TWI648097B - Acrylic metal salt composition, preparation method thereof and resin composition containing same - Google Patents
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Abstract
一種丙烯酸金屬鹽組合物,其包括一丙烯酸金屬鹽和一分散劑,以整體丙烯酸金屬鹽組合物之總重為基準,該分散劑之含量為0.1重量百分比至5重量百分比。該丙烯酸金屬鹽如下式(I)或式(II)所示,
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td width="249" height="0"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="145" he="108" file="IMG-2/Draw/IMG-2/Draw/01_image001.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>式(I);
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2+為鋅離子、鎂離子或鈣離子, R1為氫基或飽和烷基, R2為
或
Description
本發明是關於一種應用於樹脂的金屬鹽,尤指一種丙烯酸金屬鹽組合物、製造丙烯酸金屬鹽組合物的方法以及包含前述丙烯酸金屬鹽組合物的樹脂組成物。
丙烯酸金屬鹽為一種常用的金屬型交聯輔助劑,其可搭配架橋劑作為橡膠組合物硫化時的配合劑,也可應用於合成樹脂時的改質劑,具有提高材料的硬度與壓縮反彈性、增加材料與金屬的親和性、改善材料間的相容性以及改善塑化材料之機械強度、拉伸性、耐熱性、耐磨性、耐溶劑性、撕裂強度以及金屬接著性的作用,因此被廣泛應用添加於如高爾夫球、滾輪、密封條、電纜、皮帶、建築材料等各種成型品等塑化成型品。
常見的丙烯酸金屬鹽結構如下式所示:
其中,M2+為二價金屬離子,R為氫基(-H)或甲烷基(-CH3)。
常見的丙烯酸金屬鹽可例如丙烯酸鋅鹽(zinc diacrylate,ZDA)、丙烯酸鈣鹽(calcium diacrylate)、甲基丙烯酸鋅鹽(zinc dimcthacrylate,ZDMA)與加入脂肪酸改質的丙烯酸鋅鹽(fatty acid modified zinc diacrylate)。市面上販售的相關產品如法國克雷威利公司(CRAY VALLEY)販售的Dymalink 633、Dymalink 634、Dymalink 705和Dymalink 706;台灣三晃公司(SUNKO INK)販售的K-CURE 339、K-CURE 439、K-CURE 633和K-CURE 634;以及日
本觸媒株式會社販售的ZN-DA 90和ZN-DA 100等。其應用及製造方法請參閱如中華民國發明專利公告第530062號、日本特許公報昭58-14416、日本特許公報平4-10463、日本特許公報第4041175號、日本特許公報第4286018號、日本特許公報第4398157號、美國發明專利公告第5789616號、美國發明專利公告第6278010號和美國發明專利公告第7217829號的內容,揭示了不同丙烯酸金屬鹽的製法與應用,並揭示了以脂肪酸金屬鹽改質的丙烯酸金屬鹽具有較佳的熱穩定性。
根據中華民國發明專利公告第544015號揭示一種含有有機磷氧官能基的丙烯酸金屬鹽如下式所示,其有助於提升包含其之樹脂組成物與有機磷系阻燃劑之間的相容性。
其中,M2+為二價金屬離子,R1為氫基或飽和烷基,R2為或,X大於0且小於2。
然而,丙烯酸金屬鹽粉末是一種於高溫時容易自聚(self-polymerization),而有濕氣時容易團聚(aggregation)的化學品,在長時間擺放或因堆疊而重壓後易有聚集、壓實造成結塊的問題,特別是粒徑較小的丙烯酸金屬鹽粉末現象更為明顯。
一般而言,當丙烯酸金屬鹽粉末結塊後,較不容易混鍊分散於橡膠中,且在混鍊的過程中,結塊的丙烯酸金屬鹽粉末容易因摩擦受熱自聚產生黏性,進而沾附更多的丙烯酸金屬鹽粉末,且經常會在設備的金屬表面析出(plate-out)且難以清除,一旦剝落則會導致橡膠製品的表面產生白點或瑕疵,影響品質,因此,丙烯酸金屬鹽粉末的自聚問題仍有待改善。
以日本特許公開第2004231573號的內容為例,其公開了一種將丙烯酸金屬鹽粉末以1至15公斤為單位的小包裝分裝的方法,並以硬紙箱保護避免重壓,藉此維持丙烯酸金屬鹽粉末的流動性,但此方法花費了許多包裝材以及裝卸和拆卸所需的時間。
另根據美國發明專利公告第6194504號的內容,其公開了以溶劑將抗焦劑和橡膠包覆於丙烯酸金屬鹽粉末表面的方法,該橡膠可以是聚丁二烯(polybutadiene)、末端基為羥基的聚丁烯(hydroxy-terminated polybutadiene)、二(甲基丙烯酸)聚丁二烯酯(polybutadiene dimethacrylate)、聚丁烯(polybutene)和三元乙丙橡膠(EPDM),於乾燥後再將包覆有抗焦劑和橡膠的丙烯酸金屬鹽粉末以雙輥輪壓延機(two-roll mill)或萬馬力機(banbury)與橡膠混鍊,以改善析出的問題;但此方法容易殘留溶劑,導致有機揮發物質(volatile organic compound,VOC)含量通常偏高,且也並未解決丙烯酸金屬鹽粉末於儲放或運送過程中可能因溫度或重壓而自聚產生結塊的問題。
或者,如美國發明專利公告第7135514號和美國發明專利公開第2013/025314 A1號的內容,藉由預先混合並混鍊順丁二烯橡膠和丙烯酸鋅鹽粉末,並於過程中添加脂肪酸鋅鹽、金屬氧化物、低分子量的聚乙烯、脂肪酸等助劑來分散丙烯酸鋅鹽粉末以便加工造粒;美國發明專利公告第9567449號則是提出以加工油來預分散丙烯酸鋅粉末。雖然增加混鍊或預分散的製程可改善丙烯酸鹽粉末的分散性,但也限制了使用者調整配方的應用性。
上述脂肪酸金屬鹽、金屬氧化物、低分子量的聚乙烯、親水性矽灰(hydrophilic fume silica)和疏水性矽灰(hydrophobic fume silica)都是常見的分散助劑,可用以改善粉末的流動性和分散性,但是否可改善丙烯酸金屬鹽粉末因溫度或重壓導致聚集結塊的問題仍有待評估。
有鑒於上述問題,本發明的目的為提供一種丙烯酸金屬鹽組合物及其製法,其可防止丙烯酸金屬鹽於儲存或運送過程中因溫度或重壓而聚集結塊。
本發明的丙烯酸金屬鹽組合物包括;一丙烯酸金屬鹽,其具有如下式(I)或式(II)的結構:
於式(I)和式(II)中,X大於0且小於2,M2+為鋅離子(Zn2+)、鎂離子(Mg2+)或鈣離子(Ca2+),R1為氫基或飽和烷基,
R2為或;以及一分散劑,該分散劑為聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以整體丙烯酸金屬鹽組合物之總重為基準,該分散劑之含量為0.1重量百分比至5重量百分比。
本案可適用的聚四氟乙烯蠟例如市售品中由AIKIN INDUSTRIES,LTD.出品的L-5F(CAS號碼為9002-84-0,平均粒徑5μm)或由DEUREX AG出品的DEUREX® F6001(固含量60%,為分散在水中的PTFE),但不限於此。
本案可適用的聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟例如市售品中由霍尼韋爾(Honeywell International,Inc.)出品的ACumist®3405(平均粒徑4.5-5.5μm,是一種微粉狀PTFE改性聚乙烯均聚物蠟)、由DEUREX AG出品的DEUREX® F61A(平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)、DEUREX® F62A(平均粒徑<150μm,為PTFE全塗層蠟)、DEUREX® F63A(平均粒徑<150μm,為PTFE點塗層蠟)或DEUREX® F64A(平均粒徑<150μm,為PTFE環保塗層蠟),但不限於此。
藉由上述技術手段,本發明的丙烯酸金屬鹽組合物在長時間儲存及運送過程中不會因溫度或重壓而自聚產生結塊,具有較佳的穩定性,在樹脂中也具有良好的分散性。
較佳的,式(I)和式(II)中R1的該飽和烷基為碳數為1至6的飽和烷基,例如:甲基(-CH3)或乙基(-C2H5),但並非僅限於此。
較佳的,式(II)中的X大於0且小於或等於1。
