本論文是利用紫外光交聯技術、溼氣交聯技術及電子束照射技術，開發一系列高分子材料應用於功能化塗裝技術。鑒於傳統高分子塗裝材料在合成與加工過程上，往往需要消耗大量的能源，且在加工紡織品等較細緻的材料時，也常會破壞織物原有的特性與手感，同時易受洗滌等外力剝離而效果不彰；本論文針對這些需求，開發出多種有別傳統的塗裝用高分子材料。

    論文第一部分為紡織品的撥水與吸濕加工，將含氟化合物改質成氟化甲基丙烯酸化合物後，再與甲基丙烯酸甲酯進行自由基聚合反應，合成含氟之疏水性高分子，此高分子可與紫外光交聯型環氧樹脂混合作為織物之撥水加工塗料，或搭配電子束照射後處理，將超吸濕織物樣品表面加工成為撥水特性，對水接觸角超過130°，且經過50次洗滌後仍能維持效果。吸濕部分，製備兩種不同型式的紫外光交聯型PU，分別為離子型和非離子型，藉由PU懸掛的強親水基團以及主鏈段上的聚乙二醇具有親水的性質，對於織品的表面能達到快速的吸濕處理，加工後的織物表面。對水接觸角低於35°，具有耐洗滌能力。織物加工前後之手感數據比較，能證明加工對織物手感的維持，有良好的成效。

    第二部分為含聚矽氧烷PU的合成與應用，首先製備各種紫外光交聯型PU塗料，塗料中含有不同類型的聚矽氧烷鏈段，藉由PDMS材料低表面能的特性，能在織物纖維表面形成長效性的撥水塗層，加工後的紡織品不論是聚酯纖維、尼龍纖維或棉質布料，表面對水接觸角皆能超過130°，且經過50次洗滌後仍能維持效果。論文中亦合成出溼氣交聯型的撥水高分子塗料，在最適條件加工下，可讓吸濕織物的表面轉變成超撥水性質，對水接觸角超過150°，並且具備快速、長效性、及節能的優點。

    論文第三部分為電磁波吸收型水性PU奈米複合材料之製備與應用，將水性PU與碳包奈米鐵粉，奈米碳管與奈米鐵加工製成導電型複合材料，利用TGA，DMA等技術測試其物理性質，並利用網路分析儀量測其電磁特性，研究中製備的水性PU奈米複合材料，其介電係數獲得大幅提升，同時材料的柔軟度及熱穩定性也獲得提升，有效增加材料的應用性。

In the first part of this discourse, a fluorinated acrylate monomer, octafluoropentylmethacrylate (OFPMA) was synthesized from a reaction between methacrylol chloride and fluorine containing alcohol. The fluorine containing acrylate co-polymer (OFPMA-MA) was prepared by a solution copolymerization of OFPMA and methyl acrylate (MA). An inter-penetrating polymeric network (IPN) system was formulated by mixing fluorine containing co-polymer OFPMA-MA and UV curable epoxy acrylate oligomer. The UV-curable IPN system was coated on fabric surface and cured by UV radiation process. Upon UV curing, the highly cross-linked polymer anchored into fabric fibers that enhance the washing durability of treated fabric. The water repellency of the treated fabric surface was exhibited that related to its fluorine content of UV-cured IPN system. Their surface properties were proved by the contact angle measurements and Kawabata fabric evolution system (KES-FB). With the optimum coating treatment, the contact angle of textile could reach over 130° and remain the efficiency after 50 washing cycles. 
In the second part of this discourse, a UV-curable PDMS-containing polyurethane (PU) oligomer (UV-PDMS-PU), having a PDMS moiety is designed for textile (PET, Nylon and Cotton) surface treatment with a long lasting hydrophobic property. Polydimethylsiloxane (PDMS) is a super-hydrophobic material with low surface energy. UV-PDMS-PU was prepared by an addition of 2-hydroxyethyl methacrylate (2-HEMA) to NCO-terminated PDMS-containing PU pre-polymer (NCO-PDMS-PU). NCO-PDMS-PU was obtained from an addition reaction of alkyl hydroxyl-terminated PDMS with an excess amount of isophorone diisocyanate (IPDI). The UV-cured PDMS-containing PU films were evaluated by the measurements of thermal and physical properties. The hydrophobic characters and silicone content were remained on textile surface after water washing cycles, which indicating that UV-curing process can help the PDMS moiety to anchor onto textile fibers. With the optimum coating treatment, the contact angle of textile could reach over 150° and remain the efficiency after 50 washing cycles. 

