TW202242030A - 遠紅外線聚合物組成物及遠紅外線纖維 - Google Patents
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Abstract
一種遠紅外線聚合物組成物，包含第一聚合物組分及二氧化矽複合粒子。該二氧化矽複合粒子是由一包括式I及式II中至少一者所示化合物及四烷基矽酸酯的反應物經水解及聚縮合所製得，該式I及式II所示化合物中各取代基的定義分別如說明書及申請專利範圍所載。本發明還提供一種由包括該遠紅外線聚合物組成物及第二聚合物組分的混合物經加工程序所製得的遠紅外線纖維。本發明遠紅外線聚合物組成物透過該二氧化矽複合粒子，使後續以該遠紅外線纖維所製得的一遠紅外線纖維布在經過多次的水洗處理仍具有不錯的遠紅外線放射率並能有效地升溫。
Description
本發明是有關於一種聚合物組成物及纖維，特別是指一種遠紅外線聚合物組成物及遠紅外線纖維。
現有技術中為使紡織品具有能讓人體發熱、保暖等功能，可透過使用含有聚合物組分及無機材料的紡織纖維來製作紡織品，其中，該無機材料例如二氧化矽粒子，該無機材料能將環境中的熱能轉換為遠紅外線，並透過放射出的遠紅外線使人體內的水分子產生共振，進而達到發熱、保暖的目的。
然而，由於該聚合物組分是由有機化合物聚合所形成，因此，以該紡織纖維所製成的該紡織品在經過多次清洗後，該紡織品會因該紡織纖維中的該聚合物組分與該無機材料間的結合力不足，導致該無機材料容易與該聚合物組分分離並脫落，造成該紡織品失去使人體發熱、保暖的功能。
因此，本發明的一目的，即在提供一種能改善上述問題的遠紅外線聚合物組成物。
於是，本發明遠紅外線聚合物組成物，包含第一聚合物組分及二氧化矽複合粒子。
該二氧化矽複合粒子是由一包括式I及式II中至少一者所示化合物及四烷基矽酸酯的反應物經水解及聚縮合所製得，
[式I]
[式II]
在該式I中，
R
1表示C
1至C
5伸烷基，
R
2表示C
1至C
4烷基或C
1至C
4烷醯基，
X表示
、
、
、
、
或
，
其中，R
3表示未經取代的C
1至C
18直鏈烷基、未經取代的C
3至C
18支鏈烷基、未經取代的C
1至C
18直鏈烷氧基，或未經取代的C
3至C
18支鏈烷氧基，
環Z表示未經取代或環上至少一個氫被R
3取代的苯基，
A及B各自獨立地表示-NR
4R
5、-OR
6或-SR
7，且R
4表示氫、未經取代的C
1至C
22直鏈烷基或未經取代的C
3至C
22支鏈烷基，R
5至R
7各自獨立地表示未經取代的C
1至C
22直鏈烷基或未經取代的C
3至C
22支鏈烷基，
在該式II中，
R
a表示C
1至C
4烷基或C
1至C
4烷醯基，
Y表示未經取代的C
1至C
18直鏈烷基或未經取代的C
3至C
18支鏈烷基。
本發明的另一目的，即在提供一種遠紅外線纖維。
於是，本發明遠紅外線纖維是由包括上述的遠紅外線聚合物組成物及第二聚合物組分的混合物經加工程序所製得。
本發明的功效在於：本發明遠紅外線聚合物組成物中的該二氧化矽複合粒子因是由該式I所示化合物所製得而含有該X基團及該R
1基團，及由該式II所示化合物所製得而含有該Y基團，使得在該遠紅外線纖維中該二氧化矽複合粒子與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分間能良好的結合，該二氧化矽複合粒子不易因水洗以致與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分分離而流失，進而後續以該遠紅外線纖維所製得的遠紅外線纖維布即使經過多次的水洗處理仍具有不錯的遠紅外線放射率。
本發明遠紅外線聚合物組成物，包含第一聚合物組分及二氧化矽複合粒子。
該第一聚合物組分的種類沒有特別限制，例如但不限於聚酯或尼龍等。在本發明的一些實施態樣中，該第一聚合物組分為聚酯。該聚酯的種類沒有特別限制，例如但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
該二氧化矽複合粒子是由一包括式I及式II中至少一者所示化合物及四烷基矽酸酯的反應物經水解及聚縮合所製得，
[式I]
[式II]
。
在該式I中，R
1表示C
1至C
5伸烷基，R
2表示C
1至C
4烷基或C
1至C
4烷醯基。
X表示
、
、
、
、
或
。該X基團能減少該式I所示化合物發生自聚合，進而使該式I所示化合物具有高的安定性。