本發明提供一種樹脂組成物,其包括一聚合物及所述丙烯酸金屬鹽組合物。
具體來說,以聚合物之用量為100重量份,該金屬型交聯輔助劑之用量為1重量份至50重量份;較佳的,該金屬型交聯輔助劑之用量為5重量份至40重量份;更佳的,該金屬型交聯輔助劑之用量為15重量份至30重量份。
本發明的丙烯酸鹽組合物可添加於各種樹脂中以形成一樹脂組成物,丙烯酸鹽組合物在該樹脂組成物中具有良好的分散性,即使更換使用其他樹脂成分後,仍可具有良好的分散性;在混煉的過程中較不會沾黏於設備或於成品表面積聚粉末;另外,本發明的丙烯酸鹽組合物亦可提升樹脂的交聯程度,進而提高樹脂組成物最終產品之機械強度,增加其之利用性。
另外,該樹脂組成物包含有釹觸媒、鎳觸媒、鈷觸媒或鋰觸媒。
該樹脂組成物中的聚合物為一可硫化高分子,適用之可硫化高分子係選自於:聚烯烴(polyolefin)、乙烯-α-烯烴共聚物(ethylene-α-olefin copolymer)、乙烯-α-烯烴-非共軛二烯共聚物(ethylene-α-olefin-nonconjugated diene copolymer)、聚乙烯(polyethylene,PE)、乙烯丙烯橡膠(ethylene propylene rubber,EP)、三元乙丙合成橡膠(ethylene propylene diene monomer rubber,EPDM)、丁烯橡膠(polybutene rubber,BR)、異丁烯橡膠(polyisobutylene rubber,IIR)、天然橡膠(natural rubber,NR)、聚異戊二烯橡膠(polyisoprene rubber,IR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene block copolymer,SBS)、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-isoprene-styrene block copolymer,SIS)、苯乙烯丁二烯橡膠(styrene butadiene rubber,SBR)、氫化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(hydrogenated styrene
butadiene styrene block polymer,SBS-SEBS)、丙烯腈橡膠(nitrile rubber,NBR)、聚烯烴彈性體(polyolefin elastomer,POE)及其混合物所組成的群組。
所述之聚乙烯包括低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)、線性低密度聚乙烯(linear low-density polyethylene,LLDPE)及高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)等。
可適用之有機過氧化物包括:烷基過氧化物(alkyl hydroperoxide)、二烷基過氧化物(dialkyl hydroperoxide)、芳香基過氧化物(aromatic hydroperoxide)、過氧化酸酯(peroxyesters)、過氧化縮酮(diperoxyketals)、醯基過氧化物(diacyl peroxide)及過氧化二碳酸酯(peroxydicarbonates),但並非僅限於此。
更具體而言,所述之烷基過氧化物可為但不限於:叔丁基過氧化氫(tert-butyl-hydroperoxide)、叔戊基過氧化氫(tert-amyl-hydroperoxide)或2,5-二甲基-2,5-雙(過氧化氫)己烷(2,5-dimethyl-hexane-2,5-dihydroperoxide)。所述二烷基過氧化物可為但不限於:二叔丁基過氧化氫(di-tert-butyl-hydroperoxide)、二叔戊基過氧化氫(di-tert-amyl-hydroperoxide)、2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧化)己烷(2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane)或2,5-二甲基-2,5-雙(叔丁基過氧化)己炔(2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)-hexyne-3)。所述芳香基過氧化物可為但不限於:過氧化二異丙苯(dicumyl peroxide)、過氧化苯(benzoyl peroxide)、異丙苯過氧化氫(cumene peroxide)、二異丙苯過氧化氫(diisopropylbenzene hydroperoxide)、過氧化苯甲酸叔丁酯(tert-butyl peroxybenzoate)、二(叔丁基過氧異丙基)苯(di(tert-butylperoxyisopropyl)benzene)、過氧化二(4-甲基苯甲醯)(di(4-methyl benzoyl)peroxide)。所述之過氧化酸酯可為但不限於:過氧化苯甲酸叔丁酯(tert-butyl peroxybenzoate)、過氧化苯甲酸叔戊酯(tert-amyl peroxybenzoate)、過
氧化乙酸叔丁酯(tert-butyl peroxyacetate)、過氧化馬來酸叔丁酯(tert-butyl monoperoxymaleate)、過氧化叔戊酸叔丁酯(tert-butyl peoxypivalate)、過氧化新葵酸叔丁酯(tert-butyl peroxyneodecanoate)、過氧化新葵酸叔戊酯(tert-amyl peroxyneodecanoate)、過氧化-2-乙基己酸叔丁酯(tert-butyl peroxy-2-ethylhexanoate)、過氧化異丁酸叔丁酯(tert-butyl peroxyisobutyrate)、過氧化新庚酸叔丁酯(tert-butyl peroxyneoheptanoate)、過氧化-3,5,5-三甲基己酸叔丁酯(tert-butyl peroxy-3,5,5-trimethylhexanoate)、過氧化-2-乙基已基碳酸叔丁酯(tert-butyl peroxy-2-ethylhexyl carbonate)、過氧化-2-乙基己基碳酸叔戊酯(tert-amyl peroxy-2-ethylhexyl carbonate)或2,5-二甲基-2,5-雙(2-乙基己醯過氧)己烷(2,5-dimethyl-2,5-di(2-ethylhexanoylperoxy)hexane)。所述之過氧化縮酮可為但不限於:3,6,9-三乙基-3,6,9-三甲基-1,4,7-三過氧壬烷(3,6,9-triethyl-3,6,9-trimethyl-1,4,7-triperoxonane)、1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷(1,1-bis(tert-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane)、1,1-二叔丁基過氧化環己烷(1,1-bis(tert-butylperoxy)cyclohexane)或2,2-二(叔丁基過氧化)丁烷(2,2-di(tert-butylperoxy)butane)。所述醯基過氧化物可為但不限於:過氧化苯甲醯(benzoyl peroxide)、過氧化二-(3,3,5-三甲基己醯)(bis(3,5,5-trimethyl-1-oxohexyl)peroxide)或過氧化二月桂醯(dilauroyl peroxide)。所述過氧化二碳酸酯可為但不限於:過氧化二碳酸雙(2-乙基己酯)(bis(2-ethylhexyl)peroxydicarbonate)、過氧化二碳酸雙(2-叔丁基環己酯)(bis(4-tert-butyl-cyclohexyl)peroxydicarbonate)、過氧化二碳酸雙十四酯(dimyrityl peroxyldicarbonate)或過氧化二碳酸雙十六酯(dicetyl peroxyducarbonate)。
較佳的,丙烯酸金屬鹽組合物的製法包括:令丙烯酸及二價金屬氧化物在一非極性溶劑中進行反應,以獲得一第一混合物;
於該第一混合物中添加聚四氟乙烯蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以獲得該丙烯酸金屬鹽組合物。
