TWI695021B - 高分子化合物及其製造方法、防水膠材及燈具 - Google Patents

高分子化合物及其製造方法、防水膠材及燈具 Download PDF

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Abstract

一種高分子化合物及其製造方法、防水膠材及燈具。所述高分子化合物由以下式1表示。

Description

高分子化合物及其製造方法、防水膠材及燈具
本發明是有關於一種化合物，且特別是有關於一種高分子化合物及其製造方法、防水膠材及燈具。
一般來說，習知的防水膠條或密封材的材料為矽膠，其可用以將裝置進行密封，進而可隔絕水分，以保護該裝置。然而，傳統以矽膠作為材料的防水膠條具有下列缺點：防水膠條較容易堆積污垢灰塵、因彈性較差而導致貼合性不佳以及耐候性較差等問題。以燈具為例，當防水膠條的防水效果不佳時，水分容易進入燈具內，而造成電路短路等情況發生。
此外，熱塑性聚氨基甲酸酯（Thermoplastic Polyurethane，TPU）是一個功能性的彈性體，其性質包含耐磨擦力、減震性、柔韌性、彈性和耐化學性，因此也可用於製作防水膠條。然而，傳統的TPU通常使用聚酯作為軟鏈段，其不耐水解，降低了材料的耐用程度。
本發明提供一種高分子化合物，其具備較佳貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。
本發明提供一種高分子化合物的製造方法，其可製造出具有較佳物性的高分子化合物。
本發明提供一種防水膠材，其具有較佳的貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。
本發明提供一種燈具，其具有較佳的防水性。
本發明的高分子化合物，其由式1表示：
Figure 02_image001
式1 在式1中，R 1為
Figure 02_image006
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
或
Figure 02_image014
，R 2由式2-1或式2-2表示，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數，
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1，
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數， A由式3-1或式3-2表示，
Figure 02_image020
式3-1 R 3為-(CH 2) c-，c為6以下的正整數，
Figure 02_image022
式3-2。
在本發明的一實施例中，上述高分子化合物中的A由式3-1表示，且上述高分子化合物的分子量可為20,000至84,000。
在本發明的一實施例中，上述的高分子化合物中的A由式3-2表示，且上述高分子化合物的分子量可為14,000至76,000。
本發明的高分子化合物的製造方法，包括使由OCN-R 1-NCO表示的化合物及由HO-R 2-OH表示的化合物進行聚合反應，以形成由式4表示的聚合物，
Figure 02_image024
式4 在式4中，R 1為
Figure 02_image006
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
或
Figure 02_image014
，R 2由式2-1或式2-2表示，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1，
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數。
在本發明的一實施例中，上述製造方法中的OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH的比例可為1：1至2：1。
在本發明的一實施例中，上述R 2由式2-1表示，且製造由HO-R 2-OH表示的化合物步驟包括使鄰苯二甲酸酐與由式5-1表示的化合物反應，
Figure 02_image028
式5-1 a為0或1。
在本發明的一實施例中，上述R 2由式2-2表示，且製造由HO-R 2-OH表示的化合物步驟包括：使2,6-吡啶二甲醇（2,6-pyridinedimethanol）與由式5-2表示的化合物反應， HOOC-(CF 2) b-HOOC 式5-2 b為3至6的正整數。
在本發明的一實施例中，上述的製造方法更包括使由式4表示的聚合物進行鏈延長反應或固化反應而形成由式1表示的高分子化合物，其中，
Figure 02_image001
式1 在式1中，R 1為
Figure 02_image006
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
或
Figure 02_image014
，R 2由式2-1或式2-2表示，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數，
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1，
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數， A由式3-1或式3-2表示，
Figure 02_image020
式3-1 R 3為-(CH 2) c-，c為6以下的正整數，
Figure 02_image022
式3-2。
在本發明的一實施例中，上述鏈延長反應包括使由式4表示的聚合物與HO-R 3-OH反應，其中所得到的高分子化合物中的A由式3-1表示。
在本發明的一實施例中，上述製造方法中的OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH的比例為4：3.5：0.5至4：2：2。
在本發明的一實施例中，上述固化反應包括使由式4表示的聚合物與濕氣反應，其中所得到的高分子化合物中的A由式3-2表示。
本發明的防水膠材，包括上述高分子化合物。
本發明的燈具，包括燈罩、底座與上述防水膠材，其中防水膠材配置在所述底座與所述燈罩的結合位置。
本發明的高分子化合物，其硬鏈段包括芳香基、脂肪族基或其組合，且其軟鏈段包括由式2-1或式2-2表示的基團：
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1，
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數。
在本發明的一實施例中，上述硬鏈段的芳香族可包括苯環、雙苯環、吡啶、雙吡啶、吡喃或六員環雜環結構。上述硬鏈段的脂肪族可包括脂環族、烯類、烷烴類、醚類、酮類或酯類。在硬鏈段的脂肪族中，烷類上的支鏈側基更可包括氧、氮或硫等元素。
