臺灣博碩士論文加值系統

矽氧烷改質雙馬來亞醯胺與氰酸酯交聯網之特性與應用
研究生: 林志浩 指導教授: 林木獅 博士
交通大學應用化學所
摘要
本研究合成並鑑定含矽氧烷改質之雙馬來亞醯胺（Si-BMI）及矽氧烷亞醯胺改質之雙丙烯化合物（Si-DABPA）。Si-BMI/Si-DABPA、Si-BMI/LECY、Si-BMI/Si-DABPA/LECY，三種IPN材料以等當量的比例混合，在160℃硬化。以動態DSC及FT-IR探討交聯動力學，以TGA、TMA、DMA探討上述三種材料之熱機械性質。實驗結果發現FT-IR對Si-BMI/Si-DABPA/LECY系統動力學研究顯示為一級的交聯反應反應，活化能為55.11KJ/mol，因為IPN的形成，將Si-DABPA中的OH包圍住，而喪失催化LECY的效果，使得。三種交聯材料中，以Si-BMI/Si-DABPA/LECY系統具有高Tg（＞200℃）、低介電常數（2.8）、好的熱穩定性及機械性質（E’=2030MPa）。

Study on the Properties and Application of IPN Materials Based on Siloxane-modifided Bismaleimide and Cyanate ester
Student: Jr Hau Lin Advisor: Dr. Mu Shin Lin
Institute of Applied Chemistry
National Chiao Tung University
ABSTRACT
Siloxane containing Bismaleimide (Si-BMI) and siloxane and imide modified diallyl compound (si-DABPA) were synthesized and characterized. Three IPN materials based on equivalent ratios of Si-BMI/Si-DABPA, Si-BMI/LECY, Si-BMI/Si-DABPA/LECY were cured at 160℃ for several hours. Kinetics study of Si-BMI/Si-DABPA/LECY system was done with dynamic DSC and was compared with the results of FT-IR. Thermal mechanical properties were measured with TGA, TMA and DMA. Kinetic study of Si-BMI/Si-DABPA/LECY system with FT-IR revealed that the curing reaction was first-order uncatalyzed reaction. Activation energy was 55.11KJ/mol. Because of the IPN network structure,the hydroxy group at Si-DABPA are included in the IPN network and could not catalyzed LECY’s trimerization. The three crosslinked materials, Si-BMI/Si-DABPA/LECY system was found to possess high Tg (＞200℃), low dielectric constant (2.8), good thermal stability and mechanical properties (E’=2030MPa).