較佳的,該丙烯酸與二價金屬氧化物係於30℃至100℃之間的溫度條件下進行反應;更佳的,該丙烯酸與二價金屬氧化物係於40℃至80℃之間的溫度條件下進行反應。
於前述製法中,可適用之丙烯酸例如:2-丙烯酸(2-propenoic acid)、2-甲基丙烯酸(2-methylpropenoic acid)、2-乙基丙烯酸(2-ethylpropenoic acid)、2-丙基丙烯酸(2-propylpropenoic acid)、2-丁基丙烯酸(2-butylpropenoic acid)、2-戊基丙烯酸(2-pentylpropenoic acid)、2-己基丙烯酸(2-hexylpropenoic acid),但並非僅限於此。
於前述製法中,可適用之二價金屬氧化物例如:氧化鋅、氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鋅、氫氧化鎂或氫氧化鈣。
於前述製法中,丙烯酸與二價金屬氧化物之莫耳比係介於1.4:1至2.1:1之間;較佳的,丙烯酸與二價金屬氧化物之莫耳比係介於1.85:1至2.05:1之間。
於前述製法中,所述之非極性溶劑係指常壓下沸點介於50℃至150℃之間的烴基溶劑;本製法可適用之非極性溶劑可為但不限於:苯、甲苯、二甲苯、環己烷、己烷、庚烷或辛烷。
較佳的,丙烯酸金屬鹽組合物的製法包括:令丙烯酸金屬鹽和有機磷氧化物在一非極性溶劑中進行反應,以獲得一第一混合物;於該第一混合物中添加聚四氟乙烯蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以獲得該丙烯酸金屬鹽組合物。
較佳的,該丙烯酸金屬鹽與有機磷氧化物係於30℃至100℃之間的溫度條件下進行反應,以獲得該第一混合物;更佳的,該丙烯酸金屬鹽與有機磷氧化物係於40℃至80℃之間的溫度條件下進行反應。
較佳的,於前述另一種製法中,適用之丙烯酸鋅鹽例如:丙烯酸鋅鹽、2-甲基丙烯酸鋅鹽、2-乙基丙烯酸鋅鹽、2-丙基丙烯酸鋅鹽、2-丁基丙烯酸鋅鹽、2-戊基丙烯酸鋅鹽或2-己基丙烯酸鋅鹽。適用之丙烯酸鎂鹽例如:2-甲基丙烯酸鎂鹽、2-乙基丙烯酸鎂鹽、2-丙基丙烯酸鎂鹽、2-丁基丙烯酸鎂鹽、2-戊基丙烯酸鎂鹽或2-己基丙烯酸鎂鹽。適用之丙烯酸鈣鹽例如:2-甲基丙烯酸鈣鹽、2-乙基丙烯酸鈣鹽、2-丙基丙烯酸鈣鹽、2-丁基丙烯酸鈣鹽、2-戊基丙烯酸鈣鹽或2-己基丙烯酸鈣鹽。但非僅限於此。
於前述製法中,所述之含磷有機化合物可為但不限於:可為9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide)或二苯基磷氧(diphenylphosphine oxide)。
於前述製法中,丙烯酸金屬鹽與有機磷氧化物之莫耳比為1:0.05至1:2;較佳的,丙烯酸金屬鹽與有機磷氧化物之莫耳比為1:0.1至1:0.9。
根據不同的應用需求,可令丙烯酸金屬鹽、有機磷氧化物和至少一助劑在一非極性溶劑中進行反應,該至少一助劑包括界面活性劑、抗氧化劑、阻聚劑或滑劑。
舉例而言,界面活性劑的添加可改善分散性,例如:聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkyl ether)、山梨糖醇酐脂肪酸酯(sorbitan fatty acid ester)、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester)、矽油(silicon oil)、烷基苯磺酸鈉(sodium alkylbenzensulfonate)和丁二酸二辛酯磺酸鈉(sodium dioctyl sulfosuccinate)等;抗氧化劑的添加可抑制或防止彈性體發
生氧化破壞、可抑制或防止由氧自由基引發反應,例如:喹啉類抗氧劑、胺類抗氧劑、酚類抗氧劑或硫類抗氧劑等,具體示範性例子包括:N-苯基苯胺與2,4,4-三甲基戊烯的反應產物(product of N-phenylaniline reacted with 2,4,4-trimethylpentene,CAS No.68411-46-1)、2,6-二叔丁基對甲酚(2,6-di-tert-butyl-4-methyl-phenol)、2,2’-亞甲基-雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(2,2'-methylene-bis(6-tert-butyl-4-methylphenol)或4,6-二(辛硫甲基)鄰甲酚(2-methyl-4,6-bis(octylsulfanylmethyl)phenol);阻聚劑的添加可減緩焦化時間,例如:氫醌單甲醚(hydroquinone monomethylether)、2,6-二叔丁基對(二甲胺甲基)苯酚(2,6-di-tert-butyl-4-(dimethylaminomethyl)phenol)或2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物(2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy);可添加的滑劑例如:脂肪酸、脂肪酸金屬鹽或低分子量聚乙烯,但並非僅限於此。
以下,列舉數種實施例之丙烯酸金屬鹽組合物之實施方式與收率,並以氫核磁共振光譜(1H-NMR)、傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)及差示掃描熱量分析(DSC)來鑑別各實施例之丙烯酸金屬鹽組合物的結構與熱性質。
1.收率:以各實施例及比較例中所用之二價金屬氧化物或二價金屬氫氧化物為限量試劑,計算目標丙烯酸金屬鹽組合物的理論重量,並將純化乾燥後所得到產物實際重量除以理論重量乘以100%,得到收率(單位:%)。
2.傅立葉轉換紅外線光譜(FTIR)測定:選用儀器機型為Thermo Nicolet 330FT-IR,將樣品與溴化鉀(KBr)以重量比為1:50至1:100之比例混合,再利用瑪瑙研缽充分研磨後壓成錠,做FTIR測試,掃描範圍從4000cm-1到450cm-1以了解待測物之官能基特徵。
3.氫核磁共振光譜(1H-NMR):選用儀器機型為Vairian NMR-400,磁場400MHz,待測樣品以溶劑氘代氯仿(CDCl3)分散後,加入微量氘代二甲基亞碸(d6-DMSO)使待測樣品溶解後測試。於以下所述之核磁共振光譜分析結果中,s代表單峰(singlet);br.s代表較寬的單峰(broad singlet);d代表二重峰(doublet);t代表三重峰(triplet);q代表四重峰(quartet);dd代表雙二重峰(doublet of doublets);td代表三雙重峰(triplet of doublets);m代表多重峰(multiplet);br.代表吸收峰較寬;J代表偶合常數,單位為赫茲(Hertz,Hz)。
4.差示掃描熱量分析儀(differential scanning calorimetry,DSC)的測定:選用Mettler Toledo®公司,機型為DSC821e測量,氮氣流速每分鐘80毫升,以每分鐘上升10℃之加熱速率,由室溫升溫至290℃,測量粉體的吸熱峰(peak)、吸熱起始溫度(oneset)、吸熱終點溫度(endset)與焓變化量,以及放熱峰(peak)、放熱起始溫度與焓變化量。於以下所述之DSC分析結果描述,br.s代表寬廣單峰(broad singlet);br.d代表寬廣的二重峰(broad doublet);br.m代表寬廣的多重峰(broad multiplet)。
實施例1:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.3wt% PTFE蠟作為分散劑)
於6升的不鏽鋼反應槽中加入2000毫升的甲苯、586.4克(7.24莫耳)的氧化鋅、102.3克(0.36莫耳)的硬脂酸和4.8克的非離子界面活性劑(商品名:Sinopl 1807),攪拌均勻後加熱至50±5℃,接著加入1048克(14.55莫耳)的丙烯酸(購自台灣塑膠工業股份有限公司,其包含200±20ppm的氫醌單甲醚),再攪拌反應2小時得到一第一混合物。
將該第一混合物進行減壓蒸餾,以去除反應產生的水,並回收甲苯,於減壓脫氣後持續乾燥至含水率小於2000ppm,待冷卻至室溫後,再加入4.85克的聚四氟乙烯蠟(AIKIN INDUSTRIES,LTD.出品的L-5F:CAS No.