基於上述，本發明所提供的高分子化合物為由式1表示的化合物，因此具備較佳的貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。此外，本發明所提供的高分子化合物的製造方法可製造出具有較佳物性的高分子化合物。另外，本發明所提供的防水膠材，其材料為高分子化合物，因此具有較佳的貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。另一方面，在本發明所提供的燈具中，將上述防水膠材配置於底座與燈罩的結合位置，因此可提升燈具的防水性，以防止因水分進入燈具內部而使電路短路的情況產生，從而提高燈具的耐用性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
在本文中，由「一數值至另一數值」表示的範圍，是一種避免在說明書中一一列舉該範圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值範圍的記載，涵蓋該數值範圍內的任意數值以及由該數值範圍內的任意數值界定出的較小數值範圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值範圍一樣。
在本文中，有時以鍵線式（skeleton formula）表示化合物或基團的結構。這種表示法可以省略碳原子、氫原子以及碳氫鍵。當然，結構式中有明確繪出原子或原子基團的，則以繪示者為準。
在本文中，當基團以鍵線式表示時，以波浪線「
Figure 02_image037
」來表示該基團與其它化合物或基團的連結位置。
本發明的一個實施例提供一種由以下式1表示的高分子化合物，其為一種熱塑性聚氨基甲酸酯（TPU）。在一些實施例中，高分子化合物的硬鏈段包括芳香基、脂肪族基或其組合（如，R 1的基團），且上述高分子化合物的軟鏈段包括由式2-1或式2-2表示的基團。上述硬鏈段的芳香族可包括苯環、雙苯環、吡啶、雙吡啶、吡喃或六員環雜環結構。上述硬鏈段的脂肪族可包括脂環族、烯類、烷烴類、醚類、酮類或酯類。在硬鏈段的脂肪族中，烷類上的支鏈側基更可包括氧、氮或硫等元素。
Figure 02_image001
式1
在式1中，R 1為
Figure 02_image006
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
或
Figure 02_image014
。
在式1中，R 2由式2-1或式2-2表示。
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1。由於本實施例的高分子化合物中的軟鏈段具有由式2-1表示的基團，因此可具有較佳的耐水解性，且可具有明顯的相轉變的溫度轉折點，使高分子化合物更容易加工塑形。
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數。由於本實施例的高分子化合物中的軟鏈段具有由式2-2表示的基團，因此可具有較佳的形狀恢復性，進而可達到易加工及重複使用的特性，且解決了傳統的TPU的易水解與不耐用的問題，更解決了目前燈具所使用的矽膠易卡汙垢及無法重複使用的問題。
在式1中，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數。
在本發明一些實施例中，A可由式3-1或式3-2表示。當A由式3-1表示時，由式1表示的高分子化合物的分子量範圍可為20,000至84,000。當A由式3-2表示時，由式1表示的高分子化合物的分子量範圍可為14,000至76,000。
Figure 02_image020
式3-1
Figure 02_image022
式3-2
在本發明一些實施例中，R 3為-(CH 2) c-，c為6以下的正整數。換句話說，R 3可為亞甲基或為直鏈狀伸烷基，其碳數在6個碳以內。R 3的碳數有一定的限制，舉例來說，R 3的碳數較佳為不超過6個，當碳數超過6個時，會造成高分子化合物的分子排列離亂或反應性變差，造成高分子化合物的物性變差。
此外，式1中的A可以延長高分子化合物的長度，增加其分子量，藉此可更進一步地提升物性（如，機械強度與耐熱性）。
在一些實施例中，在式1中的R 2由式2-1表示且A由式3-1表示的情況下，n為12以下的正整數，m為22以下的正整數，x為38以下的正整數。在式1中的R 2由式2-1表示且A由式3-2表示的情況下，n為12以下的正整數，m為22以下的正整數，x為30以下的正整數。在式1中的R 2由式2-2表示且A由式3-1表示的情況下，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數。在式1中的R 2由式2-2表示且A由式3-2表示的情況下，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為36以下的正整數。
基於上述可知，上述實施例的高分子化合物為由式1表示的化合物，因此具備較佳貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。
＜製造方法＞
在本發明的一個實施例中，高分子化合物的製造方法包括：使由HO-R 2-OH表示的化合物及由OCN-R 1-NCO表示的化合物進行聚合反應，以形成由式4表示的聚合物。上述聚合反應的可在通入氮氣的環境下進行。然而，本發明並不限制於以此為限。反應的溫度可為70至90攝氏度。反應進行時使用機械攪拌機進行攪拌，轉速可為100 rpm至300 rpm。反應時間可為1小時至3小時。
Figure 02_image024
式4
在式4中，R 1為
Figure 02_image006
、
Figure 02_image008
、
Figure 02_image010
、
Figure 02_image012
或
Figure 02_image014
。n為18以下的正整數，m為25以下的正整數。
R 2由式2-1或式2-2表示。
Figure 02_image016
式2-1 在式2-1中，a為0或1。
Figure 02_image018
式2-2 在式2-2中，b為3至6的正整數。
在本發明的一些實施例中，R 2由式2-1表示，且HO-R 2-OH可以通過以下方法合成：使鄰苯二甲酸酐與由式5-1表示的化合物聚合反應。上述聚合反應的條件包括在通入氮氣的環境下聚合。然本發明並不以此為限，只要所通入氣體不參與製造高分子化合物時所進行的反應即可。在一實施例中，反應時間可為12小時。反應時間也可根據實際需要調整。鄰苯二甲酸酐與由式5-1表示的化合物的莫耳比可為1：1，但並不以此為限。
Figure 02_image028
式5-1 a為0或1。
