無機化合物聚氨酯樹脂改質方法

2023-05-31 10:17:06

專利名稱：無機化合物聚氨酯樹脂改質方法
技術領域：
本發明提供一種無機化合物聚氨酯樹脂改質方法。
背景技術：
由於合成樹脂技術不斷的研發改進，各種不同的機能性功能皆可運用在合成樹脂技術中(最常見者如聚氨酯樹脂技術)；現今，一般聚氨酯樹酯鞋材在機能性功能上的改善技術多是使用有機化學物質來改善預設的特性，例如增加其耐候性、抗黃變、抗靜電及耐磨耗等機能性功能，但其仍有待改進的問題其一，有機化學物質的添加常影響到聚氨酯樹脂聚合反應，致使合成所得到的材料基本物理性質改變；其二，有機化學物質的添加常影響到材料基本物理性質，致使材料成型加工條件需相對調整才能成型，也造成成本上的增加；例如市面上製作聚氨酯樹脂鞋材時會加入有機化學物質(改質劑)來改善機能性功能，但都是將改質劑直接添加到合成樹脂原料中(例如多元醇)，由於此有機化學物質(改質劑)會影響到合成系統的反應性，且有機化學物質(改質劑)在合成系統中的分散效果不好，而造成材料基本物性及加工條件都需再作調整或變更原始材料配方，確實會影響生產成本。
針對上述問題，現今業界都會在合成前添加一些無機化合物粉體，使合成後的材料基本物理性質不致影響改變過多，但是，此種改善方法卻又會因無機化合物粉體的粒徑太大、分散效果不佳，而使聚氨酯樹脂材料被無機化合物粉體改善材料物理性質，卻又同樣被無機化合物粉體影響，造成聚氨酯材料的機能性功能嚴重下降；因此，如何開發出一種可以解決上述問題的樹脂改質方法，早已變成材料研發者與相關產品製造者最想克服的問題，而上述內容中所呈現的問題也是本發明的發明人研發的動機。
有鑑於斯，本發明發明人乃經詳思細索，並積多年從事各種合成樹脂材料與相關生產機具的販售、研究與開發經驗，終而得以開發出一種無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其不但可以不受無機化學物質的添加影響，且無機化學物質仍可提升有機高分子物質的機能性功能。

發明內容
本發明的第一目的，本發明先將無機奈米粉體以界面活性劑(0.5-6wt％)預先披覆處理，藉此，無機化學物質不會影響到聚氨酯樹脂聚合反應，且無機化學物質仍可相對平衡有機高分子物質的機能性功能提升。
本發明的第二目的，在於應用奈米粉體的微小化及較佳的分散效果，使無機化學物質、有機化學物質都能克服分散不佳的技術問題，使本發明產品可以選擇不同奈米粉體改善材料的機能性功能，並不需變更太多的加工條件且對材料本身的物性亦不會有所差異。
為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下一種無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，包括以下步驟(1)奈米粉體披覆處理將無機奈米粉體以界面活性劑預先披覆處理；(2)依需求散布奈米粉體於原料內以預設量均勻分散到多元醇中，披覆有界面活性劑的奈米粉體經過分散後的各平均粒徑在500nm以下；(3)原料合成，依預設需求調配合成；(4)完成成品。
該無機奈米粉體的粒徑為10-500nm。該無機奈米粉體披覆界面活性劑後系以0.5wt％-6wt％的量均勻的分散到分子量500-3000、官能基2-3的聚酯多元醇中。該無機奈米粉體披覆界面活性劑後系以0.5wt％-6wt％的量均勻的分散到分子量1000-8000、官能基2-4的聚醚多元醇中。該界面活性劑為離子型活性劑。該界面活性劑為非離子型的界面活性劑。該多元醇預先與異氰酸鹽合成改質成聚氨酯預聚合物。該多元醇添加不同的觸媒、界面活性劑與多元醇(分子量60-500、官能基數2-3)進行改質。其聚氨酯預聚合物與其它多元醇合成為聚氨酯樹脂。其多元醇與未添加奈米粉體的聚氨酯預聚合物合成為聚氨酯樹脂。
使用本發明的有益效果在於本發明是將無機奈米粉體以界面活性劑預先處理後，再使其均勻的分散合成原料之內，藉由上述無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，本發明不會因無機化學物質的添加而影響到聚氨酯樹脂聚合反應，且無機化學物質仍可相對平衡有機高分子物質的機能性功能提升。


圖1本發明的步驟圖。
圖2本發明的奈米粉體披覆活性劑剖視圖。
圖3本發明實施例的黃變量據比較圖。
