聚胺酯(Polyurethane)是由雙官能基或多官能基的異氰酸鹽
(Isocyanate)和不同種類的聚醇(Polyol)聚縮合(Polycondensation)
而成,為一種塊狀共聚合物(Block copolymer)[12]。並可藉由改變 異氰酸酯、聚醇、鏈延長劑的種類和比例,得到不同的性質。
PU 由低玻璃轉化溫度(Tg)的軟節鏈和高極性硬節鏈交互聚合 而成。軟鏈具有柔韌、橡膠和非結晶性的性質,主要由高分子量的聚 二醇(macroglycol;polyol)構成,在低應力下具高伸張性。硬鏈部
分主要由異氰酸酯與低分子量的聚二醇形成的胺基酸酯基團構成,或 與低分子量胺類形成尿素(urea group)構成,為交聯、結晶和極性 的短鏈節,於伸張時不變形。由於硬軟鏈節的性質差異,造成 PU 具 有微相分離的結構。另外,可藉著改變聚醇和異氰酸酯的比例,得到 不同軟硬的產物,其性質亦有不同。[13-14]
最早發現聚胺酯的是德國 Otto Bayer(於 1937 年)。具胺酯與其 他高分子材料最大的不同在於加工過程中即可控制最終產品的性 質,在結合其化學多樣性與結構對物性的影響,使得聚胺酯產品的硬 度可以從非常柔軟的彈性體到非常堅硬的塑膠,應用範圍十分廣泛。
一般說來,聚胺酯彈性體的優越性包括抗化學性及耐磨性佳,適當的 硬度及彈性模數,組織及血液適合性與良好的機械性質及延展性等 等;因而被大量運用在汽車、工程、塗料、家具、穿著用品及運動器 材等方面。
當壓克力系(acrylate)單體與聚胺酯寡聚物共聚合時,所得聚合 物不但能保留聚胺酯原有的特性,還可加入壓克力系特有的光學特 性。具有活性雙鍵的壓克力系列單體,與聚胺酯寡聚物聚合後還可控 制反應條件,使其雙鍵保持活性(例如,反應時加入自由基抑制劑),
而後可利用熱聚合或紫外光聚合以合成不同共聚合物;除此之外,吾 人還可利用不同壓克力系列來改變其耐熱性、機械性或光學特性等。
Mitsunobu Koshiba 等 人 以 異 佛 爾 酮 二 異 氰 酸 酯 ( IPDI )
( isophorone diisocyanate ) 及 甲 苯 二 異 氰 酸 酯 ( TDI )( toluene diisocyanate)為主體之聚胺酯壓克力樹酯,改變軟節(聚醇)的分子 量及架橋劑(cross-linker)的含量,經 UV 硬化後觀察其對機械性質 及玻璃轉化溫度之影響。結果發現隨著聚醇分子量的增加,玻璃轉化 溫度將隨之降低。架橋劑含量愈多,楊氏係數(Young’s modulus)及 極限拉力強度(ultimate tensile strength)亦隨之增加。而 IPDI 或 TDI 之改變對此性質並無明顯差異。[15]
T. A. Speckhard 等人指出,若於 UV 反應系中加入更多具反應活 性的稀釋劑(reactive diluent monomer),則在產物 DSC 圖譜中將出 現第二個更高溫的玻璃轉化溫度,因此機械強度及模數亦將隨之增 加。根據該文獻報導,若 PU 在 400 W 內,照射時間不超過 100 分鐘,
則由 FTIR 圖譜上並未發現 PU 有嚴重裂解之現象,故照射前後不需 考慮 PU 劣質化等問題。[16]
Han Do Kim 等人以改變 PU 之結構及反應系之稀釋劑單體、來 觀 察 其 對 一 級 光 纖 塗 佈 的 適 用 性 。 該 研 究 以 HMDI
( 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate )、 IPDI ( isophorone diisocyanate)作為氰酸酯來源,以 PBD(polybutadiene diol)、PPG
(polypropylene oxide diol)為軟節,並配合不同之烯基化物(作為稀
釋劑),如 VP(1-vinyl, 2-pyrrolidone)、LMA(lauryl methacrylate)、
AEHA(acrylic acid 2-ethyl hexyl ester)及 ABE(acrylic acid n-butyl ester)。結論指出該系列 PU 樹脂皆具有低玻璃轉化溫度、低溫時亦 具有低模數、高折射率及低黏度等特性,非常適用於一次光纖塗佈。
[17]