在本發明的一些實施例中，R 2由式2-2表示，且HO-R 2-OH可以通過以下方法合成：使2,6-吡啶二甲醇與由式5-2表示的化合物反應。此外，在上述反應中，可加入二丁基氧化錫（dibutyltin oxide）作為反應助劑。上述聚合反應的條件包括在通入氮氣的環境下聚合。然本發明並不以此為限，只要所通入氣體不參與製造高分子化合物時所進行的反應即可。在一實施例中，反應時間可為12小時，且反應溫度可為200°C。反應時間與反應溫度也可根據實際需要調整。2,6-吡啶二甲醇與由式5-2表示的化合物的莫耳比可為1：1，但並不以此為限。 HOOC-(CF 2) b-HOOC 式5-2 b為3至6的正整數。
在一實施例中，聚合物的合成方法為使HO-R 2-OH及OCN-R 1-NCO在通入氮氣的環境下攪拌反應，其中OCN-R 1-NCO與HO-R 2-OH的莫耳比可為1:1至2:1。
上述高分子化合物的製造方法更包括使所述由式4表示的聚合物進行鏈延長反應，以形成由式1表示的高分子化合物。所述鏈延長反應包括使由式4表示的所述聚合物與HO-R 3-OH（鏈延長劑）反應。舉例來說，在形成式4表示的所述聚合物之後，使由式4表示的所述聚合物與HO-R 3-OH在反應容器中繼續反應1小時至3小時（如，2小時）。此實施例中，經由上述鏈延長反應所得到的由式1表示的高分子化合物中的A可為-O-R 3-O-。OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH的比例為4：3.5：0.5至4：2：2。舉例來說，OCN-R 1-NCO、HO-R 2-OH以及HO-R 3-OH的莫耳比可為4:3.5:0.5、4:3:1、4:2.5:1.5、4:2:2，但本發明並不以此為限。
在一些實施例中，使所述由式4表示的聚合物進行固化反應，以形成由式1表示的高分子化合物。所述固化反應是將聚合物與濕氣反應。舉例來說，可將聚合物置於相對濕度為45%以上的環境下放置6小時至24小時（如，在相對濕度為80%，放置6小時），以使聚合物與空氣中的H 2O反應。在此實施例中，經由上述固化反應所得到的由式1表示的高分子化合物中的A可為氧基。
在一些實施例中，由鏈延長反應所獲得的高分子化合物的分子量可大於由固化反應所獲得的高分子化合物的分子量。舉例來說，由鏈延長反應所獲得的高分子化合物的分子量範圍可為20,000至84,000。在固化反應中，由固化反應所獲得的高分子化合物的分子量範圍可為14,000至76,000。
此外，為了進行鏈延長反應或固化反應，在由HO-R 2-OH表示的化合物及由OCN-R 1-NCO表示的化合物的聚合反應中，會使用OCN-R 1-NCO。如此一來，在鏈延長反應或固化反應中，式4所示的聚合物兩端的NCO基團、OCN-R 1-NCO與HO-R 3-OH會進行反應，使得聚合物的主鏈進一步延伸。
在一些實施例中，製造高分子化合物的方法中也可以不進行鏈延長反應或固化反應。換句話說，在得到前述的由式4表示的聚合物後即可中止反應。
基於上述可知，上述實施例的高分子化合物的製造方法可製作出具有較佳物性的高分子化合物。
此外，在本發明的一實施例中，防水膠材包括上述高分子化合物，因此可具有較佳的貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性及易加工性。如此一來，上述實施例的防水膠材解決了傳統的聚酯型TPU易水解不耐用的缺點及目前燈具使用的矽膠易堆積汙垢、耐候性較差與貼合性較差的問題。
圖1是本發明一實施例的燈具的示意圖。圖2是圖1的部分放大圖。
請參考圖1與圖2，燈具包括燈罩100、底座200與防水膠材300。防水膠材300配置在底座200與燈罩100的結合位置。防水膠材300可為防水膠條。防水膠材300的材料例如是使用上述實施例中的高分子化合物。
基於上述可知，在上述實施例的燈具中，由於將上述實施例的防水膠材300配置於底座200與燈罩100的結合位置，因此可提升燈具的防水性，以防止因水分進入燈具內部而使電路短路的情況產生，從而提高燈具的耐用性。
＜實驗例1＞
＜合成2-（1,3-二羥基-2-甲基丙烷-2-基）異吲哚-1,3-二酮（2-(1,3-dihydroxy-2-methylpropan-2-yl)isoindoline-1,3-dione， DMID）＞
將由式6表示的鄰苯二甲酸酐與由式7表示的2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇（2-amino-2-methylpropane-1,3-diol）以莫耳比1:1加到反應容器中，在通入氮氣的環境下並在室溫下攪拌反應12小時，最後獲得由式8表示的DMID。
Figure 02_image050
＜合成實例1-1-1至合成實例1-4＞
＜合成實例1-1-1＞
首先將1,6-己二異氰酸酯（1,6-Diisocyanatohexane，HDI）以及DMID加到500ml三頸反應瓶中，並加熱至80°C，且使用機械攪拌機在轉速為200rpm的條件下混合。反應2小時後，形成TPU聚合物。然後，加入1,4-丁二醇（1,4-butanediol）至三頸反應瓶中，繼續進行鏈延長反應2小時，最後形成經鏈延長的TPU聚合物（高結晶性聚氨基甲酸酯防水膠條）。反應中HDI：DMID：1,4-丁二醇的比例為4：3.5：0.5。
＜合成實例1-1-2至1-1-3＞
合成實例1-1-2以及1-1-3與合成實例1-1-1合成方法相似，差別在於合成實例1-1-2以及1-1-3的HDI：DMID：1,4-丁二醇的比例分別為4：3：1以及4：2.5：1.5。
＜合成實例1-2-1至1-2-3＞
合成實例1-2-1至1-2-3與合成實例1-1-1至1-1-3的合成方法相似，差別在於1,4-丁二醇被替換成1,5-戊二醇（1,5-pentanediol）。
＜合成實例1-3-1至1-3-3＞
合成實例1-3-1至1-3-3與合成實例1-1-1至1-1-3的合成方法相似，差別在於1,4-丁二醇被替換成1,6-已二醇（1,6-hexanediol）。
＜合成實例1-4＞
合成實例1-4與合成實例1-1-1合成方法相似，其差別如下。在合成實例中1-4中，HDI：DMID的比例為4：3，且在形成TPU聚合物之後，並未添加鏈延長劑（亦即，未進行鏈延長反應），而是放置在相對濕度為45%以上的環境24小時，使TPU聚合物與空氣中的濕氣進行固化，而獲得經固化的TPU聚合物。
表1
