下列何者不是乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate,EGDMA )功能?
詳細解析
本題觀念:
乙二醇二甲基丙烯酸酯(ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)是隱形眼鏡聚合物中常用的雙官能基(bifunctional)單體,主要作為交聯劑(cross-linking agent)使用。本題考查 EGDMA 在軟式隱形眼鏡材質中的功能,問哪一項「不是」其功能。
選項分析
(A) ✅ 正確功能 — EGDMA 的化學結構具有兩個甲基丙烯酸(methacrylate)官能基,可在自由基聚合過程中同時與兩條高分子鏈反應,形成三維網狀結構,是標準的交聯劑(cross-linking agent)。
(B) ✅ 正確功能 — EGDMA 作為交聯劑增加鏈間化學鍵結,使聚合物網絡更緊密,材料的維克氏硬度(Vickers hardness)提升,材質硬度增加。
(C) ✅ 正確功能 — EGDMA 的交聯使聚合物網絡空隙縮小,減少水分子能進入的空間,因此可降低材質的含水量(water content)。交聯密度越高,含水量越低。
(D) ❌ 錯誤陳述(本題答案) — EGDMA 會降低而非增加材質的拉伸性(tensile elongation)。交聯網絡的形成限制了高分子鏈的移動自由度,材質變得較硬脆,在高交聯密度下斷裂伸長率(elongation at break)顯著下降。研究顯示,增加 EGDMA 比例時抗拉強度可提高但延伸率降低。EGDMA 並不賦予材質拉伸性;反而,若要增加拉伸性,需降低交聯密度或加入柔性鏈段單體。
答案解析
本題問「不是 EGDMA 的功能」,答案為 (D)。
EGDMA 作為雙官能基交聯劑,其作用機制是透過共價鍵將相鄰的聚合物鏈連結,形成三維網狀結構(3D network)。這種網絡結構:
- ✅ 增加硬度(cross-link 密度 ↑ → 剛性 ↑)
- ✅ 降低含水量(網絡空隙縮小 → 吸水量 ↓)
- ✅ 作為交聯劑(定義功能)
- ❌ 降低拉伸性(cross-link 限制鏈段移動 → 延伸率 ↓,非增加)
要增加軟式鏡片拉伸性,通常是減少 EGDMA 用量或使用更柔性的交聯劑。
核心知識點
- EGDMA 化學結構:乙二醇橋接兩個甲基丙烯酸酯基,兩端各有一個可聚合的 雙鍵
- 交聯劑的一般效果:硬度 ↑、模數 ↑、含水量 ↓、延伸率 ↓
- HEMA/EGDMA 共聚是最常見的水凝膠鏡片基礎系統
- 過量 EGDMA 會使鏡片過硬、脆,容易在取出時破損
- 調整 EGDMA 比例是控制鏡片硬度與含水量的重要製程參數