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1、精細精細化工化工(昆山昆山) 聚氨酯概論聚氨酯概論 1;.1、PU定義 PU就是polyurethane的簡稱，中文名稱為聚氨酯，其主要官能基是由含活性氫之多元醇(polyol)或胺類(Amine)、異氰酸酯(Isocyanate)及鏈延長劑(Chain extender)反應而成的一種高分子聚合物，可分為硬鏈段(Hard segment)和軟鏈段(Soft segment)，而其內部型態則由這兩種鏈段分別聚集的相所構成，而 PU 多變的物性與其內部型態關係密切，隨著不同單體搭配反映出之線性 PU 皆由軟、硬鏈段交替構成。其分子鏈上含有NHCOO之結構，分子量一般介於1525萬之間。21、PU
2、定義化學官能鍵結構如下圖32、PU之基本結構 PU之基本結構如圖所示：42、PU之基本結構 Polyurethane 軟、硬鏈結之基本結構圖軟、硬鏈結之基本結構圖 ：52、PU之基本結構 Polyurethane 之基本化學反應式之基本化學反應式 ：PolyolsR1OHIsocyanatesR2NCOChainExtenderersR3OHorR3NH2AdditivesPolyurethaneR4NHCOOR5（Urethane）orR4NHCONHR5（Urea） 63、 PU之原料 a.高分子二元醇(polyol)：如Polyester(聚酯類)、Polyether(聚醚類)。b.小分
3、子二元醇(glycol)、二胺：如EG、BG、PG、HG、Diamine。c.異氫酸鹽(isocyanate)：芳香族異氫酸鹽(Aromatic)：常用的有TDI、MDI、.。脂肪族異氫酸鹽(Aliphatic)：常用的有H12MDI、IPDI .。d.催化劑(catalyst)：Amine類、有機金屬類。e.溶劑：一般有DMF、MEK、Tol、EcAc。f.其它添加劑：如UV吸收劑、抗氧化劑、抗黏劑等。 73、 PU之原料 多元醇 (polyol) ：(A)聚醚多元醇(Polyether Polyol) ：PTMG 化學結構之氫鍵生成量較低，所以其機械物性較聚酯合成之PU 產品弱。 *回彈性
4、能 *低溫性能 *衝擊強度 *耐水解性 (B)聚酯多元醇(Polyester Polyol) ：AA與二元醇聚合端基為羟基多元醇。 *拉伸強度 *撕裂強度 *耐油性 *耐熱老化 83、 PU之原料 小分子二元醇、二胺：鏈延長劑(chain extender)(A)芳香族二胺類： 4,4-亞甲基雙(二氯苯胺)(MOCA)(B) 低分子量醇類：乙二醇(EG) 、 1,4-丁二醇(1,4-BDO,1,4BG) 以前者當鏈延長劑所合成之 PU 產品生成機械性質較強之脲(Urea)官能基擁有較高的強度(Strength)及勁度(Stiffness)，而其延伸率與以後者為鏈延長劑所合成之 PU 成品相當。
5、93、 PU之原料 異氫酸鹽(isocyanate)：(A)芳香族異氫酸鹽(Aromatic)： 芳香族異氰酸酯化合物為基材製成之PU 成品，若曝露於屋外會黃變且減損其物性，有礙實用，這主要是因紫外線使苯環起化學反應所致，此鄰接苯環的氮原子成為耐候性之攻擊點。 而以脂肪族異氰酸酯化合物為基材製成之PU 成品則無此現象發生。(B)脂肪族異氫酸鹽(Aliphatic)： 脂肪族異氰酸酯化合物為基材製成之PU 成品具有極佳的耐黃變特性。103、 PU之原料 (A)常用芳香族異氫酸鹽(Aromatic)：(1)甲苯二異氰酸酯(toluene diisocyanate, TDI)(2)二苯基甲烷-4,4