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例1-1-1 HDI DMID 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例1-1-2 HDI DMID 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例1-1-3 HDI DMID 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例1-2-1 HDI DMID 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例1-2-2 HDI DMID 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例1-2-3 HDI DMID 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例1-3-1 HDI DMID 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例1-3-2 HDI DMID 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例1-3-3 HDI DMID 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例1-4 HDI DMID - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為20,000~38,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為14,000~20,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例2-1-1至2-4＞
合成實例2-1-1至2-1-3、2-2-1至2-2-3、2-3-1至2-3-3以及2-4的合成方法分別與合成實例1-1-1至1-1-3、1-2-1至1-2-3、1-3-1至1-3-3以及1-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯（4,4'-diphenylmethane diisocyanate，MDI）。
表2
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例2-1-1 MDI DMID 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例2-1-2 MDI DMID 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例2-1-3 MDI DMID 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例2-2-1 MDI DMID 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例2-2-2 MDI DMID 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例2-2-3 MDI DMID 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例2-3-1 MDI DMID 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例2-3-2 MDI DMID 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例2-3-3 MDI DMID 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例2-4 MDI DMID - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為26,000~41,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為22,000~26,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例3-1-1至3-4＞
合成實例3-1-1至3-1-3、3-2-1至3-2-3、3-3-1至3-3-3以及3-4的合成方法分別與合成實例1-1-1至1-1-3、1-2-1至1-2-3、1-3-1至1-3-3以及1-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成甲苯-2,4-二異氰酸酯（toluene-2,4-diisocyanate，TDI）。
表3
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例3-1-1 TDI DMID 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例3-1-2 TDI DMID 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例3-1-3 TDI DMID 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例3-2-1 TDI DMID 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例3-2-2 TDI DMID 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例3-2-3 TDI DMID 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例3-3-1 TDI DMID 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例3-3-2 TDI DMID 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例3-3-3 TDI DMID 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例3-4 TDI DMID - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為28,000~43,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為23,000~27,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例4-1-1至4-4＞
合成實例4-1-1至4-1-3、4-2-1至4-2-3、4-3-1至4-3-3以及4-4的合成方法分別與合成實例1-1-1至1-1-3、1-2-1至1-2-3、1-3-1至1-3-3以及1-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成異佛爾酮二異氰酸酯（isophorone diisocyanate，IPDI）。
表4
