第054篇｜軟鏈段
第054篇｜軟鏈段
Soft Segment
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一句話定義
軟鏈段（Soft Segment）是指高分子結構中玻璃轉移溫度（Tg）較低、柔軟性較高且具有較大鏈段活動能力的分子區域，其主要提供材料彈性、柔韌性、延伸率與低溫性能，是聚氨酯（PU）與熱塑性彈性體（TPE）設計的重要組成。
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為什麼重要
許多人第一次接觸聚氨酯（PU）時。
常會發現一個有趣現象。
同樣都叫做PU。
卻可能呈現完全不同的外觀與性能。
有些像橡膠。
有些像塑膠。
有些甚至接近金屬般堅硬。
造成差異的重要原因之一。
便是Soft Segment。
在現代高分子工程中。
材料性能並非單純由化學組成決定。
而是來自不同結構區域的協同作用。
其中：
Soft Segment
負責柔軟。
⸻
Hard Segment
負責強度。
⸻
兩者共同構成高分子微觀結構。
因此理解Soft Segment。
等於理解PU、TPU、TPE、部分壓敏膠與彈性體材料的核心設計原理。
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基本原理
高分子鏈並非一定均勻一致。
某些材料內部。
會同時存在：
• 柔軟區域
• 剛性區域
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其中柔軟區域稱為：
Soft Segment。
⸻
其特徵包括：
• 低Tg
• 高活動性
• 高延伸率
• 高柔韌性
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當材料受到外力時。
軟鏈段能夠發生形變。
吸收能量。
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當外力解除後。
部分系統可恢復原狀。
形成彈性行為。
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因此Soft Segment是彈性體的重要來源。
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軟鏈段的來源
在PU系統中。
Soft Segment通常來自：
Polyol（多元醇）。
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例如：
Polyether Polyol
聚醚多元醇
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Polyester Polyol
聚酯多元醇
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Polycarbonate Polyol
聚碳酸酯多元醇
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Polycaprolactone Polyol
聚己內酯多元醇
⸻
不同多元醇。
將形成不同軟鏈段特性。
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軟鏈段主要特徵
低玻璃轉移溫度
通常低於室溫。
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高鏈段活動能力
鏈段容易移動。
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高柔韌性
可承受較大變形。
⸻
高延伸率
增加材料韌性。
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良好低溫性能
降低脆化風險。
⸻
提升潤濕能力
有利接著形成。
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軟鏈段與硬鏈段
在許多PU系統中。
高分子結構可視為：
Soft Segment
• ●
Hard Segment
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共同組成。
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Soft Segment
提供：
• 彈性
• 柔韌性
• 延伸率
⸻
Hard Segment
提供：
• 強度
• 耐熱性
• 模數
⸻
兩者比例。
決定最終材料性能。
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重要數據
常見軟鏈段Tg
軟鏈段種類 Tg(°C)
Polyether -70 ~ -40
Polyester -40 ~ -20
Polycarbonate -30 ~ -10
Polycaprolactone -60 ~ -40
⸻
Soft Segment增加對性能影響
Soft Segment增加 趨勢
柔韌性 ↑
延伸率 ↑
韌性 ↑
低溫性能 ↑
初黏力 ↑
模數 ↓
強度 ↓
耐熱性 ↓
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微相分離（Microphase Separation）
PU系統最重要的特徵之一。
便是：
Microphase Separation
微相分離。
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Soft Segment與Hard Segment極性不同。
⸻
因此容易形成：
• 軟相（Soft Phase）
• 硬相（Hard Phase）
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兩者於奈米尺度分離。
形成特殊微觀結構。
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這也是PU兼具：
柔軟性
與
高強度
的重要原因。
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軟鏈段與Tg關係
Soft Segment通常具有低Tg。
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因此：
室溫下鏈段仍具有活動能力。
⸻
例如：
Polyether PU。
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軟鏈段Tg可能低於-50°C。
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因此低溫柔韌性極佳。
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軟鏈段與接著工程的關係
Soft Segment直接影響：
Wetting
潤濕能力。
⸻
Tack
初黏力。
⸻
Flexibility
柔韌性。
⸻
Peel Strength
剝離強度。
⸻
Impact Resistance
耐衝擊性。
⸻
軟鏈段比例增加時。
接著劑較容易形成界面接觸。
⸻
但內聚強度可能下降。
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因此需要與Hard Segment平衡設計。
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TPU典型案例
TPU為典型：
Soft Segment
• ●
Hard Segment
系統。
⸻
Polyol形成軟鏈段。
⸻
MDI或HDI形成硬鏈段。
⸻
透過比例調整。
可獲得：
• 軟質TPU
• 中硬度TPU
• 高硬度TPU
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無溶劑PU典型案例
軟包裝無溶劑PU系統中。
Soft Segment影響：
• 貼合柔韌性
• 耐摺性
• 耐低溫性能
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因此食品包裝與冷凍包裝。
通常需要較高比例軟鏈段。
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常見應用
TPU
熱塑性聚氨酯。
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PU Adhesive
聚氨酯接著劑。
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Solvent-Free PU