	In the third part of this discourse, a polymeric composite materials with highly conductivity are prepared by the blending of aqueous-based polyurethane (PU) as a matrix and with three different types nano-size materials. These three nano-materials are carbon-coated nano-iron particles, nano-iron metal particles, and carbon-nanotubes. The thin films of composite materials are obtained from the drying of these PU dispersion blends at ambient temperature. The conductivity (ε) and permeability (μ) of these composite films are measured by a network analyzer. The thermal and mechanical properties are measured by TGA and DMA, respectively. Among these measurements and find out the PU film with carbon-nanotube behaving the highest dielectric constant on the broad-band (3~18GHz) range. It also proves that the iron metal particles reach to nano size, the magnetic properties of its composite material shifts from ferromagnetic to paramagnetic characters.

目錄
PART 1. 長效性織物疏水塗膜
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 撥水之定義
5
2.1.1 溼潤
5
2.1.2 固體性質
7
2.1.3 疏水性
8
2.1.4 荷葉效應
10
2.2 織物加工技術
11
2.3 紫外光交聯技術
13
2.3.1 紫外光交聯樹脂之優點
13
2.3.2 紫外光交聯樹脂的交聯原理
14
2.4 電子束輻照技術
20
2.4.1 電子束輻照技術於纖維加工之應用
21
2.4.2 電子束輻照的劑量計算與應用範圍
22
II
2.5 氟化加工
23
2.6 Polyurethane 24
2.7 Poly（ethylene terephthalate）
25
2.8 Nylon 26
第三章 實驗
27
3.1 化學藥品
27
3.2 實驗儀器及設備
30
3.3 實驗步驟
31
3.3.1 OFPMA 單體之合成
31
3.3.2 Poly(OFPMA-MA)共聚物之合成
32
3.3.3 織物撥水加工方法
32
3.3.4. 非離子型紫外光硬化親水性PU(UV-PU 1)
33
3.3.5. 離子型紫外光硬化親水性樹脂(UV-PU 2)
33
3.3.6 紅外線光譜(FT-IR)測定
35
3.3.7 固含量的測試
37
3.3.8 薄膜物理性質測試
37
3.3.9 薄膜機械性質測試
37
3.3.10 薄膜熱性質測試
43
3.3.11 AATCC-135-2004 水洗測試
44
III
第四章 結果與討論 45
4.1 含氟素單體OFPMA 之合成 45
4.2 Poly(OFPMA-MA)共聚物之合成 46
4.3 Poly(OFPMA-MA)薄膜之接觸角 47
4.4 撥水加工處理PET 織物 47
4.5 尼龍織物撥水加工處理 49
4.6 PET 織物紫外光交聯長效撥水處理 51
4.7 尼龍織物紫外光交聯長效撥水處理 54
4.8 織物經紫外光交聯撥水處理後之物性變化 56
4.9 非離子型紫外光交聯型PU 織物吸溼加工處理 59
4.10 離子型紫外光交聯型PU 織物長效吸溼加工處理 62
4.11 電子束照射長效織物撥水處理 65