6、-二異氰酸酯(MDI) 113、 PU之原料 (B)脂肪族異氫酸鹽(Aliphatic)：(1)H12MDI (methylene bis-1,4-cyclohexyl diisocyanate)(2)IPDI (isophorone diisocyanate)123、 PU之原料 催化劑(catalyst)： 使用催化劑的目的是縮短成品製造時間，其功能為增加反應速率及增進成品在脫模時之機械強度，常使用之催化劑有三級胺類與有機金屬鹽類，前者可促進 H2O 與 NCO 及 OH與 NCO 之反應速率，後者有助於 OH 與 NCO 之反應。 所以三級胺類常用於 PU 泡棉與彈性體之製造，而有機金屬
7、鹽類則常用於PU彈性體之製造，此兩類催化劑常混合使用，尤其是在 PU 泡棉之製造上。133、 PU之原料 溶劑(Solvent) ： 一般聚氨酯樹脂製備時，常用的溶劑有二甲基甲酰胺(DMF)、丁酮(MEK)、甲苯(TOL)、乙酸乙酯(Eac)等。 製備聚氨酯樹脂添加溶劑之目的主要是為了調節樹脂的粘度，便於工藝操作。因二異氰酸酯容易與水發生反應，所以製備聚氨酯樹脂時，溶劑的含水率一般要求需低於300ppm，以免影響合成反應。143、 PU之原料 常用溶劑的物理性質整理如下表：溶劑溶度參數SP沸點 相對密度d甲苯,TOL8.85110.60.866乙酸乙酯,EAc9.0877.00.902丁酮,M
8、EK9.1979.60.806二甲基甲酰胺,DMF12.09153.00.945154、 PU之分類 依PU之後加工製程，大致分爲n軟泡已廣泛應用於沙發、床墊、包裝、服裝襯裏、汽車和摩托車座墊等領域。n硬泡廣泛應用於冰箱、冰櫃、冷藏庫、工業管道、設備及建築保溫絕熱等。n彈性體已用於汽車、油田設備零部件、紡織、印刷、 冶金膠棍、防水材料、鞋底、合成革及纖維等。n塗料則應用於木器家具漆、地板漆、設備防腐漆等。n膠粘劑應用於鞋類、複合薄膜、密封膠和通用接著等。n纖維加工PU樹脂應用於服裝、帳篷、戶外生活用品等。n合成皮革應用於鞋類、沙發、汽車內裝等領域。16A.合成皮應用5、 PU的應用175、 P
9、U的應用18B.塗層(防水透濕應用)5、 PU的應用195、 PU的應用20C.貼合、接著、繫紗5、 PU的應用215、 PU的應用22D.TPU(押出、射出、壓延)5、 PU的應用235、 PU的應用24E.其他聚氨酯用途PU跑道軟泡5、 PU的應用25硬泡5、 PU的應用266、上胶理论 A. NYLON 66由己二酸与1,6-diamine合成B. NYLON 6由己內醯胺合成 276、上胶理论 C. polyester由TPA与1,2-EG合成286、上胶理论-接着原理PU : CA-800D :各類布種RN C ON C ON C O高活性氰酸鹽HO ( Polyol )x ( NC
10、O)n ( Glycol )yn296、上胶理论-接着原理 其中CA-800D中之NCO官能基会与 之氢原子及布种中之 之氢原子或OH之官能基或 等产生架桥反应或氢键之结合，使二种反应物成为密不可分之一体物。306、上胶理论-接着注意事项a.PU上膠上膠于各种布上，如不加入于各种布上，如不加入CA-800D，只能称为附着，只能称为附着(二层体二层体)，其其缺点有容易脱膜或不耐搓揉之现象，而产生白化。缺点有容易脱膜或不耐搓揉之现象，而产生白化。b.架桥完全架桥完全(curing完全完全)成品方可有耐久性成品方可有耐久性(durability)，若架桥不完，若架桥不完全，全，因为分子量不够大或架桥
