[发明专利]含方钠石组合物及聚酯复合材料

说明书

技术领域

本发明是关于一种具有远红外线放射及抗紫外线机能的聚酯复合材料及作为其前驱物的含方钠石组合物。

背景技术

远红外线的波长介于4-14微米，因其穿透能力及共鸣吸收现象，可使皮下组织的分子产生震动，并将能量转化为热能，使皮下组织温度上升，扩张微血管并促进血液循环，因此远红外线又被称为生育光线。

近年来人们尝试将具有远红外线放射能力的金属、氧化物、矿石及炭化的植物体等远红外线材料粉末添加至聚酯材料中，以赋予聚酯材料较高的远红外线放射率，并衍生出后续多元的应用范围。

以往为了将远红外线材料添加至聚酯材料中，常利用研磨方法将金属、氧化物、矿物及炭化的植物体等远红外线材料研磨至微米或纳米尺寸，再添加至聚酯材料中。

例如，CN1131164A揭示一种远红外陶瓷聚酯陶瓷，其利用研磨方法将Al₂O₃、SiO₂、TiO₂等陶瓷粉末初步研磨成微粉，而后在陶瓷微粉表面涂覆一层分散剂，接着将涂覆有分散剂的陶瓷微粉与乙二醇混合，再将陶瓷微粉/乙二醇混合液进一步研磨至小于一微米的尺寸，之后将研磨后的陶瓷粉/乙二醇浆料、聚合单体及催化剂加入反应器中，得到混有0.75-1％陶瓷粉末的聚酯母粒。

CN1105199C则揭示一种具远红外线放射的纤维，是将氧化镁、氧化钙、氧化锆、氧化硅、镨及铈混合粉末研磨成小于一微米的陶瓷粉末，将陶瓷粉末、热塑性分散树酯、分散剂及湿润剂混合并研磨成预备料，再将预备料与塑料母粒混合熔融，制得具远红外线放射的母粒。

然而，前述技术有其缺点在于，将远红外线材料研磨至微米或纳米尺寸的过程为一耗时且耗能的工艺，通常需要数十小时至数天的时间；虽然有人搭配超音波、低温冷冻处理、高温锻烧等技术以缩短研磨时间或制得更小、更均匀的粉末，惟这些额外的处理流程皆须额外输入能量。此外，由于大部分的远红外线材料具有较高的硬度，使得研磨设备磨耗问题严重，折旧汰换率高。

除此之外，前述技术还有另一缺点在于，为了让陶瓷粉末可均匀分散于溶液及聚酯材料中，都需要额外添加分散剂，而分散剂的添加不仅会影响最终成品的机械性能，也容易影响聚酯材料制造过程的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备过程不涉及研磨手段且无须额外添加分散剂的聚酯复合材料及其前驱组合物。

本发明的另一目的是提供一种具有较高远红外线放射率的聚酯复合材料及其前驱组合物。

为实现上述目的，本发明提供的含方钠石组合物，其包括55-98.5wt％的二元醇、多元羧酸及0.5-20wt％的方钠石颗粒，其平均粒径介于10-300nm且分散于二元醇中，其中，该些方钠石颗粒与多元羧酸的重量比介于0.2-3:1。

本发明提供的聚酯复合材料，其前驱物包括前述含方钠石组合物、前驱二元醇及前驱二元羧酸，其中前驱二元醇及方钠石组合物中的二元醇的摩尔数之和为一第一摩尔数，前驱二元羧酸及方钠石组合物中的多元羧酸的摩尔数之和为一第二摩尔数，第一、第二摩尔数之比介于1-1.5:1，且方钠石颗粒在聚酯复合材料所占重量百分比介于0.01-1wt％。

本发明的特点在于，在含方钠石组合物中，纳米或接近纳米尺寸的方钠石颗粒不需通过研磨制得，而可由微米级方钠石粉末在溶液中酸解制得，而且方钠石颗粒在含多元羧酸的二元醇溶液中即能均匀分散，不需要添加额外的分散剂。除此之外，由于含方钠石组合物所含成分中，二元醇及多元羧酸都能参与制备聚酯复合材料的酯化及聚合反应，因此容易控制聚酯复合材料的制备过程，且经过测试，所制得的聚酯复合材料均具有良好的远红外线放射率，且紫外线防护性能亦十分优异。

具体实施方式

本发明的含方钠石组合物包括55-98.5wt％的二元醇、多元羧酸及0.5-20wt％的方钠石颗粒，根据制备方法的差异，部分实施例中的含方钠石组合物还进一步含有占总重5wt％以下的水。

二元醇在含方钠石组合物中为主要的溶剂，若二元醇的含量占比较低时，则含方钠石组合物容易成冻胶(凝固状的胶体)或溶胶状(具流动性的胶体)，若二元醇的含量较高，则方钠石组合物通常为真溶液(truesolution，以下简称为溶液)而有良好的流动性，此时溶液中的二元醇通常大于65wt％。本发明中，适用的二元醇可为但不限于乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇或其混合物。