CN104788936A - 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法，本发明的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，包含热塑性聚氨基甲酸酯高分子；环保型添加剂，包含至少一选自由回收高分子材料、植物纤维、矿物及金属粉末所构成的群组的物质；以及增粘分散剂，包含选自由天然橡胶或合成橡胶所构成的群组的物质。借由该增粘分散剂的使用，令环保型添加剂能均匀与热塑性聚氨基甲酸酯高分子结合，形成本发明的复合材料；本发明所使用的环保型添加剂除可达到有益于环保的功效外，环保型添加剂配合增粘分散剂，更可以令本发明的复合材料具有重量轻、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及低成本的优点。
Description
技术领域
本发明是关于一种聚氨基甲酸酯高分子材料及其制备方法，尤指一种多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来由于人类对于生态及环保意识的觉醒与抬头，使用可回收、轻量化、易加工等环保材料已是必然的趋势。高分子复合材料不但可以产生加和性的效果，更可以保留各别材料的性质特征，形成不同性质的新型材料。
热塑性聚氨基甲酸酯高分子(Thermoplastic Polyurethane，TPU)，不但具有传统工程塑胶的优点，更具有耐冲击性、耐曲折性、高延伸性、高抗撕裂强度、耐候等优秀的特性，其无毒的性质，更被大量使用于环保的材料上。目前应用范围十分广泛，可用来作为弹性纤维、人造皮革树脂、粘着剂、管材、保护材等。此外，为了提升TPU的性质以及经济效益，添加物的使用是目前工业上使用的方法，除了可以降低TPU本身的使用量，以降低成本，更可以增加其物理性质以及化学性质。
常见的传统添加物包括：用于增加TPU的强度的无机材料；用于增加TPU的稳定性以及耐火性质的抗氧化剂、稳定剂、阻燃剂；用于增加TPU抗静电效果的有机静电防止剂；用于增加TPU对紫外线的抵抗力的紫外线保护剂；用于提升TPU的柔韧度的增塑剂；用于增加TPU加工的流动性的润滑剂。
上述用于提升TPU性质的传统添加物，虽可以提升有益于环保的TPU的强度、耐火性、抗静电效果、柔韧度等物理及化学性质，但该传统添加物的种类或来源并非完全对环保有益，部分甚至可能反而产生额外的环境负担。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于将一有益于环保的添加剂加入热塑性聚氨基甲酸酯高分子中，借以同时达到提升热塑性聚氨基甲酸酯高分子的物理化学性质及环保的目的。
为了达到前述的发明目的，本发明所采取的技术手段为提供一种多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料及其制备方法。
本发明的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，包含：
热塑性聚氨基甲酸酯高分子；
环保型添加剂，包含至少一选自由回收高分子材料、植物纤维、矿物及金属粉末所构成的群组的物质；
增粘分散剂，包含选自由天然橡胶及合成橡胶所构成的群组的物质。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的硬度介于6D至80D之间。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数介于1至30克/10分钟之间。
如本发明任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该回收高分子材料包含至少一选自由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、氟塑胶、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及轮胎所构成的群组的物质。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该植物纤维源自于包含至少一选自由软木塞、竹碳、木粉、榖壳、甘蔗渣、咖啡渣、茶叶渣、废报纸及其混合物所构成的群组的物质。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该矿物包含至少一选自由沸石、粘土、硅藻土、石墨及石灰石所构成的群组的物质。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该增粘分散剂的橡胶包含至少一选自由聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其化学改性物所构成的群组的物质。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该增粘分散剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该环保型添加剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比。
如本发明中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子包含聚多元醇、二异氰酸酯及链延长剂。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该聚多元醇是包含选自由聚酯、聚醚及聚己内酯所构成的群组的物质。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该聚多元醇的重量平均分子量介于500至5000。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该二异酸氰酸酯包含选自由甲苯-2，4-二异氢酸酯、甲苯-2，6-二异氢酸酯、4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’二苯基甲烷二异氰酸酯、聚二苯甲烷二异氰酸酯及六亚甲基二异氰酸酯所构成的群组的物质。
如本发明所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该链延长剂包含选自由乙二醇、1，4丁二醇及1，6己二醇所构成的群组的物质。
本发明的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其步骤包含：
混合环保添加剂、增粘分散剂及热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物；以及，
成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
优选的，所述混合环保添加剂、增粘分散剂及热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤，包含：于操作温度为20至70℃、螺杆转速为50至200转/分钟(rpm)及搅拌时间为0.5至1小时(hr)的条件下，混合该环保添加剂及该增粘分散剂而制得初混物；再于操作温度为20至70℃、螺杆转速为50至200转/分钟(rpm)及搅拌时间为0.5至1小时(hr)的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物。
优选的，所述成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的步骤，包含：于热熔温度为130至220℃、螺杆转速为50至120转/分钟(rpm)的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
依据本发明，所述环保型添加剂并非限定回收物资，更包括一种对环境友善的添加剂，借由所述环保性添加剂的使用，能够达到减少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加，进而有益于环境。
依据本发明，该回收高分子材料包含至少一选自由聚乙烯(polyethylene，PE)、聚氯乙烯(polyVinyl Chloride，PVC)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、尼龙(nylon)、氟塑胶(fluoride plastic)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或轮胎所构成的群组的物质。由于回收高分子材料的来源为垃圾，以回收高分子材料作为环保型添加剂，能减少已存在的垃圾量并抑制垃圾量的增加。
