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系統識別號 U0002-0908200923102400
中文論文名稱 自行架橋型之硫化聚氨酯的合成應用與性質探討
英文論文名稱 Preparations of Sulfur-Containing Self-Curable PU Resin
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemistry
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 陳宗男
研究生英文姓名 Tsung-Nan Chen
學號 696160182
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-05
論文頁數 80頁
口試委員 指導教授-陳幹男
委員-葉正濤
委員-王權泉
委員-陳幹男
中文關鍵字 環氧樹脂  硫化聚氨酯  硫醇基  硫-硫鍵 
英文關鍵字 Epoxy  Thiourethane  Thiol group  S-S bonds 
學科別分類 學科別自然科學化學
中文摘要 本實驗是以合成自行架橋型之硫化聚氨酯(Polythiourethane)為主要目的。以雙官能基之環氧樹脂(DGEBA)和三官能基之環氧樹脂(TMPTGE)為主體,利用末端的環氧基(Epoxy)和二硫化碳(Carbon disulfide)進行開環反應,使末端形成含硫之五雜環結構(Thiocarbonate),再以雙官能基胺類(Jeffamine D-2000、PDMS-diamine)進行鏈延長,使側邊懸掛硫醇基(-SH),利用硫醇基的氧化作用而成硫-硫鍵(S-S bonds)自行架橋系統,形成具硫化聚氨酯官能基的薄膜,而達到對聚氨樹脂的改質。
單體合成及架橋劑部份以核磁共振光譜儀和紅外線光譜儀鑑定其切確的化學結構。乾燥製備而成的硫化聚氨酯薄膜,再分別探討其物理及熱性質,如:膠含量、吸水率、對水損失率、乙醇吸收率、對乙醇損失率、硬度、接觸角,熱性質分析以熱重分析儀及動態機械分析儀加以探討。
英文摘要 In this research, a cross self-curing system of polythiourethane was the main target. The five-membered dithiocarbonate and tri-functional five-membered dithiocarbonate were obtained from the epoxy-rings(DGEBA and TMPTGE)which reated with carbon disulfide(CS2). Furthermore, the five-membered dithiocarbonate and tri-functional five-membered dithiocarbonate reacted with various diamines ( Jeffamine D-2000, PDMS-diamine)to give the products, poly(thiol-thiourethanes), and the S-S bonds
produced by the auto-oxidation of pendant thiol group.
The chemical structure of dithiocarbonate and tri-functional dithiocarbonate were identified by FT-IR and FT-NMR. The physical properties, thermal properties were evaluated in this report.
論文目次 中摘
英摘
一、序論 •••••••••••••••••••••••1
1-1 前言 •••••••••••••••••••••••1
1-2 PU 介紹••••••••••••••••••••••3
1-3 水性PU 樹脂介紹••••••••••••••••••8
1-4 環氧樹脂簡介•••••••••••••••••••12
1-5 硫化甲酸酯介紹••••••••••••••••••14
1-6 研究動機•••••••••••••••••••••18
二、實驗方法•••••••••••••••••••••19
2-1 實驗儀器•••••••••••••••••••••19
2-2 實驗藥品•••••••••••••••••••••20
2-3 實驗步驟•••••••••••••••••••••21
2-3-1 雙官能基五雜環單體製備•••••••••••••21
2-3-2 三官能基五雜環單體製備•••••••••••••21
2-3-3 自行開環二硫代胺基之硫化聚氨酯•••••••••22
2-3-4 添加架橋劑製成之水性PU 薄膜 ••••••••••23
2-4 物理性質測試•••••••••••••••••••29
2-4-1 膠含量測試•••••••••••••••••••29
2-4-2 吸水率與對水損失率•••••••••••••••29
2-4-3 乙醇吸收率與對乙醇損失率••••••••••••30
2-4-4 接觸角•••••••••••••••••••••31
2-4-5 薄膜硬度測試••••••••••••••••••32
2-5 熱性質測試••••••••••••••••••••33
2-5-1 熱重分析••••••••••••••••••••33
2-5-2 動態機械分析••••••••••••••••••34
2-6 光譜鑑定•••••••••••••••••••••35
2-6-1 FT-IR 光譜•••••••••••••••••••35
2-6-2 FT-NMR 光譜 ••••••••••••••••••35
三、 結果與討論 •••••••••••••••••••36
3-1 光譜鑑定•••••••••••••••••••••36
3-1-1 雙官能基五環單體(DTC)之光譜分析 •••••••36
3-1-2 三官能基五環單體(T-DTC)之光譜分析 ••••••37
3-2 二硫代胺基之硫化聚氨酯的物理、機械與熱性質比較••49
3-2-1 不同胺類製成的硫化聚氨酯薄膜比較••••••••49
3-2-2 不同的環氧樹脂製成的硫化聚氨酯薄膜比較•••••49
3-2-3 膠含量•••••••••••••••••••••51
3-2-4 吸水率及對水損失率•••••••••••••••51
3-2-5 乙醇吸收率及對乙醇損失率••••••••••••52
3-2-6 薄膜硬度測試••••••••••••••••••53
3-2-7 接觸角•••••••••••••••••••••53
3-2-8 動態機械分析••••••••••••••••••55
3-2-9 熱重分析••••••••••••••••••••60
3-3 添加不同比例的架橋劑(T-DTC)製成之薄膜比較 •••66
3-3-1 膠含量•••••••••••••••••••••66
3-3-2 吸水率及對水損失率•••••••••••••••67
3-3-3 乙醇吸收率及對乙醇損失率••••••••••••67
3-3-4 接觸角•••••••••••••••••••••68
3-3-5 動態機械分析••••••••••••••••••70
3-3-6 熱重分析••••••••••••••••••••73
四、 結論 ••••••••••••••••••••••76
五、 參考文獻 ••••••••••••••••••••78

