TW201425462A - 聚碳酸酯組成物及隔熱材 - Google Patents

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Abstract

一種聚碳酸酯組成物包含具有末端羥基的聚碳酸酯及0.007wt%至0.09wt%的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢。MxWO3-yAy (I) 其中，M表示鹼金屬；A表示鹵素；0.001≦x≦1，且0<y≦0.5。該具有末端羥基的聚碳酸酯的重量平均分子量範圍為15,000至50,000，且以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為2ppm至1,000ppm。由該聚碳酸酯組成物所形成的隔熱材具有較佳的霧度值，且該隔熱材的可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為大於45倍的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的重量百分比加上134。

Description

聚碳酸酯組成物及隔熱材
本發明是有關於一種適用於形成隔熱材用的聚碳酸酯組成物，特別是指一種包含具有末端羥基的聚碳酸酯及鹵素系鹼金屬氧化鎢的聚碳酸酯組成物。
近年來，隨著環保意識的提昇，如何節約能源已成為目前重要的課題。隔熱材的使用為節約能源的方法之一，能有效地遮蔽日照並抑制室內溫度上升，進而減低空調的使用量，故隔熱材成為目前節約能源的最佳工具。
日本特開2008-214596揭示一種聚碳酸酯組成物及由其所形成的隔熱材。該日本專利申請案的聚碳酸酯組成物包含100重量份的具有末端羥基的聚碳酸酯，及0.001重量份至5重量份的鹼金屬系氧化鎢。該鹼金屬氧化鎢是由式(a)所示：MaWbOc (a)
其中，M表示氫、氦、鹼土金屬、鹼金屬、稀土金屬、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Hf、Os、Bi或I；W表示鎢；0.001≦a/b≦1；2.2≦a/c≦3。該日本專利申請案於實施例揭示使用0.15重量份及0.24重量份的鹼金屬系氧化鎢，所製得的隔熱材的可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為134%至136%間，且 霧度值為0.9%至2.4%。然，雖該日本專利申請案所製得的隔熱材的可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為134%至136%間，但其紅外線阻隔率在加入0.24重量份的鹼金屬系氧化鎢也只能提升至76.2%，仍不符合業者所需。
有鑑於上述，改良聚碳酸酯組成物以為提升成型品的透明性及隔熱效果，仍是此技術領域相關技術人員可再突破的課題。
因此，本發明之第一目的，即在提供一種聚碳酸酯組成物。
於是，本發明聚碳酸酯組成物，包含：具有末端羥基的聚碳酸酯，重量平均分子量範圍為15,000至50,000，且以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為2ppm至1,000ppm；0.007wt%至0.09wt%的鹵素系鹼金屬氧化鎢，是由式(I)所示：MxWO3-yRy (I)
其中，M表示鹼金屬；R表示鹵素；0.001≦x≦1，且0<y≦0.5。
本發明之第二目的，即在提供一種低霧度且隔熱效果佳的隔熱材。
於是，本發明隔熱材是由上所述的聚碳酸酯組成物所形成。
本發明之功效在於：透過使用鹵素系鹼金屬氧化鎢及其使用量的搭配，可使得由本發明聚碳酸酯組成物所形成的隔熱材具有較佳的霧度值，同時，可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為大於45倍的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的重量百分比加上134。
本發明聚碳酸酯組成物，包含：具有末端羥基的聚碳酸酯，重量平均分子量範圍為15,000至50,000，且以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為2ppm至1,000ppm；0.007wt%至0.09wt%的鹵素系鹼金屬氧化鎢，是由式(I)所示：MxWO3-yRy 式(I)
其中，M表示鹼金屬；R表示鹵素；0.001≦x≦1，且0<y≦0.5。
當該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的使用量小於0.007wt%時，由該聚碳酸酯組成物所形成的隔熱材的紅外光阻隔率低，導致隔熱效果不佳。當該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的使用量大於0.09wt%時，由該聚碳酸酯組成物所形成的隔熱材的霧度值會快速上升，導致透明性下降。
