制备共聚酯醚薄膜的方法及其用图_2

文档序号:9283886阅读:来源:国知局
600 ~6000g/m2/day。
【附图说明】
[0018] 为使本发明的特征、优点与实施例能更明显易懂,所附附图的说明如下:
[0019] 图IA及图IB分别绘示依照本发明的方法制得的共聚酯醚软、硬结构示意图及其 硬链段晶区微观示意图;
[0020] 图2A及图2B分别是本发明一实施例与比较例的核磁共振(NucIearmagnetic resonance, NMR)分析结果;
[0021] 其中,符号说明:
[0022] 100 :共聚酯醚 102 :硬链段晶相区微观结构示意图
[0023] 110:硬链段晶相区112、114:微晶相区
[0024] 116 :非晶区 120 :软链段分子。
【具体实施方式】
[0025] 为使本揭示内容的叙述更加详尽与完备,下文针对本发明的实施态样与具体实施 例提出说明性的描述;但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。以下所揭露的 各实施例,在有益的情形下可相互组合或取代,也可在一实施例中附加其他的实施例,而无 须进一步的记载或说明。
[0026] 本发明的一态样是提供一种制备共聚酯醚薄膜的方法,特别是有关于一种由回 收聚酯制备热塑性共聚酯醚薄膜的方法,本发明的方法为反应较为迅速的一段式反应 (one - shot reaction),与已知方法相比较,本发明方法的实施步骤显得更为简易、更具经 济优势。本发明方法的步骤包含如下:提供一回收聚酯;加入二元醇与回收聚酯进行醇解 反应,不需要精制步骤以及过滤程序,制得第一中间产物,其中回收聚酯与二元醇的摩尔数 比为1:1. 8~2. 5 ;对第一中间产物进行酯交换反应,以制得第二中间产物,且酯交换反应 温度介于190°C至230°C,避免反应过程中生成副产物低分子醇类;加入聚二元醇与第二中 间产物进行聚合反应,以制得共聚酯醚,且共聚酯醚含有聚二元醇成分,以共聚酯醚总重量 计算,其中聚二元醇重量占比24至55重量百分比;并将共聚酯醚制成弹性薄膜。
[0027] 依据本发明一实施例,回收聚酯是经去除杂物、提升粘度等流程后重新制成的聚 酯酯粒,其可为PET、PTT、PBT或上述任一组合。
[0028] 依据本发明一实施例,二元醇具有二至十个碳,优选二元醇为C2~ClO的脂肪族 二元醇,例如:1,2-乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二 醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇及环己烷二甲醇。依据本发明另一实施例,本发明所使用的二 元醇为生质二元醇,其是利用植物取代传统石化原料制成,有助于减低对石油能源的需求。
[0029] 依据本发明一实施例,在前述酯交换反应步骤后,进一步包括以真空抽提出过量 的二元醇的步骤。
[0030] 依据本发明一实施例,聚二元醇为PEG。
[0031] 由于本发明所使用的反应起始物为回收聚酯,故当回收聚酯为PET时,以醇解反 应可制得双-对苯二甲酸羟乙酯(BHET),提供酯交换反应所需的反应官能基。在一实施例 中,醇解反应为于190°C~200°C的温度下反应3~5小时。
[0032] 本发明的制备方法可添加催化剂以增进反应速率。在一实施方式中,于酯交换反 应加入酯交换催化剂,其中酯交换催化剂为钛化合物、锡化合物、锑化合物、一价金属化合 物、二价金属化合物或上述任一组合。在另一实施方式中,于聚合反应加入聚合催化剂,其 中聚合催化剂为锑化合物、锗化合物、镁化合物、锰化合物、磷化合物、氮化合物、有机过氧 化物或上述任一组合。
[0033] 本发明的制备方法可添加具特殊功能的辅助用添加剂用以增进材料其他所需特 性。在本实施方式中,添加抗氧化剂以增进材料的热稳定性,添加紫外线吸收剂以增进材料 的抗紫外线特性。
[0034] 本发明的制备方法是以回收再制得的聚酯作为起始反应的原材料,并添加二元醇 与回收聚酯进行醇解反应,醇解反应的目的在于将聚酯的链段分子部分截断。若回收聚酯 为PET,其链段分子会被部分截断,使之形成双-对苯二甲酸羟乙酯(BHET)。本发明的具体 实施例是采用反应较为迅速且制程较为简单的一段式反应(one-shotreaction),不需要 经过精制步骤及过滤程序;接续再添加酯交换催化剂进行酯交换反应,其目的在于导入不 同碳数分子结构使其部分取代上述聚酯醚的原有硬链段区的结构。因此,硬链段区的分子 结构中同时涵盖两种不同碳数的烷基结构排列,故造成微晶区相分离,微晶区的相分离度 越大,进而可以得到透湿性越好的薄膜,但若是相分离度过大,则会使薄膜的拉伸强度物性 变差,故此相分离度应控制在于适当范围内。
