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研究生:林里燕
論文名稱:聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體之合成與其染色性研究
論文名稱(外文):Synthesis and Dyeability Property of Poly(urethane-amide) Copolymers
指導教授:汪輝雄
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:紡織工程學系
學門:工程學門
學類:紡織工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體聚醯胺66己二胺己二酸聚醚雙醇44''-二苯甲基二異氰酸酯14-丁二醇表觀濃度值
外文關鍵詞:Poly(urethane-amide) Copolymerpolyamide 6616-diaminohexaneadipic acidpolytetramethylene glycol44''-diphenylmethane diisocyanate14-butane diolK/S values
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本實驗之重點在於改質聚氨基甲酸酯之染色性。實驗中,將不同比例之聚醯胺6,6預聚合體導入聚氨基甲酸酯預聚合體中,以合成出
Poly(urethane-amide)共聚合體,接著再以酸性染料進行染色。
首先,由己二胺(1,6-diaminohexane)與過量之己二酸(adipic acid)反應,形成—COOH(carboxyl group)末端基之聚醯胺6,6預聚合體。另一方面,將聚醚雙醇(PTMG)與過量之4,4''-二苯甲基二異氰酸酯(MDI),行預聚合反應,形成—NCO末端基之聚氨基甲酸酯預聚合體。然後,將鏈延長劑1,4-BD分別以100%、75%、50%、25%的比例,加入PU預聚合體行鏈延長反應,將先前合成出之聚醯胺6,6預聚合體依不同比例導入其中,合成出聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體,並將酸性染料加到上述依不同莫爾比例所合成出之Poly(urethane-amide)共聚合體中進行染色,之後並針對改質後之共聚合體予以一系列物化性及染色性的探討。
經測試結果得知:聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體其固有粘度有明顯地提升。熱性質方面,由DSC測試顯示聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體為兩相結構且具有良好的相分離,並且具有四個轉位溫度(Tgs、Tgh、Tms及Tmh),但只有PTMG2000系列才有Tms;Tgs與軟鏈節長度有關,而Tgh則會因聚醯胺含量的添加而上升;而隨著染料分子的染著使得Tgh有增加的趨勢,Tgs則不會有明顯的變化。由機械性質顯示,聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體其抗張強度與模數均較傳統PU聚合體高;另外,模數與斷裂強度會隨著染料分子的染著有所下降,而斷裂伸度則會增加。在染色性質方面,K/S 值與染著量皆隨著所導入之聚醯胺含量增加,反射率值則隨之下降。染色堅牢度試驗方面,改質後之聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體亦有較高級數之耐水堅牢度。
The main point of this study is to modify the dyeing properties of the poly-urethane copolymer. The Poly(urethane-amide) copolymers were synthesized by introducing the polyamide6,6 prepolymer as a extender into the polyurethane chain.
Firstly,the carboxyl-terminated polyamide6,6 prepolymer which was synthesized from HD(1,6-diaminohexane)and AA(adipic acid).The isocyanate-terminated polyurethane prepolymer was also synthesized from PTMG(polytetramethylene glycol) and MDI(4,4''-diphenylmethane diisocyanate) in N,N-Dimethylformamide(DMF).The polyurethane prepolymer was then extended with mixture of 1,4-butane diol and the polyamide6,6 prepolymer.(The proportion of 1,4-BD was 100%, 75%, 50% and 25%,respectively) Finally, the poly(urethane-amide) copolymers were dyed with the acid dye. The chemical, physical and the dyeing properties of these poly(urethane-amide) coploymers are discussed.
From the experiment results,it is found that the inherent viscosity of poly(urethane-amide) coploymers increase with the increasing amount of polyamide content . From experimental DSC results,it shows that the poly(urethane-amide) coploymers have two phase structures and good phase separation . There are four transition temperatures ( Tgs,Tgh, Tms, and Tmh ), but only the copolymers of PTMG2000 series possess Tms. Moreover,the Tgs is found to change with the length of soft segment , and the Tgh is increased with the increasing amount of polyamide content. Also, the dyed copolymers exhibit higher Tgh than those of without dyeing , but the Tgs is not obviously changed. From the mechanical properties,it indicates that the modulus and the strength of these poly(urethane-amide) coploymers are higher than those of traditional polyurethane , but they are lowered after dyed with dye molecule. Contrary,the breaking elongation is found to increase after dyeing.The dyeing properties of K/S values and dye yield are found to increase with the increasing amount of polyamide content, but the reflection factor is decreased. From the dye fastness test , the dyed copolymers exhibit higher grade of water fastness.