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例4-1-1 IPDI DMID 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例4-1-2 IPDI DMID 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例4-1-3 IPDI DMID 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例4-2-1 IPDI DMID 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例4-2-2 IPDI DMID 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例4-2-3 IPDI DMID 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例4-3-1 IPDI DMID 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例4-3-2 IPDI DMID 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例4-3-3 IPDI DMID 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例4-4 IPDI DMID - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為23,000~39,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為19,000~24,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例5-1-1至5-4＞
合成實例5-1-1至5-1-3、5-2-1至5-2-3、5-3-1至5-3-3以及5-4的合成方法分別與合成實例1-1-1至1-1-3、1-2-1至1-2-3、1-3-1至1-3-3以及1-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成1-異氰酸基-4-[（4-異氰酸基環己基）甲基]環己烷（1-isocyanato-4-[(4-isocyanatocyclohexyl)methyl]cyclohexane，H 12MDI）。
表5
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例5-1-1 H 12MDI DMID 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例5-1-2 H 12MDI DMID 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例5-1-3 H 12MDI DMID 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例5-2-1 H 12MDI DMID 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例5-2-2 H 12MDI DMID 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例5-2-3 H 12MDI DMID 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例5-3-1 H 12MDI DMID 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例5-3-2 H 12MDI DMID 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例5-3-3 H 12MDI DMID 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例5-4 H 12MDI DMID - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為25,000~36,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為19,000~23,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜防水膠條＞
將上述合成實例1-1-1至5-4的TPU聚合物製成防水膠條進行測試。測試結果顯示，上述合成實例所製作的防水膠條在各種物性（如，彈性、防水性、貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性、易加工性、機械強度、耐熱性及耐黃化等）的表現都十分良好。特別是，使用HDI合成的防水膠條具有優異的彈性，使用MDI合成的防水膠條具有優異的機械強度及耐熱性，且使用HDI或IPDI合成的防水膠條具有優異的耐黃化及耐候性。
＜實驗例2＞
＜合成全氟丙烷-1,3-二基雙（2-（6-（羥甲基）吡啶-2-基）乙酸酯））（perfluoropropane-1,3-diyl bis(2-(6-(hydroxymethyl)pyridin-2-yl)acetate)，PDHA）＞
將由式9表示的2,6-吡啶二甲醇、由式10表示的2,2,3,3,4,4-六氟戊二酸(2,2,3,3,4,4-hexafluoropentanedioic acid)與作為反應助劑的二丁基氧化錫以莫耳比2:1:1.2加到反應容器中，在通入氮氣的環境下並在200°C攪拌反應12小時，最後獲得由式11表示的PDHA。
Figure 02_image052
＜合成實例6-1-1至合成實例10-4＞
＜合成實例6-1-1＞
首先將HDI以及PDHA加到500ml三頸反應瓶中，並加熱至80°C，且使用機械攪拌機在轉速為200rpm的條件下混合。反應2小時後，形成TPU聚合物。然後，加入1,4-丁二醇至三頸反應瓶中，繼續進行鏈延長反應2小時，最後形成經鏈延長的TPU聚合物（含氟形狀記憶聚氨基甲酸酯防水膠條）。反應中HDI：PDHA：1,4-丁二醇的比例為4：3.5：0.5。
＜合成實例6-1-2至6-1-3＞
合成實例6-1-2以及6-1-3與合成實例6-1-1合成方法相似，差別在於合成實例6-1-2以及6-1-3的HDI：PDHA：1,4-丁二醇的比例分別為4：3：1以及4：2.5：1.5。
＜合成實例6-2-1至6-2-3＞
合成實例6-2-1至6-2-3與合成實例6-1-1至6-1-3的合成方法相似，差別在於1,4-丁二醇被替換成1,5-戊二醇。
＜合成實例6-3-1至6-3-3＞
合成實例6-3-1至6-3-3與合成實例6-1-1至6-1-3的合成方法相似，差別在於1,4-丁二醇被替換成1,6-已二醇。
＜合成實例6-4＞
合成實例6-4與合成實例6-1-1合成方法相似，其差別如下。在合成實例中6-4中，HDI：PDHA的比例為4：3，且在形成TPU聚合物之後，並未添加鏈延長劑（亦即，未進行鏈延長反應），而是放置在相對濕度為45%以上的環境24小時，使TPU聚合物與空氣中的濕氣進行固化，而獲得經固化的TPU聚合物。