(1)奈米粉體披覆處理 (2)依需求散布奈米粉體於原料內(3)原料合成 (4)完成成品(A)奈米粉體 (B)界面活性劑具體實施方式
有關本發明為達成上述目的所採用的技術、原理，請參閱以下步驟說明，請參閱圖1、圖2與附件1(1)、奈米粉體披覆處理，首先，將目前市售的無機奈米粉體(A)(例如氧化鋁、氧化鋅、氧化鈦等氧化物粒徑10-500nm的奈米粉體)先以0.5-6wt％的界面活性劑(B)預先披覆處理後，披覆有一層界面活性劑(B)的奈米粉體(A)再以0.5wt％-6wt％的量均勻的分散到分子量500-3000、官能基2-3的聚酯多元醇中(或是分子量1000-8000、官能基2-4的聚醚多元醇)，披覆有界面活性劑(B)的奈米粉體(A)經過分散後的各平均粒徑可在500nm以下；另該界面活性劑(B)可為離子型(如陽離子型或陰離子型)或非離子型的界面活性劑(商品化)，可依改質後的應用調整選擇該界面活性劑(B)。
(2)、依需求散布奈米粉體於原料內，利用第一步驟方法製成的多元醇預先與異氰酸鹽(如MDI，TDI，IPDI)合成改質後的第一原料(聚氨酯預聚合物)；再以同樣第一步驟方法製成的多元醇添加不同的觸媒、界面活性劑與多元醇(分子量60-500、官能基數2-3)可配成改質後的第二原料(多元醇)；其中，MDI，TDI，IPDI都是一種有機化學物質(聚氨酯業界歸類為異氰酸鹽)，也是聚氨酯樹脂常用的原料MDI(Methylene bisphenyl isocyanate)化學式4，4-二異氰酸二苯甲烷OCNC6H4CH2C6H4NCOIPDI(Isophorone diisocyanate)化學式二異氰酸異佛爾酮 C10H18(NCO)2TDI(2，4-Toluene diisocyanate)化學式2，4-二異氰酸甲苯C6H3CH3(NCO)2。
(3)、原料合成，藉由以上添加奈米改質後產生出第一原料(聚氨酯預聚合物)及第二原料(多元醇)，其實施方法如下其一，藉由以上添加奈米改質後的第一原料(聚氨酯預聚合物)與其它多元醇可合成聚氨酯樹脂，若此奈米粉體(A)是氧化鋅或氧化鈦，其抗黃變級數將比不添加此奈米粉體(A)的產品提高1.5-2級，且奈米粉體(A)對聚氨酯樹脂無其它負面效果亦不會影響原來物理性質。
其二，若將第二原料(多元醇)與未添加奈米粉體(A)的聚氨酯預聚合物合成聚氨酯樹脂，其抗黃級數雖然只提高約1級，但卻發現其應用在發泡體的聚氨酯樹脂上卻有整泡的功能，使泡體的透氣性高於原有未添加發泡體的聚氨酯樹脂5-10％。
(4)、完成成品，本發明使用者依預設需求調配上述第一原料(聚氨酯預聚合物)及第二原料(多元醇)，藉以利用無機奈米粉體(A)平衡有機化學物質的影響，或是利用無機奈米粉體(A)調整產品的物理特性；且成品中添加此無機奈米粉體(A)會對於聚氨酯樹脂熱性質的Tg(玻璃轉化溫度)有提升的效果。
經過上述最佳實施例的描述後，相信本發明當可由之得一深入而具體的了解，發明人再列舉本發明附件一的實驗內容進行詳細說明首先，取粒徑20-50nm的氧化鋅粉作為本發明的無機奈米粉體(A)，在添加0.5-3wt％的界面活性劑後，利用高速球磨機均勻混合，使得粉體表面披覆一層界面活性劑，如圖2所示；接著，將混合製備好的奈米粉體(A)添加進入0.5-6wt％、分子量2000-3000的聚酯多元醇中，並使用高速攪拌機做混合分散後，再添加不同的觸媒、界面活性劑、分子量60-500、官能基數2-3的多元醇均勻配成改質後的多元醇(第二原料)。
將配製好的多元醇(第二原料)與未添加奈米粉體的預聚合聚氨酯混合高速攪拌聚合成聚氨酯樹脂的發泡試片。
將製備好的發泡試片與未添加此奈米粉體或直接未處理的奈米粉體製成的聚氨酯樹脂的發泡試片在太陽光底下照射三天後，其黃變程度的比較(如附件一)，可明顯看出本發明的抗黃效果確實是優於其它方法的試片。
值得一提的是，奈米粉體(A)可以是粒徑10-500nm的氧化鋅(ZnO)、氧化鈦(TiO2)、二氧化矽(SiO2)及三氧化二鋁(Al2O3)等粉體，同樣藉由選擇適當的界面活性劑披覆之後再以0.5wt％-6wt％分散到多元醇中。
上段述及的多元醇是指聚氨酯樹脂所使用的原料的分子量500-3000、官能基2-3的聚酯多元醇或分子量1000-8000官能基2-4的聚醚多元醇；其可在用於預聚合聚氨酯樹脂的合成，也可以用於添加不同的觸媒、界面活性劑、分子量60-500、官能基數2-3的多元醇配製的多種多元醇產品。