以下將逐一對各個成份進行詳細說明：
[具有末端羥基的聚碳酸酯]
該具有末端羥基的聚碳酸酯的重量平均分子量範圍為 15,000至50,000，且以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為2ppm至1,000ppm。該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量高於1,000ppm時，由該聚碳酸酯組成物所形成的成型品機械性質(如衝擊強度)不佳，而該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量低於2ppm時，該聚碳酸酯組成物的流動性不佳，導致不易製作成型品。
較佳地，該具有末端羥基的聚碳酸酯的重量平均分子量範圍為23,000至50,000。較佳地，以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為30至350ppm。更佳地，以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為50至200ppm。
該具有末端羥基的聚碳酸酯可以由二羥基芳香系化合物與聚碳酸酯前驅物，藉由界面聚合、熔融聚合或固相聚合等方法所得的聚合物。前述聚碳酸酯前驅物例如光氣或碳酸酯系化合物。
較佳地，該具有末端羥基的聚碳酸酯是由二羥基芳香系化合物及碳酸酯系化合物進行酯化及聚合反應所製得。
該二羥基芳香系化合物可單獨或混合使用，且該二羥基芳香系化合物例如但不限於2,2-雙(4-羥基苯基)丙烷[2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propane或bisphenol A，簡稱雙酚A]、鹵化雙酚[halogenated bisphenol]、對苯二酚[hydroquinone]、雙(4-羥基苯基)甲烷[bis(4- hydroxyphenyl)methane]、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷[1,1-bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexane]、2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷[2,2-bis(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)propane]、雙(4-羥基苯基)硫[bis(4-hydroxyphenyl)sulfide]、雙(4-羥基苯基)碸[bis(4-hydroxyphenyl)sulfone]、雙(4-羥基苯基)亞碸[bis(4-hydroxyphenyl)sulfoxide]、雙(4-羥基苯基)酮[bis(4-hydroxyphenyl)ketone]、雙(4-羥基苯基)醚[bis(4-hydroxyphenyl)ether]，或2,2-雙(3,5-二溴-4-羥基苯基)丙烷[2,2-bis(3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl)propane]等。該二羥基芳香系化合物可以是上述化合物的均聚物、上述化合物的共聚物，或此等之一組合。較佳地，該二羥基芳香系化合物是2,2-二(4-羥基苯基)丙烷。
該碳酸酯系化合物可單獨或混合使用，且該碳酸酯系化合物例如但不限於碳酸二苯基酯(diphenyl carbonate)、碳酸二甲基酯(dimethyl carbonate)，或碳酸二乙基酯(diethyl carbonate)等。
[鹵素系鹼金屬氧化鎢]
該鹵素系鹼金屬氧化鎢，是由式(I)所示：MxWO3-yRy 式(I)
其中，M表示鹼金屬；R表示鹵素；0.001≦x≦1，且0<y≦0.5。
該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的吸收波長範圍為900nm至2,600nm。
較佳地，M表示銫或銣。
較佳地，以該聚碳酸酯組成物的總量為100wt%計，該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的使用量範圍為0.01wt%至0.05wt%。該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的使用量範圍為0.01wt%至0.05wt%時，能避免吸收過多的熱量導致成型品軟化。