表6
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例6-1-1 HDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例6-1-2 HDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例6-1-3 HDI PDHA 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例6-2-1 HDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例6-2-2 HDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例6-2-3 HDI PDHA 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例6-3-1 HDI PDHA 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例6-3-2 HDI PDHA 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例6-3-3 HDI PDHA 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例6-4 HDI PDHA - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為41,000~52,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為33,000~42,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例7-1-1至7-4＞
合成實例7-1-1至7-1-3、7-2-1至7-2-3、7-3-1至7-3-3以及7-4的合成方法分別與合成實例6-1-1至6-1-3、6-2-1至6-2-3、6-3-1至6-3-3以及6-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成MDI。
表7
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例7-1-1 MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例7-1-2 MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例7-1-3 MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例7-2-1 MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例7-2-2 MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例7-2-3 MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例7-3-1 MDI PDHA 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例7-3-2 MDI PDHA 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例7-3-3 MDI PDHA 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例7-4 MDI PDHA - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為63,000~81,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為57,000~72,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例8-1-1至8-4＞
合成實例8-1-1至8-1-3、8-2-1至8-2-3、8-3-1至8-3-3以及8-4的合成方法分別與合成實例6-1-1至6-1-3、6-2-1至6-2-3、6-3-1至6-3-3以及6-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成TDI。
表8
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例8-1-1 TDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例8-1-2 TDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例8-1-3 TDI PDHA 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例8-2-1 TDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例8-2-2 TDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例8-2-3 TDI PDHA 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例8-3-1 TDI PDHA 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例8-3-2 TDI PDHA 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例8-3-3 TDI PDHA 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例8-4 TDI PDHA - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為68,000~84,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為59,000~76,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例9-1-1至9-4＞
合成實例9-1-1至9-1-3、9-2-1至9-2-3、9-3-1至9-3-3以及9-4的合成方法分別與合成實例6-1-1至6-1-3、6-2-1至6-2-3、6-3-1至6-3-3以及6-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成IPDI。
