	4.07	1.5
高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物	133	130,600	5.32	0.2

此外，前述超臨界二氧化碳發泡方法與超臨界氮氣發泡方法之流程如下：首先，將造粒切割後的待發泡材料放入含浸杯中備用，並將發泡所使用的氣體升溫至100°C至170°C且加壓至130 kg/cm ²，使氣體進入超臨界態。接著，對一槽體進行升溫，待所述槽體達到目標溫度後，放入裝有待發泡材料的含浸杯，再關閉槽體並注入超臨界氣體，直到槽體壓力達60 kg/cm ²至100 kg/cm ²並維持約30分鐘至120分鐘。最後，當含浸達到所需時間後，對槽體進行快速洩壓，洩壓時間可小於0.3秒，再將含浸杯中的發泡材料取出置入冰水浴中進行定型及冷卻，並待發泡材料乾燥後進行後續檢測實驗。

＜孔洞結構比較＞

請參照第3A圖及第3B圖，第3A圖為第一比較例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖，第3B圖為第三比較例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖。由第3A圖可看出，第一比較例的發泡材料結構不佳，其孔洞尺寸不一，且靠近發泡材料中心處的發泡效果不良，進而對發泡材料整體的結構強度產生負面影響。由第3B圖可看出，加入奈米化合物後雖能改善發泡材料的孔洞結構，但不同孔洞的尺寸仍有明顯差異，且發泡材料一側的發泡效果不佳，是以奈米化合物對於改善發泡效果仍有一定極限。

請參照第3C圖，第3C圖為第一實施例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖。由第3C圖可看出，加入氣體吸附劑以及奈米化合物後，由於氣體吸附劑可攜帶較多氣體且可平均分散於高密度聚乙烯中，而奈米化合物可強化高密度聚乙烯的化學結構，因此發泡材料內部的孔洞呈現均勻分布，且孔洞尺寸差異不大，證明其發泡效果較為一致，有助於提升發泡材料的機械強度。

請參照第4A圖至第4C圖，第4A圖為第一比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖，第4B圖為第四比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖，第4C圖為第五比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖。由第4A圖可以看出，第一比較例的發泡表現不佳，且由第4B圖及第4C圖可以看出，第四比較例與第五比較例的發泡結果與第一比較例相似，其無明顯的發泡行為。

請參照第4D圖與第4E圖，第4D圖為第三實施例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖，第4E圖為第四實施例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖。由第4D圖及第4E圖可以看出，當線性高密度聚乙烯添加熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑後，可提高超臨界氮氣的吸附量，且透過使用乙烯－馬來酸酐共聚物，可產生足夠的熔體強度，致使超臨界氮氣洩壓而產生物理發泡行為時，可較前述比較例產生更優秀的發泡結構。

此外，由第3C圖、第4D圖與第4E圖可以看出，以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料與以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料皆具有緻密的孔洞結構，說明不論以何種氣體進行發泡，本發明的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑均可改善發泡材料的發泡效果，其應用範圍極為廣泛。

＜拉伸黏度比較＞

請參照第5圖，第5圖為第一比較例至第三比較例、第一實施例及第二實施例的拉伸黏度比較圖。由第5圖可看出，第一比較例的發泡材料的拉伸黏度明顯較低，第二比較例的發泡材料透過使用長分支結構的高密度聚乙烯，其在長步驟時間下的拉伸黏度有所提升，說明第二比較例的應變硬化性質優於第一比較例，但第二比較例的發泡材料整體的拉伸黏度仍然不佳。

第三比較例的發泡材料透過加入奈米化合物，其拉伸黏度略微提升，且第三比較例的奈米化合物是以高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物進行改質，高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物有助於改善發泡材料的應變硬化性質，但第三比較例的發泡材料整體的拉伸黏度仍然不佳。

相較之下，第一實施例與第二實施例的發泡材料進一步使用氣體吸附劑，其拉伸黏度大幅提升，在發泡過程中，較高的拉伸黏度可避免孔洞韌性不足而破裂，因此可改善孔洞結構的穩定性，進而提升發泡材料的機械強度。再者，由於第一實施例與第二實施例的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑僅使用低分子量的乙烯－馬來酸酐共聚物，其雖能改善發泡材料的應變硬化性質，但改善程度並不明顯，但第一實施例與第二實施例的氣體吸附劑與奈米化合物亦可使用高分子量乙烯－馬來酸酐共聚物進行改質，可以更進一步提升發泡材料的應變硬化性質，並獲得更優秀的材料特性。