目 錄
中文摘要 ………………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………………II
目錄 …………………………………………………………………………III
圖目錄…………………………………………………………………………Ⅵ
表目錄…………………………………………………………………………Ⅸ
符號說明………………………………………………………………………Ⅹ
第一章 前 言…………………………………………………………………1
1.1概述 ………………………………………………………………………1
1.2實驗動機 …………………………………………………………………3
第二章 原 理…………………………………………………………………4
2.1聚氨基甲酸酯的化學反應原理 …………………………………………4
2.2聚氨基甲酸酯的交鏈反應 ………………………………………………5
2.3聚氨基甲酸酯的化學構造 ………………………………………………7
2.4微相分離理論 ……………………………………………………………9
2.4.1硬鏈節之效應…………………………………………………………10
2.4.2軟鏈節之效應…………………………………………………………10
2.5聚氨基甲酸酯合成方式…………………………………………………11
2.6染色理論…………………………………………………………………13
2.7酸性染料之染色性質……………………………………………………16
2.7.1酸性染料的性質………………………………………………………16
2.7.2酸性染料染聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體的原理 …………………17
2.8 K/S值測定原理…………………………………………………………18
2.9朗伯-比爾定律 …………………………………………………………19
第三章 實 驗 ………………………………………………………………20
3.1實驗流程…………………………………………………………………20
3.2實驗材枓…………………………………………………………………21
3.2.1聚合體合成材料………………………………………………………21
3.2.2溶劑及其它藥劑………………………………………………………21
3.3實驗儀器與設備…………………………………………………………23
3.3.1 聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體反應裝置……………………………23
3.3.2其它儀器………………………………………………………………23
3.4 本實驗之化學反應流程 ………………………………………………24
3.4.1 PA6,6預聚合體之製備………………………………………………24
3.4.1.1 PA6,6鹽之製備……………………………………………………24
3.4.1.2 PA6,6鹽之縮合聚合反應…………………………………………24
3.4.2聚氨基甲酸酯預聚合體之製備………………………………………24
3.4.3聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體之製備 ………………………………25
3.5聚氨基甲酸酯-醯胺共聚合體之酸性染料染色 ………………………25
3.6 各型聚合體的成分與比例 ……………………………………………26
3.7測試項目…………………………………………………………………27
3.7.1 霍紅外線光譜(FTIR)分析 …………………………………………27
3.7.2元素分析………………………………………………………………27
3.7.3固有粘度分析…………………………………………………………27
3.7.4機械性分析……………………………………………………………27
3.7.5熱性質測試……………………………………………………………28
3.7.6表觀濃度值測定………………………………………………………28
3.7.7染著量測定……………………………………………………………28
3.7.7.1染料最大吸收波長的標定…………………………………………28
3.7.7.2染料檢量線(吸光度-濃度圖)的製作 ……………………………28
3.7.7.3染著量的測定………………………………………………………29
3.7.7.3.1空白液的製備……………………………………………………29
3.7.7.3.2待測液的製備……………………………………………………29
3.7.7.3.3染著量的求法……………………………………………………29
3.7.8耐洗染色堅牢度測試…………………………………………………29
第四章 結 果 與 討 論 …………………………………………………30
4.1 紅外線光譜分析 ………………………………………………………30
4.2元素分析…………………………………………………………………34
4.3固有粘度分析……………………………………………………………35
4.4 機械性質分析 …………………………………………………………38
4.5熱性質分析………………………………………………………………50
4.6表觀濃度值分析…………………………………………………………64
4.7染著量分析………………………………………………………………68
4.8耐洗染色堅牢度測試……………………………………………………73
第五章 結 論 ………………………………………………………………74
參考文獻 ……………………………………………………………………76
作者簡介與誌謝 ……………………………………………………………79
圖 目 錄
圖2.1 聚氨基甲酸酯的分子結構模型 ………………………………………7
圖2.2 聚氨基甲酸酯的氫鍵作用型態 ………………………………………8
圖2.3 聚氨基甲酸酯分子鏈中軟、硬鏈節示意圖 …………………………9
圖2.4 聚氨基甲酸酯受拉力作用產生的應變誘導結晶模型………………10
圖2.5 一步法反應流程………………………………………………………11
圖2.6 二步法反應流程………………………………………………………12
圖2.7 有色物質反射光譜曲線………………………………………………18
圖2.8 物體的吸收與散射之關係圖…………………………………………18
圖4.1 PA與PTMG1000系列共聚合體之FT-IR光譜圖 ………………………32
圖4.2 PA與PTMG2000系列共聚合體之FT-IR光譜圖 ………………………33
圖4.3 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與固有粘度值關係圖……………36
圖4.4 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與固有粘度值關係圖……………36
