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聚氨基甲酸酯(Polyurethane,Pu )為堅韌性之高分子材料,並具優良的耐衝擊性質 。但因其機械性質及耐熱性不佳,使得聚氨基甲酸酯之應用範圍受到限制;而不飽和 聚酯樹脂(Unsaturated Polyester,UP)機械強度高,但其耐衝擊性質不佳。本研究 旨在利用PU與UP二者的優良特性, 以不飽和聚酯樹脂改質聚氨基甲酸酯製成互穿型綱 狀結構(Interpenetrating Polymer Networks, IPN)材料, 以改善聚氨基甲酸酯之 物性及機械性質。藉著機械性質、DSC 、IR、粘度及電子顯微鏡等測試,來探討互穿 型高分子綱狀結構材料的反應機構、反應性、機械性質及兩相之間的相容性。並以動 態機械性質分析其儲存模數(Storage Modulus )與tanδ 值, 探討材料對能量吸收 之能力與高阻尼避震之效果。 本研究經由膨潤性質及動態黏彈性質測試發現,隨著UP的加入,其交聯密度增加且PU 與UP兩者的Tg點拉近, 從高倍率(一萬倍)之電子顯微鏡照片發現,出現小顆粒,顯 示PU與UP兩者的分子鏈有相互穿透、纏結的情形,證實本研究之系統確實有IPN 的現 象。 由紅外線光譜分析得知,當UP含量為20wt%時,UP反應不完全,仍然有部份UP未反應 。從粘度測試中得知,PU/UP IPN的反應性隨著UP含量及起始劑含量的提高而增加。 在機械性質研究方面,IPN 材料的抗張強度隨著UP含量及起始劑含量的增加而提高。 由電子顯微鏡觀察中發現,在較低UP含量(10-20 wt%)時,沒有大顆粒的出現,相 容性較佳。當UP含量增加至30-40 wt%時,有大顆粒的出現,雖然相容性降低,但因 其交聯密度與反應程度隨著UP含量的增加而提高, 所以仍具有良好之機械性質。 由動態機械性質分析中發現, 隨著UP含量的增加, 低溫的Tg(PU相之Tg)有向高溫轉 移的現象, tanδ 的peak變寬, 而在高溫的Tg(UP相之Tg)有向低溫轉移的現象。這 是由於增加UP含量,UP與UP二者間的接枝反應與分子鏈的穿透、纏結作用下,使得UP 與UP二者之tanδ peak有往中間溫度相互轉移靠近的現象產生。且因在軟硬鏈節互穿 作用下, 材料呈現出不均勻性質(heterogeneous ), 使得tanδ 由陡峭的peak成為 較寬廠的peak。在從tanδ 值的比較中發現, IPN 材料的tanδ 值較純PU的tanδ 值 高, 顯示出IPN 材料有較好的吸收能量的特性。
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