含方鈉石組合物及聚酯復(fù)合材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是關(guān)于一種具有遠(yuǎn)紅外線放射及抗紫外線機(jī)能的聚酯復(fù)合材料及作為其 前驅(qū)物的含方鈉石組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 遠(yuǎn)紅外線的波長(zhǎng)介于4-14微米，因其穿透能力及共鳴吸收現(xiàn)象，可使皮下組織的 分子產(chǎn)生震動(dòng)，并將能量轉(zhuǎn)化為熱能，使皮下組織溫度上升，擴(kuò)張微血管并促進(jìn)血液循環(huán)， 因此遠(yuǎn)紅外線又被稱為生育光線。
[0003] 近年來(lái)人們嘗試將具有遠(yuǎn)紅外線放射能力的金屬、氧化物、礦石及炭化的植物體 等遠(yuǎn)紅外線材料粉末添加至聚酯材料中，以賦予聚酯材料較高的遠(yuǎn)紅外線放射率，并衍生 出后續(xù)多元的應(yīng)用范圍。
[0004] 以往為了將遠(yuǎn)紅外線材料添加至聚酯材料中，常利用研磨方法將金屬、氧化物、礦 物及炭化的植物體等遠(yuǎn)紅外線材料研磨至微米或納米尺寸，再添加至聚酯材料中。
[0005] 例如，CN1131164A揭示一種遠(yuǎn)紅外陶瓷聚酯陶瓷，其利用研磨方法將A1203、Si02、 Ti02等陶瓷粉末初步研磨成微粉，而后在陶瓷微粉表面涂覆一層分散劑，接著將涂覆有分 散劑的陶瓷微粉與乙二醇混合，再將陶瓷微粉/乙二醇混合液進(jìn)一步研磨至小于一微米的 尺寸，之后將研磨后的陶瓷粉/乙二醇漿料、聚合單體及催化劑加入反應(yīng)器中，得到混有 0. 75-1 %陶瓷粉末的聚酯母粒。
[0006]CN1105199C則揭示一種具遠(yuǎn)紅外線放射的纖維，是將氧化鎂、氧化鈣、氧化鋯、氧 化硅、鐠及鈰混合粉末研磨成小于一微米的陶瓷粉末，將陶瓷粉末、熱塑性分散樹酯、分散 劑及濕潤(rùn)劑混合并研磨成預(yù)備料，再將預(yù)備料與塑料母粒混合熔融，制得具遠(yuǎn)紅外線放射 的母粒。
[0007] 然而，前述技術(shù)有其缺點(diǎn)在于，將遠(yuǎn)紅外線材料研磨至微米或納米尺寸的過(guò)程為 一耗時(shí)且耗能的工藝，通常需要數(shù)十小時(shí)至數(shù)天的時(shí)間；雖然有人搭配超音波、低溫冷凍處 理、高溫鍛燒等技術(shù)以縮短研磨時(shí)間或制得更小、更均勻的粉末，惟這些額外的處理流程皆 須額外輸入能量。此外，由于大部分的遠(yuǎn)紅外線材料具有較高的硬度，使得研磨設(shè)備磨耗問(wèn) 題嚴(yán)重，折舊汰換率高。
[0008] 除此之外，前述技術(shù)還有另一缺點(diǎn)在于，為了讓陶瓷粉末可均勻分散于溶液及聚 酯材料中，都需要額外添加分散劑，而分散劑的添加不僅會(huì)影響最終成品的機(jī)械性能，也容 易影響聚酯材料制造過(guò)程的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種制備過(guò)程不涉及研磨手段且無(wú)須額外添加分散劑的聚 酯復(fù)合材料及其前驅(qū)組合物。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是提供一種具有較高遠(yuǎn)紅外線放射率的聚酯復(fù)合材料及其前 驅(qū)組合物。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的含方鈉石組合物，其包括55-98. 5wt%的二元醇、 多元羧酸及〇. 5-20wt%的方鈉石顆粒，其平均粒徑介于10-300nm且分散于二元醇中，其 中，該些方鈉石顆粒與多元羧酸的重量比介于〇. 2-3:1。
[0012] 本發(fā)明提供的聚酯復(fù)合材料，其前驅(qū)物包括前述含方鈉石組合物、前驅(qū)二元醇 及前驅(qū)二元羧酸，其中前驅(qū)二元醇及方鈉石組合物中的二元醇的摩爾數(shù)之和為一第一 摩爾數(shù)，前驅(qū)二元羧酸及方鈉石組合物中的多元羧酸的摩爾數(shù)之和為一第二摩爾數(shù)，第 一、第二摩爾數(shù)之比介于1-1. 5:1，且方鈉石顆粒在聚酯復(fù)合材料所占重量百分比介于 0. 01-lwt%。
[0013] 本發(fā)明的特點(diǎn)在于，在含方鈉石組合物中，納米或接近納米尺寸的方鈉石顆粒不 需通過(guò)研磨制得，而可由微米級(jí)方鈉石粉末在溶液中酸解制得，而且方鈉石顆粒在含多元 羧酸的二元醇溶液中即能均勻分散，不需要添加額外的分散劑。除此之外，由于含方鈉石組 合物所含成分中，二元醇及多元羧酸都能參與制備聚酯復(fù)合材料的酯化及聚合反應(yīng)，因此 容易控制聚酯復(fù)合材料的制備過(guò)程，且經(jīng)過(guò)測(cè)試，所制得的聚酯復(fù)合材料均具有良好的遠(yuǎn) 紅外線放射率，且紫外線防護(hù)性能亦十分優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明的含方鈉石組合物包括55-98. 5wt%的二元醇、多元羧酸及0. 5_20wt%的 方鈉石顆粒，根據(jù)制備方法的差異，部分實(shí)施例中的含方鈉石組合物還進(jìn)一步含有占總重 5wt%以下的水。