11、密度不足容易产生提早水解，劣解而因为分子量不够大或架桥密度不足容易产生提早水解，劣解而使成品劣化、破坏、。使成品劣化、破坏、。 317、PU胶之使用注意事項a.PU膠膠作作繫紗繫紗用时，需一段时间才能产生架桥，之后才能显现足够的接着、用时，需一段时间才能产生架桥，之后才能显现足够的接着、耐磨、耐溶剂侵蚀性。耐磨、耐溶剂侵蚀性。b.当架桥完全当架桥完全(熟成熟成)后后(一日后一日后)才才作後段加工作後段加工为为較較正确之作法，以免发生正确之作法，以免发生因後因後段加工影響纖維表面造成脫膠段加工影響纖維表面造成脫膠之不良现象。之不良现象。c.凡是与基布接触之第一层，均需加入凡是与基布接触之第一层，
12、均需加入适量架桥剂，否则与基布无法接着，适量架桥剂，否则与基布无法接着，不耐搓揉而白化。不耐搓揉而白化。d.凡是有添加架桥剂凡是有添加架桥剂之之PU膠膠，使用前，使用前才配所须使用量，不能一次即配好当次才配所须使用量，不能一次即配好当次需要量，否则因时间差加工黏度不一致，影响品质甚巨需要量，否则因时间差加工黏度不一致，影响品质甚巨(批次差批次差)，甚或尾料，甚或尾料黏度太大，黏度太大，gel。e.配料时，各添加量应精确，配料时，各添加量应精确，上膠上膠量要适量并且要均匀量要适量并且要均匀。f.须自行建立各管控点之标准作业流程须自行建立各管控点之标准作业流程(S.O.P.)，并随时更新之，并随时
13、更新之 (增、删增、删)。327、PU胶之使用注意事項例：例：a.原物料品检、品检项目。原物料品检、品检项目。(OK收料，差异收料，差异与厂商沟通与厂商沟通)b.领料、配料、使用说明、注意事项，慎防客户抱怨、客诉。领料、配料、使用说明、注意事项，慎防客户抱怨、客诉。c.作业中，线上品检、异常发现、处理方法、减少大量不良品作业中，线上品检、异常发现、处理方法、减少大量不良品造成之损失。造成之损失。d.厂商提供之产品规格说明书，务必详细了解，并能融会贯通。厂商提供之产品规格说明书，务必详细了解，并能融会贯通。 338、架橋劑與促進劑架桥剂添加量与强度关系：架桥剂添加量与强度关系：(二液型二液型)3
14、48、架橋劑與促進劑架桥剂添加量与强度关系：架桥剂添加量与强度关系：a.CA-800D添加物愈多，韧性愈高，耐热、耐溶剂性愈高。添加物愈多，韧性愈高，耐热、耐溶剂性愈高。b.二液型加入二液型加入CA-800D后有后有pot-life问题，注意使用量之调配，问题，注意使用量之调配，CA-800D添加量愈多，添加量愈多，pot-life会较短。会较短。c.二液型建议用于打底用接着、二液型建议用于打底用接着、繫紗繫紗、填缝、中低度特性用途要求，又因、填缝、中低度特性用途要求，又因固成固成份较高，可涂布乙次提高耐水压、光泽度及厚身感。份较高，可涂布乙次提高耐水压、光泽度及厚身感。(高丹尼数之高丹尼数之
15、布种须用较高固形份填缝，才能显现较高耐水压布种须用较高固形份填缝，才能显现较高耐水压)d.耐水洗与架桥剂量成正比，耐水解与原料有关。耐水洗与架桥剂量成正比，耐水解与原料有关。358、架橋劑與促進劑促進劑： 促進劑的目的：在於加快PU膠與架橋劑的固化時間，並沒有增強固化強度的功用。 強度強度 強度強度 X1(X1(沒加促進劑沒加促進劑) ) 時間時間 X2(X2(有加促進劑有加促進劑) ) 時間時間 由圖可知，有加促進劑的固化時間X2 ,短於沒有加促進劑的固化時間X1 ，但是即使所需固化的時間較短，但也不會對固化後的強度有正向的改變。369 、公司產品介紹3710 、黏扣帶加工用聚胺酯樹脂No.
