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研究生:鄧昌蔚
研究生(外文):Teng Chang-wei
論文名稱:功能性染料對PU樹脂物性影響之研究
論文名稱(外文):On the Study of the Effect of Functional Dye on the Physical Property of PU Resin
指導教授:趙鼎揚
指導教授(外文):D. Y. CHAO
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:應用化學研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:功能性染料聚胺基甲酸乙酯異氰酸鹽螢光染料螢光型功能性PU樹脂
外文關鍵詞:Functional DyePolyurethane (PU)IsocyanateFluorescent DyeFluorescent Functional PU Resin
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摘 要
近年來,由於環境保護意識逐漸高漲,做為樹脂稀釋劑之有機溶劑正逐漸被無污染之水溶液所取代。因此,發展水性PU樹脂已成為目前重要之課題。
二異氰酸酯與聚醚、螢光染料及其他添加劑經反應所合成的油性和水性螢光型功能性PU樹脂的分子結構已經FT-IR光譜證實。水性螢光型功能性PU樹脂溶液的平均粒徑會隨螢光染料濃度之增高而變大,這是因為水性螢光型功能性PU樹脂的自由體積變大之故。在相同的實驗條件下,水性螢光型功能性PU樹脂溶液的黏度會隨螢光染料濃度之增高而急遽地變大,這也是因為其自由體積變大之故。水性螢光型功能性PU樹脂溶液的表面張力會隨螢光染料濃度之增高而略為變小,這是因為吸附在DMAc表面上的極性基增多之故。
實驗數據顯示,不論是油性或水性螢光型功能性PU樹脂皮膜的拉應力和剛性均會隨螢光染料濃度之增高而增強,這是因為螢光型功能性PU樹脂分子的官能基增多之故。實驗結果也顯示,油性螢光型功能性PU樹脂皮膜的伸長率會隨螢光染料濃度之增高而變小,而水性螢光型功能性PU樹脂皮膜的伸長率卻會隨螢光染料濃度之增高而變大,原因是因為分子與分子間及分子本身相互作用的結果。進一步探討螢光型功能性PU樹脂之特性,結果發現在固定的UV波長下,水性螢光型功能性PU樹脂的UV光譜吸收係數會隨螢光染料濃度之增高而急遽地變小,且與濃度呈非線性關係,這是因為螢光染料分子有凝聚現象。在相同波長下,水性螢光型功能性PU樹脂的UV光譜吸收係數會隨時間增加而變大,這是因為螢光染料分子在DMAc中的溶解度會隨時間增高之故。

ABSTRACT
In recent years, owing to environmental protection becoming increasingly important , the organic solvent used as a diluent for the resin is gradually replaced by water , a nonpollutant solvent . For this reason , the development of water-based polyurethane(PU)resins becomes important at present.
The reactions of diisocyanates with polyethers, fluorescent dyes and other additives to form oil-based and water-based fluorescent functional PU resins have been proven to occur by FT-IR Spectra . Because of the enlargement of the free volumes of PU molecules , the average particle sizes of water-based fluorescent functional PU resins are seen to increase with increasing the concentrations of fluorescent dyes . Under the same experimental condition , the viscosities of water-based fluorescent functional PU resins are found to increase with an increase in the concentrations of fluorescent dyes, as a result of increased free volumes of the PU molecules . For the solutions of water-based fluorescent functional PU resins, the surface tensions are seen to slightly decrease with increasing the concentrations of fluorescent dyes . This is the result of increased polar groups absorbed at the surface of DMAc.
Experimental data show that both the tensile strengths and modulus ( 100 ﹪) of oil-based or water-based fluorescent functional PU resin films are found to become an increase with increasing the concentrations of fluorescent dyes . This is the result of increased functional groups of fluorescent functional PU resin molecules. The experimental results also indicate that the elongations of oil-based fluorescent functional PU resin films are seen to decrease with increasing the concentrations of fluorescent dyes , but the elongations of water-based fluorescent functional PU resin films , on the other hand , are seen to increase with an increase ofthe dye concentrations. This is the result of intermolecular and intramolecular interactions of fluorescent functional PU resin molecules. Further , under the fixed UV wavelength , the absorbing coefficient , ε (L/mole*cm) , of UV Spectra of water-based fluorescent functional PU resins are found to decrease with increasing the concentrations of fluorescent dyes . Thus, these appear nonlinear relationship , as the result of aggregation of fluorescent dye molecules . Under the same wavelength , the absorbing coefficient , ε , of UV Spectra of water-based fluorescent functional PU resins are seen to increase with increasing a period of time . This is the result of increased solubility in DMAc for fluorescent dye molecules on PU resins.

第一章 緒論………………………………………………… 1
第一節 研究背景………………………………………… 1
第二節 研究動機………………………………………… 3
第三節 研究目的………………………………………… 4
第四節 研究方法………………………………………… 6
第二章 文獻探討…………………………………………… 7
第一節 聚胺基甲酸乙酯之簡介與應用………………… 7
第二節 水性聚胺基甲酸乙酯之特徵與優點…………… 9
第三節 原料……………………………………………… 11
一.異氰酸酯…………………………………………… 11
二.多元醇……………………………………………… 16
三.鏈延長劑…………………………………………… 17
四.離子基單體………………………………………… 17
五.催化劑……………………………………………… 18
六.架橋劑……………………………………………… 19
七.溶劑的選擇………………………………………… 20
第四節 色素……………………………………………… 22
一.發色團原理………………………………………… 22
二.顏料………………………………………………… 24
三.染料………………………………………………… 24
第五節 功能性染料……………………………………… 27
一.功能性染料原理概述……………………………… 27
二.螢光染料…………………………………………… 27
三.感光染料…………………………………………… 30
四.耐候性染料………………………………………… 30
五.抗氧化染料………………………………………… 31
第六節 功能性PU樹脂的原理與簡介………………… 32
一.透氣型功能性PU樹脂…………………………… 32
二.防燃型功能性PU樹脂…………………………… 37
三.防水型功能性PU樹脂…………………………… 42
四.感光型功能性PU樹脂…………………………… 44
五.螢光型功能性PU樹脂…………………………… 49
第三章 實驗方法…………………………………………… 55
第一節 實驗分析儀器…………………………………… 55
一.實驗裝置圖………………………………………… 55
二.實驗儀器…………………………………………… 56
第二節 實驗藥品………………………………………… 58
一.油性螢光型功能性PU樹脂……………………… 58
二.水性螢光型功能性PU樹脂……………………… 59
第三節 功能性PU樹脂之製備………………………… 60
一.實驗步驟…………………………………………… 60
二.功能性PU樹脂皮膜的製備……………………… 61
第四節 物性之測試……………………………………… 62
一.紅外線光譜儀測試………………………………… 62
二.粒徑及擴散係數之測定…………………………… 63
三.紫外-可見光譜儀測試………………………………64
四.黏度之測定………………………………………… 64
五.表面張力之測定…………………………………… 65
六.機械性質之測定…………………………………… 65
第四章 結果與討論………………………………………… 67
第一節 IR光譜圖之採討………………………………… 67
第二節 粒徑之探討……………………………………… 79
第三節 UV光譜之探討………………………………… 82
第四節 黏度之探討……………………………………… 88
第五節 表面張力之探討………………………………… 91
第六節 拉應力之探討…………………………………… 94
第七節 剛性之探討……………………………………… 100
第八節 伸長率之探討…………………………………… 106
第五章 結論………………………………………………… 112
第六章 參考文獻…………………………………………… 114

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