依据本发明，该植物纤维包含至少一源自于软木塞、竹碳、木粉、榖壳、甘蔗渣、咖啡渣、茶叶渣、废报纸及其混合物所构成的群组的物质。该植物纤维能于环境中自然分解且其来源为天然，以该植物纤维作为环保添加剂，将不会额外增加垃圾量进而可抑制垃圾量的增加。
依据本发明，该矿物包含至少一选自由沸石、粘土、硅藻土、石墨粉或石灰石所构成的群组的物质。该矿物为天然产物，以该矿物作为环保添加剂，不会额外增加垃圾量并抑制垃圾量的增加。
优选的，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的硬度介于6D至80D之间。其中，所述的硬度介于6D至80D之间亦可表示为20A至100A。
优选的，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数(melt index)介于1至50克/10分钟(g/10min)之间。
优选的，该增粘分散剂的合成橡胶包含至少一选自由聚异戊二烯橡胶(polyisoprene rubber，IR)、聚丁二烯橡胶(polybutadiene rubber，BR)、丙烯腈丁二烯橡胶(acrylonitrile butadiene rubber，NBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer，SBS)、苯乙烯-丁二烯橡胶(styrene-butadiene rubber，SBR)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer，SEBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-isoprene-styrene block Copolymer，SIS)及其化学改性物所构成的群组的物质。
依据本发明，所述“橡胶化学改性物”，是指使用化学方法令橡胶与高分子连接为一体所形成的物质，例如：马来酸酐(maleic anhydride，MA)接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MA)。
依据本发明，所述热塑性聚氨基甲酸酯高分子包含聚多元醇(polyol)、二异氰酸酯(diisocyanate)或链延长剂(chain extender)。
优选的，该聚多元醇包含选自由聚酯(polyester)、聚醚(polyether)及聚己内酯(polycaprolactone)所构成的群组的物质。
优选的，该聚多元醇的重量平均分子量(Mw)介于500至5000。
优选的，该二异酸氰酸酯包含选自由甲苯-2，4-二异氢酸酯(toluene-2，4-diisocyanate)、甲苯-2，6-二异氢酸酯(toluene-2，6-diisocyanate)、4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4’-diphenylmethane diisocyanate)、2，4’二苯基甲烷二异氰酸酯(2，4’-diphenylmethane diisocyanate)、聚二苯甲烷二异氰酸酯(polymericdiphenylmethane diisocyanate)及六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)所构成的群组的物质。
优选的，该链延长剂(chain extender)包含选自由乙二醇(ethylene glycol)、1，4丁二醇(1，4-butanediol)及1，6己二醇(1，6-Hexanediol)所构成的群组的物质。
优选的，所述增粘分散剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比(wt％)。
优选的，所述环保型添加剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比(wt％)。
本发明借由增粘分散剂的使用，令环保型添加剂均匀加入热塑性聚氨基甲酸酯高分子中，形成本发明的多功能环保型热塑性聚氨基甲酸酯高分子复合材料；除了借由环保型添加剂能够达到减少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益于环保的功效外，环保型添加剂配合增粘分散剂更可以令本发明的多功能环保型热塑性聚氨基甲酸酯高分子复合材料具有重量轻、止滑性佳、耐磨耗性佳、成型性佳及低成本的优点。
附图说明
图1为本发明的实施例1的制备方法流程图。
具体实施方式
为能详细了解本发明的技术特征与实用功效，并可依照说明书的内容来实施，请参阅优选实施例，以阐述本发明为达目的所使用的技术手段。
本发明的各实施例中，以各实施例所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的性质为基准，以判别各实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的性质。
于本发明中，材料性质的检测方法如下所述：
轻量化：以比重表示；比重越小，即表示达到轻量化的效果。
流动性：以熔融指数(melt index)表示；熔融指数大者表示流动性较佳。
止滑性：以根据ASTM-F2913-11所得到的摩擦系数(Coefficient Of Friction，COF)表示；COF大者表示止滑性较佳。
成型性：以加工周期(cycle time)表示；加工周期短者表示成型性较佳。
耐磨耗性：以根据DIN-53516所得到的体积损失量(volume loss)表示；体积损失量小者表示耐磨耗性较佳。
实施例1
在本实施例中，本发明的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料包含有热塑性聚氨基甲酸酯高分子、环保型添加剂以及增粘分散剂。
请参阅图1所示，在本实施例中，所述多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其步骤包含：
混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物：以一搅拌掺混机，在操作温度为25℃、螺杆转速为150转/分钟(rpm)及搅拌时间为1小时(hr)混合该环保添加剂及该增粘分散剂而制得初混物；再以该搅拌掺混机，在操作温度为60℃、螺杆转速为150转/分钟(rpm)及搅拌时间为1小时(hr)的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；以及，
成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料：以一挤出成型机，在热熔温度为180℃、螺杆转速为70转/分钟(rpm)的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
在本实施例中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司(SUNKO INKCO.，LTD)的T785M，其硬度为85A，其熔融指数为14.318g/10min；该环保添加剂为软木塞；该增粘分散剂为台橡股份有限公司(TSRC Corporation)的聚丁二烯橡胶(polybutadiene rubber，型号：TAIPOL BR0150L)。该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为40∶30∶30。
请参阅表1，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重为1.803，本实施例所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重为1.196，由此可知，借由软木塞的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重，而达到减轻重量的效果。
表1 实施例1的测试结果
| 比重 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.083 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.196 |
实施例2