16、品名Item No.粘度Viscosity(ps/25)固形份N.V.(%)特性用途1YC-1800D1.8-2.2251一般用、繫紗力佳黏扣帶綁紗2YC-1835D1.0-2.0351高固型份、繫紗力佳黏扣帶綁紗3YC-1870HD900-1400701.5高固型份、需自行稀釋、便於運輸黏扣帶綁紗4YC-1800BD1.5-2.0251可染色、繫紗力佳黏扣帶胚帶上膠後再染色5YC-1900ND1.0-2.0251非黃變、繫紗力佳黏扣帶綁紗6YC-6000D100-200401可與PVC作熱壓或高週波貼合黏扣帶上膠後再塗佈可與PVC貼合3811.聚氨酯樹脂之特性與要求(1) 外觀（Appear
17、ance) ：外觀乃指樹脂本身所顯示之色澤 a.一般而言，樹脂之外觀色澤愈淺，愈透明愈受歡迎，若色澤過深，將對淺色材質造成污染，而影響外觀。 b.上膠厚度愈厚，膠膜之色澤愈深。 c.膠膜乾燥後，色澤會隨時間逐漸變深，若樹脂色澤安定性不佳，色澤變深之速度較快。3911.聚氨酯樹脂之特性與要求(2)黏度(Viscosity,CPS) ：一般所指之黏度乃指液體在流動時所産生的阻力，也就是在塗刷時所産生的阻力，用某種單位表示出來之數字就是黏度。 a.黏度高，流動性較差；黏度低，流動性較佳。 b.黏度與固成分並無絕對之關係，即固成分高之接著劑，黏度不一定就高。 c.不同黏度之樹脂，使用不同加工方式。如刀
18、塗、輪塗。 d.黏度與溫度有關，溫度愈高，黏度愈低，溫度愈低，黏度愈高。 4011.聚氨酯樹脂之特性與要求(3).固成份(Solid Content) ：固成份是樹脂單位重量內所含溶質（不揮發物）之百分比。固成份 溶質（溶質溶劑）100 a.樹脂之固成份影響其上膠量，繫紗力等。 4111.聚氨酯樹脂之特性與要求(4).可使用時間（Pot Life）：）：PU膠使用前須加入適當之架橋劑，加入架橋劑後，黏度先稍微降低，然後再漸漸提高，逐至無法上膠使用，此一段時間即爲可使用時間，一般以黏度提高爲原來黏度之兩倍所經過之時間爲可使用時間。 a.可使用時間與PU膠種類、架橋劑種類、架橋劑添加量、溫度濕度等
19、因素有關。 b.可使用時間較長之PU膠，死膠速度較慢，減少浪費。但若可使用時間太長，硬化速度較慢 ，影響熟成時間。 c.一般使用者，由於生産速度不同，其要求之可使用時間自亦不同，應以不使其倉促使用爲原則，一般而言，在二小時以上，即已足夠。4212、繫紗不佳原因之探討A.架橋劑本身品質問題，有效NCO%不足。B.架橋劑添加量太少或未添加，上膠後期無法完全硬化繫紗力不足。C.架橋劑開罐後，未立即密封或密封不良致使硬化劑失效。D.稀釋溶劑含水量太高或純度不足，易降低架橋度及繫紗效果。E.稀釋溶劑太多，導致上膠量不足。F.加工黏度太高未滲膠。G.配好的膠料，一定要在一定之時間內使用完，否則會有沒有架橋或架橋不完全。H.織帶染色後水洗不完全。 4313、YC-6000D使用注意事項A.使用時必須特別注意前段繫紗工程要架橋完全（一日後），），方可進行後段塗膠(YC-6000D)工程（否則YC-6000D滲入底膠，將不易熱貼）。）。B.上膠量不足導致無法作高週波貼合。C.塗佈量務必左右平均，且量要恰到好處。D.架橋劑添加量務必精準（每多加1%會使融點提高15，不利高週波之貼合）。）。44高鼎精細化工(昆山)有限公司 聯絡人：王琮仁 電 話 ：歡迎與我們聯絡45