圖表目錄

Scheme 1 DTC 的製備••••••••••••••••••24
Scheme 2 T-DTC 的製備••••••••••••••••••25
Scheme 3 DTC 之開環反應••••••••••••••••26
Scheme 4 T-DTC 之開環反應••••••••••••••••27
Scheme 5 水性PU 分散液的製備••••••••••••••28

表1 架橋劑之添加量•••••••••••••••••••23
表2 不同胺類及環氧樹脂反應製成之薄膜代表號•••••••50
表3 硫化聚氨酯之物理性質比較••••••••••••••54
表4 硫化聚氨酯之熱烈解溫度比較•••••••••••••61
表5 添加不同比例架橋劑製成之薄膜代表號•••••••••66
表6 添加不同比例架橋劑製成之薄膜的物理性質比較•••••69
表7 添加不同比較架橋劑製成之薄膜的熱烈解溫度比較••••73

圖1 接觸角量測示意圖••••••••••••••••••31
圖2 DGEBA 單體IR 光譜圖••••••••••••••••39
圖3 雙官能基五環(DTC)單體IR 光譜圖•••••••••40
圖4 DGEBA 單體1H-NMR 光譜圖•••••••••••••41
圖5 雙官能基五環(DTC)單體1H-NMR 光譜圖•••••••42
圖6 TMPTGE 單體IR 光譜圖•••••••••••••••43
圖7 三官能基五環(T-DTC)單體IR 光譜圖•••••••••44
圖8 TMPTGE 單體1H-NMR 光譜圖•••••••••••••45
圖9 三官能基五環(T-DTC)單體1H-NMR 光譜圖••••••46
圖10 TMPTGE 單體13C-NMR 光譜圖••••••••••••47
圖11 三官能基五環(T-DTC)單體13C-NMR 光譜圖•••••48
圖12 選用不同環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(D-PDMS、T-PDMS)
之儲存模數對溫度作圖•••••••••••••••56
圖13 選用不同的環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(T-Jeffamine、
T-Jeffamine)之儲存模數對溫度作圖•••••••••57
圖14 選用不同環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(D-PDMS、T-PDMS)
之tanδ 對溫度作圖•••••••••••••••••58
圖15 選用不同的環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(T-Jeffamine、
T-Jeffamine)之tanδ 對溫度作圖•••••••••••59
VI
圖16 選用不同環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(D-PDMS、T-PDMS)
之熱重損失圖•••••••••••••••••••62
圖17 選用不同環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(D-PDMS、T-PDMS)
之熱重損失一次微分圖•••••••••••••••63
圖18 選用不同的環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(T-Jeffamine、
T-Jeffamine)之熱重損失圖•••••••••••••64
圖19 選用不同的環氧樹脂製成的硫化聚氨酯(T-Jeffamine、
T-Jeffamine)之熱重損失一次微分圖•••••••••65
圖20 添加不同比例架橋劑的薄膜之儲存模數對溫度作圖•••71
圖21 添加不同比例架橋劑的薄膜之tanδ 對溫度作圖•••••72
圖22 添加不同比例架橋劑的薄膜之熱重損失圖•••••••74
圖23 添加不同比例架橋劑的薄膜之熱重損失一次微分圖•••75
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