臺灣博碩士論文加值系統

高分子/蒙脫土奈米複合材料是一種優越的新材料，分散相的蒙脫土
是一種層狀矽酸鹽礦物，本身是親水性的物質，與高分子相容性差，不容
易與高分子混合均勻，為了使蒙脫土層間有親高分子的性質，我們使用
CPC(Cetylpyridinium Chloride)來與蒙脫土做陽離子交換，交換後的蒙
脫土我們稱為有機化蒙脫土，在蒙脫土層間有親高分子的極性基存在，與
高分子混合之後，因為層間親高分子作用力吸引下，高分子容易層間插入
到蒙脫土內，造成奈米級結構層的產生；高分子部分，我們使用環氧樹脂
與聚二甲基矽氧烷兩種高分子，首先將高分子與有機蒙脫土均勻混合，之後再予以交聯固化，就得到我們的環氧樹脂複合材料與矽橡膠複合材料。
我們使用X光晶格繞射，來觀測剛複合材料內是否有蒙脫土的奈米級
結構層；使用DSC與DMA來觀察材料玻璃轉移溫度的變化；用TGA來觀測熱
裂解溫度的變化；用TMA來觀察熱膨脹係數的變化情形；用三點抗彎測試
與拉伸測試，來了解材料的機械性質變化。

Polymer/Montmorillonite nanocomposites are synthesized in this research. The Montmorillonites were ion exchanged with CPC. Epoxy resin and polysiloxane polymer are mixed with these Montmorillonite to generate the network polymer nanocomposites.
The physical properties of these nanocomposites were investigated by X-ray，DSC，TMA. The tensile strengths of silicone rubber nanocomposites increase significantly，but the flexure strengths of the epoxy nanocomposites decrease slightly.

摘要 ………………………………………… iii
英文摘要 …………………………………… iv
誌謝 ………………………………………… v
目次 ………………………………………… vi
表目錄 ……………………………………… viii
圖目錄 ……………………………………… ix
第一章 緒論 ………………………………… 1
1.1 前言 …………………………………… 1
1.2 文獻回顧 ……………………………… 2
1.2.1 蒙脫土的構造與特性 ……………… 2
1.2.2 奈米複合材料的原理與介紹 ……… 5
1.3 研究方向 ……………………………… 8
第二章 環氧樹脂/蒙脫土奈米複合材料 … 9
2.1 實驗方法 ………………………… 9
2.1.1 實驗材料 …………………… 9
2.1.2 實驗儀器 …………………… 10
2.1.3 實驗方法 …………………………… 11
2.1.3.1 蒙脫土膨潤 …………… 11
2.1.3.2 環氧樹脂/蒙脫土複合材料
備製 ………………… 11
2.1.4 測試方法 …………………… 12
2.1.4.1 X-Ray 繞射分析 ……… 12
2.1.4.2 示差掃描熱分析 ……… 12
2.1.4.3 熱重分析 ……………… 13
2.1.4.4 熱機械分析 …………… 13
2.1.4.5 動態機械分析 ………… 13
2.1.4.6 掃描式電子顯微鏡 …… 14
2.1.4.7 撓曲強度 ……………… 14
2.2 結果與討論 ……………………… 15
2.2.1 X-Ray 繞射分析 …………… 15
2.2.2 示差掃描熱分析 …………… 16
2.2.3 熱重分析 …………………… 18
2.2.4 熱機械分析 ………………… 20
2.2.5 動態機械分析 ……………… 21
2.2.6 掃描式電子顯微鏡 ………… 22
2.2.7 撓曲強度 …………………… 23
第三章 矽橡膠/蒙脫土奈米複合材料 …… 25
3.1 實驗方法 ………………………… 25
3.1.1 實驗材料 …………………… 25
3.1.2 實驗儀器 …………………… 26
3.1.3 實驗方法 …………………………… 27
3.1.3.1 蒙脫土膨潤 …………… 27
3.1.3.1 聚矽氧橡膠/蒙脫土複合材
料備製 ………………… 27
3.1.3.3 聚矽氧橡膠/TiO2複合材料
備製 …………………… 28
3.1.3.4 PU/蒙脫土複合材料備製
…………………………… 28
3.1.4 測試方法 …………………… 29
3.1.4.1 X-Ray 繞射分析 ……… 29
3.1.4.2 熱重分析 ……………… 29
3.1.4.3 掃描式電子顯微鏡 …… 30
3.1.4.4 抗拉強度測試 ………… 30
3.2 結果與討論 ……………………… 31
3.2.1 X-Ray 繞射分析 …………… 31
3.2.2 熱重分析 …………………… 32
3.2.3 掃描式電子顯微鏡 ………… 34
3.2.4 抗拉強度測試 ……………… 35
第四章 結論 ……………………………… 37
第五章 參考文獻 ………………………… 39