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为200℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T195M，其硬度为95A，其熔融指数为7.164g/10min，该环保添加剂为回收的轮胎粉；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(polybutadienerubber，型号：TAIPOL BR015H)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为60∶20∶20。
请参阅表2，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数为8.753g/10min，本实施例所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数为7.164g/10min，由此可知，借由回收的轮胎粉的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较高的熔融指数，具有较佳的流动性，则便于加工。
表2 实施例2的测试结果
| 熔融指数 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 8.753g/10min |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 7.164g/10min |
实施例3
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为200℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T975LM2，其硬度为75A，其熔融指数为7.164g/10min；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的丁二烯-丙烯腈橡胶(nitrile butadiene rubber，型号：TAIPOLNBR8052)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该增粘分散剂的重量的比例为50∶50。
请参阅表3，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的摩擦系数是大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的摩擦系数，且本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的加工周期短于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的加工周期，由此可知，借由该增粘分散剂的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较佳的止滑性及较佳的成型性。
表3 实施例3的测试结果
| 摩擦系数 | 加工周期 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 0.43 | 22秒 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 0.32 | 36秒 |
实施例4
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为215℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T764M，其硬度为64D，其熔融指数为5.482g/10min；该环保添加剂为石墨粉；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(TAIPOL BR015H)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为90∶5∶5。
请参阅表4，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的体积损失量小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的体积损失量，由此可知，借由石墨粉的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较佳的耐磨耗性。
表4 实施例4的测试结果
| 体积损失量 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 51.96立方毫米 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 62.31立方毫米 |
实施例5
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为180℃、螺杆转速为60转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。该环保添加剂包含软木塞及回收的轮胎；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的丁二烯-丙烯腈橡胶(TAIPOL NBR8052)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为66∶17∶17，该软木塞的重量及该回收的轮胎的重量比例为5∶5。
请参阅表5，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的摩擦系数大在所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的摩擦系数，且本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的加工周期短于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的加工周期，由此可知，借由软木塞及回收的轮胎粉的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性、较佳的止滑性及较佳的成型性。
表5 实施例5的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 摩擦系数 | 加工周期 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.152 | 16.294g/10min | 0.48 | 22秒 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.196 | 14.318g/10min | 0.35 | 28秒 |
实施例6
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为215℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T764M，其硬度为64D，其熔融指数为5.482g/10min；该环保添加剂包含软木塞、回收的轮胎粉及石墨粉；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为68∶28∶4，该软木塞的重量、该回收的轮胎的重量及该石墨粉的重量比例为20∶10∶5。
请参阅表6，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的体积损失量小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的体积损失量，由此可知，借由软木塞、回收的轮胎粉及石墨粉的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性及较佳的耐磨耗性。
表6 实施例6的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 体积损失量 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.163 | 6.328g/10min | 58.73立方毫米 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.214 | 5.482g/10min | 62.31立方毫米 |
实施例7