[0035] 请同时参照图IA及图1B,分别绘示依照本发明的方法制得的共聚酯醚100软、硬 结构示意图及其硬链段晶相区微观结构示意图102。共聚酯醚100具有能够形成结晶区域 的硬链段晶相区110及能够维持其弹性与柔软的软链段分子120。请参照图1B,硬链段晶 相区110中的有序排列结构因两种烷基分子同时存在,产生两种微晶相区112U14结构排 列,且由于两种微晶相区112、114的碳数不同,相邻的两微晶相区112、114之间散布着无序 的非晶区(amorphous) 116,破坏整体晶相区的有序结构比例。因此,微晶型态的变化影响整 体材料的性质,使得熔点温度往低温方向移动,且玻璃转移温度因受制于微晶区相分离的 连带效应,也往负温区移动。此外,共聚酯醚硬链段区的微晶型态变化亦增加整体的自由体 积,使硬链段区的分子链活动更灵活,具有良好的弹性及柔软性,有利于制备薄膜的加工成 型性。
[0036]根据本发明一实施例,使用的回收聚酯为PET、二元醇为1,4- 丁二醇及聚二元醇 为PEG,依据前述共聚酯醚的制备方法,截断PET部分的乙二醇链段再导入丁二醇链段,使 丁二醇链段部分取代原有的链段结构,故硬链段区的分子结构同时涵盖乙氧基(C2H4O)链 段以及丁氧基(C4H6O)两种结构,制得的共聚酯醚熔点为150°C至200°C之间,且玻璃转化温 度为-20°C至_40°C之间。
[0037] 已知技术是使用对苯二甲酸二甲酯(DMT)与丁二醇(BG)制备共聚酯醚,其以 丁氧基分子链段为硬链段主体,以聚四氢呋喃二元醇(PTMEG)作为软链段主体,以此软 硬链段组成所制成的薄膜缺乏弹性,材质较为刚硬,且PTMEG高温会解离出四氢呋喃 (Tetrahydrofuran,THF),而THF-直存在着对人体产生危害的疑虑。在一实施例中,依照 本发明制备方法采用回收PET为反应起始物,制得的薄膜由于硬链段区部份包含乙氧基结 构,故能具有良好的弹性,并可维持共聚酯醚材料优异的防水性及透湿性的功能,故制得的 薄膜为弹性防水透湿膜,杨氏系数为60~210MPa,且透湿率为600~6000g/m2/day。
[0038] 本发明的薄膜制备方式可为一般已知的制膜技术,例如:熔融挤出方式或吹膜方 式。
[0039] 以下列举数个实施例以更详尽阐述本发明的方法,然其仅为例示说明之用,并非 用以限定本发明,本发明的保护范围当以后附的权利要求书所界定的范围为准。
[0040] 化学品
[0041] 制备本发明实施例所需的化学品如下:
[0042] 1.回收聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET):型号CFF_290Recycle PETchip ;重复 单元分子量为192 ;来源为远东新世纪公司。
[0043] 2. 1,4- 丁二醇(1,4-butanediol,BG):分子量为 92。
[0044] 3?聚乙二醇(Polyethylene glycol, PEG):分子量为1000及2000。
[0045] 4?四丁基钦(Titanium(IV)-n-butoxide) 〇
[0046] 5?三氧化二铺(Antimonytrioxide,Sb2O3)。
[0047]6.抗氧化剂:商品型号IRGANIX1010及GA80。
[0048] 7?紫外线吸收剂:商品型号EVERS0RB761。
[0049] 检验项目及测试规范方法
[0050] 测试材料特性所使用的检验项目及方法如下:
[0051] 1.拉伸强度测试:ASTMD42。
[0052] 2?透湿度测试:ASTME96BW及JISL1099A1。
[0053] 3?耐水压测试:JISL1092。
[0054] 4.膜手感测试:采取人为感官评价,将待测物以手的握持动作,通过反复弯折挠 曲变动,提供膜手感的软硬信息。
[0055] 5.NMR分析:用以验证硬链段结晶区中含有乙氧基与丁
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