臺灣博碩士論文加值系統

聚丙烯(Polypropylene，PP)薄膜在單軸拉伸過程中會產生微裂紋、孔洞以及因定向結晶生成而造成的白化現象。本實驗藉由光纖式螢光色譜儀分析薄膜在拉伸過程中產生的微裂紋及孔洞等缺陷對穿透率的影響，並利用偏光顯微鏡(POM)、廣角度X光繞射儀(WAXD)等儀器來做為形態學上的佐證，並以示差掃描熱分析儀(DSC)做為熱性質上的探討。
聚丙烯薄膜在拉伸過程中會有微裂紋及孔洞生成而影響到材料本身的性質，若持續受到的應力增強，結構內纖維結構斷裂而形成孔洞，當應力達到臨界值時裂紋會逐漸擴大形成裂縫，最後使材料本身受到破壞而斷裂。POM與WAXD的實驗結果可證實薄膜拉伸後微裂紋和孔洞結構的存在。聚丙烯薄膜的白化現象易受拉伸速率的影響，當拉伸速率上升開始白化的延伸率隨之下降，因此改變拉伸速率對薄膜孔洞的生成和穿透率的影響有明顯的趨勢。從DSC的結果顯示其熱焓量的變化，證實薄膜在拉伸過程中所生成的定向結晶也是影響穿透率的變數之一。

This study investigated the change in light transmittance of the polypropylene films during stretching by an optical fiber type spectrometer. The Semi-crystalline film of polypropylene might be generating microcrazes, voids, and whitening of orientated crystallites during stretching. The phenomena can be confirmed by the observation of the morphology through polarized optical microscopy (POM) and X-ray diffractometer (XRD). The thermal properties was determined by differential scanning calorimetry (DSC).
The strain of the first appearance of whitening decreased as the stretching rate increased. In the stretching of PP film, microvoids were formed and this caused whitening. The results of POM and XRD could confirm the structure of microcrazes and voids were formed while films were stretched. The above results indicated that the on-line monitoring by the optical fiber type spectrometer can be used to observe the formation of microcrazes, voids, or whitening behavior during stretching.

目錄
中文摘要I
英文摘要II
致謝III
目錄V
表目錄VIII
圖目錄IX
第一章 前言1
1.1 研究動機1
1.2 研究目的1

第二章 文獻回顧3
2.1 聚丙烯高子3
2.1.1 聚丙烯的歷史3
2.1.2 聚丙烯的基本性質4
2.1.3 聚丙烯的結構6
2.2 高分子薄膜8
2.2.1 薄膜之簡介8
2.2.2 高分子薄膜之種類9
2.2.3 高分子薄膜之製備10
2.3 聚合物的機械性質13
2.4 結晶聚合物14
2.5 微裂紋15

第三章 實驗設備及方法17
3.1 實驗材料17
3.2 分析儀器17
3.3 儀器原理19
3.3.1 光學檢測儀器19
3.3.1.1 光纖感測器19
3.3.1.2 光纖的構造19
3.3.1.3 多重性分析分光光譜儀基本原理20
3.3.2 拉力機機械性質原理21
3.3.3 WAXD基本原理22
3.3.4DSC基本原理24
3.4 實驗流程圖25
3.5 實驗方法26
3.5.1 機械性質26
3.5.2 光纖式螢光色譜儀27
3.5.3 偏光顯微鏡(POM)28
3.5.4 廣角度X光繞射儀(WAXD)28
3.5.5 示差掃描熱分析儀(DSC)28

第四章 結果與討論29
4.1 電腦系統拉-壓力試驗機29
4.2 光纖式螢光色譜儀32
4.3 偏光顯微鏡(POM)45
4.4 廣角度X光繞射儀(WAXD)50
4.5 示差掃描熱分析儀(DSC)56

第五章 結論59

參考文獻61

表目錄
表4-1 PP薄膜在不同拉伸速率下的機械性質31
表4-2 不同波長下各拉伸速率的延伸率對穿透率的比較表41
表4-3 PP初始產生白化時的延伸率44
表4-4 各拉伸速率下穿透率轉折點的延伸率44
表4-5 PP薄膜拉伸前的DSC數據整理表55
表4-6 PP薄膜拉伸後的DSC數據整理表58

圖目錄
圖2-1 丙烯聚合物的分子鏈拉伸成鋸齒狀時的模型圖(I) isotactic (2)syndiotactic(3)atactic5
圖2-2 微孔隙薄膜的電子顯微鏡掃描圖，膜製造方式：(a)燒結聚四氟乙烯薄膜(b)拉伸均質聚四氟乙烯膜(c)照射及蝕刻均質聚碳酸酯膜(d)以非溶劑沉澱出均質纖維素薄膜12
圖2-3 聚合物材料的典型應力-應變曲線13
圖2-4 各種聚合物材料的應力-應變曲線之比較圖14
圖2-5結晶聚合物拉伸過程應力-應變曲線及試片外型變化示意圖15
圖2-6 (a)裂紋及孔洞增長(b)裂紋持續成長破壞為裂痕16
圖3-1 光纖中光線行進途徑之示意圖20
圖3-2 X射線晶體繞射圖22
圖3-3 示差掃描熱分析系統之略圖23
圖3-4 ISO6239-1986 拉力試片之規格26
圖3-5 光纖架設於拉力機上之裝置略圖27
圖4-1 PP薄膜在不同拉伸速率下的應力-應變曲線31
圖4-2 PP拉伸速率1 mm /min穿透率的變化33
圖4-3 PP拉伸速率2 mm /min穿透率的變化34
圖4-4 PP拉伸速率5 mm /min穿透率的變化34
圖4-5 PP拉伸速率10 mm /min穿透率的變化35
圖4-6 PP拉伸速率20 mm /min穿透率的變化35
圖4-7 PP拉伸速率50 mm /min穿透率的變化36
圖4-8 PP拉伸速率100 mm /min穿透率的變化36
圖4-9 PP拉伸速率200 mm /min穿透率的變化37
圖4-10 PP拉伸速率500mm/min穿透率變的化37
圖4-11 PP於波長800nm下各拉伸速率的延伸率對穿透率之比較圖39
圖4-12 PP於波長600nm下各拉伸速率的延伸率對穿透率之比較圖40
圖4-13 PP於波長400nm下各拉伸速率的延伸率對穿透率之比較圖40
圖4-14 PP薄膜延伸率0%之試片的偏光顯微鏡照片(50X)46
圖4-15 PP薄膜延伸率20%之試片的偏光顯微鏡照片(50X)46
圖4-16 PP薄膜延伸率20%之試片(100X)47
圖4-17 PP薄膜延伸率30%之試片(200X)48
圖4-18 PP薄膜延伸率30%之試片(200X)48
圖4-19 PP薄膜延伸率30%之試片(50X)49
圖4-20 PP薄膜延伸率0%之WAXD繞射圖51
圖4-21 PP薄膜延伸率18%之WAXD繞射圖51
圖4-22 PP薄膜延伸率20%之WAXD繞射圖52
圖4-23 PP薄膜延伸率22%之WAXD繞射圖52
圖4-24 PP薄膜延伸率24%之WAXD繞射圖53
圖4-25 PP薄膜延伸率26%之WAXD繞射圖53
圖4-26 PP薄膜延伸率28%之WAXD繞射圖54
圖4-27 PP薄膜延伸率30%之WAXD繞射圖54
圖4-28 PP薄膜在不同延伸率的結晶繞射峰強度55
圖4-29 PP薄膜未拉伸試片之DSC圖57
圖4-30 PP薄膜拉伸前後的DSC一次升溫曲線57

參考文獻
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