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为200℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T195M，其硬度为95A，其熔融指数为7.164g/10min；该环保添加剂包含软木塞及回收的轮胎粉；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(TAIPOLBR015H)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为40∶20∶40，该软木塞的重量与该回收的轮胎的重量比例为20∶10。
请参阅表7，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的摩擦系数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的摩擦系数，且本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的加工周期短于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的加工周期，由此可知，借由软木塞及回收的轮胎粉的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性、较佳的止滑性及较佳的成型性。
表7 实施例7的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 摩擦系数 | 加工周期 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.088 | 8.577g/10min | 0.56 | 15秒 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.198 | 7.164g/10min | 0.48 | 18秒 |
实施例8
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机是在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为170℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该环保添加剂包含软木塞、回收的轮胎、回收聚乙烯及硅藻土；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(TAIPOLBR0150L)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散齐的重量的比例为55∶36∶9，该软木塞的重量、该回收的轮胎的重量、该回收聚乙烯的重量及该硅藻土的重量比例为30∶15∶10∶5。
请参阅表8，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的体积损失量小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的体积损失量，由此可知，借由软木塞、回收的轮胎、回收聚乙烯及硅藻土的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性及较佳的耐磨耗性。
表8 实施例8的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 体积损失量 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.182 | 16.815g/10min | 92.63立方毫米 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.196 | 14.318g/10min | 108.42立方毫米 |
实施例9
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机是在热熔温度为190℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T970LM2，其硬度为70A，其熔融指数为5.024g/10min；该环保添加剂包含软木塞、回收的轮胎粉及回收聚对苯二甲酸乙二酯；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(TAIPOL BR0150L)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为50∶35∶15，该软木塞的重量、该回收的轮胎粉的重量及该回收聚对苯二甲酸二乙酯的重量比例为20∶20∶30。
请参阅表9，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的摩擦系数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的摩擦系数，且本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的加工周期短于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的加工周期，由此可知，借由软木塞、回收的轮胎粉及回收聚对苯二甲酸乙二酯的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性、较佳的止滑性及较佳的成型性。
表9 实施例9的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 摩擦系数 | 加工周期 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.18 | 8.982g/10min | 0.38 | 30秒 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.24 | 5.024g/10min | 0.31 | 38秒 |
实施例10
本实施例与实施例1大致相同。
只是本实施例中，在混合该环保添加剂、该增粘分散剂及该热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤中，该搅拌掺混机在操作温度为60℃的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物；在挤出成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料步骤中，挤出成型机在热熔温度为190℃、螺杆转速为90转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T970LM2，其硬度为70A，其熔融指数为5.024g/10min；该环保添加剂包含回收的轮胎粉、木粉及粘土；该增粘分散剂为台橡股份有限公司的聚丁二烯橡胶(TAIPOL BR015H)；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量、该环保添加剂的重量及该增粘分散剂的重量的比例为67∶30∶3，该回收的轮胎粉的重量、该木粉的重量及该粘土的重量比例为30∶10∶5。
请参阅表10，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的比重小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的比重，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的熔融指数大于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数，本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的体积损失量小于所使用的热塑性聚氨基甲酸酯高分子的体积损失量，由此可知，借由回收的轮胎粉、木粉及粘土的添加，能够令本实施例的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料具有较低的比重、较佳的流动性及较佳的耐磨耗性。
表10 实施例10的测试结果
| 比重 | 熔融指数 | 体积损失量 | |
| 多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料 | 1.15 | 6.38g/10min | 102.43立方毫米 |
| 热塑性聚氨基甲酸酯高分子 | 1.24 | 5.024g/10min | 110.88立方毫米 |
比较例1
