博碩士論文 88321034 詳細資訊




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姓名 曾文聰( Wen-Cang Zen)  查詢紙本館藏   畢業系所 化學工程與材料工程學系
論文名稱 PU發泡體的結構與性質
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摘要(中) PU發泡體有非常廣泛的應用範圍,而主要的應用範圍則是在於隔離(insulation)、包裝(packaging)和負荷力的承受上(load-bearing) 。
發泡體的用途通常決定了何種密度範圍的發泡體應被生產出來。
藉著改變化學成份、組成及加工方式就可獲得廣範圍的物理性質及形態,這使得我們對於了解這些材料的結構及性質之間關係產生了極大的興趣,了解這些關係的最終目的就是能夠調整材料去配合特殊的應用。
本實驗的重點則在於PU發泡體(foam)上,探討配方中各種變數對於發泡體性質及結構的影響,其中包括有硬度、拉力強度、延伸率、撕裂、平行撕裂、壓縮歪等性質。在合成上所採用的方法則是 One-shot process,將反應物分成兩個Streams,一個Stream為含有Diisocyanate的部份,所使用的diisocyanate為MDI;另一個Stream為含有Polyol的部份,所使用的polyol為polyester,此stream除了polyol之外,也包含其他添加劑像是催化劑、鏈延長劑、發泡劑、發泡穩定劑和填料。因為機械強度的性質一般都跟發泡體的密度成比例,因此在合成的過程中都先將發泡體的密度固定,再針對配方中各個變數予以變化,以討論各類變數對於發泡體性質及結構的影響,並觀查其變化的趨勢,以做為其在應用上的參考。
實驗結果顯示:對於PU發泡體泡孔粒徑大小及結構影響較大的因素主要為界面活性劑的種類、界面活性劑的添加量及填充料添加量,由於這些配方變數會明顯地改變系統的表面張力,因而造成了泡孔粒徑及結構上的變化。在其他配方及加工變數固定下,硬段含量增加,拉伸強度、撕裂強度、平行撕裂強度及硬度都會產生明顯上升的趨勢;在其他配方及加工變數固定下,水添加量的增加,會使得拉伸強度、撕裂強度、平行撕裂強度及硬度產生些微地增加;在其他配方及加工變數固定下,填充料添加量增加,會使得泡孔粒徑變小,拉伸強度、延伸率、撕裂強度及平行撕裂強度產生明顯地下降,然而硬度是呈現上升的趨勢;在相同的配方及加工變數下,不同界面活性劑種類的使用則會對PU發泡體的性質產生明顯地影響,然而造成這種性質差異的原因可能是由於泡孔中支架的形狀及大小、不同泡孔壁厚度或泡孔大小分佈所造成的,然而最近在文獻上也發現界面活性劑亦會改變urea precipitates的形狀、大小及分佈而造成性質上的變化,因此在探討界面活性劑的種類對於發泡體性質的影響時,除了泡孔的結構之外,也要考慮到界面活性劑對聚合物微觀結構(像是相分離和硬段區塊濃度等等)的影響。
關鍵字(中) ★ 單一步驟合成程序
★ 聚酯醇
★ 彈性體
★ 發泡體
★ PU發泡體
關鍵字(英) ★ elastomer
★ foam
★ polyurethane foam
★ polyester
論文目次 摘要
目錄-----------------------------------------------Ⅰ
圖目錄---------------------------------------------Ⅴ
表目錄---------------------------------------------Ⅷ
第一章 序論---------------------------------------1
第二章 文獻回顧-----------------------------------3
2.1 單一步驟合成程序-------------------------------3
2.2 配方變數---------------------------------------5
2.2.1 Polyol-------------------------------------5
2.2.2 Isocyanates--------------------------------8
2.2.3 添加劑和輔助材料---------------------------9
2.2.3.1催化劑----------------------------------9
2.2.3.2抑制劑----------------------------------12
2.2.3.3鏈延長劑--------------------------------12
2.2.3.4界面活性劑------------------------------13
2.2.3.5發泡劑----------------------------------17
2.2.3.6填充料----------------------------------19
2.3 發泡的原理-------------------------------------20
2.3.1 氣泡的形成---------------------------------20
2.3.2 氣泡的成長---------------------------------23
2.3.3 氣泡的穩定性-------------------------------25
2.4 結構對性質的影響-------------------------------28
2.4.1 基本影響因素-------------------------------28
2.4.1.1 分子量的影響---------------------------28
2.4.1.2 分子間作用力的影響---------------------28
2.4.1.3 鏈段單元的剛性-------------------------29
2.4.1.4 結晶度---------------------------------29
2.4.1.5 交聯度---------------------------------29
2.4.2 配方變數對性質的影響-----------------------30
2.4.2.1 Polyol對性質的影響---------------------30
2.4.2.2 Isocyanate對性質的影響-----------------32
2.4.2.3 鏈延長劑對性質的影響-------------------34
2.4.2.4 催化劑對性質的影響---------------------35
2.4.2.5 界面活性劑對性質的影響-----------------36
2.4.2.6 發泡劑對性質的影響---------------------36
2.4.2.7填充料對性質的影響----------------------38
第三章 實驗部份-----------------------------------39
3.1 化學藥品---------------------------------------39
3.2 儀器設備---------------------------------------39
3.3 PU發泡體的合成---------------------------------40
3.3.1 反應物-------------------------------------40
3.3.2 合成步驟-----------------------------------40
3.4 PU發泡體試片的鑑定-----------------------------41
3.4.1 硬度的量測---------------------------------41
3.4.2 拉伸性質的量測-----------------------------41
3.4.3 撕裂性質的量測-----------------------------41
3.4.4 平行撕裂性質的量測-------------------------41
3.4.5 壓縮歪性質的量測---------------------------41
3.4.6 收縮性質的量測-----------------------------42
3.4.7 泡孔粒徑的量測-----------------------------42
第四章 結果與討論---------------------------------43
4.1 探討的變因-------------------------------------43
4.2 泡孔粒徑的量測---------------------------------45
4.3 機械性質---------------------------------------64
4.3.1硬段含量的影響------------------------------64
4.3.2 觸媒添加量的影響---------------------------66
4.3.3 水添加量的影響-----------------------------67
4.3.4 界面活性劑種類的影響-----------------------69
4.3.5 界面活性劑添加量的影響---------------------74
4.3.6 填充料添加量的影響-------------------------74
第五章 結論---------------------------------------95
參考文獻-------------------------------------------98
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指導教授 陳登科(Teng-Ko Chen) 審核日期 2001-7-5
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