該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的製備方式可採以往的所使用方式，例如，將鹵素鹽類及鹼金屬鹽類，與形成氧化鎢的前驅物混合，於氫氣環境下進行還原反應即可，其中，該形成氧化鎢的前驅物例如但不限於偏鎢酸銨(ammonium metatungstate)、正鎢酸銨(ammonium orthotungstate)、鹼金屬鎢酸鹽、鎢酸、氯氧鎢、醇氧鎢、碳氧化鎢或其他含有鎢的鹽類等；該鹵素鹽類例如但不限於鹵化銨、有機銨鹽、鹵化鎢或其他含有鹵素的鹽類等；該鹼金屬鹽類例如但不限於鹼金族碳酸鹽、鹼金族碳酸氫鹽、鹼金族硝酸鹽、鹼金族亞硝酸鹽、鹼金族氫氧化物、鹼金族鹵化鹽、鹼金族硫酸鹽，或鹼金族亞硫酸鹽等。該還原反應的操作溫度範圍為300℃至800℃。
較佳地，該式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢是擇自於Cs0.33WO2.97Cl0.03、Cs0.33WO2.95Cl0.05、Cs0.33WO2.8Cl0.2、Cs0.33WO2.7Cl0.3、Cs0.33WO2.5Cl0.5、Cs0.33WO2.95Br0.05、Cs0.33WO2.95F0.05、Rb0.33WO2.95Cl0.05，或此等之組合。
在不損及本發明的效果範圍內，該聚碳酸酯組成物還包含添加劑。該添加劑可單獨或混合使用，且該添加劑例 如但不限於矽油、無機添加劑、熱穩定劑、抗氧化劑、光穩定劑、阻燃劑、潤滑劑、顏料或染料等。該無機添加劑例如但不限於玻璃纖維、碳纖維、滑石、二氧化矽、雲母或氧化鋁等。
本發明聚碳酸酯組成物的製備方法並沒有特別的限定，只要能將該具有末端羥基的聚碳酸酯與式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢均勻混合即可。該製備方法所適用的設備可以利用高速混合機、雙螺桿押出機、單螺桿押出機混合或其它習知混合器進行製備。
[隔熱材]
本發明隔熱材，是由上所述的聚碳酸酯組成物所形成。
該隔熱材的製備方式並無特別的限制，可採用以往的方式，例如，將聚碳酸酯組成物置於射出成型機中進行射出成型處理即可；也可以將聚碳酸酯組成物以押出成型方式形成板狀、膜狀等不同成型物。該隔熱材例如但不限於窗戶、車窗、遮陽板、安全玻璃或防彈玻璃等。該隔熱材的霧度值範圍為1.5%至6.0%。該隔熱材的可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和範圍為大於45倍的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的重量百分比加上134。較佳地，該隔熱材的可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和範圍為135.1%以上。該可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和越大表示隔熱效果好，且透明性與隔熱效果間可取得平衡。
本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的 是，該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。
<實施例>[聚碳酸酯組成物及隔熱材的製備] <實施例1>
將6公斤(99.99重量份)的該具有末端羥基的聚碳酸酯(廠牌：奇美；型號：PC-110U；末端羥基濃度：167ppm；重量平均分子量：26,500)放入雙螺桿押出機(W&P製，溫度為270℃)的主進料斗，接著，將0.04重量份濃度為25wt%的Cs0.33WO2.97Cl0.03溶液(溶劑：甲苯)(廠牌：工研院；型號：MCL-ISC-TOL)由側邊入料進入雙螺桿押出機混鍊，即可製得本發明聚碳酸酯組成物，之後，進一步地作成顆粒狀。
將所製得的顆粒狀聚碳酸酯組成物以射出成型機(JSW製，射出成型溫度為290℃)作成厚度為3mm的隔熱材，進行各檢測項目評價，所得結果如表1所示。
<實施例2至4及比較例1至3>
實施例2至4及比較例1至3是以與實施例1相同的步驟來製備該聚碳酸酯組成物及隔熱材，不同的地方在於：改變該具有末端羥基的聚碳酸酯及Cs0.33WO2.97Cl0.03的使用量，如表1所示。將該等聚碳酸酯組成物及隔熱材進行各檢測項目評價，所得結果如表1所示。
【檢測項目】 1.紅外光阻隔率(infrared light shielding ratio，簡稱Rir，%)及可見光穿透率(T，%)：
實施例1至4及比較例1至3所製得的隔熱材以波長380nm至2,000nm的光進行照射，並依照ISO 9050規範所定義的可見光穿透率以及紅外光穿透率的計算方式作計算，其中，可見光穿透率的計算範圍為380nm至780nm，紅外光穿透率的計算範圍為780nm至2,000nm，且紅外光阻隔率的計算方式如下：紅外光阻隔率(Rir，%)=100%-紅外光穿透率%。
2.隔熱效果測試：
實施例1至4及比較例1至3的隔熱材分別剪裁成長度10cm、寬度10cm且厚度3mm的待測樣品。
提供長寬高各為60公分且具有一開口直徑為8公分的木箱，並放置於溫度為25℃的環境中，將該等待測樣品分別放置於木箱的開口處，且將溫度計設置在木箱正中央。