綜上所述，本發明的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑透過使用氣體吸附劑，可以大幅增加氣體於高分子材料中的溶解度，且短鏈烷烴能進一步幫助氣體吸附劑分散於高分子材料中，有利於形成均勻緻密的孔洞結構。再者，奈米化合物上的長鏈烷烴能改善高分子材料的熔體強度及應變硬化性質，進而提升發泡材料的機械性質。

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，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此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。

100,300:氣體吸附劑 110,310:中心結構 120,320:短鏈烷烴 200:奈米化合物 210:片狀結構 220,330:長鏈烷烴

為讓本發明的上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的說明如下：第1A圖為本發明第一實施方式的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的製備流程示意圖；第1B圖為第1A圖的奈米化合物的詳細合成示意圖；第2圖為本發明第二實施方式的熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的製備流程示意圖；第3A圖為第一比較例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第3B圖為第三比較例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第3C圖為第一實施例以超臨界二氧化碳發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第4A圖為第一比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第4B圖為第四比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第4C圖為第五比較例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第4D圖為第三實施例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；第4E圖為第四實施例以超臨界氮氣發泡方法所製成的發泡材料的剖面顯微鏡圖；以及第5圖為第一比較例至第三比較例、第一實施例及第二實施例的拉伸黏度比較圖。

100:氣體吸附劑

110:中心結構

120:短鏈烷烴

200:奈米化合物

210:片狀結構

220:長鏈烷烴

Claims

一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其用於一發泡材料中，該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含：一氣體吸附劑，其包含：一中心結構；及一短鏈烷烴，該短鏈烷烴與該中心結構之間形成一第一化學鍵結；以及一奈米化合物，其包含：一片狀結構；及一長鏈烷烴，該長鏈烷烴與該片狀結構之間形成一第二化學鍵結；其中，該奈米化合物與該氣體吸附劑混合以形成該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，該短鏈烷烴的碳數為8至18，且該長鏈烷烴的分子量為50000g/mole至130000g/mole；其中，該中心結構與該短鏈烷烴的重量比為1：4至1：20，且該片狀結構與該長鏈烷烴的重量比為1：6至1：15。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該中心結構為一碳材料、一金屬有機骨架材料或一共價有機骨架材料。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該第一化學鍵結為一醯胺鍵。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該片狀結構為一脫層石墨烯片、一脫層奈米矽片或一脫層磷酸鋯片。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該長鏈烷烴與該片狀結構是透過一胺酐反應形成該第二化學鍵結。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的總重量以100%計，該氣體吸附劑佔該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P1，其滿足條件：0%<P1
10%。
如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的總重量以100%計，該奈米化合物佔該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑的重量比例為P2，其滿足條件：0%<P2
17%。
一種發泡材料，其包含：如請求項1所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑；以及一高分子材料，其包含一熱塑性聚合物或一熱固性聚合物，該高分子材料與該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑混合，且該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑用以促進該高分子材料聚合及發泡。
一種熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其用於一發泡材料中，該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑包含：一氣體吸附劑，其包含：一中心結構；一短鏈烷烴，該短鏈烷烴與該中心結構之間形成一第一化學鍵結；及一長鏈烷烴，該長鏈烷烴與該中心結構之間形成一第二化學鍵結；其中，該短鏈烷烴的碳數為8至18，且該長鏈烷烴的分子量為50000g/mole至130000g/mole；其中，該中心結構與該短鏈烷烴的重量比為1：4至1：20，且該中心結構與該長鏈烷烴的重量比為1：13。
如請求項9所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該中心結構為一碳材料、一金屬有機骨架材料或一共價有機骨架材料。
如請求項9所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該第一化學鍵結為一醯胺鍵。
如請求項9所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑，其中該長鏈烷烴與該中心結構是透過一胺酐反應形成該第二化學鍵結。
一種發泡材料，其包含：如請求項9所述之熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑；以及一高分子材料，其包含一熱塑性聚合物或一熱固性聚合物，該高分子材料與該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑混合，且該熱塑性與熱固性塑膠發泡成核添加劑用以促進該高分子材料聚合及發泡。