9002-84-0、平均粒徑5μm)作為分散劑,並持續攪拌混勻2小時,得到一第二混合物。
將該第二混合物自反應槽中取出,以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,獲得1571克白色粉末狀產物,即為實施例1的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.3wt%的分散劑。
產物理論總重為1618克,收率為97.1%;DSC測量吸熱起始溫度為107.57℃,吸熱終點溫度為117.22℃,吸熱峰(br.s)為114.26℃,焓變化量為-13.67J/g,放熱起始溫度為206.42℃,放熱峰(br.m)為209.94℃,焓變化量為>103.76J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.22(dd,J=17Hz,J=2Hz),6.04(dd,J=17Hz,J=10Hz),5.60(dd,J=10Hz,J=2Hz),2.17(t,J=7Hz),1.47(m),1.14(br.s),0.76(t,J=7Hz);FTIR(KBr)λ2917,2848,1662,1602,1535,1443,1373,1277,1070,980,936,829,711,674,603cm-1。
實施例2:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.3wt% PTFE改性的PE蠟作為分散劑)
實施例2大致採用如實施例1所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同的分散劑。
於6升的不鏽鋼反應槽中加入2000毫升的甲苯、586.4克(7.24莫耳)的氧化鋅、102.3克(0.36莫耳)的硬脂酸和4.8克的非離子界面活性劑(商品名:Sinopl 1830),攪拌均勻後加熱至50±5℃,接著加入1048克(14.55莫耳)的丙烯酸(購自台灣塑膠工業股份有限公司,其包含200±20ppm的氫醌單甲醚),再攪拌反應2小時得到一第一混合物。
使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入4.85克的PTFE改性的聚乙烯蠟(DEUREX® F63A:平均粒徑<150μm,為PTFE點塗層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1569克,即為實施例2的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.3wt%的分散劑。
產物理論總重為1618克,收率為97.0%;DSC測量吸熱起始溫度為106.53℃,吸熱終點溫度為117.20℃,吸熱峰(br.s)為113.80℃,焓變化量為-12.62J/g,放熱起始溫度為206.07℃,放熱峰(br.m)為209.67℃,焓變化量為>90.85J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)δ6.21(dd,J=17Hz,J=2Hz),6.05(dd,J=17Hz,J=10Hz),5.63(dd,J=10Hz,J=2Hz),2.18(t,J=7Hz),1.47(m),1.14(br.s),0.77(t,J=7Hz);FTIR(KBr)λ2917,2848,1662,1602,1536,1443,1373,1277,1071,980,936,830,711,675,604cm-1。
實施例3:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.3wt% PTFE改性的PE蠟作為分散劑)
實施例3大致採用如實施例1所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同的分散劑。
於6升的不鏽鋼反應槽中加入2000毫升的甲苯、586.4克(7.24莫耳)的氧化鋅、102.3克(0.36莫耳)的硬脂酸和4.8克的矽油,攪拌均勻後加熱至50±5℃,接著加入1048克(14.55莫耳)的丙烯酸(購自台灣塑膠工業股份有限公司,其包含200±20ppm的氫醌單甲醚),再攪拌反應2小時得到一第一混合物。
使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入4.85克的PTFE改性的聚乙烯蠟(DEUREX® F61A:平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1581克,即為實施例3的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.3wt%的分散劑。
產物理論總重為1618克,收率為97.7%;DSC測量吸熱起始溫度為108.09℃,吸熱終點溫度為117.36℃,吸熱峰(br.s)為114.26℃,焓變化量為-12.01J/g,放熱起始溫度為206.66℃,放熱峰(br.m)為210.24℃,焓變化量為>91.72J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.21(d,d,J=17Hz,J=2Hz),6.05(d,d,J=17Hz,J=10Hz),5.63(d,d,J=10Hz,J=2Hz),2.18(t,J=7Hz),1.47(m),1.14(br.s),0.77(t,J=7Hz);FTIR為λ3436(br.),2917,2848,1662,1602,1535,1443,1373,1277,1070,980,936,829,711,674,612cm-1。
實施例4:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.75wt% PTFE改性的PE蠟作為分散劑)
實施例4大致採用如實施例3所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於添加了不同濃度的分散劑。
於實施例4中,以同實施例3的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入12.2克的PTFE改性的聚乙烯蠟(DEUREX® F61A:平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1584克,即為實施例4的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.75wt%的分散劑。
產物理論總重為1624.7克,收率為97.5%;DSC測量吸熱起始溫度為102.68℃,吸熱終點溫度為114.06℃,吸熱峰(br.s)為110.45℃,焓變化量為-12.26J/g,放熱起始溫度為200.46℃,放熱峰(br.m)為206.09℃,焓變化量為>91.82J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)δ6.23(dd,J=17Hz,J=2Hz),6.06(dd,J=17Hz,J=10Hz),5.63(d,d,J=10Hz,J=2Hz),2.20(t,J=7Hz),1.50(m),
1.16(br.s),0.78(t,J=7Hz);FTIR(KBr)λ3436(br.),2918,2849,1647,1602,1536,1443,1373,1277,1070,980,935,830,710,676,611cm-1。
實施例5:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含0.1wt% PTFE蠟作為分散劑)
實施例5大致採用如實施例1所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同的反應物、不同濃度的分散劑以及反應條件。
於6升的不鏽鋼反應槽中加入2000毫升的甲苯、1245克(5.2莫耳)的改質丙烯酸鋅鹽粉末(K-CURE339)和373.2克的9,10-二氫-9-氧雜-10-磷雜菲-10-氧化物(簡稱為DOPO),攪拌均勻後加熱至65℃至75℃,再攪拌反應1小時得到一第一混合物。
