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研究生:顏文彥
論文名稱:具形狀記憶之熱塑性聚氨甲酸酯聚合體之合成與特性
論文名稱(外文):Synthesis and Properties of Thermoplastic Polyurethane Polymer with Shape Memory Property
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:72
中文關鍵詞:形狀記憶熱塑性鏈延長劑聚氨基甲酸酯
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本實驗之重點為具形狀記憶性之熱塑性聚氨基甲酸酯之合成。首先我們將聚醚雙醇(PTMG),與4,4’-二苯甲基二異氰酸酯(MDI),進行預聚合反應。再使用含二醇之鏈延長劑1,4-Butanediol 或4,4’-isopropylidenediphenyl、bis(2-phexoxyethnol)-sulphone、napathoxy diethanol等含苯或萘環等不同化學結構的鏈延長劑,其中1,4-BD為不含苯或萘環的鏈延長劑。將1,4-BD分別依100﹪、70﹪、30﹪、0﹪的比例和含芳香族苯及萘環之鏈延長劑混合,如此可得9組不同鏈延長劑之聚氨基甲酸酯。而以1,4-BD為鏈延長劑者為對照組,做熱性質、物性及形狀記憶性之比較。
將所得之聚氨基甲酸酯共聚合體,由紅外線光譜及形狀記憶測試確定已成功合成具形狀記憶之聚氨基甲酸酯聚合體,熱性質方面,隨著硬鏈節含量的提高,聚氨基甲酸酯聚合體的硬鏈節玻璃轉位溫度﹙Tgh﹚也隨之提高但軟鏈節玻璃轉位溫度,並沒有明顯變化。而所合成的聚合體經由固有黏度及溶解性測試,其分子量及耐化性均有明顯提升,機械性質方面,加入含苯及含萘鏈延長劑之聚合體顯現較佳之強度及模數,但有較低的伸度,形狀記憶測試顯示,加入含苯及含萘鏈延長劑之聚合體形狀記憶性明顯提升,但回復溫度隨著玻璃轉位溫度的增加而上升。
The paper is to synthesize thermoplastic polyurethanes with shape-memory behavior.First, polyurethane prepolymer was synthesized with 4.4’diphenylmethane diisocyanate ﹙MDI﹚ and polytetramethylene glycol﹙PTMG﹚. Then, two types of chain extenders , the biphenyl group or napathalate structure e.g.4,4’-isopropylidenediphenyl﹙BPE﹚, bis(2-phexoxyethnol)-sulphone, or napathoxy diethanol, were mixed with 1,4-butanediol to extend the prepolymer. The ratios of 1.4BD with biphenyl or napathalate extender were 100%, 70%, 30%, and 0%. Thus, different polyurethanes with nine extenders were obtained. The polyurethane of 100% 1,4BD was use to control to compare with other’s chemical and shape memory properties.
The inherent viscosity and chemical resistance of thermoplastic polyurethanes were found to increase with the increasing amount of extender content. From experimental DSC results, it shows that thermoplastic polyurethane copolymers have two-phase structures. The Tgh increases with hard segment content. But the Tgs does not obviously change as biphenyl or napsthalate chain was introduced into the backbone main chain but changes with the length of soft segment. Mechanical properties demonstrate that the modulus and the strength of these thermoplastic polyurethane copolymers are higher then that of traditional control polyurethane. From the shape memory test, it shows that the copolymer with biphenyl or napathalate structure exhibit higher ratio of recovery up to 100%, but the recovery temperature is required raise for a higher Tgh copolymer.
目 錄
中文摘要………………………………………………………..………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………..……………Ⅱ
目錄………………………………………………………….………….Ⅲ
圖目錄…………………………………………………………………..Ⅴ
表目錄…………………………………………………………………..Ⅷ
第1章 前言……………………………………………………………1
1.1概述…………………………………………………………………..1
1.2文獻回顧……………………………………………………………..1
1.2.1聚氨基甲酸酯………………………………………………………1
1.2.2形狀記憶高分子……………………………………………………2
1.3研究目的……………………………………………………………...3
第2章 原理……………………………………………………………5
2.1聚氨基甲酸酯之化學反應…………………………………………..5
2.2聚氨基甲酸酯之化學構造…………………………………………..6
2.2.1聚氨基甲酸酯之構造………………………………………………6
2.2.2聚氨基甲酸酯之物理交鏈…………………………………………8
2.3微相分離理論………………………………………………………..9
2.4聚氨基甲酸酯之合成方法………………………………………….10
2.5形狀記憶效應……………………………………………………….13
第3章 實驗…………………………………………………………...18
3.1實驗流程…………………………………………………………….18
3.2實驗材料……………………………………………………………19
3.2.1異氰酸鹽類……………………………………………………….19
3.2.2二醇類、鏈延長劑…………………………………………………19
3.2.3溶劑及其他藥劑………………………………………………….20
3.3實驗儀器…………………………………………………………….23
3.3.1熱塑型聚氨基熱塑型聚氨基甲酸酯聚合體反應裝置………….23
3.3.2其他儀器…………………………………………………………..23
3.4鏈延長劑之製備…………………………………………………….24
3.4.1 bis(2-phexoxyethnol)-sulphone之製備………………………….24
3.4.2 Napathoxy diethanol之製備……………………………………...25
3.5熱塑性聚氨基甲酸酯之製備……………………………………….26
3.6 合成比例、成份及各鏈節含量之計算…………………………….27
3.7測試項目…………………………………………………………….28
3.7.1 霍氏紅外線光譜(FTIR)測試…………………………………….28
3.7.2固有粘度分析…………………………………………………….28
3.7.3溶解性測試……………………………………………………….28
3.7.4機械性質分析……………………………………………………..28
3.7.5熱性質測試………………………………………………………..28
3.7.6形狀記憶性質測試………………………………………………..29
第4章 結果與討論…………………………………………………..30
4.1紅外線光譜(FTIR)測試…………………………………………….30
4.2固有粘度分析………………………………………………………38
4.3熱性質分析…………………………………………………………40
4.4溶解性分析…………………………………………………………49
4.5機械性質分析………………………………………………………52
4.6形狀記憶性質分析…………………………………………………60
第5章 結論……………………………………………………….68
參考文獻………………………………………………………………..70
致 謝………………………………………………………………..73
作者簡介………………………………………………………………..74
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