[0015] 二元醇在含方鈉石組合物中為主要的溶劑，若二元醇的含量占比較低時(shí)，則含方 鈉石組合物容易成凍膠（凝固狀的膠體）或溶膠狀（具流動(dòng)性的膠體），若二元醇的含量 較高，則方鈉石組合物通常為真溶液（truesolution，以下簡(jiǎn)稱為溶液）而有良好的流動(dòng) 性，此時(shí)溶液中的二元醇通常大于65wt%。本發(fā)明中，適用的二元醇可為但不限于乙二醇、 1，3-丙二醇、1，4- 丁二醇或其混合物。
[0016] 組合物中的多元羧酸主要是用來(lái)將微米級(jí)的方鈉石顆粒酸解為平均粒徑介于 10-300nm的方鈉石顆粒，同時(shí)多元羧酸還有助于方鈉石顆粒的均勻分散。本發(fā)明中，適用的 多元羧酸可為但不限于乙二酸、丙二酸、丁二酸、檸檬酸、蘋果酸、酒石酸或其混合物，這些 多元羧酸在溶劑中具有良好的溶解度及氫離子解離度，多元羧酸的添加量依方鈉石顆粒的 含量而定。
[0017] 方鈉石顆粒占組合物總量的0. 5-20wt%，且在多元羧酸的作用下可以酸解為平均 粒徑介于10-300nm的納米級(jí)或接近納米級(jí)的微粒，同時(shí)還能均勻分散于溶劑中。在含方鈉 石組合物中，方鈉石顆粒與羧酸的重量比介于0. 2-3:1。
[0018] 在含方鈉石組合物的第一實(shí)施例中，先取80克微米級(jí)方鈉石粉末與420克乙二醇 均勻混合得到黃褐色不透明的第一液體，再將120克檸檬酸溶解于380克乙二醇得到透明 無(wú)色的第二液體，接著將第一、第二液體相混并加熱至65-85°C進(jìn)行酸解反應(yīng)，使微米級(jí)方 鈉石粉末酸解成納米微粒，反應(yīng)1-2小時(shí)后，得到黃色透明的方鈉石顆粒/檸檬酸/乙二醇 溶液，其中方鈉石顆粒：檸檬酸：乙二醇的重量比為8% :12% :80%。
[0019] 在含方鈉石組合物的第二實(shí)施例中，先取15克微米級(jí)方鈉石粉末與35克乙二醇 均勻混合得到黃褐色不透明的第一液體，再將18克檸檬酸溶解于32克乙二醇均勻混合得 到無(wú)色透明的第二液體，接著將第一、第二液體相混并加熱至65-85°C進(jìn)行酸解反應(yīng)，使微 米級(jí)方鈉石粉末酸解成納米微粒，反應(yīng)1-2小時(shí)后，得到橘黃色透明的方鈉石顆粒/檸檬酸 /乙二醇溶液，其中方鈉石顆粒：檸檬酸：乙二醇的重量比為15% :18% :67%。
[0020] 在含方鈉石組合物的第三實(shí)施例中，先取0. 5克微米級(jí)方鈉石粉末與49. 5克乙二 醇均勻混合得到鵝褐色不透明的第一液體，再將1克檸檬酸溶解于49克乙二醇中得到無(wú)色 透明的第二液體，接著將第一、第二液體相混并加熱至65-85°C進(jìn)行酸解反應(yīng)，使微米級(jí)方 鈉石粉末酸解成納米微粒，反應(yīng)1-2小時(shí)后，得到淡黃色透明的方鈉石顆粒/檸檬酸/乙二 醇溶液，其中方鈉石顆粒：檸檬酸：乙二醇的重量比為〇. 5% :1% :98. 5%。
[0021] 在含方鈉石組合物的第四實(shí)施例中，先取5克微米級(jí)方鈉石粉末與45克乙二醇均 勻混合得到黃褐色不透明的第一液體，再將10克乙二酸溶解于40克乙二醇得到透明無(wú)色 的第二液體，接著將第一、第二液體相混并加熱至60-7(TC進(jìn)行酸解反應(yīng)，使微米級(jí)方鈉石 粉末酸解成納米微粒，反應(yīng)約15分鐘后，得到金黃色透明的方鈉石顆粒/乙二酸/乙二醇 溶液，其中方鈉石顆粒：乙二酸：乙二醇的重量比為5% :10% :85%。
[0022] 在含方鈉石組合物的第五實(shí)施例中，先取5克微米級(jí)方鈉石粉末與45克乙二醇均 勻混合得到黃褐色不透明的第一液體，再將1. 67克的乙二酸溶解于48. 33克乙二醇得到透 明無(wú)色的第二液體，接著將第一、第二液體相混并加熱至60-70°C進(jìn)行酸解反應(yīng)，使微米級(jí) 方鈉石粉末酸解成納米微粒，反應(yīng)約半小時(shí)后，得到鵝黃色半透明的方鈉石顆粒/乙二酸/ 乙二醇溶液，其中方鈉石顆粒：乙二酸：乙二醇的重量比為5% :1.67% :93. 33%。
[0023] 在含方鈉石組合物的第六實(shí)施例中，先取20克微米級(jí)方鈉石粉末與30克乙二醇 均勻混合得到黃褐色不透明的第一液體，再將20克乙二酸溶解于30克乙二醇中得到透明 無(wú)色的第