使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入1.6克的PTFE改性的微粉蠟(AIKIN INDUSTRIES,LTD.出品的L-5F:CAS No.9002-84-0、平均粒徑5μm)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1576克,即為實施例5的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.1wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為97.0%;DSC測量吸熱起始溫度為98.75℃,吸熱終點溫度為110.74℃,吸熱峰(br.d)為107.93℃,焓變化量為-10.03J/g,放熱起始溫度為211.67℃,放熱峰(br.s)為238.46℃,焓變化量為>178.37J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)δ7.85-7.56(m),7.48(t,J=7.8Hz),7.32-6.80(m),6.62(d,J=12Hz),6.05(d,J=20Hz),5.90(dd,J=18Hz,J=8Hz),5.46(d,J=8Hz),2.50-1.80(m),1.50~1.25(m),1.02(br.s),0.64(t,J=3.2Hz);FTIR(KBr)λ3396(br.),2917,2848,1644,1541,1440,1371,1276,1140,1093,1057,1039,986,831,760,674,531cm-1。
實施例6:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含3wt% PTFE蠟作為分散劑)
實施例6大致採用如實施例5所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同濃度的分散劑。
於實施例6中,以同實施例5的步驟製作出第一混合物後,添加48.6克的PTFE改性的微粉蠟(AIKIN INDUSTRIES,LTD.出品的L-5F:CAS No.9002-84-0、平均粒徑5μm)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1585克,即為實施例6的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了3wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為98%;DSC測量吸熱起始溫度為98.30℃,吸熱終點溫度為110.24℃,吸熱峰(br.d)為107.27℃,焓變化量為-10.75J/g,放熱起始溫度為227.71℃,放熱峰(br.s)為244.39℃,焓變化量為>146.63J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ7.85-7.58(m),7.50(t,J=8Hz),7.32-6.80(m),6.64(d,J=28Hz),6.06(d,J=20Hz),5.90(dd,J=16Hz,J=12Hz),5.47(d,J=12Hz),2.50-1.80(m),1.50~1.25(m),1.03(br.s),0.66(t,J=4Hz);FTIR(KBr)λ3404(br.),2917,2848,1644,1541,1438,1370,1276,1209,1154,1094,1058,1038,986,831,760,673,532cm-1。
實施例7:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含5wt% PTFE蠟作為分散劑)
實施例7大致採用如實施例5所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同濃度的分散劑。
於實施例7中,以同實施例5的步驟製作出第一混合物後,添加81.0克的PTFE改性的微粉蠟(AIKIN INDUSTRIES,LTD.出品的L-5F:CAS No.9002-84-0、平均粒徑5μm)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1583克,即為實施例7的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了5wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為97%;DSC測量吸熱起始溫度為98.30℃,吸熱終點溫度為109.71℃,吸熱峰(br.d)為106.92℃,焓變化量為-10.88J/g,放熱起始溫度為221.20℃,放熱峰(br.s)為234.93℃,焓變化量為>194.32J/g;δ7.90-7.60(m),7.51(t,J=8Hz),7.34-6.80(m),6.66(d,J=28Hz),6.08(d,J=20Hz),5.92(dd,J=18Hz,J=8Hz),5.49(d,J=8Hz),2.50-1.80(m),1.50~1.25(m),1.05(br.s),0.66(m);FTIR(KBr)λ3400(br.),2917,2848,1644,1541,1439,1371,1276,1209,1154,1094,1057,1038,986,831,760,672,605,574,528cm-1。
實施例8:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含0.1wt% PTFE改性的聚乙烯蠟作為分散劑)
實施例8大致採用如實施例5所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同種類的分散劑。
於實施例8中,以同實施例5的步驟製作出第一混合物後,添加1.6克的PTFE改性的微粉蠟(DEUREX® F61A:平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1590克,即為實施例8的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.1wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為98%;DSC測量吸熱起始溫度為102.33℃,吸熱終點溫度為109.75℃,吸熱峰(br.d)為106.93℃,焓變化量為-6.56J/g,放熱起始溫度為211.50℃,放熱峰(br.s)為241.55℃,焓變化量為>171.95J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ7.86-7.58(m),7.50(t,J=7.8Hz),7.35-6.80(m),6.64(d,J=28Hz),6.07(d,J=16Hz),5.91(dd,J=18Hz,J=8Hz),5.48(d,J=8Hz),2.50-1.60(m),1.50~1.25(m),1.04(br.s),0.66(m);FTIR為λ3400(br.),2917,2848,1644,1541,1440,1371,1276,1140,1093,1057,1038,986,830,760,676,532cm-1。
實施例9:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含3wt% PTFE改性的聚乙烯蠟作為分散劑)
實施例9大致採用如實施例8所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同濃度的分散劑。