4.12 高劑量電子束照射對撥水加工之影響 68
4.13 織物經電子束處理後之物理性質變化 70
第五章 結論 72
IV
PART 2. 溼氣交聯及紫外光交聯型聚矽氧烷材料
第一章 緒論 115
1.1 前言 115
1.2 研究動機與目的 116
第二章 文獻回顧 118
2.1 撥水紡織品市場分析 118
2.1.1 高密度織物 118
2.1.2 塗層織物 120
2.1.3 PTFE 聚四氟乙烯薄膜貼合織物 122
2.2 疏水理論 123
2.3 撥水性處理 124
2.4 有機聚矽氧烷高分子 128
2.4.1 有機聚矽氧烷簡介 128
2.4.2 聚矽氧烷之結構和特性 128
2.4.3 PDMS簡介 131
2.4.4 矽氧烷高分子之發展 132
2.4.5 聚矽氧烷材料在撥水加工之應用 132
2.5 Polyurethane 135
2.6 川端式織物客觀評估系統（KES-FB） 136
V
第三章 實驗 139
3.1 化學藥品 139
3.2 實驗儀器及設備 142
3.3 實驗步驟 143
3.3.1 合成主鏈型含二異氰酸酯聚矽氧烷PDMS-NCO 143
3.3.2 合成主鏈型紫外光交聯型聚矽氧烷寡聚物PU-M 144
3.3.3 合成側鏈型含二異氰酸酯聚矽氧烷PDMS-NCO 145
3.3.4. 合成側鏈型紫外光交聯型聚矽氧烷寡聚物PU-S 146
3.3.5. 合成混合型紫外光交聯型聚矽氧烷寡聚物 147
3.3.6 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 之薄膜製備 147
3.3.7 溼氣交聯型織物撥水加工 149
3.3.8 溼氣交聯型PTMEG-NCO 之製備 149
3.3.9 含八氟戊醇OFP 撥水加工之製程 150
第四章 結果與討論 151
4.1 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 寡聚物之合成 151
4.2 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 材料之物理性質 152
4.3 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 材料之熱性質 153
VI
4.4 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 材料之機械性質 154
4.5 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 之織物加工處理 155
4.6 織物加工處理之微觀檢測 156
4.7 以溼氣交聯型含具矽氧烷塗料之織物加工應用 158
4.8 溼氣交聯系統與含氟配方結合之織物加工應用 161
4.9 其他功能性溼氣交聯材料之製備與應用 163
第五章 結論 165
PART 3. 電磁波吸收型PU 塗膜
第一章 緒論 189
1.1 前言 189
1.2 研究動機與目的 191
第二章 文獻回顧 193
2.1 電磁波吸收材料簡介 193
2.2 電磁波吸收機制介紹 194
2.2.1 導磁係數μ 194
2.2.2 電磁場減弱的量測 195
2.2.3 遮蔽電磁波的高分子複合材料 196
VII
2.3 奈米填充料介紹 198
2.4 碳包奈米鐵球介紹 200
2.5 奈米碳管介紹 201
2.6 水性PU 樹脂介紹 202
第三章 實驗 205
3.1 化學藥品 205
3.2 實驗步驟 206
3.2.1 填充碳包奈米鐵粉至水性PU 之薄膜製成流程 206
3.2.2 填充碳包奈米鐵粉至水性PU 增稠薄膜之製成流程 206
3.2.3 填充碳包奈米鐵至多層水性PU 增稠薄膜之製成流程 207
3.2.4 填充奈米碳管至水性PU 之薄膜製成流程 207
3.2.5 填充奈米碳管至PU 預聚物之薄膜製成流程 208
3.2.6 填充奈米鐵至PU 預聚物之薄膜製成流程 208
3.2.7 填充奈米鐵至水性PU 之薄膜製成流程 209
3.3. 實驗結果測試部分 210
3.3.1 電磁性質測量 210
3.3.2 X-ray 測試 208
3.3.3 SEM 測試 210
VIII
第四章 結果與討論 211
4.1 碳包奈米鐵粉的測試 211
4.2 添加含碳包奈米鐵之水性PU 薄膜 213
4.2.1 熱重性質 213