R
3表示未經取代的C
1至C
18直鏈烷基、未經取代的C
3至C
18支鏈烷基、未經取代的C
1至C
18直鏈烷氧基，或未經取代的C
3至C
18支鏈烷氧基。較佳地，該R
3表示未經取代的C
2至C
8直鏈烷基、未經取代的C
3至C
8支鏈烷基、未經取代的C
2至C
8直鏈烷氧基，或未經取代的C
3至C
8支鏈烷氧基。更佳地，該R
3表示未經取代的C
2至C
8直鏈烷基。
環Z表示未經取代或環上至少一個氫被R
3取代的苯基。當該環Z表示環上至少一個氫被R
3取代的苯基時，該環Z表示環上任意位置的一個氫被R
3取代的苯基，或環上任意位置的二至五個氫被R
3取代的苯基。
A及B各自獨立地表示-NR
4R
5、-OR
6或-SR
7。
R
4表示氫、未經取代的C
1至C
22直鏈烷基或未經取代的C
3至C
22支鏈烷基。較佳地，該R
4表示氫、未經取代的C
2至C
16直鏈烷基或未經取代的C
3至C
16支鏈烷基。更佳地，該R
4表示氫、未經取代的C
4至C
8直鏈烷基或未經取代的C
3至C
8支鏈烷基。
R
5至R
7各自獨立地表示未經取代的C
1至C
22直鏈烷基或未經取代的C
3至C
22支鏈烷基。較佳地，該R
5至R
7各自獨立地表示未經取代的C
2至C
16直鏈烷基或未經取代的C
3至C
16支鏈烷基。更佳地，該R
5至R
7各自獨立地表示未經取代的C
2至C
8直鏈烷基或未經取代的C
3至C
8支鏈烷基。
在該式II中，R
a表示C
1至C
4烷基或C
1至C
4烷醯基。
Y表示未經取代的C
1至C
18直鏈烷基或未經取代的C
3至C
18支鏈烷基。較佳地，該Y表示未經取代的C
1至C
18直鏈烷基。更佳地，該Y表示未經取代的C
2至C
8直鏈烷基。該Y基團能減少該式II所示化合物發生自聚合，進而使該式II所示化合物具有高的安定性。
要說明的是，該式I或式II所示化合物的一些具體例已見於台灣公告專利TW I651327B及TW I698442B中，且以該式I或式II所示化合物所製得的二氧化矽複合粒子具有低的細胞毒性且對皮膚無刺激性。
在本發明的一些實施態樣中，該二氧化矽複合粒子是由包括式II所示化合物及四烷基矽酸酯的反應物經水解及聚縮合所製得。
該四烷基矽酸酯的種類沒有特別限制，例如但不限於四乙氧基矽烷。
該二氧化矽複合粒子的含量沒有特別限制，在本發明的一些實施態樣中，為控制該遠紅外線聚合物組成物的生產成本，以該遠紅外線聚合物組成物的總量為100 wt%計，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為1.0 wt%至50 wt%。為使以該遠紅外線聚合物組成物所製成的遠紅外線纖維布具有80%以上的遠紅外線放射率，較佳地，以該遠紅外線聚合物組成物的總量為100 wt%計，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為3.1 wt%至50 wt%。更佳地，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為6 wt%至50 wt%。
本發明遠紅外線纖維是由一包括該遠紅外線聚合物組成物及第二聚合物組分的混合物經加工程序所製得。
該加工程序例如但不限於紡絲程序或熔噴程序。在本發明的一些實施態樣中，該加工程序為紡絲程序。該紡絲程序的形式沒有特別限制，可為現有技術中任何用於製備紡織纖維的製程，例如但不限於熔融紡絲。
該第二聚合物組分的種類沒有特別限制，例如但不限於聚酯或尼龍等。在本發明的一些實施態樣中，該第二聚合物組分為聚酯。該聚酯的種類沒有特別限制，例如但不限於聚對苯二甲酸乙二酯(PET)。
要說明的是，該第二聚合物組分與該第一聚合物組分的種類可為相同或不同。
在本發明的一些實施態樣中，為控制該遠紅外線纖維的生產成本，以該混合物的總量為100 wt%計，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為0.5 wt%至50 wt%。為使以該遠紅外線纖維所製成的遠紅外線纖維布具有80%以上的遠紅外線放射率，較佳地，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為3.1 wt%至50 wt%。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。