於實施例9中,以同實施例8的步驟製作出第一混合物後,添加48.6克的PTFE改性的微粉蠟(DEUREX® F61A:平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1580克,即為實施例9的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了3wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為97%;DSC測量吸熱起始溫度為95.22℃,吸熱終點溫度為108.29℃,吸熱峰(br.d)為104.93℃,焓變化量為-16.12J/g,放熱起始溫度為217.78℃,放熱峰(br.s)為230.07℃,焓變化量為>131.94J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ7.86-7.58(m),7.49(t,J=8Hz),7.34-6.78(m),6.63(d,J=28Hz),6.06(d,J=16Hz),5.90(dd,J=16Hz,J=8Hz),5.47(d,J=8Hz),2.45-1.80(m),1.55~1.25(m),1.03(br.s),0.65(m);FTIR(KBr)
λ3380(br.),2917,2848,1647,1601,1541,1442,1372,1277,1140,1094,1057,1038,982,936,830,760,711,675,601cm-1。
實施例10:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(含5wt% PTFE改性的聚乙烯蠟作為分散劑)
實施例10大致採用如實施例8所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於使用不同濃度的分散劑。
於實施例10中,以同實施例8的步驟製作出第一混合物後,添加81.0克的PTFE改性的微粉蠟(DEUREX® F61A:平均粒徑<150μm,為PTFE雙層蠟)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1592克,即為實施例10的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了5wt%的分散劑。
產物理論總重為1620克,收率為98%;DSC測量吸熱起始溫度為92.39℃,吸熱終點溫度為108.02℃,吸熱峰(br.d)為104.24℃,焓變化量為-23.97J/g,放熱起始溫度為223.95℃,放熱峰(br.d)為229.05℃,焓變化量為>141.37J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ7.80-7.50(m),7.44(t,J=8Hz),7.34-6.74(m),6.58(d,J=31Hz),6.00(d,J=17Hz),5.84(dd,J=16Hz,J=12Hz),5.42(d,J=10Hz),2.40-1.70(m),1.50~1.20(m),0.98(br.s),0.60(t,J=7.2Hz);FTIR(KBr)λ3361(br.),2917,2848,1649,1603,1540,1442,1372,1277,1140,1093,1056,1038,980,935,829,759,711,675,601,530cm-1。
比較例1:丙烯酸金屬鹽組合物(不含分散劑)
比較例1大致採用如實施例1所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於比較例1不添加分散劑。
於比較例1中,以同實施例1的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後,直接以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1556克,即為比較例1的丙烯酸金屬鹽組合物,其中不包含分散劑。
產物理論總重為1612.5克,收率為96.5%;DSC測量吸熱起始溫度為108.24℃,吸熱終點溫度為118.15℃,吸熱峰(br.s)為114.75℃,焓變化量為-13.07J/g,放熱起始溫度為205.17℃,放熱峰(br.m)為208.78℃,焓變化量為>97.70J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.22(dd,J=17Hz,J=2Hz),6.06(dd,J=17Hz,J=10Hz),5.64(dd,J=10Hz,J=2Hz),2.20(t,J=4Hz),1.49(m),1.15(br.s),0.77(t,J=8Hz);FTIR(KBr)λ2918,2848,1941,1661,1602,1536,1443,1373,1277,1070,979,935,830,711,675,611cm-1。
比較例2:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.75wt%的疏水性矽灰作為分散劑)
比較例2大致採用如實施例4所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於比較例2添加了不同的分散劑,並非PTEE蠟或PTEE改性的PE蠟。
於比較例2中,以同實施例4的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入12.2克的疏水性矽灰(Cabot Corporation出品的CAB-O-SIL® TS-530:CAS No.68909-20-6、pH為4.8至7.5、平均粒徑0.2μm、利用六甲基二矽氮烷做表面改質)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1567克,即為比較例2的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.75wt%的分散劑。
產物理論總重為1624.7克,收率為96.4%;DSC測量吸熱起始溫度為104.45℃,吸熱終點溫度為114.15℃,吸熱峰(br.s)為110.98℃,焓變化量為-10.68J/g,放熱起始溫度為201.17℃,放熱峰(br.m)為206.48℃,焓變化量為>86.60J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.22(dd,J=17Hz,J=2Hz),6.02(dd,J=17Hz,J=10Hz),5.65(dd,J=10Hz,J=2Hz),2.18(t,J=6Hz),1.48(m),1.14(br.s),0.76(m);FTIR(KBr)λ2918,2848,1645,1602,1536,1444,1373,1276,1069,979,940,830,710,676,614cm-1。
比較例3:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.75wt%的親水性矽灰作為分散劑)
比較例3大致採用如實施例4所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於比較例3添加了不同的分散劑,並非PTEE蠟或PTEE改性的PE蠟。
於比較例3中,以同實施例4的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入12.2克的親水性矽灰(Cabot Corporation出品的CAB-O-SIL® M-5:CAS No.112945-52-5、pH為3.6至4.5、平均粒徑0.2μm、無表面改質)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1560克,即為比較例3的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.75wt%的分散劑。
產物理論總重為1624.7克,收率為96.0%;DSC測量吸熱起始溫度為105.65℃,吸熱終點溫度為115.48℃,吸熱峰(br.s)為112.30℃,焓變化量為-12.43J/g,放熱起始溫度為201.61℃,放熱峰(br.m)為207.29℃,焓變化量為>104.17J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.21(dd,J=16Hz,J=2Hz),
6.03(dd,J=16Hz,J=10Hz),5.60(dd,J=12Hz,J=2Hz),2.16(t,J=8Hz),1.46(m),1.13(br.s),0.74(m);FTIR(KBr)λ3449(br),2918,2848,1644,1574,1523,1434,1373,1275,1067,974,909,831,710,690,584,529,502,472cm-1。
