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dc.contributor.advisor戴憲弘zh_TW
dc.contributor.advisorShenghong A. Daien_US
dc.contributor.author潘國龍zh_TW
dc.contributor.authorLung, Pan Kuoen_US
dc.date2004zh_TW
dc.date.accessioned2014-06-06T05:31:53Z-
dc.date.available2014-06-06T05:31:53Z-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11455/3412-
dc.description.abstractBecause of the banning of chlorofluorocarbons (CFCs) that used in the traditional PUIR foams by the 1987 Montreal Protocol, we have targeted our research on new CFC-free PUIR formulations. In this study, we have focused on chemical blowing techniques for PUIR foams that were based on CO2 -forming reactions of isocyanate chemistries. Our goal is to prepare a 100% CO2-blown PUIR foams with density of 2~3 lb/ft3 possessing fine-cell sizes of less than 150 μm and stable dimension stability that still have the mechanical properties of traditional heat resistant PUIR foams. In my optimization efforts, I have screened systematically various combinations of blowing/trimerization catalysts and in conjunctions with other additives for introducing heat stable functional groups. It was found that a combination of PC-41 (trimerization catalyst) and dimethyl phospholene oxide (DMPO) has been the most efficient for foam blowing process. In the meantime, these blowing combinations also have to be complimented by the addition of epoxy resin (Epon 188) in range of 20% to 25% in the formulation in achieving suitable exotherm for further crosslinking reactions. In the 100% CO2 blown foam prepared by this study, successful introductions of isocyanurate, carbodiimide, oxazolidone and amide-imide functional groups into the foam polymer have been achieved by a one-shot process. In the meantime, the modified foams have been found to have higher heat resistant properties. They were dimensional stable and exhibiting foaming profiles suitable for adaptation to the current PUIR manufacturing facility.en_US