目錄
中文摘要-----------------------------------------------------------------------I
英文摘要-----------------------------------------------------------------------II
誌謝-----------------------------------------------------------------------------III
目錄-----------------------------------------------------------------------------V
表目錄--------------------------------------------------------------------------VII
圖目錄--------------------------------------------------------------------------VIII
附圖目錄-----------------------------------------------------------------------x
一. 前言
1. 1聚亞醯胺的簡介---------------------------------------------------1
1. 2. Cyanate ester的簡介---------------------------------------------6
1. 3. 研究動機----------------------------------------------------------9
二. 實驗部分
2. 1. 試藥---------------------------------------------------------------12
2. 2. 儀器---------------------------------------------------------------13
2. 3. 合成流程圖------------------------------------------------------14
2. 4. 單體的合成------------------------------------------------------15
2. 5. 化合物的鑑定---------------------------------------------------19
2. 6. 交聯行為分析-------------------------------------------------20
2. 7. 交聯薄膜試片之性質測試----------------------------------22
2. 8. 動力學的研究-------------------------------------------------23
三. 結果與討論
3. 1. 單體的合成與鑑定-------------------------------------------25
3. 2. 動態DSC分析------------------------------------------------29
3. 3. 凝膠分率的測試-----------------------------------------------31
3. 4. TMA的分析----------------------------------------------------32
3. 5. 熱重分析儀的分析結果--------------------------------------34
3. 6. DMA的分析結果----------------------------------------------36
3. 7. 介電常數的分析-----------------------------------------------36
3. 8. FT-IR對LECY在Si-BMI/Si-DABPA/LECY
系統中反應動力學之研究------------------------------------37
四. 結論----------------------------------------------------------------------45
五. 參考文獻----------------------------------------------------------------46
表目錄
表 1. 動態DSC分析結果----------------------------29
表 2. Si-BMI/LECY的DSC動力學參數----------------------31
表 3. Si-BMI/Si-DABPA/LECY的DSC動力學參數--------31
表 4. 各組成的凝膠分率----------------------------32
表 5. 各組成之玻璃轉移溫度及熱膨脹係數------------33
表 6. 各組成之熱烈解溫度及800℃重量殘留分率------35
表 7. Si-BMI/Si-DABPA/LECY之FT-IR動力學參數-----40
表 8. LECY/BPA之FT-IR動力學參數-----------------------43
圖目錄
Fig 1. 縮合聚亞醯胺的反應-----------------------------2
Fig 2. 雙馬來亞醯胺的反應-----------------------------2
Fig 3. 雙馬來亞醯胺反應的多異性--------------------3
Fig 4. BMI/DABPA之可能發生的反應機構-------------------5
Fig 5. Cyanate ester resins的結構--------------------------------6
Fig 6. Cyanate ester resins在過度金屬催化下的反應機構--7
Fig 7. BMI和Cyanate ester的反應------------------------------8
Fig 8. 含矽氧烷之雙酐及環氧樹脂-----------------------------9
Fig 9. Claisen rearrangement之反應機構-----------------------27
Fig 10. Cyanate ester的自催化反應機構-----------------------37
Fig 11. Si-BMI/Si-DABPA/LECY系統中LECY之轉化率
對時間的作圖---------------------------------------------39
Fig 12. Si-BMI/Si-DABPA/LECY系統中LECY之-ln(1-p)
對時間的作圖---------------------------------------------39
Fig 13. Si-BMI/Si-DABPA/LECY系統中LECY之lnk
對1/T×103的作圖--------------------------------------40
Fig 14. LECY/BPA系統中LECY的轉化率
對時間的作圖---------------------------------------------42
Fig 15. LECY/BPA系統中LECY的-ln(1-p)
對時間作圖-----------------------------------------------42
Fig 16. LECY/BPA系統中LECY的lnk
對1/T×103作圖------------------------------------------43
附圖目錄
附圖 1. 化合物Ia之NMR光譜--------------------------------------48
附圖 2. 化合物Ia之FT-IR光譜-------------------------------------49
附圖 3. 化合物Ib之NMR光譜--------------------------------------50
附圖 4. 化合物Ib之FT-IR光譜-------------------------------------51
附圖 5. 單體1之NMR光譜------------------------------------------52
附圖 6. 單體1之FT-IR光譜-----------------------------------------53
附圖 7. 單體2之NMR光譜------------------------------------------54
附圖 8. 單體2之FT-IR光譜-----------------------------------------55
附圖 9. 化合物Ib的DSC圖------------------------------------------56
附圖10. Si-BMI/LECY之DSC圖-------------------------------------57
附圖11. Si-BMI/LECY之DSC疊圖----------------------------------58
附圖12. Si-BMI/Si-DABPA/LECY之DSC疊圖--------------------59
附圖13. Si-BMI/Si-DABPA之TMA圖-------------------------------60
附圖14. Si-BMI/LECY之TMA圖------------------------------------61
附圖15. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
120分鐘之TMA圖------------------------------------------62
附圖16. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
240分鐘之TMA圖-----------------------------------------63
附圖17. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
360分鐘之TMA圖---------------------------------------64
附圖18. Si-BMI/Si-DABPA之TGA圖---------------------------65
附圖19. Si-BMI/LECY之TGA圖---------------------------------66
附圖20. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
120分鐘之TGA圖----------------------------------------67
附圖21. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
240分鐘之TGA圖----------------------------------------68
附圖22. Si-BMI/Si-DABPA/LECY後硬化時間為
360分鐘之TGA圖----------------------------------------69
附圖23. Si-BMI/LECY之DMA圖---------------------------------70
附圖24. Si-BMI/Si-DABPA/LECY之DMA圖-------------------71
附圖25. Si-BMI/Si-DABPA/LECY115℃之IR疊圖-------------72
附圖26. Si-BMI/Si-DABPA/LECY125℃之IR疊圖-------------73
附圖27. Si-BMI/Si-DABPA/LECY135℃之IR疊圖-------------74
附圖28. Si-BMI/Si-DABPA/LECY145℃之IR疊圖-------------75
附圖29. LECY/BPA115℃之IR疊圖-------------------------------76
附圖30. LECY/BPA125℃之IR疊圖-------------------------------77
附圖31. LECY/BPA135℃之IR疊圖-------------------------------78
附圖32. LECY/BPA145℃之IR疊圖-------------------------------79

五. 參考文獻
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