在本比较例中，以一搅拌混掺机，在操作温度为25℃、螺杆转速为150转/分钟(rpm)及搅拌时间为1小时(hr)的条件下混合热塑性聚氨基甲酸酯高分子与软木塞形成混合物，再以一挤出成形机，在热熔温度为180℃、螺杆转速为70转/分钟(rpm)的条件下，热熔并挤出该混合物以成型环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
本比较例的热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T785M，其硬度为85A其熔融指数为14.318g/10min；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量与该软木塞的重量比例为70∶30。
然而，该混合物在挤出后随即断裂而无法成型为一环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
比较例2
在本比较例中，以一搅拌混掺机，在操作温度为25℃、螺杆转速为150转/分钟(rpm)及搅拌时间为1小时(hr)的条件下混合热塑性聚氨基甲酸酯高分子与回收的轮胎粉形成混合物，再以一挤出成形机，在热熔温度为200℃、螺杆转速为90转/分钟(rpm)的条件下，热熔并挤出该混合物以成型聚氨基甲酸酯复合材料。
本比较例的热塑性聚氨基甲酸酯高分子为三晃股份有限公司的T195M，其硬度为95A，其熔融指数为7.164g/10min；该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的重量与该回收的轮胎粉的重量比例为80∶20。
然而，该回收的轮胎粉的比重为1.432且粒径为0.1mm，较热塑性聚氨基甲酸酯高分子(比重：1.198，粒径：2mm)重且小，使得该混合物的成分分散不均，造成该回收的轮胎粉沉淀在螺杆上先行挤出，以及螺杆打滑的情形，因而无法制得环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
基于上述各实施例及比较例，本发明借由增粘分散剂的使用，能令环保型添加剂均匀加入热塑性聚氨基甲酸酯高分子中，而形成本发明的多功能环保型热塑性聚氨基甲酸酯高分子复合材料；除了借由取自于自然产物或回收物资的环保型添加剂的使用能够达到减少已存在的垃圾量或抑制垃圾量的增加等有益于环保的功效外，在实施例1、2及4至10已证实借由该环保型添加剂配合增粘分散剂，更可以令本发明的多功能环保型热塑性聚氨基甲酸酯高分子复合材料具有重量轻、止滑性佳、耐磨耗性佳及成型性佳的优点。且取自于自然产物或回收物资的环保型添加剂的价格较为低廉，因此本发明的多功能环保型热塑性聚氨基甲酸酯高分子复合材料亦具有成本低的优点。
Claims (17)
1.一种多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，包含：
热塑性聚氨基甲酸酯高分子；
环保型添加剂，包含至少一选自由回收高分子材料、植物纤维、矿物及金属粉末所构成的群组的物质；
增粘分散剂，包含选自由天然橡胶及合成橡胶所构成的群组的物质。
2.如权利要求1所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的硬度介于6D至80D之间。
3.如权利要求1所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子的熔融指数介于1至30克/10分钟之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该回收高分子材料包含至少一选自由聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙、氟塑胶、聚酰亚胺、聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及轮胎所构成的群组的回收高分子材料。
5.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该植物纤维源自于包含至少一选自由软木塞、竹碳、木粉、榖壳、甘蔗渣、咖啡渣、茶叶渣、废报纸及其混合物所构成的群组的物质。
6.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该矿物包含至少一选自由沸石、粘土、硅藻土、石墨及石灰石所构成的群组的物质。
7.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该增粘分散剂的橡胶包含至少一选自由聚异戊二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、丙烯腈丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯橡胶、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物及其化学改性物所构成的群组的物质。
8.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该增粘分散剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比。
9.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该环保型添加剂的含量占多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料整体的0.1至80重量百分比。
10.如权利要求1至3中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该热塑性聚氨基甲酸酯高分子包含聚多元醇、二异氰酸酯及链延长剂。
11.如权利要求10所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该聚多元醇包含选自由聚酯、聚醚及聚己内酯所构成的群组的物质。
12.如权利要求10所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该聚多元醇的重量平均分子量介于500至5000。
13.如权利要求10所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该二异酸氰酸酯包含选自由甲苯-2,4-二异氢酸酯、甲苯-2,6-二异氢酸酯、4,4’二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’二苯基甲烷二异氰酸酯、聚二苯甲烷二异氰酸酯及六亚甲基二异氰酸酯所构成的群组的物质。
14.如权利要求10所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料，其中，该链延长剂包含选自由乙二醇、1,4丁二醇及1,6己二醇所构成的群组的物质。
15.一种制备如权利要求1至14中任一项所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的方法，其步骤包含：
混合环保添加剂、增粘分散剂及热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物；以及，
成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
16.如权利要求15所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其中，所述混合环保添加剂、增粘分散剂及热塑性聚氨基甲酸酯高分子以制得预成型物的步骤，包含：于操作温度为20至70℃、螺杆转速为50至200转/分钟及搅拌时间为0.5至1小时的条件下，混合该环保添加剂及该增粘分散剂而制得初混物；再于操作温度为50至100℃、螺杆转速为50至200转/分钟及搅拌时间为0.5至1小时的条件下，混合该热塑性聚氨基甲酸酯高分子与该初混物而制得该预成型物。
17.如权利要求15或16所述的多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的制备方法，其中，所述成型该预成型物以制得多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料的步骤，包含：于热熔温度为130至220℃、螺杆转速为50至120转/分钟的条件下，热熔并挤出成型该预成型物而制得该多功能环保型聚氨基甲酸酯复合材料。
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