dc.description.abstract因為1987年的蒙特婁公約規定,禁止在傳統的PUIR發泡體上使用氟氯碳化物(CFCs),所以我們把研究的重點放在不使用氟氯碳化物之新型PUIR發泡體的配方上。在本研究中,我們著重在以異氰酸鹽產生CO2的化學發泡的技術來生成PUIR。目標是製備100%以CO2發泡的PUIR發泡體,且具2~3 lbm/ft3的密度及細微的泡孔粒徑維持小於150μm,更擁有穩定的體積形狀,也就是說我們保有了傳統耐熱PUIR發泡體的機械性質。 在最佳化的努力之下,我們已能系統化揭示各式各樣不同的組合,包括:發泡╱三量化觸媒與結合其他添加物﹙如導入熱穩定性官能基﹚。實驗中發現結合PC-41與DMPO是最有效的發泡體發泡程序。同時在發泡配方中可藉由添加環氧樹脂﹙Epon-188﹚,配方使用量約20~25 w.t.%即可達到適當的放熱溫度,令發泡體在所處的環境下,能有效促成進一步的交聯反應。 製備100% CO2發泡的發泡體研究中,我們成功的將異氰脲酸酯﹙isocyanurate﹚、碳二醯胺﹙carbodiimide﹚、惡唑烷基﹙oxazolidone﹚及醯胺-醯亞胺﹙amide-imide﹚等官能基成功導入發泡體高分子中,並只採一步合成的方式即可達成。同時經改質過後的發泡體發現具有較高抗熱的性質,並擁有體積形狀穩定的特性,且發泡過程所展現的方法可被現行PUIR發泡體的製程設施所接受。zh_TW
dc.description.tableofcontents摘要……. I Abstract…. II 目錄…… III 圖目錄…. VIII 表目錄…. XI 第1章 緒論 1 第2章 文獻回顧 3 2.1 PUIR發泡體之簡介及合成程序 3 2.2 配方組成(Formulation Variables) 4 2.2.1 異氰酸鹽(Isocyanates) 4 2.2.2 多元醇(Polyols) 5 2.2.3 催化劑(Catalysts) 7 2.2.4 界面活性劑(Surfactants)[5] 8 2.2.5 發泡劑(Blowing Agents) 8 2.2.6 填充料(Fillers) 10 2.3 密度(Density) 12 2.4 混摻( Blend ) 13 2.5 發泡的原理[19] 14 2.5.1 氣泡的形成 14 2.5.2 氣泡的成長 16 2.5.3 氣泡的穩定性 17 2.6 結構對性質的影響 19 2.6.1 分子量的影響 19 2.6.2 分子間作用力的影響 19 2.6.3 鏈段單元的剛性 20 2.6.4 結晶度 20 2.6.5 交聯度 20 2.7 高分子之燃燒機構與阻燃原理[13] 21 2.8 高分子難燃原理 23 第3章 實驗內容 24 3.1 實驗藥品 24 3.1.1 異氰酸鹽 24 3.1.2 有機溶劑 25 3.1.3 聚醇 25 3.1.4 催化劑 26 3.1.5 酸及酸酐 27 3.1.6 發泡製程之添加劑 28 3.2 實驗儀器 29 3.3 特殊原料的合成與準備 31 (Tri-functional imide ether acid) 31 3.3.1 合成步驟 31 3.3.2 實驗分析 32 3.4 主要配方變數對性質的影響 34 3.4.1 Polyol對性質的影響 35 3.4.2 交聯劑對反應的影響 36 3.4.3 界面活性劑對性質的影響 36 3.4.4 發泡劑對性質的影響 37 3.4.5 其他處方對性質的影響 38 3.5 發泡體製作步驟 39 3.6 耐熱型硬式PUIR發泡體製備研究之概念及演進 42 3.6.1 目標Ⅰ:100% Hydrocarbon Blown(CFC-Elimination) 42 3.6.2 目標Ⅱ:50% Hydrocarbon & 50% CO2 Blown 43 3.6.3 目標Ⅲ:試做100% CO2 Blown Trimer Foam 45 3.6.4 目標Ⅳ:第ㄧ代 Heat Resistant Formulation A 46 【DMPO-Epoxy PUIR Foam】 46 3.6.5 目標Ⅴ:第二代 Heat Resistant Formulation B 47 【Epoxy-Triacid PUIR Foam】 47 3.7 發泡體物理性質鑑定 50 3.7.1 密度量測 50 3.7.2 TGA耐熱測試 50 3.7.3 壓縮強度測試 50 3.7.4 LOI耐燃測試 51 3.7.5 泡孔粒徑量測(Cell Size Analysis) 51 第4章 結果與討論 52 4.1 探討的變因 52 4.1.1 填充料(Tri-imide Ether Acid)添加量對性質的影響 53 4.1.2 交聯劑(PC-41)添加量的影響 57 4.1.3 Epoxy(BE-188)的量對PUIR發泡體的影響 60 4.1.4 EMI(Epoxy反應促進劑)對PUIR發泡體性質影響 62 4.1.5 有機酸(EHA)的量對發泡反應的影響 66 4.1.6 多元醇含量減少的發泡益處評估 67 4.1.7 多元醇(Polyester polyol v.s. Polyether polyol)之比較 69 4.1.8 交聯劑的種類(PC-41&Curithane-52)對反應的影響 73 4.1.9 最後成果與其他須發泡劑的反應做比較 75 第5章 其他相關實驗嘗試 78 Polyacylurea(PACU)粉末的製備[17] 78 5.1 PACU溶液製法 78 5.2 實驗分析 80 5.3 PACU粉末製法:沉澱法 81 5.4 實驗分析 82 第6章 總結 83 參考文獻 85 圖目錄 圖 2 1二液型發泡系統[2] 3 圖 2 2 Relationship between changes in gas concentration in solution 15 圖 2 3燃燒過程中的連鎖反應[13] 22 圖 2 