技術名稱 製造高分子奈米泡材的方法
計畫單位 國立臺灣科技大學
計畫主持人
技術簡介
本技術是關於一種製造高分子奈米泡材的方法,包括:在大於5 MPa的壓力與-30°C至40°C的溫度下,在二氧化碳中含浸高分子材料,以獲得二氧化碳飽和的高分子材料,其中高分子材料在230°C、3.8 Kg下測得的熔融指數介於0.1 g/10min ~ 8.0 g/10min之間;再對所述二氧化碳飽和的高分子材料進行洩壓,然後加熱所述二氧化碳飽和的高分子材料,以形成高分子奈米泡材。基於上述,本技術使用特定熔融指數範圍之高分子材料做為原料,在低溫高壓下含浸二氧化碳以及於高溫常壓下進行發泡後,可形成具有極微小的泡孔孔徑以及高泡孔密度的高分子奈米泡材。
科學突破性
目前美國專利的技術中,有生產PMMA奈米泡的相關技術,但其中一種專利(US8529808 B2)需要超高壓力(70 MPa)和超高壓降速率15000~200000 MPa/sec,在PMMA含浸於二氧化碳之後一次發泡完成,另外一個專利(WO2014210523 A1),則是只使用一種等級的PMMA製備出奈米泡,而事實上不是每一種PMMA在相同的加工條件下都能製備出奈米泡。和高分子的黏度極為有關。我們使用了不同於前兩種專利的實驗方法,並且比較了不同黏度的PMMA在相同的加工條件下,是否能發出奈米泡,目前並沒有專利申請將條件鎖定在黏度,且本專利製備的材料,孔徑較前述第二個專利能發出的最小泡孔類似(30-40 nm),但相對密度卻較低,(0.5 vs 0.25)。且創造出奈米泡所使用的發泡壓力和含浸溫度也不同。
產業應用性
根據BCC Research的研究報告,2015年全美國的發泡產業大概接近93億磅/年,且會以2.8%的年複合成長率增長直至2020年。全球高分子發泡市場2017年最新的數據是1053.7億美金,並且以7.5~8.5%的速率持續增長,預計3-4年內會達到1720億美金。可說此市場一直處於健康而穩定的成長狀態。發泡材料其中一個最重要的應用是絕緣,目前由於全球暖化效應的上升和未來可能的能源短缺,熱絕緣材料方面的法規一直在不停地更新,開發更先進的的熱絕緣發泡材料,更是此領域裡面的關鍵技術。例如過去常用Freon當作發泡劑,且製備的泡材不僅密度低,而且維持時間久,但當Freon因為會造成全球暖化問題被禁用之後,其他的發泡劑無法製備具有相同熱傳係數的絕熱材料,因此,北美地區,製造低密度、低熱傳係數的泡材,是工業界和學界共同的重要研究課題,奈米泡的出現,在熱傳係數立下了新的里程碑,帶來了新的契機,且除了絕熱之外,還有超結構等特性,是居關鍵地位的先進材料,由於背後有極巨大的商機,因此奈米發泡材料這幾年來成為此領域中最熱門的研究課題。
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