臺灣博碩士論文加值系統

本文係探討熱塑性高分子－低密度聚乙烯/蒙脫土之奈米複合材料，以熱塑性聚烯烴彈性體與馬來酐兩種不同的接枝劑來進行接枝。接枝劑與蒙脫土的比例為2：1，使低密度聚乙烯和蒙脫土的混煉能有更好的效果。利用熔融插層法來製備低密度聚乙烯/蒙脫土的奈米複合材料，分別探討奈米複合材料之機械性質、熱性質之變化。並以X光繞射儀、掃描式電子顯微鏡等來進行鑑定。
加入熱塑性聚烯烴彈性體作為接枝劑的試片在拉伸試驗中，蒙脫土重量百分比1 wt %有最好的增強效果，提升了3.08%；在衝擊試驗中3 wt %有最好的增強效果，提升了11.57%；在硬度試驗中5 wt %有最好的增強效果，提升了2.60%。加入馬來酐作為接枝劑的試片，在拉伸試驗中1 wt %有最好的增強效果，提升了5.43%；在衝擊試驗中3 wt %有最好的增強效果，提升了19.74%；在硬度試驗中5 wt %有最好的增強效果，提升了10.85%。
在熱性質方面，雖然對熔點並無太大的影響，但卻提升奈米複合材料的熱裂解溫度。基材裂解溫度為435.19℃，加入接枝劑熱塑性聚烯烴彈性體的3 wt% 蒙脫土含量時為最高，熱裂解溫度提升至453.06℃；加入接枝劑馬來酐的1wt% 蒙脫土含量時為最高，熱裂解溫度提升至452.17℃。

Using a plastograph-mixer by the twin-screw mixed method to obtain the standard shaped specimens of Polymer-Clay Nanocomposites (PCN), to prepare LDPE/MMT nanocomposites pellets, grafting with two kinds of different surfactant Thermoplastic Polyolefin Elastomers (TPO) or Maleic Anhydride (MA). The chemical structure and polymer morphology of these as-synthesized PCN specimens were characterized by wide-angle powder X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). In addition, we prepare these experiment materials in order to probe into its mechanical and thermal properties. The tests used are: layer distance of PCN, tensile, deflect, impact, Shore-hardness, wearing tests, thermogravimetry analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) and etc.
It is found that these specimens graft the TPO have the following results: In the tensile test, the MMT weight percentage 1wt% has the best result, increased by 3.08%. In the impact test, the MMT 3wt% strengthens 11.57%. In the hardness test, the MMT 5wt% strengthens the effect by 2.60%.
In addition, the specimens that graft the MA have the following results: In the tensile test, the MMT 1wt% strengthens by 5.43%. In the impact test the MMT 3wt% strengthens by 19.74%. In the hardness test, the MMT 5wt% strengthens by 10.85%.
For the thermal property, although the Melting Temperature (Tm) has no big influence; but it can increase the Thermal Degradation Temperature (Td) of the LDPE/MMT nanocomposites. The Td temperature of matrix (basis material) is 435.19 C. The MMT 3wt% with highest content and grafting with the TPO, its Td increases to 453.06 C; The MMT 1wt % with highest content and grafting with the MA, its Td increases to 452.17 C.

摘 要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iv
目錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1前言 1
1.2奈米科技之發展 2
1.3 複合材料 3
1.3.1熱塑性複合材料 4
1.4奈米複合材料 5
1.4.1奈米複合材料類型與特性 5
1.4.2奈米效應 9
1.4.3奈米複合材料種類 10
1.5高分子的簡介 11
1.5.1 乙烯之簡介 12
1.5.2 聚乙烯（Polyethylene，簡稱PE） 13
1.5.3 高密度聚乙烯（High-Density Polyethylene；HDPE） 14
1.5.4 低密度聚乙烯（Low-Density Polyethylene，簡稱LDPE） 16
1.6 黏土的簡介 18
1.6.1 黏土的基本構造 19
1.6.2 蒙脫土的簡介 20
1.6.3 蒙脫土的特徵與結構 22
1.6.4 黏土有機化處理 24
1.7 接枝劑的簡介 24
1.8 高分子/黏土奈米複合材料 25
1.8.1 高分子/黏土奈米複合材料製造方法 25
1.9 研究動機與實驗流程 26
第二章 文獻回顧 28
第三章 實驗設備材料與過程原理介紹 34
3.1 實驗材料 34
3.2 實驗設備與儀器 34
3.3 高分子奈米複合材料之混煉 36
3.4 高分子奈米複合材料之熱壓 38
3.5 機械性質分析 40
3.5.2 衝擊試驗(Impact test) 46
3.5.3磨耗試驗(Wear test) 51
3.5.4 硬度試驗(Hardness test) 56
3.6 奈米複材形態鑑定 60
3.6.1 X光繞射(X-ray)簡介 60
3.6.2 SEM之簡介 65
3.7 熱性質分析實驗 70
3.7.1 熱示差掃描分析實驗(Differential Scanning Calorimeter；DSC) 70
3.7.2熱重分析實驗(Thermo Gravimetric Analyzer；TGA) 73
第四章 實驗結果與討論 75
4.1 低密度聚乙烯/蒙脫土奈米複材機械性質之結果 75
4.1.1 拉伸試驗 75
4.1.2 衝擊試驗 80
4.1.3 蕭氏硬度試驗 83
4.1.4 耐磨耗試驗 86
4.2 低密度聚乙烯/蒙脫土奈米複材料熱性質之結果 96
4.2.1 低密度聚乙烯/蒙脫土奈米複材料熱示差分析結果 96
4.2.2 低密度聚乙烯/蒙脫土奈米複材料熱重分析結果 102
4.2.3 X-ray之鑑定 108
第五章 結論 110
參考文獻 112
簡 歷 115

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