圖4.5 PTMG1000系列與PTMG2000系列固有粘度值之關係圖………………37
圖4.6 PA含量與固有粘度值關係圖…………………………………………37
圖4.7 PTMG1000系列各聚合體之應力-應變曲線 …………………………41
圖4.8 PTMG2000系列各聚合體之應力-應變曲線 …………………………41
圖4.9 PTMG1000系列各聚合體之斷裂強度與斷裂伸度關係圖……………42
圖4.10 PTMG2000系列各聚合體之斷裂強度與斷裂伸度關係圖 …………42
圖4.11 各型聚氨基甲酸酯共聚合體之應力-應變曲線……………………43
圖4.12各型聚合體之PA含量與斷裂強度關係圖……………………………43
圖4.13 PTMG1000系列各聚合體之PA含量與斷裂強度關係圖 ……………44
圖4.14 PTMG2000系列各聚合體之PA含量與斷裂強度關係圖 ……………44
圖4.15 PTMG1000-B系列各聚合體之應力-應變曲線………………………45
圖4.16 PTMG2000-B系列各聚合體之應力-應變曲線………………………45
圖4.17 PUⅠ系列各聚合體之應力-應變曲線………………………………46
圖4.18 PUⅠ-PA1系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………46
圖4.19 PUⅠ-PA2系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………47
圖4.20 PUⅠ-PA3系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………47
圖4.21 PUⅡ系列各聚合體之應力-應變曲線………………………………48
圖4.22 PUⅡ-PA1系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………48
圖4.23 PUⅡ-PA2系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………49
圖4.24 PUⅡ-PA3系列各聚合體之應力-應變曲線…………………………49
圖4.25PTMG1000與PTMG1000-B,Y,R系列各型共聚合體DSC圖 ……………55
圖4.26PTMG2000與PTMG2000-B,Y,R系列各型共聚合體DSC圖 ……………55
圖4.27 PTMG1000系列共聚合體DSC圖………………………………………56圖4.28 PTMG1000系列共聚合體DSC圖………………………………………56
圖4.29 PUⅠ系列各聚合體之DSC圖…………………………………………57
圖4.30 PUⅡ系列各聚合體之DSC圖…………………………………………57
圖4.31 PTMG1000-B系列共聚合體DSC圖 …………………………………58
圖4.32 PTMG1000-Y系列共聚合體DSC圖 …………………………………58
圖4.33 PTMG1000-R系列共聚合體DSC圖 …………………………………59
圖4.34 PTMG2000-B系列共聚合體DSC圖 …………………………………59
圖4.35 PTMG2000-Y系列共聚合體DSC圖 …………………………………60圖4.36 PTMG2000-R系列共聚合體DSC圖 …………………………………60圖4.37 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與Tgs關係圖……………………61圖4.38 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與Tgs關係圖……………………61圖4.39 軟鏈節玻璃轉位溫度(Tgs)與軟鏈節長度關係圖 ………………62
圖4.40 硬鏈節玻璃轉位溫度(Tgh)與軟鏈節長度關係圖 ………………62
圖4.41 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與Tgh關係圖……………………63圖4.42 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與Tgh關係圖 …………………63
圖4.43 PTMG1000-B系列共聚合體之PA含量與K/S值關係圖 ……………65圖4.44 PTMG2000-B系列共聚合體之PA含量與K/S值關係圖 ……………65圖4.45 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與K/S值關係圖 ………………66圖4.46 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與K/S值關係圖…………………66圖4.47 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與反射率及K/S值關係圖………67
圖4.48 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與反射率及K/S值關係圖………67
圖4.49 C.I. No. Acid Blue 62檢量線 …………………………………69圖4.50 C.I. No. Acid Yellow 49檢量線 ………………………………70圖4.51 C.I. No. Acid Red 265檢量線 …………………………………70圖4.52 PTMG1000-B系列共聚合體之PA含量與染著量關係圖……………71圖4.53 PTMG2000-B系列共聚合體之PA含量與染著量關係圖……………71圖4.54 PTMG1000系列共聚合體之PA含量與染著量關係圖………………72圖4.55 PTMG2000系列共聚合體之PA含量與染著量關係圖………………72
表 目 錄
表2.1 酸性染料的性質………………………………………………………16
表3.1 各型聚合體的成分與比例……………………………………………26
表4.1 本實驗合成之聚合體相關之紅外線光譜的特性吸收區……………30
表4.2 聚合體的元素分析……………………………………………………34
表4.3 PU、PU-amide共聚合體之固有粘度值 ……………………………35
表4.4 各聚合體之機械性質…………………………………………………40
表4.5 各聚合體之玻璃轉移溫度及熔點……………………………………54
表4.6 各型共聚合體以酸性染料染色之K/S值與反射率值 ………………64
表4.7 PU、PU-amide共聚合體之染著量 …………………………………68
表4.8 各共聚合體之耐水洗染色堅牢度 …………………………………73
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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