4高分子燃燒之連串裂解反應[13] 22 圖 3 1合成Tri-imide ether acid反應圖 31 圖 3 2 Jeffamine T-403將TMA開環之FT-IR 32 圖 3 3 Tri-imide ether acid固體之FT-IR 33 圖 3 4 Polyisocyanurate交聯結構圖 34 圖 3 5 Urethane改質Isocyanurate結構圖 35 圖3 6發泡過程示意圖 39 圖 3 7 Formulation B Trimer Foam之FT-IR圖 41 圖 3 8耐熱型PUIR硬式發泡體演進步驟 42 圖 3 9異氰酸鹽產生二氧化碳發泡之化學反應 46 圖 3 10異氰酸鹽之反應具介入抗熱耐燃鏈段的反應示意圖 48 圖 3 11壓縮強度測試之載重方向 50 圖 4 1 PUIR之TGA圖(a);Tri-imide ether acid含量的影響 55 圖 4 2 PUIR之TGA圖(b);Tri-imide ether acid含量的影響 55 圖 4 3烘箱hold 8 hr比較圖Ⅰ 56 圖 4 4烘箱hold 8 hr比較圖Ⅱ 56 圖 4 5 PC-41含量之TGA圖(a) 58 圖 4 6 PC-41含量之TGA圖(b) 58 圖 4 7烘箱hold 8 hr比較圖Ⅲ 59 圖 4 8烘箱hold 8 hr比較圖Ⅳ 59 圖 4 9 BE-188含量之TGA圖 61 圖 4 10烘箱hold 8 hr比較圖Ⅴ 61 圖 4 11 EMI含量之TGA圖(a) 63 圖 4 12 EMI含量之TGA圖(b) 64 圖 4 13 EMI含量之TGA圖(c) 64 圖 4 14烘箱hold 8 hr比較圖Ⅵ 64 圖 4 15烘箱hold 8 hr比較圖Ⅶ 65 圖 4 16烘箱hold 8 hr比較圖Ⅷ 65 圖 4 17烘箱hold 8 hr比較圖Ⅸ 65 圖 4 18 Polyol含量影響之TGA圖 68 圖 4 19烘箱hold 8 hr比較圖Ⅹ 68 圖 4 20不同polyol影響之TGA圖(a) 70 圖 4 21不同polyol影響之TGA圖(b) 71 圖 4 22不同polyol影響之TGA圖(d) 71 圖 4 23烘箱hold 8 hr比較圖ⅩⅠ 72 圖 4 24烘箱hold 8 hr比較圖ⅩⅡ 72 圖 4 25烘箱hold 8 hr比較圖ⅩⅣ 72 圖 4 26交聯劑的不同之TGA圖(a) 74 圖 4 27交聯劑的不同之TGA圖(b) 74 圖 4 28綜合比較之TGA圖 76 圖 4 29烘箱hold 8 hr比較圖ⅩⅤ 77 圖 5 1合成PACU反應圖 78 圖 5 2 PCDI之FT-IR 80 圖 5 3 PACU之FT-IR 80 圖 5 4經Ethyl acetate所洗出之PACU粉末之FT-IR 82 表目錄 表2 1多元異氰酸鹽的物理性質 [1] 4 表 2 2典型聚酯的性質[1] 5 表 2 3典型聚醚的性質[1] 7 表 2 4典型物理發泡劑的性質[6] 9 表 2 5部份填充料在PU上的應用[7] 11 表 3 1 100% CO2發泡部分數據表 41 表 3 2 100% Cyclopentane發泡之PUIR配方數據表 43 表 3 3 50% cyclopentane & 50% CO2配方數據表 44 表 3 4 100% CO2發泡之配方(A)數據表(第ㄧ代) 47 表 3 5 100% CO2發泡之配方(B)數據表(第二代) 49 表 3 6氧指數和燃燒性的關係 51 表 4 1以Tri-imide ether acid當主要變數的配方表 53 表 4 2 PC-41為主要變數之配方表 57 表 4 3 BE-188為主要變數之配方表 60 表 4 4 EMI為主要變數之配方表 62 表 4 5 EHA為主要變數之配方表 66 表 4 6 Polyol 為主要變數之配方表 67 表 4 7 Polyester polyol與Polyetherpolyol之比較配方表 69 表 4 8不同交聯劑的配方表 73 表 4 9最後成果比較配方表 75 表 5 1極性較低的溶劑所得到PACU的粉末 81 表 5 2極性較高的溶劑所得到PACU的粉末 81zh_TW
dc.language.isozh_TWzh_TW
dc.publisher化學工程學系zh_TW
dc.subjectrigid foamen_US
dc.subject硬質發泡體zh_TW
dc.subjectPUIRen_US
dc.title利用二氧化碳發泡製備抗熱之硬質發泡體研究zh_TW
dc.typeThesis and Dissertationzh_TW
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.openairetypeThesis and Dissertation-
item.cerifentitytypePublications-
item.fulltextno fulltext-
item.languageiso639-1zh_TW-
item.grantfulltextnone-
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