表9
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例9-1-1 IPDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例9-1-2 IPDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例9-1-3 IPDI PDHA 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例9-2-1 IPDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例9-2-2 IPDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例9-2-3 IPDI PDHA 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例9-3-1 IPDI PDHA 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例9-3-2 IPDI PDHA 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例9-3-3 IPDI PDHA 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例9-4 IPDI PDHA - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為54,000~68,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為48,000~52,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜合成實例10-1-1至10-4＞
合成實例10-1-1至10-1-3、10-2-1至10-2-3、10-3-1至10-3-3以及10-4的合成方法分別與合成實例6-1-1至6-1-3、6-2-1至6-2-3、6-3-1至6-3-3以及6-4的合成方法相似，差別在於將HDI替換成H 12HDI。
表10
  OCN-R 1-NCO HO-R 2-OH HO-R 3-OH OCN-R 1-NCO：HO-R 2-OH：HO-R 3-OH
合成實例10-1-1 H 12MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3.5：0.5
合成實例10-1-2 H 12MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：3：1
合成實例10-1-3 H 12MDI PDHA 1,4-丁二醇 4：2.5：1.5
合成實例10-2-1 H 12MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3.5：0.5
合成實例10-2-2 H 12MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：3：1
合成實例10-2-3 H 12MDI PDHA 1,5-戊二醇 4：2.5：1.5
合成實例10-3-1 H 12MDI PDHA 1,6-已二醇 4：3.5：0.5
合成實例10-3-2 H 12MDI PDHA 1,6-已二醇 4：3：1
合成實例10-3-3 H 12MDI PDHA 1,6-已二醇 4：2.5：1.5
合成實例10-4 H 12MDI PDHA - 4：3：0
在上述合成實例中，經鏈延長的TPU聚合物的分子量為36,000~68,000，且經固化的TPU聚合物的分子量為28,000~44,000。由於經鏈延長的TPU聚合物的分子量較大，因此具有較佳的機械性質與熱穩定性。
＜防水膠條＞
將上述合成實例6-1-1至10-4的TPU聚合物製成防水膠條進行測試。測試結果顯示，上述合成實例所製作的防水膠條在各種物性（如，彈性、形狀恢復性、防水性、貼合性、抗污性、耐候性、耐水解性、易加工性、機械強度、耐熱性及耐黃化等）的表現都十分良好。特別是，使用HDI合成的防水膠條具有優異的彈性，使用MDI合成的防水膠條具有優異的機械強度及耐熱性，且使用H 12MDI或IPDI合成的防水膠條具有優異的耐黃化及耐候性。就形狀恢復性而言，從最佳到最差依序為使用HDI合成的防水膠條、使用H 12MDI合成的防水膠條、使用MDI合成的防水膠條、使用IPDI合成的防水膠條與使用TDI合成的防水膠條。此外，使用IPDI合成的防水膠條的形狀恢復性比使用MDI合成的防水膠條約低8%且比使用H 12MDI合成的防水膠條約低15%。使用TDI合成的防水膠條的形狀恢復性比使用IPDI合成的防水膠條約低10%。
綜上所述，上述實施例的高分子化合物（高結晶性聚氨基甲酸酯）可具有較佳的物性。此外，上述實施例的高分子化合物的製造方法可製造出具有較佳物性的高分子化合物。另外，上述實施例的防水膠材的材料包括上述高分子化合物，因此具有較佳的物性。另一方面，在上述實施例的燈具中，將上述防水膠材配置於底座與燈罩的結合位置，因此可提升燈具的防水性，從而提高燈具的耐用性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100:燈罩 200:底座 300:防水膠材
圖1是本發明一實施例的燈具的示意圖。 圖2是圖1的部分放大圖。
Figure 01_image001
100:燈罩
200:底座
300:防水膠材

Claims (15)

  1. 一種高分子化合物，其由式1表示：
    Figure 108102544-A0305-02-0031-1
     在式1中，R1為
    Figure 108102544-A0305-02-0031-25
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0031-24
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0031-23
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0031-21
    或
    Figure 108102544-A0305-02-0031-22
    ，R2由式2-1或式2-2表示，n為18以下 的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0031-2
     在式2-1中，a為0或1，
    Figure 108102544-A0305-02-0031-3
     在式2-2中，b為3至6的正整數，A由式3-1或式3-2表示，