4.2.2 動態機械分析DMA 213
4.2.3 硬度 214
4.2.4 電磁特性分析 214
4.2.5 添加增稠劑（HEC）對PU 薄膜的影響 216
4.3 添加奈米碳管之PU 薄膜研究 218
4.3.1 熱重性質 218
4.3.2 動態機械分析DMA 218
4.3.3 硬度 219
4.3.4 實驗採用之奈米碳管 219
4.3.5 電磁特性分析 220
4.4 添加含高含量（50 %）奈米鐵之PU 薄膜研究 221
第五章 結論 223
參考文獻列表 241
歷年發表之著作 249
IX
圖表索引
PART 1. 長效性織物疏水塗膜
圖片列表
圖4.1.1 甲基丙烯酸Methacrylic acid 之1H-NMR 圖譜 75
圖4.1.2 甲基丙烯酰氯Metharylol Chloride 之1H-NMR 圖譜 75
圖4.1.3 八氟戊醇OFP 之1H-NMR 圖譜 76
圖4.1.4 甲基丙烯酸八氟戊酯OFPMA 之1H-NMR 圖譜 76
圖4.1.5 OFP (a)與OFPMA (b)之FT-IR 圖譜 77
圖4.2.1 Poly(OFPMA-MA)之FT-IR 圖譜 77
圖4.3 Poly(OFPMA-MA)薄膜含氟量對接觸角之影響 78
圖4.4.1 藍色平織型PET 之外觀與吸溼狀況 79
圖4.4.2 黃色仿桃皮PET 之外觀與吸溼狀況 79
圖4.4.3 Poly(OFPMA-MA)含氟量對PET 織物接觸角趨勢圖 80
圖4.4.4 藍色平織型PET 經加工後之水珠側照圖 81
X
圖4.4.5 黃色仿桃皮PET 經加工後之水珠側照圖 82
圖4.4.6 Poly(OFPMA-MMA)含氟量對PET 織物接觸角趨勢 83
圖4.5.1 平織型尼龍之外觀與吸溼狀況 84
圖4.5.2 菱格斜紋尼龍之外觀與吸溼狀況 84
圖4.5.3 Poly(OFPMA-MA)含氟量對尼龍織物接觸角趨勢圖 85
圖4.5.3 Poly(OFPMA-MA)含氟量對尼龍織物接觸角趨勢圖 86
圖4.6.1 PET 織物經紫外光長效加工後接觸角對水洗之趨勢 87
圖4.6.2 PET 織物經紫外光長效加工後接觸角對水洗之趨勢 88
圖4.7.1 尼龍織物經紫外光長效加工後接觸角對水洗之趨勢 89
圖4.7.2 尼龍織物經紫外光長效加工後接觸角對水洗之趨勢 90
圖4.8.1 黃色仿桃皮PET 織物加工前之KES-FB 圖譜 92
圖4.8.2 黃色仿桃皮PET 織物加工後之KES-FB 圖譜 92
XI
圖4.8.3 彈性平織型尼龍織物加工前之KES-FB 圖譜 93
圖4.8.4 彈性平織型尼龍織物加工後之KES-FB 圖譜 93
圖4.8.5 黃色仿桃皮PET 織物之SEM 圖譜(2000 倍) 94
圖4.8.6 藍色平織PET 織物加工後之SEM-EDS 圖譜與數據 95
圖4.9.1 (a)非離子型PU 預聚物與(b)非離子型紫外光交聯型
PU 之紅外線光譜圖
96
圖4.9.2 PET 織物加工前之SEM 圖譜(放大2000 倍) 98
圖4.9.3 PET 織物經非離子型UV-PU 加工後(a)及10 次洗滌
後(b)之SEM 圖譜(放大2000 倍)
98
圖4.10.1 (a)離子型PU預聚物與(b)離子型紫外光交聯型PU之
紅外線光譜圖
99
圖4.10.2 PET 織物加工前之SEM 圖譜(放大2000 倍) 101
圖4.10.3 PET 織物經非離子型UV-PU 加工後(a)及10 次洗滌
後(b)之SEM 圖譜(放大2000 倍)
101
圖4.10.4 PET 織物在加工前(a)，非離子型UV-PU(b)加工後及
10 次洗滌後(c)，離子型UV-PU(d)加工後及10 次洗
滌後(e)之水滴成相圖
102
圖4.11.1 經10kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(Tolune) 104
XII
圖4.11.2 經10kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(MIBK) 104
圖4.12.1 經30kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(Tolune) 106
圖4.12.2 經30kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(MIBK) 106