將120W鹵素燈設置於距離木箱開口20公分處，並照射該等待測樣品8小時，定時量測木箱內的空間溫度。
3.軟化點溫度量測：
將實施例1至4及比較例1至3的聚碳酸酯組成物依ASTM D-1525規定測定軟化點溫度(Vicat softening temp.)，單位為℃。
4.熔融流動指數(Melt flow index，本文簡稱MI)量測：
將實施例1至4及比較例1至3的聚碳酸酯組成物依ASTM D-1238法測試，測試溫度300℃，荷重1.2公斤。單位為克/10分鐘(g/10min)。
5.衝擊強度量測：
將實施例1至4及比較例1至3的隔熱材依據ASTM D256，測量缺口(Notched)的衝擊強度(1/8")。
6.霧度值量測：
將實施例1至4及比較例1至3的隔熱材依ASTM D-1003測試標準測定霧度值，其中霧度值越高表示透明性越差。
7.抗張強度量測：
將實施例1至4及比較例1至3的隔熱材依據ASTM D-638標準方法測定，以6mm/min速度測定，單位為kg/cm2。
8.色度量測：
將實施例1至4及比較例1至3的隔熱材以分光光度計[廠牌：美能達(Minolta)；型號CR-400]進行量測。
由表1的實驗數據結果可知，本發明聚碳酸酯組成物中的Cs0.33WO2.97Cl0.03的使用量在0.01wt%至0.08wt%間，所形成的隔熱材具有較佳的霧度值(1.5%至6.0%)，可使該隔熱材具有透明性，且可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和範圍為135.1%至155.3%，表示該隔熱材在具有優異透明性的同時也具有較佳的隔熱效果。
相較於比較例1，在未使用Cs0.33WO2.97Cl0.03時，雖有不錯的霧度值，但該紅外光阻隔率不佳，表示由其所形成的隔熱材的隔熱效果不佳。
相較於比較例2，使用0.005wt%的Cs0.33WO2.97Cl0.03時，雖有不錯的霧度值，且該紅外光阻隔率略有提升，但仍無法滿足業者所需，且可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和不佳。
相較於比較例3，使用0.1wt%的Cs0.33WO2.97Cl0.03時，雖有不錯的紅外光阻隔率，但霧度值不佳，表示由其所形成的隔熱材的透明性不佳，無法滿足業者所需。
綜上所述，透過使用鹵素系鹼金屬氧化鎢及其使用量量的搭配，可使得由本發明聚碳酸酯組成物所形成的隔熱材具有較佳的霧度值，同時，可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為大於45倍的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的重量百分比加上134，故確實能達成本發明之目的。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本 發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (8)

  1. 一種聚碳酸酯組成物，包含：具有末端羥基的聚碳酸酯，重量平均分子量範圍為15,000至50,000，且以該具有末端羥基的聚碳酸酯的總量為100wt%計，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為2ppm至1,000ppm；0.007wt%至0.09wt%的鹵素系鹼金屬氧化鎢，是由式(I)所示：MxWO3-yRy (I)其中，M表示鹼金屬；R表示鹵素；0.001≦x≦1，且0<y≦0.5。
  2. 如請求項1所述的聚碳酸酯組成物，其中，該具有末端羥基的聚碳酸酯的末端羥基的含量範圍為30ppm至350ppm。
  3. 如請求項1所述的聚碳酸酯組成物，其中，M表示銫或銣。
  4. 如請求項1所述的聚碳酸酯組成物，其中，該具有末端羥基的聚碳酸酯是由二羥基芳基系化合物及碳酸酯系化合物進行酯化及聚合反應所製得。
  5. 如請求項4所述的聚碳酸酯組成物，其中，該二羥基芳基系化合物是擇自於2,2-二(4-羥基苯基)丙烷、鹵化雙酚、對苯二酚、雙(4-羥基苯基)甲烷、1,1-雙(4-羥基苯基)環己烷、2,2-雙(3,5-二甲基-4-羥基苯基)丙烷、雙(4-羥基苯基)硫、雙(4-羥基苯基)碸、雙(4-羥基苯基)亞碸、雙 (4-羥基苯基)酮、雙(4-羥基苯基)醚、2,2-雙(3,5-二溴-4-羥基苯基)丙烷，或此等之一組合。
  6. 如請求項4所述的聚碳酸酯組成物，其中，該碳酸酯系化合物是擇自於碳酸二苯基酯、碳酸二甲基酯、碳酸二乙基酯，或此等之一組合。
  7. 一種隔熱材，是由請求項1至6中任一項所述的聚碳酸酯組成物所形成。
  8. 如請求項7所述的隔熱材，其中，可見光穿透率與紅外光阻隔率的總和為大於45倍的式(I)所示的鹵素系鹼金屬氧化鎢的重量百分比加上134。
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