無溶劑貼合。
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PSA
感壓膠系統。
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Sealant
密封膠。
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Elastomer
高分子彈性體。
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相關名詞
• Hard Segment
• Glass Transition Temperature
• Glass Transition
• Polymer Morphology
• Phase Separation
• Polymer Compatibility
• Polyol
• Polyurethane
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FAQ
Q1：Soft Segment越多越好嗎？
不一定。
過多軟鏈段可能降低強度與耐熱性。
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Q2：PU柔軟度主要來自軟鏈段嗎？
是。
軟鏈段是PU柔韌性的主要來源之一。
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Q3：軟鏈段與增塑劑效果相同嗎？
不同。
軟鏈段屬於高分子結構的一部分。
增塑劑則屬於外加分子。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，Soft Segment是聚氨酯接著系統中最直接影響柔韌性與界面形成能力的結構來源。
許多接著案例要求同時兼具高強度與高柔韌性。
其核心往往不在於增加交聯程度。
而在於合理設計Soft Segment與Hard Segment比例。
例如軟包裝貼合、鞋材接著與彈性材料貼合。
若軟鏈段比例不足。
可能導致低溫脆裂與耐疲勞性下降。
若比例過高。
則可能造成耐熱性與持黏能力不足。
因此在PU系統開發中，建議同步評估 Soft Segment（軟鏈段）、Hard Segment（硬鏈段）、Phase Separation（相分離）與 Glass Transition Temperature（玻璃轉移溫度）。
高性能PU材料的本質，往往來自這些微觀結構之間的平衡。
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延伸閱讀
• Hard Segment（硬鏈段）
• Glass Transition Temperature（玻璃轉移溫度）
• Glass Transition（玻璃轉移現象）
• Polymer Morphology（高分子形態學）
• Phase Separation（相分離）
• Polymer Compatibility（高分子相容性）
• Polyol（多元醇）
• Polyurethane（聚氨酯）
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參考文獻
1. Oertel G., Polyurethane Handbook.
2. Randall D., The Polyurethanes Book.
3. Hepburn C., Polyurethane Elastomers.
4. Sperling L.H., Introduction to Physical Polymer Science.
5. Polymer.
6. Progress in Polymer Science.
7. Macromolecules.
8. Journal of Applied Polymer Science.
Soft Segment
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一句話定義
軟鏈段（Soft Segment）是指高分子結構中玻璃轉移溫度（Tg）較低、柔軟性較高且具有較大鏈段活動能力的分子區域，其主要提供材料彈性、柔韌性、延伸率與低溫性能，是聚氨酯（PU）與熱塑性彈性體（TPE）設計的重要組成。
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為什麼重要
許多人第一次接觸聚氨酯（PU）時。
常會發現一個有趣現象。
同樣都叫做PU。
卻可能呈現完全不同的外觀與性能。
有些像橡膠。
有些像塑膠。
有些甚至接近金屬般堅硬。
造成差異的重要原因之一。
便是Soft Segment。
在現代高分子工程中。
材料性能並非單純由化學組成決定。
而是來自不同結構區域的協同作用。
其中：
Soft Segment
負責柔軟。
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Hard Segment
負責強度。
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兩者共同構成高分子微觀結構。
因此理解Soft Segment。
等於理解PU、TPU、TPE、部分壓敏膠與彈性體材料的核心設計原理。
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基本原理
高分子鏈並非一定均勻一致。
某些材料內部。
會同時存在：
• 柔軟區域
• 剛性區域
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其中柔軟區域稱為：
Soft Segment。
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其特徵包括：
• 低Tg
• 高活動性
• 高延伸率
• 高柔韌性
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當材料受到外力時。
軟鏈段能夠發生形變。
吸收能量。
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當外力解除後。
部分系統可恢復原狀。
形成彈性行為。
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因此Soft Segment是彈性體的重要來源。
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軟鏈段的來源
在PU系統中。
Soft Segment通常來自：
Polyol（多元醇）。
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例如：
Polyether Polyol
聚醚多元醇
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Polyester Polyol
聚酯多元醇
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Polycarbonate Polyol
聚碳酸酯多元醇
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Polycaprolactone Polyol
聚己內酯多元醇
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不同多元醇。
將形成不同軟鏈段特性。
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軟鏈段主要特徵
低玻璃轉移溫度
通常低於室溫。
⸻
高鏈段活動能力
鏈段容易移動。
⸻
高柔韌性
可承受較大變形。
⸻
高延伸率
增加材料韌性。
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良好低溫性能
降低脆化風險。
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提升潤濕能力
有利接著形成。
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軟鏈段與硬鏈段
在許多PU系統中。
高分子結構可視為：
Soft Segment
• ●
Hard Segment
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共同組成。
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Soft Segment
提供：
• 彈性
• 柔韌性
• 延伸率
⸻
Hard Segment