合成例1
將183 g(0.66 mol)的式II所示化合物(購自富祥達有限公司；型號為OFS-6341)、2612 g(12.56 mol)的四乙氧基矽烷及3500 mL的乙醇均勻攪拌20分鐘，然後，緩慢加入1800 mL的35%的氨水水溶液，並反應24小時。待反應24小時後，進行過濾，獲得一濾餅，接著，以熱水清洗該濾餅兩次並進行乾燥，得到1325 g的二氧化矽複合粒子。
實施例1
利用一雙螺桿混煉機(廠商：HAAKE，型號：ZE 25Ax42D)，將3000公克的第一聚合物組分[種類為PET，購自於中紡科技實業股份有限公司，型號：Semi Dull(半光)]及70公克的合成例1的二氧化矽複合粒子熔融混煉後造粒，即製得遠紅外線聚合物組成物。將3070公克的該遠紅外線聚合物組成物與3070公克的第二聚合物組分[種類為PET，購自於中紡科技實業股份有限公司，型號：Semi Dull(半光)]以重量比例為1：1進行熔融混煉後造粒得到一混合物，再將該混合物置於115°C的環境中乾燥8小時，接著，以紡絲溫度為288°C及紡絲速度為700 m/min的條件將該混合物進行熔融紡絲得到一半成品。之後，將該半成品以延伸倍率為2.2倍及熱延伸溫度為110°C的條件進行延伸處理得到遠紅外線纖維。最後，再將該遠紅外線纖維進行針織而得到一遠紅外線纖維布(針距為18針/吋)。
實施例2至3
實施例2至3是以與實施例1類似的方法得到遠紅外線聚合物組成物、遠紅外線纖維及遠紅外線纖維布，差別在於如表1所示，改變遠紅外線聚合物組成物中二氧化矽複合粒子的用量。
[性質評價]
以下用實施例1為例說明各性質評價項目的測試方式，其餘實施例是依據相同的測試方式進行分析，性質評價的結果如表1所示。
1. 遠紅外線放射率
依據FTTS-FA-010遠紅外線紡織品驗證規範，並利用一遠紅外線放射率檢測儀(廠商：遠紅外線放射儀)量測實施例1的遠紅外線纖維布(長約300 mm及寬約900 mm)的遠紅外線放射率，其中，該遠紅外線放射率的量測條件為：量測溫度為室溫、量測波長範圍2 μm至22 μm。
2. 升溫測試
依據FTTS-FA-010遠紅外線紡織品驗證規範，使用一升溫測試儀器(廠商：Thermovision)，並以距離實施例1的遠紅外線纖維布(長約300 mm及寬約900 mm)100 cm的鹵素燈(瓦數為500W)作為熱源，照射該遠紅外線纖維布10分鐘後量測該遠紅外線纖維布的升溫溫度。
3. 水洗測試
依據FTTS-FA-010遠紅外線紡織品驗證規範，使用一洗衣機(廠商：Kenmore；型號：80 Series)將實施例1的遠紅外線纖維布(長約300 mm及寬約900 mm)進行20次的水洗處理，待20次的水洗處理結束後，再對該遠紅外線纖維布進行遠紅外線放射率量測及升溫測試。
表1
| 實施例 | ||||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 遠紅外線聚合物組成物 | 第一聚合物組分(g) | 3000 | 3000 | 3000 |
| 二氧化矽複合粒子(g) | 70 | 80 | 200 | |
| 二氧化矽複合粒子(wt%) | 2.28 | 2.59 | 6.25 | |
| 混合物 | 第二聚合物組分(g) | 3070 | 3080 | 3200 |
| 遠紅外線聚合物組成物(g) | 3070 | 3080 | 3200 | |
| 二氧化矽複合粒子(wt%) | 1.1 | 1.3 | 3.1 | |
| 水洗測試前 | 遠紅外線放射率(%) | 73 | 77 | 82 |
| 升溫溫度(°C) | 4.1 | 4.5 | 5.02 | |
| 水洗測試後 | 水洗處理次數(次) | 20 | 20 | 20 |
| 遠紅外線放射率(%) | 71 | 75 | 80 | |
| 升溫溫度(°C) | 4.0 | 4.3 | 5.55 |
參閱表1，實施例1至3的遠紅外線纖維布在水洗處理前具有不錯的遠紅外線放射率且能提升溫度，尤其實施例1至3的遠紅外線纖維布在經過20次的水洗處理後，仍然能夠維持具有不錯的遠紅外線放射率且能提升溫度，證明實施例1至3的遠紅外線纖維中，該二氧化矽複合粒子與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分間的結合力佳，該二氧化矽複合粒子不易因水洗以致與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分分離而流失。