比較例4:丙烯酸金屬鹽組合物(含0.75wt%的脂肪酸金屬鹽作為分散劑)
比較例4大致採用如實施例4所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於比較例4添加了不同的分散劑,並非PTEE蠟或PTEE改性的PE蠟。
於比較例4中,以同實施例4的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後加入12.2克的脂肪酸金屬鹽(Rhein Chemie Corporation出品的Aflux®16:熔點80℃至105℃,為天然脂肪酸鈣鹽與酰胺酯蠟組合)作為分散劑,繼續混勻2小時,得到一第二混合物。
將第二混合物取出以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1560克,即為比較例4的丙烯酸金屬鹽組合物,且其中包含了0.75wt%的分散劑。
產物理論總重為1624.7克,收率為96.0%;DSC測量吸熱起始溫度為95.46℃,吸熱終點溫度為110.46℃,吸熱峰(br.s)為105.98℃,焓變化量為-10.84J/g,放熱起始溫度為201.87℃,放熱峰(br.m)為206.25℃,焓變化量為>76.48J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ6.20(dd,J=16Hz,J=1.2Hz),6.04(dd,J=16Hz,J=8Hz),5.60(dd,J=16Hz,J=0.8Hz),2.18(t,J=8Hz),1.47(m),1.14(br.s),0.76(t,J=7.2Hz);FTIR(KBr)λ3436(br),2918,2848,1648,1600,1538,1442,1372,1276,1070,980,936,830,711,676,609cm-1。
比較例5:DOPO改質的丙烯酸金屬鹽組合物(不含分散劑)
比較例5大致採用如實施例5所述之製法製備丙烯酸金屬鹽組合物,其差異在於比較例5不添加分散劑。
於比較例5中,以同實施例5的步驟製作出第一混合物後,使該第一混合物於減壓蒸餾、乾燥以及冷卻至室溫後,直接以RT-25氣流式超微粉高速粉碎機解碎,得到白色粉末狀產物1581克,即為比較例5的丙烯酸金屬鹽組合物,其中不包含分散劑。
產物理論總重為1612.5克,收率為98%;DSC測量吸熱起始溫度為98.83℃,吸熱終點溫度為109.73℃,吸熱峰(br.d)為106.93℃,焓變化量為-12.22J/g,放熱起始溫度為215.67℃,放熱峰(br.s)為238.07℃,焓變化量為>136.00J/g;1H-NMR(400MHz,CDCl3+d6DMSO)為δ7.8-7.7(m),7.6-7.4(m)7.5(t,J=7.8Hz),7.32(m),7.24-7.19(m),7.10(t,J=5.6Hz),7.04(d,J=7.6Hz),6.12(d,J=16.8Hz),5.95(dd,J=18Hz,J=10Hz),5.52(d,J=10Hz),2.39-2.15(m),2.02(t,J=7Hz),1.38(m),1.01(br.s),0.71(m);FTIR(KBr)λ3418(br),2918,2848,1643,1561,1434,1367,1274,1199,1146,1120,1062,987,921,832,760,672,598,528cm-1。
藉由上述實施例1至10以及比較例1至5可製備出如式(I)或式(II)所示的粉末狀丙烯酸金屬鹽組合物,各實施例與比較例間的差異請參照下表1所示,其中,實施例與比較例間的差異為丙烯酸金屬鹽組合物中是否含有分散劑、分散劑種類及分散劑的濃度。
為證實本發明的丙烯酸金屬鹽組合物於儲存或運送的過程中有較佳的穩定性及分散性,以下以試驗例1模擬粉狀丙烯酸金屬鹽組合物於儲存或運送過程中受到重壓產生的影響;以試驗例2和6模擬將粉狀丙烯酸金屬鹽組合物添加於不同的樹脂橡膠中,並測試樹脂組成物的分散性、設備沾黏性和表
面積聚性;以試驗例3至5模擬於樹脂組成物中添加觸媒後的分散性、設備沾黏性和表面積聚性。
試驗例1:式(I)之丙烯酸金屬鹽組合物重壓測試
秤取100克各實施例和比較例中的丙烯酸金屬鹽組合物粉末置於尺寸為10公分×10公分的鋁箔袋中,擠出鋁箔袋中的空氣後進行熱封,接著,將4公斤重的法蘭(flange)置於熱封後的鋁箔袋上並置於50℃的烘箱中,藉以模擬丙烯酸金屬鹽組合物在運送或儲存過程中可能受到的重壓及溫度條件。試驗例1的測試時間以月為單位,而各實施例和各比較例於重壓前後的外觀狀態列於表2中。
試驗例2:式(I)之丙烯酸金屬鹽組合物分散測試(順丁二烯橡膠混合母膠)
1.製備順丁二烯橡膠混合母膠
設定雙滾筒混合機(廠牌:旭豐、型號:HF-2RM)中滾輪間的間隙為2.5毫米,並於雙滾筒混合機中以相同的方式於縱軸及橫軸方向均勻軟化混合順丁二烯橡膠,操作時間為1分鐘,再依序加入氧化鋅、硬脂酸鋅、過氧化二異丙苯和色粉,並以相同方式使上述各原料與軟化的順丁二烯膠料於雙滾筒混合機(two-roll mill)中於縱軸及橫軸方向均勻混合5分鐘至8分鐘,形成一順丁二烯橡膠混合母膠。之後,將該順丁二烯橡膠混合母膠壓延成厚度為2毫米至3毫米的片體備用。
順丁二烯橡膠混合母膠中,原料的成分比為100重量份的順丁二烯橡膠和23.2重量份的氧化鋅、3重量份的硬脂酸鋅、1.5重量份的過氧化二異丙苯以及0.7重量份的色粉。
2.丙烯酸金屬鹽組合物在順丁二烯橡膠混合母膠中的分散測試
於塑譜儀機台(廠牌:Brabender、型號:PL-2100)中加入100重量份的順丁二烯橡膠混合母膠以19rpm的轉速混鍊1分鐘,再添加18.4重量份粉
狀的丙烯酸金屬鹽組合物,以100rpm的轉速混鍊1分鐘,再調整轉速為22rpm混鍊1分鐘後出料形成一順丁二烯樹脂組成物,並以冷壓機施以20kg/cm2的壓力壓延成厚度為2毫米的片狀樣品,過程觀察該粉狀丙烯酸金屬鹽組合物在混合母膠中的分散效果。
待順丁二烯樹脂組成物製備完成後,由操作人員與熟悉此技術的第二人共同目測觀察塑譜儀的轉子和內壁上是否沾黏有樣品,並目測觀察以冷壓機壓延後片狀樣品的表面是否積聚粉末或產生結塊的狀況,給予評分,並將目測結果依等級區分為六個等級:無(5分)、輕微(4分)、少許(3分)、部分(2分)、多(1分)、嚴重(0分),採2人評分的加總,分數越高表示分散性越佳。結果如表3所示。
如表3的結果所示,添加有本發明丙烯酸金屬鹽組合物的橡膠相較於添加有比較例丙烯酸金屬鹽組合的橡膠具有較佳的分散性,不僅較不會沾黏於設備上,在包裝重壓後也較不會積聚,因此,判斷在長時間運送或儲存下可使產品不受影響,可具有較佳的穩定性。
試驗例3:式(I)之丙烯酸金屬鹽組合物分散測試(釹觸媒順丁二烯橡膠)
在業界中,丙烯酸金屬鹽也常與添加有釹觸媒的順丁二烯橡膠混合使用,故試驗例3主要是針對含有釹觸媒的順丁二烯橡膠的分散性進行測試,且試驗例3的測試方式與試驗例2相似,其差異在於另添加了購自Lanxess摻混有釹觸媒的順丁二烯橡膠(商品名CB23)。
並同樣為了觀察本發明丙烯酸金屬鹽組合物在添加有釹觸媒的順丁二烯橡膠中的分散效果,待順丁二烯樹脂組成物製備完成後,目測觀察塑譜儀的轉子和內壁上是否沾黏有樣品,並目測觀察以冷壓機壓延後片體的表面是否積聚粉末或產生結塊的狀況,並將目測結果列於表4中。
另同試驗例2的操作方式與評分標準,將製備好的丙烯酸金屬鹽組合物盛裝於熱封鋁箔袋中,將4公斤重的法蘭置於熱封後的鋁箔袋上並置於50℃的烘箱中,藉以模擬丙烯酸金屬鹽組合物在運送或儲存過程中可能受到的重壓及溫度條件,重壓一個月後,重覆上述分散測試的步驟,並將結果列於表4中。
試驗例4:式(I)之丙烯酸金屬鹽組合物分散測試(鎳觸媒順丁二烯橡膠)
在業界中,丙烯酸金屬鹽也常與添加有鎳觸媒的順丁二烯橡膠混合使用,故試驗例4主要是針對含有鎳觸媒的順丁二烯橡膠的分散性進行測試,且試驗例4的測試方式與試驗例2相似,其差異在於使用購自Goodyear摻混有鎳觸媒的順丁二烯橡膠(商品名1207G)或購自KUMHO摻混有鎳觸媒的順丁二烯橡膠(商品名KBR01)。
並同樣為了觀察本發明丙烯酸金屬鹽組合物在添加有鎳觸媒的順丁二烯橡膠中的分散效果,待順丁二烯樹脂組成物製備完成後,目測觀察塑譜儀的轉子和內壁上是否沾黏有樣品,並目測觀察以冷壓機壓延後片體的表面是否積聚粉末或產生結塊的狀況,並將目測結果列於表5中。