圖4.12.3 織物經25 次水洗後之水珠照片(30kGy 電子束加工) 107
圖4.12.4 織物經50 次水洗後之水珠照片(30kGy 電子束加工) 107
圖4.12.5 經50kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(Tolune) 109
圖4.12.6 經50kGy 電子束加工後織物之水洗趨勢(MIBK) 109
圖4.12.7 PET B 經過30kGy E-Beam 照射後纖維影像(left)及水
洗過後之影像(right)(倍率: 2000 倍)
110
圖4.13.1 黃色仿桃皮PET 織物加工前之KES-FB 圖譜 112
圖4.13.2 黃色仿桃皮PET 織物加工後之KES-FB 圖譜 112
圖4.13.3 彈性平織型尼龍織物加工前之KES-FB 圖譜 113
圖4.13.4 彈性平織型尼龍織物加工後之KES-FB 圖譜 113
XIII
表格列表
表4.3 Poly(OFPMA-MA)薄膜之接觸角數據 78
表4.4.1 PET 織物經Poly(OFPMA-MA)加工之接觸角 80
表4.4.2 PET 織物經Poly(OFPMA-MA)加工之接觸角 83
表4.5.1 尼龍織物經Poly(OFPMA-MA)加工之接觸角 85
表4.5.2 尼龍織物經Poly(OFPMA-MA)加工之接觸角 86
表4.6.1 經6/4 含氟壓克力共聚物/紫外光交聯型環氧樹脂加
工後PET 織物的耐水洗測試
87
表4.6.2 經4/6 含氟壓克力共聚物/紫外光交聯型環氧樹脂加
工後PET 織物的耐水洗測試
88
表4.7.1 經6/4 含氟壓克力共聚物/紫外光交聯型環氧樹脂加
工後尼龍織物的耐水洗測試
89
表4.7.2 經4/6 含氟壓克力共聚物/紫外光交聯型環氧樹脂加
工後尼龍織物的耐水洗測試
90
表4.8. 織物經紫外光交聯系統加工前後之手感數據 91
表4.9.1 非離子型紫外光交聯型PU 之性質 97
表4.9.2 非離子型紫外光PU 加工PET 織物後之水洗測試 97
XIV
表4.10.1 離子型紫外光交聯型PU 之性質 100
表4.10.2 離子型紫外光PU 加工PET 織物後之水洗測試 100
表4.11.1 10kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 103
表4.11.2 10kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 103
表4.12.2 30kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 105
表4.12.2 30kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 105
表4.12.3 50kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 108
表4.12.4 50kGy 電子束輻照對織物加工之幫助 108
表4.13 織物經電子束照射加工前後之手感數據 111
PART 2. 溼氣交聯及紫外光交聯型聚矽氧烷材料
圖片列表
圖4.1.1 含PDMS 二元醇KF-6001 與X-22-176DX 之結構 167
圖4.1.2 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 之FT-IR 168
XV
圖4.2 主鏈型與側鏈型含PDMS 材料交聯後之結構示意圖 170
圖4.3 紫外光交聯型含PDMS PU 薄膜之熱重分析圖譜 170
圖4.4 紫外光交聯型含PDMS PU 薄膜之DTGA 分析圖譜 171
圖4.5 紫外光交聯型含PDMS PU 薄膜之動態機械分析 171
圖4.6 彈性尼龍織物與黃色仿桃皮PET 加工前(a b)與加工
後(c d)與水洗後之水珠照片
173
圖4.7 黃色仿桃皮PET 之纖維SEM 圖譜(5000 倍) (a)加工
前(b) PU-M1S1 加工後(c)10 次水洗後
174
圖4.8 彈性尼龍織物之纖維SEM 圖譜(5000 倍) (a)加工前
(b) PU-M1S1 加工後(c)10 次水洗後
174
圖4.9 PET 織物經水前後之SEM-EDS 圖譜與數據 175
圖4.10 三種棉質織物樣品 176
