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研究生:張有志
研究生(外文):Yu-Chih,Chang
論文名稱:水性PU合成革之合成與其耐熱水性之研究
論文名稱(外文):Study of hot water resistance and synthsis of waterborne PU synthetic leather
指導教授:程耀毅
指導教授(外文):Yao-Yi Cheng
口試委員:戴子安芮祥鵬
口試委員(外文):Chi-An DaiSiang-Peng Ruei
口試日期:2013-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:水性聚氨酯矽氧烷二元醇
外文關鍵詞:waterborne polyurethanesilicone diol
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本研究是以預聚物混合法製備水性聚氨酯樹脂,在固定的NCO/OH(R值)的比例下,藉由添加不同比例的矽氧烷二元醇含量,來增進產品耐熱水性之性能。並以本實驗樹脂製備水性PU合成革面層,來探討不同比例的矽氧烷二元醇含量對皮革表面紋路的影響。
實驗結果發現,在固定R值之下隨著矽氧烷二元醇添加量遞增,模數相對小幅增加;但由皮革耐熱水測試結果顯示,隨著矽氧烷二元醇含量增加,皮革表面紋路並無顯著的澎潤現象,且具優異的耐熱水特性。


In this study,waterborne polyurethane resin was prepared on fixed molar ratio of NCO/OH(R value) by prepolymer mixing process,by adding different proportions of silicone diol content,to enhance the performance of hot water resistance .
And the experimental resin was used to prepared skin of waterborne PU synthetic leather to explore the effect of silicone diol content on surface texture of effects on the leather.
Experimental results show that under the fixed value of R, with the increase of silicone dio addition amount,there is small increase in modulus,but the hot water resistant test results of the leather show that with the increase of silicone diol content,leather surface texture show no significant swelling phenomenon,and has excellent hot water resistance.


目錄

摘 要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 viiii

第一章 緒論 1
1.1 前言 1

第二章 實驗原理與文獻回顧 2
2.1 聚氨酯歷史簡介 2
2.2 水性聚氨酯簡介 4
2.3 水性聚氨酯基本原料 5
2.3.1多元醇(Polyols) 5
2.3.2異氰酸酯(Isocyanate) 6
2.3.3鏈延長劑(Chain extender) 8
2.3.4中和劑(Neutralizer) 8
2.3.5溶劑(Solvent) 8
2.3.6親水性基團(Hydrophilic groups) 9
2.4 水性聚氨酯的合成技術 10
2.4.1水性PU的水性化分類 10
2.4.2水性PU的水分散機制 10
2.4.3水性PU製造方法 12
2.4.2各種離子型水性PU樹脂介紹 17
2.5 水性聚氨酯結構與性能 18
2.5.1軟鏈段對性能的影響 19

2.5.2硬鏈段對性能的影響 20
2.5.3水性聚氨酯的微相分離 20
2.5.4耐水性能與結構關係 21
2.5.5耐熱性能與結構關係 22
2.6 有機矽改質 23
2.7 水性聚氨酯成膜機制 24
2.8 聚氨酯合成皮 25
2.9 研究目的 27

第三章 實驗方法 28
3.1 藥品及儀器 28
3.2 實驗設備與儀器 30
3.2.1合成設備 30
3.2.2加工設備 30
3.2.3儀器設備 30
3.3 實驗流程 32
3.4 水性PU(WPU)合成 33
3.4.1 WPU/PDMS製備 33
3.4.2 NCO官能基濃度滴定法 34
3.4.3聚矽氧烷水性PU薄膜製備 34
3.5 聚矽氧烷水性PU樹脂性質之分析 35
3.5.1雷射粒徑分析測試 35
3.5.2黏度測試 36
3.5.3 DMA測試 37
3.5.4拉力試驗機械性質測試 38
3.6 水性PU合成皮加工及測試 39
3.6.1水性PU合成皮加工 39
3.6.2水性PU合成皮測試 40


第四章 結果與討論 41
4.1 有機矽氧烷改質水性PU合成 41
4.2 PDMS diol含量對乳液粒徑的影響 42
4.3 PDMS diol含量對WPU機械性質的影響 46
4.4 PDMS diol含量對WPU Film的吸水性影響 49
4.5 玻璃轉移溫度(Tg)分析 50
4.6 PDMS diol含量對水性PU合成皮耐熱水水解性的影響 54
第五章 結論 57