另同試驗例2的操作方式與評分標準,將製備好的丙烯酸金屬鹽組合物盛裝於熱封鋁箔袋中,將4公斤重的法蘭置於熱封後的鋁箔袋上並置於
50℃的烘箱中,藉以模擬丙烯酸金屬鹽組合物在運送或儲存過程中可能受到的重壓及溫度條件,重壓一個月後,重覆上述分散測試的步驟,並將結果列於表5中。
試驗例5:式(I)之丙烯酸金屬鹽組合物分散測試(鈷觸媒順丁二烯橡膠)
在業界中,丙烯酸金屬鹽也常與添加有鈷觸媒的順丁二烯橡膠混合使用,故試驗例5主要是針對含有鈷觸媒的順丁二烯橡膠的分散性進行測試,且試驗例5的測試方式與試驗例2相似,其差異在於使用購自Lanxess摻混有
鈷觸媒的順丁二烯橡膠(商品名CB1221)以及購自Lanxess摻混有鈷觸媒的順丁二烯橡膠(商品名CB1203)。
並同樣為了觀察本發明丙烯酸金屬鹽組合物在添加有鈷觸媒的順丁二烯橡膠中的分散效果,於順丁二烯樹脂組成物製備後,目測觀察塑譜儀的轉子和內壁上是否沾黏有樣品,且目測觀察以冷壓機壓延後片體的表面是否積聚粉末或產生結塊的狀況,並將目測結果列於表6中。
另同試驗例2的操作方式與評分標準,將製備好的丙烯酸金屬鹽組合物盛裝於熱封鋁箔袋中,將4公斤重的法蘭置於熱封後的鋁箔袋上並置於50℃的烘箱中,藉以模擬丙烯酸金屬鹽組合物在運送或儲存過程中可能受到的重壓及溫度條件,重壓一個月後,重覆上述分散測試的步驟,並將結果列於表6中。
試驗例6:式(II)之丙烯酸金屬鹽組合物分散測試(三元乙丙橡膠混合母膠)
1.製備三元乙丙橡膠混合母膠
設定塑譜儀機台的溫度為100℃、轉速為80rpm,並依序加入三元乙丙橡膠、碳黑、氧化鋅和硬脂酸後,再緩慢加入加工油,並使上述原料混合均勻形成一三元乙丙橡膠混合母膠,再以冷壓機以50kg/cm2的壓力壓延成片體備用。
三元乙丙橡膠混合母膠中,原料的成分比為100重量份的三元乙丙橡膠、100重量份的加工油、50重量份的碳黑、5重量份的氧化鋅和1重量份的硬脂酸。
2.式(II)之丙烯酸金屬鹽組合物的分散測試
設定塑譜儀機台的溫度為60℃、轉速為20rpm,加入100重量份的三元乙丙橡膠混合母膠混鍊1分鐘,再添加20重量份的式(II)之丙烯酸金屬鹽組合物以及0.3重量份的過氧化二異丙苯,並蓋上加壓桿以100rpm的轉速混鍊1分鐘,再調整轉速為20rpm混鍊1分鐘後出料形成一三元乙丙橡膠樹脂組成物,並以冷壓機施以20kg/cm2的壓力壓延成厚度為2毫米的片狀樣品。
為了觀察本發明丙烯酸金屬鹽組合物在橡膠中的分散效果,待三元乙丙橡膠樹脂組成物製備完成後,以類似於試驗例2的評分標準,將評分結果列於表7中。
3.硫化曲線分析方法
秤取6克的三元乙丙橡膠樹脂組成物以密閉型硫變儀(廠商:曄中、型號:EKT-2000S)進行硫化曲線分析(操控參數為170℃/10分鐘/擺動角度為0.5°),並紀錄最低轉矩(ML)、最高轉矩(MH)、焦燒時間(Ts2)和硫變時間(Tc90),以比較分散性對硫化過程的影響程度,並將結果列於表8中。
4.膠片硫化成型與機械強度分析方法
秤取30克三元乙丙橡膠樹脂組成物於熱壓成型機(廠商:廣錸、型號:QC-602A)以170℃、12分鐘、100kg/cm2的條件硫化成型一120×120×2mm的試片,將該試片放置冷卻16小時後,以啞鈴型裁切刀具(ISO 37 type II)裁切試片,再以拉力機(型號AI-7000S)進行機械強度分析,測試速度為500毫米/分鐘,測試數量至少3組,測試結果列於表8中。
根據表8所示,相較於比較例5的結果,本發明的丙烯酸金屬鹽組合物不僅能改善與橡膠混合過程中沾附設備以及表面缺陷的問題;並且,本發明的丙烯酸金屬鹽組合物具有較佳的分散性,可快速且均勻地分散於橡膠中,進而增加橡膠與架橋劑間的反應性,提高橡膠的交聯密度,達到提升最終產品機械強度的功效。
綜合上述,本發明的丙烯酸金屬鹽組合物可有效改善在長時間儲存及運送過程中容易因溫度或重壓而自聚產生結塊的問題,而具有較佳的穩定性;另外,相較於目前業界中常用的分散助劑,本發明的丙烯酸金屬鹽組合物不論在一般橡膠或含有各種觸媒的橡膠中皆能具有良好的分散效果,故本發明能解決以往分散助劑與各類橡膠混鍊後容易沾黏於設備之內壁面的操作問
題,且形成的片狀樣品表面上較無粉末積聚、也未產生明顯結塊,於硫化後更可增加橡膠與架橋劑間的反應性、提升橡膠的交聯密度,具有改善產品機械強度的效果。
Claims (16)
- 一種丙烯酸金屬鹽組合物,其包括: 一丙烯酸金屬鹽,其如下式(I)或式(II)所示; <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="85%"><TBODY><tr><td width="249" height="0"></td></tr><tr><td></td><td><img wi="145" he="108" file="IMG-2/Draw/03_image001.jpg" img-format="jpg"></img></td></tr></TBODY></TABLE>式(I); 式(II); 於式(I)和式(II)中,X大於0且小於2,M 2+為鋅離子、鎂離子或鈣離子, R1為氫基或飽和烷基, R2為 或 ;以及 一分散劑,該分散劑為聚四氟乙烯蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以整體丙烯酸金屬鹽組合物之總重為基準,該分散劑之含量為0.1重量百分比至5重量百分比。
- 如請求項1所述之丙烯酸金屬鹽組合物,其中該飽和烷基為碳數為1至6的飽和烷基。
- 如請求項1或2所述之丙烯酸金屬鹽組合物,其中式(II)中的X大於0且小於或等於1。
- 一種樹脂組成物,其包括一聚合物及一如請求項1至3中任一項所述的丙烯酸金屬鹽組合物。
- 如請求項4所述之種樹脂組成物,其中以聚合物之用量為100重量份,該丙烯酸金屬鹽組合物之用量為1重量份至50重量份。
- 如請求項4所述之種樹脂組成物,其中該樹脂組成物包含有釹觸媒、鎳觸媒、鈷觸媒或鋰觸媒。
- 如請求項4所述之種樹脂組成物,其中該聚合物為一可硫化高分子。
- 如請求項7所述之種樹脂組成物,其中該可硫化高分子係選自於聚烯烴、乙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-α-烯烴-非共軛二烯共聚物、聚乙烯、乙烯丙烯橡膠、三元乙丙合成橡膠、丁烯橡膠、異丁烯橡膠、天然橡膠、聚異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯丁二烯橡膠、氫化的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丙烯腈橡膠、聚烯烴彈性體及其混合物所構成的群組。
- 如請求項7所述之種樹脂組成物,其中該樹脂組成物包含有機過氧化物。
- 如請求項9所述之種樹脂組成物,其中該有機過氧化物包含烷基過氧化物、二烷基過氧化物、芳香基過氧化物、過氧化酸酯、過氧化縮酮、醯基過氧化物或過氧化二碳酸酯。
- 一種如請求項1至3中任一項所述之丙烯酸金屬鹽組合物的製法,其包含以下步驟: 令丙烯酸及二價金屬氧化物在一非極性溶劑中進行反應,以獲得一第一混合物; 於該第一混合物中添加聚四氟乙烯蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以獲得該丙烯酸金屬鹽組合物。
- 如請求項11所述之製法,其中該丙烯酸及該二價金屬氧化物在該非極性溶劑中於30°C至100°C的溫度下進行反應,以獲得該第一混合物。
- 如請求項11所述之製法,其中該丙烯酸及該二價金屬氧化物的莫耳比例為1.4:1至2.1:1。
- 一種如請求項1至3中任一項所述之丙烯酸金屬鹽組合物的製法,其包含以下步驟: 令丙烯酸金屬鹽和有機磷氧化物在一非極性溶劑中進行反應,以獲得一第一混合物; 於該第一混合物中添加聚四氟乙烯蠟或聚四氟乙烯改性的聚乙烯蠟,以獲得該丙烯酸金屬鹽組合物。
- 如請求項14所述之製法,其中該丙烯酸金屬鹽和有機磷氧化物在非極性溶劑中於30°C至100°C的溫度下進行反應,以獲得該第一混合物。
- 如請求項14所述之製法,其中該丙烯酸金屬鹽與有機磷氧化物之莫耳比為1:0.05至1:2。
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