圖4.11 織物經過15 次洗滌後(棉布10 次)之表面水珠照片 178
圖4.12 織物經過40 次水滌後之表面水珠照片 179
圖4.13 在PDMS-NCO 加工配方中加入OFP 之示意圖 181
XVI
圖4.14 力鵬公司提供之超吸溼織物樣品 183
圖4.15 以OPF10% PDMS-NCO 加工PET 織物之成效 184
圖4.16 以OPF10% PDMS-NCO 加工尼龍織物之成效 185
圖4.17 PTMEG(a)與PTMEG-NCO(b)之FT-IR 圖譜 186
圖4.18 織物經過PTMEG-NCO 加工及水洗後之水珠照片 187
表格列表
表4.1 紫外光交聯型含聚矽氧烷PU 薄膜之物理性質 169
表4.2 織物經紫外光交聯型PU-M1S1 加工後之接觸角與水
洗數據
172
表4.3 織物經紫外光交聯型PU-M2S1 加工後之接觸角與水
洗數據
172
表4.4 經過溼氣交聯型塗料PDMS-NCO 加工後織物之接
觸角與耐水洗測試
177
表4.5 織物經加工後及水洗後重量之改變 180
表4.6 織物經加工後之重量增加%及水洗後重量損失% 180
XVII
表4.7 八氟戊醇OFP 對溼氣交聯加工系統之影響 182
表4.8 含八氟戊醇OFP 加工織物之水洗測試 182
表4.9 以PTMEG-NCO 加工處理織物之接觸角測試 187
PART 3. 電磁波吸收型PU 塗膜
圖片列表
圖4.1 SEM測定長期暴露於空氣中之碳包奈米鐵之EDS鑑
定圖譜
225
圖4.2 SEM測定長期密封保存碳包奈米鐵之EDS鑑定圖譜 226
圖4.3 X-ray 繞射測試碳包奈米鐵粉之結果 227
圖4.4 水性PU 與CCNI 複合薄膜之熱重分析圖譜 227
圖4.5 水性PU 與CCNI 複合薄膜之DTGA 分析圖譜 228
圖4.6 水性PU 與CCNI 複合薄膜之DMA 圖譜 228
圖4.7 水性PU 與CCNI 複合薄膜之儲能模數 229
圖4.8 水性PU 與CCNI 複合薄膜之硬度測試 229
XVIII
圖4.9 水性PU 薄膜的網路分析測試 230
圖4.10 含1% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 231
圖4.11 含2% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 231
圖4.12 含5% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 232
圖4.13 含10% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 232
圖4.14 含20% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 233
圖4.15 含30% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 233
圖4.16 含40% CCNI 之水性PU 薄膜的網路分析測試 234
圖4.17 含5 % 碳包奈米鐵水性PU 薄膜的電磁波吸收dB 值 234
圖4.18 含10 % 碳包奈米鐵水性PU 薄膜的電磁吸收dB 值 235
圖4.19 含20 % 碳包奈米鐵水性PU 薄膜的電磁吸收dB 值 235
圖4.20 水性PU 與CNT 複合薄膜之熱重分析圖譜 236
XIX
圖4.21 水性PU 與CNT 複合薄膜之DTGA 分析圖譜 237
圖4.22 水性PU 與CNT 複合薄膜之DMA 圖譜 237
圖4.23 水性PU 與CNT 複合薄膜之儲能模數 238
圖4.24 水性PU 與CNT 複合薄膜之硬度 238
圖4.25 奈米碳管粉墨顆粒之SEM 圖譜 239
表格列表
表4.1 水性PU 複合CCNI 材料之介電數值 (ε'/ε") 230
表4.2 增稠與多層加工對材料之介電數值之影響 (ε'/ε") 236
表4.3 水性PU 複合CNT 材料之介電數值 (ε'/ε") 240
表4.4 水性PU 複合Nano-Iron 材料之電磁吸收數值 240

[1] WIKI-PEDIA [http://en.wikipedia.org/wiki/Wetting]
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