參考文獻 58
附錄…………………………………………………………………………………………..60





















表目錄

表2 1 水性PU分散形態……………………………………………………………………4
表2 2 多元醇種類與水性PU性能關係…………………………………………………..19
表2 3 PU分子鏈主要結構基團的熱裂解溫度 23
表4 1 配方設計 41
表4 2 PDMS diol的量與乳液粒徑的比較 42
表4 3 拉力試驗比較………………………………………………………………………..46
表4 4 polyol diol的Tg………………………………………………………………………50
表4 5 PDMS diol含量與WPU Tg關係 50



圖目錄

圖2 1 異氰酸酯與羥基化合物反應 4
圖2 2 常用的聚醚多元醇 5
圖2 3 常用的聚酯多元醇 5
圖2 4 聚碳酸酯多元醇結構式 5
圖2 5 常用的芳香族異氰酸酯 6
圖2 6 常用的脂肪族異氰酸酯 6
圖2 7 異氰酸鹽與各種官能基的反應形式 7
圖2 8 常用的鏈延長劑 8
圖2 9 陰離子型親水基 9
圖2 10 陽離子型親水基 9
圖2 11 非離子型親水基 9
圖2 12 分散機制(1)………………………………………………………………………...10
圖2 13 分散機制(2) 11
圖2 14 分散機制(3)-水分散階段一………………………………………………………..11
圖2 15 分散機制(3)-水分散階段二 11
圖2 16 分散機制(4) 11
圖2 17 水分散製程影響. 12
圖2 18 溶液法或是丙酮法(solution or acetone process) 13
圖2 19 預聚物混合法(prepolymer mixing process) 14
圖2 20 熔融分散法(melt dispersion process) 15
圖2 21 酮亞胺/酮連氮之水解反應………………………………………………………..16
圖2 22 酮亞胺/酮連氮法(Ketimine/Ketazine process)……………………………………17
圖2 23 線性嵌段式PU結構示意圖………………………………………………………18
圖2 24 水性PU軟、硬鏈段聚集的微相分離結構 21
圖2 25 氨基甲酸酯熱降解形式 22
圖2 26 脲、脲基甲酸酯和縮二脲熱降解形式. 22

圖2 27 形變充填階段 24
圖2 28 融合過程階段 24
圖2 29 擴散過程階段 25
圖2 30 PU合成皮乾式製程 26
圖2 31 PU合成皮濕式製程. 26
圖2 32 水性PU合成皮製程 27
圖3 1 雷射粒徑分析儀 35
圖3 2 黏度計 36
圖3 3 動態機械分析儀(DMA) 37
圖3 4 萬能拉力試驗機 38
圖4 1 PDMS diol的不同添加量對乳液的影響 42
圖4 2 WPU-0%S粒徑分佈圖 43
圖4 3 WPU-0.5%S粒徑分佈圖 43
圖4 4 WPU-1%S粒徑分佈圖 44
圖4 5 WPU-1.5%S粒徑分佈圖 44
圖4 6 WPU-2%S粒徑分佈圖 45
圖4 7 WPU-0%S拉力試驗圖 46
圖4 8 WPU-0.5%S拉力試驗圖 47
圖4 9 WPU-1%S拉力試驗圖 47
圖4 10 WPU-1.5%S拉力試驗圖 48
圖4 11 WPU-2%S拉力試驗圖 48
圖4 12 WPU film的吸水性 49
圖4 13 WPU-0%S DMA圖 51
圖4 14 WPU-0.5%S DMA圖 51
圖4 15 WPU-1%S DMA圖 52
圖4 16 WPU-1.5%S DMA圖 52
圖4 17 WPU-2%S DMA圖 53
圖4 18 WPU-0%S皮革面層浸泡90℃水*10天的表面變化情形 54
圖4 19 WPU-0.5%S皮革面層浸泡90℃水*10天的表面變化情形 55

圖4 20 WPU-1%S皮革面層浸泡90℃水*10天的表面變化情形 55
圖4 21 WPU-1.5%S皮革面層浸泡90℃水*10天的表面變化情形 56
圖4 22 WPU-2%S皮革面層浸泡90℃水*10天的表面變化情形 56


參考文獻

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