臺灣博碩士論文加值系統

本實驗之目的在於合成不同黏土含量之含矽水性聚氨基甲酸酯/奈米黏土複合材料(以下簡稱PU / clay)，再將所合成之PU / clay以不同厚度塗佈於高密度之尼龍織物上，並測試其熱性質、機械性質及遮光性等。
由實驗結果發現，在熱性質方面，各型加工織物隨著厚度的增加，使得初始裂解溫度有增加的趨勢；而隨著clay含量增加，使得初始裂解溫度有先上升後下降的趨勢，並在3 %時有一最大值。導熱係數方面，各型加工織物的導熱係數值會隨著厚度的增加而減小，且會隨著clay含量的增加而增加。機械性質方面，各型加工織物的最大斷裂荷重及伸長率均隨著織物厚度的增加而增加，且最大斷裂荷重及伸長率均隨著clay含量的增加而有先增加後降低的趨勢，並在3 %時有一最大值。堅牢度方面，各型加工織物的耐磨擦堅牢度級數都比未經加工的尼龍織物要高，也間接說明了水性PU加工液與尼龍織物有良好的固著效果。柔軟性方面，各型加工織物的抗彎長度隨著織物厚度的增加而增加，且抗彎長度隨著clay含量的增加而有先增加後降低的趨勢，並在3 %時有一最大值。遮光率方面，各型加工織物遮光率均隨著加工厚度的增加而增加，且隨著clay含量的增加而有些許的增加。

The main purpose is to synthesize different clay content silicon containing anionic water-borne polyurethane / clay nanocomposites, which is coated on nylon taffeta fabrics with different thickness. The effect of thermal properties, mechanical properties and its light blocking is investigated.
In consideration of the heat properties, the coated fabrics exhibit two degradation areas. Tdi have a maximum value at 3% clay content and increase with thickness. From the mechanical properties, it is found that both the breaking load and the percentage of elongation of coated fabrics have a maximum at 3% clay content and increase with thickness. For the softness properties, the anti-bending length has a maximum at 3% clay content. For the light blocking properties, it is found that the light blocking of coated fabrics is increased with the thickness and clay contents. Also, the coated fabrics show a higher grade of friction resistance and reasonable colorfastness.

目 錄
中文摘要………………………………………………………………..Ⅰ
英文摘要……………………………………………………….……….Ⅱ
目錄………………………………….………………………………….Ⅲ
圖目錄…………………………………….…………………………….VI
表目錄……………………………………………….……….…………IX
第一章 前言……………….………….…………………………….….1
1.1 概論…………………………………………………………….1
1.2 實驗動機……………………………………………………….3
1.3 文獻回顧……………………………………………………….4
1.3.1 聚氨基甲酸酯彈性體的發展概況…………………………..4
1.3.2 水性聚氨基甲酸酯的發展與各種製程概論………………..6
1.3.3 蒙脫土 / 高分子奈米複合材料…....………...…………......9
第二章 原理…………………...……...………………………………14
2.1 脂肪族二異氰酸鹽(H12－MDI)的反應……………………...14
2.2 聚氨基甲酸酯的微相分離理論及構造……………………...15
2.3 水性聚氨基甲酸酯的乳化分散原理………………………...20
2.3.1 PU離子聚合體…………………...…………..……………...20
2.3.2 水性PU離子聚合體分散原理………………….………….22
2.3.2.1 陰離子型………………………………………………….23
2.3.2.2 陽離子型………………………………………………….25
2.3.3 加水乳化分散過程…………………………………………26
2.3.3.1分散過程的機構…………………………………………..26
2.3.3.2 PU離子聚合體加水乳化分散流程………………………27
2.4 高分子與有機蒙脫土間之作用力…………………………...30
2.5 蒙脫土在高分子中之分散形態……………………………...32
第三章 實驗…………………..……...……………………………….34
3.1 實驗藥品……………………...………….…………………...34
3.2 實驗裝置……………………………………………………...37
3.3 實驗流程圖…………………………………………………...38
3.4 實驗步驟……………………………………………………...39
3.4.1 NCO端基水性PU預聚合體之合成……..…………………39
3.4.2 NH2端基聚脲 / clay預聚合體之合成…………………..…41
3.4.3水性PU / clay的製備………………………...……………...42
3.4.4尼龍織物的塗佈方式...……………………………………...42
3.5各型聚合體的成份與莫耳比例……………………………….43
3.6各型加工織物之平均厚度.……………………………………43
3.7測試儀器及方式.………………………………………………44
第四章 結果與討論…………………………………………………..47
4.1 紅外線光譜分析……………………………………………...47
4.1.1水性PU之紅外線光譜分析…….…………………...………47
4.1.2加工織物之紅外線光譜分析………………………………..51
4.2 熱重分析………………………………….…………………..54
4.2.1水性PU之熱重分析…………………………………………54
4.2.2加工織物之熱重分析………………………………………..56
4.3 導熱係數分析………………………………………………...60
4.4 機械性質分析………………………………………………...63
4.5 耐摩擦及耐水洗堅牢度分析………………………………...66
4.6 柔軟性分析…………………………………………………...67
4.7 遮光率分析…………………………………………………...69
第五章 結論…………………………….………………………….…71
參考文獻………………………………………………………………..73