另上述多元醇仍可應用作為聚酯高分子(PET)及(PI)的原料添加劑，而PI、PET都是屬於工程塑料，二者代表的高分子物質是PI(Polyimide)聚亞醯胺樹脂應用於軟基板材料。
PET(Polyester Polymer)聚酯樹脂應用於瓶子、接著劑、纖維產品。
綜上所述，本發明將無機奈米粉體以的界面活性劑(0.5-6wt％)預先披覆處理，再使其均勻的分散到分子量500-3000、官能基2-3的聚酯多元醇或分子量1000-8000官能基2-4的聚醚多元醇中，並將上述方法製成的聚氨酯預聚合物與其它多元醇合成聚氨酯樹脂；藉由上述方法，本發明不會因無機化學物質的添加而影響到聚氨酯樹脂聚合反應，且無機化學物質仍可相對平衡有機化學物質的影響。
權利要求
1.一種無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其特徵在於(1)奈米粉體披覆處理將無機奈米粉體以界面活性劑預先披覆處理；(2)依需求散布奈米粉體於原料內以預設量均勻分散到多元醇中，披覆有界面活性劑的奈米粉體經過分散後的各平均粒徑在500nm以下；(3)原料合成，依預設需求調配合成；(4)完成成品。
2.根據權利要求1所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其中，該無機奈米粉體的粒徑為10-500nm。
3.根據權利要求1所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其中，該無機奈米粉體披覆界面活性劑後系以0.5wt％-6wt％的量均勻的分散到分子量500-3000、官能基2-3的聚酯多元醇中。
4.根據權利要求1所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其中，該無機奈米粉體披覆界面活性劑後系以0.5wt％-6wt％的量均勻的分散到分子量1000-8000、官能基2-4的聚醚多元醇中。
5.根據權利要求1所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其中，該界面活性劑為離子型活性劑。
6.根據權利要求1所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其中，該界面活性劑為非離子型的界面活性劑。
7.根據權利要求2或3所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，該多元醇預先與異氰酸鹽合成改質成聚氨酯預聚合物。
8.根據權利要求2或3所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，該多元醇添加不同的觸媒、界面活性劑與多元醇(分子量60-500、官能基數2-3)進行改質。
9.根據權利要求10所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其聚氨酯預聚合物與其它多元醇合成為聚氨酯樹脂。
10.根據權利要求11所述的無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其多元醇與未添加奈米粉體的聚氨酯預聚合物合成為聚氨酯樹脂。
全文摘要
本發明提供一種無機化合物聚氨酯樹脂改質方法，其是一種不會因無機化學物質的添加而影響到聚氨酯樹脂聚合反應的改質方法，本發明先將無機奈米粉體以界面活性劑(0.5－6wt％)預先披覆處理，再使其均勻的分散到分子量500－3000、官能基2－3的聚酯多元醇或分子量1000－8000官能基2－4的聚醚多元醇中(分散後平均粒徑在500nm以下)，最後，將上述方法製成的多元醇與其它聚氨酯預聚合物合成聚氨酯樹脂；藉由上述方法，本發明不會因無機化學物質的添加而影響到聚氨酯樹脂聚合反應，且無機化學物質仍可相對助益於有機高分子物質特性的影響。
文檔編號C08G18/40GK1590428SQ0315622
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月5日 優先權日2003年9月5日
發明者黃長澤, 石崑昑, 許韻萱 申請人:寶建科技股份有限公司