[发明专利]高分子复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子复合材料，且特别是涉及一种具有温度缓冲以及应力缓冲的双缓冲调节机能的高分子复合材料。

背景技术

在日常生活中，许多行为存在着外界冲击力造成对人体伤害的危险，特别是当人们进行某些高危险性运动竞技，例如单车竞速、溜冰、滑雪、骑马、重机骑乘、赛车时，人体更需要穿着安全帽、运动护具等安全防护装置，以使人体在面对外界突如其来的冲击力时，使冲击力先透过身上所穿着的安全防护装置的「冲击缓冲」，减低此冲击力作用于人体的强度以达到保护的效果。目前，市场上广泛使用的安全防护装置大多是以硬质丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene,ABS)塑料外壳并复合乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene-vinyl acetate,EVA)或聚氨基甲酸酯(polyurethane,PU)等发泡材制作而成，该些材料虽然具有冲击缓冲的防护机能，但其硬质的特性也限制了使用者的动作灵活性，还存在护具穿戴带给人体闷热感等缺点。对此，「剪切增稠流体(Shear Thickening Fluid,STF)」等特殊材料所具有的平时保持柔软，遇冲击则形成固态的特性，改善了上述硬质护具限制使用者动作灵活性的缺点，例如目前市售品d3o即以此STF材料制成STF-rubber用于滑雪服、滑板鞋、剑道服及机车防摔服等应用，主要目的皆是希望同时赋予柔软舒适性与防护性，然而护具穿戴所带给人体的闷热感仍是亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种双缓冲调节机能的高分子复合材料，「温度调节型剪切增稠流体树脂(Thermo-STF Resin)」，可通过紫外光源或是热源进行定型反应，不仅可兼具双效缓冲调节机能（冲击缓冲、热能调节），还具备节能、环保与制备工艺快速等优势特性。可应用于「温度调节型防护垫片」及「温度调节型防护织物垫片」。

本发明的一方面提出一种高分子复合材料，其组成至少包含一多元醇以及一相变网状交联聚合物，其中，该相变网状交联聚合物至少具有一离子基，该离子基与该多元醇的羟基具有氢键结合，该多元醇被包覆且分散于该相变网状交联聚合物的交联聚合结构中，而该多元醇的重量百分比组成为20～60%，该相变网状交联聚合物的重量百分比组成为40～80%。

在本发明的一实施例中，所述多元醇中进一步包含多个无机氧化物粒子分散于该多元醇内。

在本发明的一实施例中，所述无机氧化物粒子是纳米级二氧化硅粒子，使该多元醇作为剪切增稠非牛顿流体。

在本发明的一实施例中，所述二氧化硅粒子的粒径小于50纳米(nm)。

在本发明的一实施例中，所述多元醇是聚乙二醇、聚四氢呋喃醚、丙三醇或它们的任意组合。

在本发明的一实施例中，所述相变网状交联聚合物是由具有两个以上的碳碳双键、至少一离子基、以及至少一聚酯链段的前驱寡聚物进行交联聚合而成。

在本发明的一实施例中，所述前驱寡聚物是由多元醇、烯二酸酐、以及三乙醇胺或三乙胺共聚而得。

在本发明的一实施例中，所述前驱寡聚物进一步包含甲基丙烯酸羟乙酯。

在本发明的一实施例中，所述相变网状交联聚合物的相变温度为15℃～40℃。

在本发明的一实施例中，所述高分子复合材料还包含聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物、硅氧烷树脂或它们的混合物。

本发明的另一方面提出一种高分子复合材料的制造方法，包括混合第一多元醇与一酸酐，进行酯化反应以形成寡聚物I，其中，该寡聚物I的两末端是羧酸基；混合寡聚物I与不饱和羧酸羟烷基酯，该不饱和羧酸羟烷基酯与该寡聚物I的一端羧酸基进行缩合反应以形成寡聚物II；混合寡聚物II与三乙醇胺，该三乙醇胺与该寡聚物II的另一端羧酸基反应形成具离子基的前驱寡聚物；向该前驱寡聚物中加入第二多元醇，该第二多元醇与该前驱寡聚物的该离子基形成氢键；向所述第二多元醇与该前驱寡聚物的混合物中加入双键起始剂，该双键起始剂可诱发该前驱寡聚物的聚合反应；以及以紫外光或热源照射该第二多元醇与该前驱寡聚物的混合物，使该前驱寡聚物产生交联聚合而形成一相变网状交联聚合物，并将该第二多元醇包覆且分散于该相变网状交联聚合物的交联聚合结构中。

在本发明的一实施例中，在以紫外光或热源该第二多元醇与该前驱寡聚物的混合物的步骤之前，还包括向该第二多元醇与该前驱寡聚物的混合物中加入聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚合物、硅氧烷树脂或它们的混合物。