圖 目 錄
圖1.1氫氧基團所在位置………………………………………………10
圖1.2八面體結構示意圖………………………………………………10
圖1.3四面體層與八面體層連結圖……………………………………11
圖1.4 Na+蒙脫土矽酸鹽層基本結構…………………………………..12
圖2.1聚氨基甲酸酯彈性體示意圖……….…………………………...15
圖2.2聚氨基甲酸酯的結構及氫鍵作用形態………...……...17
圖2.3聚氨基甲酸酯分子鏈中軟、硬鏈節示意圖…………………..…18
圖2.4聚氨基甲酸酯受應力拉伸作用產生應變誘導結晶模型………19
圖2.5離子體結構示意圖…………..…………………………………..21
圖2.6 Dimethyl propionic Acid (DMPA)分子構造…………………….23
圖2.7羧酸型PU陰離子體製備之流程…………………………..……24
圖2.8磺酸基型PU陰離子體製備之流程…………………………..…24
圖2.9陽離子型PU離子體製備之流程……………………………..…25
圖2.10 PU離子聚合體加水乳化分散流程(1)………………………...27
圖2.11 PU離子聚合體加水乳化分散流程(2)………………………...27
圖2.12 PU離子聚合體加水乳化分散流程(3)………………………...28
圖2.13 PU離子聚合體加水乳化分散流程(4)………………………...28
圖2.14 PU離子聚合體加水乳化分散流程(5)………………………...29
圖2.15矽酸鹽層於高分子基材中可能之分散形態…………………..33
圖3.1本實驗所採用之聚合反應裝置……………………………..…..37
圖4.1水性PU / clay奈米複合材料的FTIR圖譜…………………….49
圖4.2 2A0系列三種厚度的FTIR圖譜………………………………...52
圖4.3 2A3系列三種厚度的FTIR圖譜……………………………...…52
圖4.4 2A5系列三種厚度的FTIR圖譜…………………………...……53
圖4.5水性PU / clay奈米複合材料的熱重損失曲線……………...…55
圖4.6 2A0系列三種厚度的熱重損失曲線……………………………56
圖4.7 2A3系列三種厚度的熱重損失曲線……………………………57
圖4.8 2A5系列三種厚度的熱重損失曲線……………………………57
圖4.9不同clay含量厚度相同(薄)的熱重損失曲線………………..…58
圖4.10導熱係數測定儀裝置圖…………………………….………….61
圖4.11導熱係數測定儀外觀……………………………………..……61
圖4.12(a)各型加工織物的最大斷裂荷重圖(經紗方向)……..…….….64
圖4.12(b)各型加工織物的最大斷裂荷重圖(經紗方向)……….….….64
圖4.13(a)各型加工織物的伸長率圖(經紗方向)……….………..…….64
圖4.13(b)各型加工織物的伸長率圖(經紗方向)………………..…….65
圖4.14(a)各型加工織物經水洗後的重量損失率圖…………………..67
圖4.14(b)各型加工織物經水洗後的重量損失率圖…………………..67
圖4.15各型加工織物的抗彎長度圖(經紗方向)…………………..….69
圖4.16各型加工織物的遮光率圖………………….………………….70


表 目 錄
表4.1水性PU / clay之主要官能基團的紅外線光譜特性吸收區…....50
表4.2水性PU / clay奈米複合材料的熱重損失關鍵溫度…………....55
表4.3各型加工織物的熱重損失關鍵溫度.……………………….…..59
表4.4各型加工織物的導熱係數值..…………………………………..62
表4.5各型加工織物的最大斷裂荷重及伸長率値..…………………..65
表4.6各型加工織物的耐磨擦及耐水洗堅牢度級數…………………66
表4.7各型加工織物的抗彎長度値(經紗方向)……………………….69
表4.8各型加工織物的遮光率…………………………………………71

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