此外，實施例3的混合物中含有3.1 wt%的該二氧化矽複合粒子，使得實施例3的遠紅外線纖維布在水洗測試前及水洗測試後皆具有80%以上的遠紅外線放射率，說明實施例3的遠紅外線纖維布在水洗測試前及水洗測試後皆符合現有遠紅外線紡織品的驗證規範。
綜上所述，本發明遠紅外線聚合物組成物中的該二氧化矽複合粒子因是由該式I所示化合物所製得而含有該X基團及該R
1基團，及由該式II所示化合物所製得而含有該Y基團，使得在該遠紅外線纖維中，該二氧化矽複合粒子與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分間的結合力提高，該二氧化矽複合粒子不易因水洗以致與該第一聚合物組分、該第二聚合物組分分離而流失，進而後續以該遠紅外線纖維所製得的該遠紅外線纖維布在經過多次的水洗處理後，依舊具有不錯的遠紅外線放射率且能有效地升溫，故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。
Claims (10)
- 一種遠紅外線聚合物組成物，包含： 第一聚合物組分；及 二氧化矽複合粒子，是由一包括式I及式II中至少一者所示化合物及四烷基矽酸酯的反應物經水解及聚縮合所製得， [式I][式II]
在該式I中， R 1表示C 1至C 5伸烷基， R 2表示C 1至C 4烷基或C 1至C 4烷醯基， X表示
、
、
、
、
或
， 其中，R 3表示未經取代的C 1至C 18直鏈烷基、未經取代的C 3至C 18支鏈烷基、未經取代的C 1至C 18直鏈烷氧基，或未經取代的C 3至C 18支鏈烷氧基， 環Z表示未經取代或環上至少一個氫被R 3取代的苯基， A及B各自獨立地表示-NR 4R 5、-OR 6或-SR 7，且R 4表示氫、未經取代的C 1至C 22直鏈烷基或未經取代的C 3至C 22支鏈烷基，R 5至R 7各自獨立地表示未經取代的C 1至C 22直鏈烷基或未經取代的C 3至C 22支鏈烷基， 在該式II中， R a表示C 1至C 4烷基或C 1至C 4烷醯基， Y表示未經取代的C 1至C 18直鏈烷基或未經取代的C 3至C 18支鏈烷基。
- 如請求項1所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，該二氧化矽複合粒子是由包括四烷基矽酸酯及式II所示化合物的反應物經水解及聚縮合所製得。
- 如請求項1或2所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，在該式II中，該Y表示未經取代的C 1至C 18直鏈烷基。
- 如請求項3所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，在該式II中，該Y表示未經取代的C 2至C 8直鏈烷基。
- 如請求項1所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，在該式I中，該R 3表示未經取代的C 2至C 8直鏈烷基、未經取代的C 3至C 8支鏈烷基、未經取代的C 2至C 8直鏈烷氧基，或未經取代的C 3至C 8支鏈烷氧基。
- 如請求項5所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，在該式I中，該R 3表示未經取代的C 2至C 8直鏈烷基。
- 如請求項1所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，以該遠紅外線聚合物組成物的總量為100 wt%計，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為1.0 wt%至50 wt%。
- 如請求項1所述的遠紅外線聚合物組成物，其中，該四烷基矽酸酯為四乙氧基矽烷。
- 一種遠紅外線纖維，是由一包括如請求項1至8中任一項所述的遠紅外線聚合物組成物及第二聚合物組分的混合物經加工程序所製得。
- 如請求項9所述的遠紅外線纖維，其中，以該混合物的總量為100 wt%計，該二氧化矽複合粒子的含量範圍為0.5 wt%至50 wt%。
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