研究生: |
鄭琨琳 Kun-Lin Cheng |
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論文名稱: |
H12MDI系PU樹脂之合成及其成型薄膜物性與構造之研究 Synthesis and Physical Properties of H12MDI Series' Polyurethane |
指導教授: |
顏明雄
Meng-Shung Yen |
口試委員: | none |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
工程學院 - 材料科學與工程系 Department of Materials Science and Engineering |
論文出版年: | 2021 |
畢業學年度: | 77 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 103 |
中文關鍵詞: | 水蒸氣透過性 、相分離 、甲殼素 、聚氨基甲酸酯 |
外文關鍵詞: | Water vapor permeability, phase separation, Chitin, Polyurethane |
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本研究主要以H12MDI為硬鏈節針對PU分子組成中之軟鏈節種類及含量
、摻合PEG軟鏈、軟硬鏈比及鏈延長劑變化等進行脂肪族PU樹脂之合成,
檢討合成PU之光譜構造,成型薄膜之物性?含熱性質、相分離、斷裂強
度-伸度) 、水蒸氣透過性及構造(含SEM、X-Ray);最後探討PU樹脂配成
組成中添加劑對其成型薄膜及塗佈織物之透濕防水性的影響;本論文架構
包括:(1)軟鏈節組成對H12MDI系PU樹脂乾、濕式成型薄膜之物性及構造
之影響,(2)含碳酸酯系軟鏈節組成對H12MDI系PU樹脂成型薄膜物性及構
造之影響,(3)摻合(4)鏈延長劑種類對H12MDI系PU樹脂乾式成型薄膜物性
、水蒸氣透過性及構造之影響,(5)添加劑對PU樹脂乾濕式成型薄膜物性
及其塗佈織物透濕防水性之影響。各主題的綜合摘要如下: (1)軟鏈
節組成對H12MDI系PU樹脂乾、濕成型薄膜物性及構造之研究方面:軟鏈節
種類對PU成型薄膜之機械性質影響方面,發現含酯基系PU軟鏈節其成型薄
膜之斷裂強度優於含醚基系者 含酯基及醚基者居中;斷裂伸度則以含醚
基者較佳。至於薄膜之水蒸氣透過性方面則以含醚基系者較佳,且提升PU
組成之親水性可大幅提升薄膜之水蒸氣透過性,在成型方式之影響以濕式
成型之薄膜具有較高的透濕度。 (2)含碳酸酯系軟鏈節組成對H12MDI
系PU樹脂成型薄膜物性及構造之研究方面,發現含碳酸酯軟鏈節系PU中-
NH-基與-COO-(或-O-)基間參與氫鍵結合者遠大於未結合者,酯系PU樹脂
之相分離程度大於碳酸酯系PU,而含酯-/碳酸酯基之PU樹脂其成型薄膜之
相分離程度介於酯系與碳酸酯系之間;由於上述之構造關係,含碳酸酯基
之PU呈現較大的斷裂強度、較小的斷裂伸度與薄膜之水蒸氣透過性;另外
發現水蒸氣透過性乘以薄膜厚度呈現常數值。 (3)聚酯型PU樹脂摻合
含PEG系PU樹脂,其濕式成型薄膜之斷裂強度及初始彈性模數皆隨PEG摻合
量增加而下降,又當摻合PEG系PU分子量不同時其濕式成型薄膜之空孔成
型性變化極大,添加分子量較高者有助於PU樹脂濕式成型空孔構造之產生
,同時造成成型薄膜之水蒸氣透過性大幅提升。 (4)PU組成中鏈延長
劑種類不同,其乾式成型薄膜之Tg不同,發現以含偶數碳原子者具有較低
的Tg,且PU薄膜之Tg隨鏈延長劑中碳原子數目增大而呈鋸齒狀改變;又Tg
與薄膜之水蒸氣透過性呈逆相關,即具偶數者其成型薄膜之水蒸氣透過性
較高,其中以1,4BD為鏈延長劑者其成型薄膜之水蒸氣透過性最高。在X-
Ray研究方面得知薄膜之水蒸氣透過性最高者,其結晶度最小。 (5)PU
成型時甲殼素之添加可提升親水型及濕式型PU薄膜的水蒸氣透過性,但會
降低成型薄膜的斷裂強度及伸度,其中以濕式型PU樹脂的效應最大,一般
甲殼素的添加量為PU樹脂之2wt%。本部份的研究亦針對PU進行官能基分子
改質再做添加劑之添加效果研究,發現添加含矽酮類改質之PU樹脂其濕式
成型薄膜之水蒸氣透過緎最高。 為了解PU應用於織物上之效果,本論
文最後針對耐隆織物進行塗佈織物透濕防水性研究,發現塗佈織物之透濕
性與薄膜之性能一致;添加劑以添加甲殼素可大幅提升塗佈織物之水蒸氣
透過性。
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