    Figure 108102544-A0305-02-0031-4
     R3為-(CH2)c-，c為6以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0032-5
  2. 如申請專利範圍第1項所述的高分子化合物，其中A由式3-1表示，且所述高分子化合物的分子量為20,000至84,000。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的高分子化合物，其中A由式3-2表示，且所述高分子化合物的分子量為14,000至76,000。
  4. 一種高分子化合物的製造方法，包括：使由OCN-R1-NCO表示的化合物及由HO-R2-OH表示的化合物進行聚合反應，以形成由式4表示的聚合物，
    Figure 108102544-A0305-02-0032-6
     在式4中，R1為
    Figure 108102544-A0305-02-0032-28
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0032-30
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0032-31
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0032-26
    或
    Figure 108102544-A0305-02-0032-27
    ，R2由式2-1或式2-2表示，n為18以下 的正整數，m為25以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0032-7
     在式2-1中，a為0或1，
    Figure 108102544-A0305-02-0033-9
     在式2-2中，b為3至6的正整數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的高分子化合物製造方法，其中OCN-R1-NCO：HO-R2-OH的比例為1：1至2：1。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的高分子化合物製造方法，其中R2由式2-1表示，且製造由HO-R2-OH表示的化合物步驟，包括：使鄰苯二甲酸酐與由式5-1表示的化合物反應，
    Figure 108102544-A0305-02-0033-10
     a為0或1。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的高分子化合物製造方法，其中R2由式2-2表示，且製造由HO-R2-OH表示的化合物步驟，包括：使2,6-吡啶二甲醇與由式5-2表示的化合物反應，HOOC-(CF2)b-HOOC 式5-2 b為3至6的正整數。
  8. 如申請專利範圍第4項所述的高分子化合物製造方法，更包括使由式4表示的所述聚合物進行鏈延長反應或固化反應而形成由式1表示的高分子化合物，其中，
    Figure 108102544-A0305-02-0034-11
     在式1中，R1為
    Figure 108102544-A0305-02-0034-35
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0034-36
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0034-37
    、
    Figure 108102544-A0305-02-0034-32
    或
    Figure 108102544-A0305-02-0034-34
    ，R2由式2-1或式2-2表示，n為18以下 的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0034-12
     在式2-1中，a為0或1，
    Figure 108102544-A0305-02-0034-13
     在式2-2中，b為3至6的正整數，A由式3-1或式3-2表示，
    Figure 108102544-A0305-02-0034-14
     R3為-(CH2)c-，c為6以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0034-15
  9. 如申請專利範圍第8項所述的高分子化合物製造方法，其中所述鏈延長反應包括：使由式4表示的所述聚合物與HO-R3-OH反應，其中所得到的所述高分子化合物中的A由式3-1表示。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的高分子化合物製造方法，其中OCN-R1-NCO：HO-R2-OH：HO-R3-OH的比例為4：3.5：0.5至4：2：2。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的高分子化合物製造方法，其中所述固化反應包括：使由式4表示的所述聚合物與濕氣反應，其中所得到的所述高分子化合物中的A由式3-2表示。
  12. 一種防水膠材，包括如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的高分子化合物。
  13. 一種燈具，包括燈罩、底座與如申請專利範圍第12項所述的防水膠材，其中所述防水膠材配置在所述底座與所述燈罩的結合位置。
  14. 一種高分子化合物，其由式1表示：
    Figure 108102544-A0305-02-0035-16
     在式1中，n為18以下的正整數，m為25以下的正整數，x為45以下的正整數，R1為硬鏈段且R2為軟鏈段，所述硬鏈段包括芳香 基、脂肪族基或其組合，且所述軟鏈段包括由式2-1或式2-2表示的基團：
    Figure 108102544-A0305-02-0036-17
     在式2-1中，a為0或1，
    Figure 108102544-A0305-02-0036-18
     在式2-2中，b為3至6的正整數，且A由式3-1或式3-2表示，
    Figure 108102544-A0305-02-0036-20
     R3為-(CH2)c-，c為6以下的正整數，
    Figure 108102544-A0305-02-0036-19
  15. 如申請專利範圍第14項所述的高分子化合物，其中所述硬鏈段的芳香族包括苯環、雙苯環、吡啶、雙吡啶、吡喃或六員環雜環結構，且所述硬鏈段的脂肪族包括脂環族、烯類、烷烴類、醚類、酮類或酯類。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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