提供：
• 強度
• 耐熱性
• 模數
⸻
兩者比例。
決定最終材料性能。
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重要數據
常見軟鏈段Tg
軟鏈段種類 Tg(°C)
Polyether -70 ~ -40
Polyester -40 ~ -20
Polycarbonate -30 ~ -10
Polycaprolactone -60 ~ -40
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Soft Segment增加對性能影響
Soft Segment增加 趨勢
柔韌性 ↑
延伸率 ↑
韌性 ↑
低溫性能 ↑
初黏力 ↑
模數 ↓
強度 ↓
耐熱性 ↓
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微相分離（Microphase Separation）
PU系統最重要的特徵之一。
便是：
Microphase Separation
微相分離。
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Soft Segment與Hard Segment極性不同。
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因此容易形成：
• 軟相（Soft Phase）
• 硬相（Hard Phase）
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兩者於奈米尺度分離。
形成特殊微觀結構。
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這也是PU兼具：
柔軟性
與
高強度
的重要原因。
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軟鏈段與Tg關係
Soft Segment通常具有低Tg。
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因此：
室溫下鏈段仍具有活動能力。
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例如：
Polyether PU。
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軟鏈段Tg可能低於-50°C。
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因此低溫柔韌性極佳。
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軟鏈段與接著工程的關係
Soft Segment直接影響：
Wetting
潤濕能力。
⸻
Tack
初黏力。
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Flexibility
柔韌性。
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Peel Strength
剝離強度。
⸻
Impact Resistance
耐衝擊性。
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軟鏈段比例增加時。
接著劑較容易形成界面接觸。
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但內聚強度可能下降。
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因此需要與Hard Segment平衡設計。
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TPU典型案例
TPU為典型：
Soft Segment
• ●
Hard Segment
系統。
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Polyol形成軟鏈段。
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MDI或HDI形成硬鏈段。
⸻
透過比例調整。
可獲得：
• 軟質TPU
• 中硬度TPU
• 高硬度TPU
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無溶劑PU典型案例
軟包裝無溶劑PU系統中。
Soft Segment影響：
• 貼合柔韌性
• 耐摺性
• 耐低溫性能
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因此食品包裝與冷凍包裝。
通常需要較高比例軟鏈段。
⸻
常見應用
TPU
熱塑性聚氨酯。
⸻
PU Adhesive
聚氨酯接著劑。
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Solvent-Free PU
無溶劑貼合。
⸻
PSA
感壓膠系統。
⸻
Sealant
密封膠。
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Elastomer
高分子彈性體。
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相關名詞
• Hard Segment
• Glass Transition Temperature
• Glass Transition
• Polymer Morphology
• Phase Separation
• Polymer Compatibility
• Polyol
• Polyurethane
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FAQ
Q1：Soft Segment越多越好嗎？
不一定。
過多軟鏈段可能降低強度與耐熱性。
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Q2：PU柔軟度主要來自軟鏈段嗎？
是。
軟鏈段是PU柔韌性的主要來源之一。
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Q3：軟鏈段與增塑劑效果相同嗎？
不同。
軟鏈段屬於高分子結構的一部分。
增塑劑則屬於外加分子。
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APLC觀點
根據亞瑪里高分子於接著工程與界面工程領域之實務經驗，Soft Segment是聚氨酯接著系統中最直接影響柔韌性與界面形成能力的結構來源。
許多接著案例要求同時兼具高強度與高柔韌性。
其核心往往不在於增加交聯程度。
而在於合理設計Soft Segment與Hard Segment比例。
例如軟包裝貼合、鞋材接著與彈性材料貼合。
若軟鏈段比例不足。
可能導致低溫脆裂與耐疲勞性下降。
若比例過高。
則可能造成耐熱性與持黏能力不足。
因此在PU系統開發中，建議同步評估 Soft Segment（軟鏈段）、Hard Segment（硬鏈段）、Phase Separation（相分離）與 Glass Transition Temperature（玻璃轉移溫度）。
高性能PU材料的本質，往往來自這些微觀結構之間的平衡。
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延伸閱讀
• Hard Segment（硬鏈段）
• Glass Transition Temperature（玻璃轉移溫度）
• Glass Transition（玻璃轉移現象）
• Polymer Morphology（高分子形態學）
• Phase Separation（相分離）
• Polymer Compatibility（高分子相容性）
• Polyol（多元醇）
• Polyurethane（聚氨酯）
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參考文獻
1. Oertel G., Polyurethane Handbook.
2. Randall D., The Polyurethanes Book.
3. Hepburn C., Polyurethane Elastomers.
4. Sperling L.H., Introduction to Physical Polymer Science.
5. Polymer.
6. Progress in Polymer Science.
7. Macromolecules.
8. Journal of Applied Polymer Science.