1.Ralph E. Grim , Clay mineralogy , 2nd ,New York ,
McGraw-Hill , (1969).
2.Hofmann , U., K. Endell, and D. Wilm, Z. Krist.,
86,P.340-348,(1933).
3.Maegdefrau, E., and U. Hofmann, Z. Krist., 98,
P.299-323,(1937).
4.Marshall, C. E., Z. Krist., 91,P.433-449 (1935).
5.Hendricks, S. B., J. Geol., 50,P.276-290(1942).
6.P. C. Lebaron, Z. Wang, T. J. Pinnavaia , Applied Clay
Science, 15, P.11-29, (1999).
7.L. liu, Z. Qi, X. Zhu , Journal of Applied Polymer Science ,
Vol.71 , P.1133-1138 , (1999).
8.Y. Kojima , A. Usuki , M. Kawasumi , A. Okada , Journal of
Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry, Vol.31 , P.983-
986 , (1993).
9.A. Usuki, Y. Kojima, M. Kawasumi, A. Okada, Y. Fukushima, T.
Kurauchi, and O. Kamigaito , J. Mater. Res., Vol.8 ,
P.1179-1184 , (1993).
10.S. D. Burnside and E. P. Giannelis , Chem. Mater.，Vol.7 ,
P.1597-1600 , (1995).
11.S. Wang , Q. Li and Z. Qi , Key Engineering Materials ,
Vol. 137 , P.87-93 , (1998).
12.T. Cosgrove and M. j. Turner , Polymer , Vol. 38 ,
P.3885-3892 , (1997).
13.蔡宗燕,納米級無機層材之開發與應用,工業材料 , 125 ,
P.120~128 , (1997).
14.廖建勛,納米高分子複合材料,工業材料 , 125 , P.108~114 ,
(1997).
15.郭文法,納米複合材料加工應用,工業材料 , 125 , P.129~135 ,
(1997).
16.吳仁傑,納米複合材料聚合技術, 工業材料 , 125 , P.115~l19 ,
(1997).
17.簡正豐,聚苯乙烯/蒙脫土奈米複合材料介面改質之研究,
國立中興大學化學工程研究所碩士論文,(2000).
18.Y. KE, C. Long , Z. Qi , Journal of Applied Polymer
Science , Vol. 71 P.1139-1146 , (1999).
19.X. Fu, S. Qutubuddin , Materials Letters , 42 , P.12-15 ,
(2000).
20.A.Usuki, M. Kato, A. Okada, T. Kurauchi , Journal of Applied
Polymer Science , Vol. 63 , P.137-139 , (1997).
21.Z. Wang and T. J. Pinnanaia , Chem. Mater.，10 ,
P.3769-3771 , (1998).
22.A. Usuki, M. Kawasumi, Y. Kojima, A.Okada, T. Kurauchi
and O.kamigaito , J. Mater. Res. , Vol. 8 ,P.1174-1178 ,
(1993).
23.M. kawasumi , N. hasegawa , M. kato, A.Usuki, and A. Okada ,
Macromolecular , 30 ,P.6333-6338 , (1997).
24.P. B. Messersmith , and E. P. Giannelis , Chem. Mater. , 6 ,
P.1719-1725 , (1994).
25.E. P. Giannelis ,P. B. Messersmith , United States Patent ,
No.5554670 .
26.K. M. Lewis , H. Yu , United States Patent , No.6013711 .
27.K. W. Anderson , C.J. Chou , J. E. White , C. A. Polansky ,
United States Patent , No.6156835 .
28.C.D. Muzny , B.D. Butler , H.J.M. Hanley , F. Tsvetkov ,
D.G. Peiffer , Materials Letters , 28 ,P.379-374 ,(1996).
29.R. A. Vaia , K. D. Jandt , E. J. Kramer , and E. P.
Giannelis , Macromolecular , 28 , P.8080-8025 ,(1995).
30.M. Okamoto , S. Morita , H. Taguchi , Y. H. Kim , T.
Kotaka , H. Tateyama , Polymer , 41 , P.3887-3890 , (2000).
31.D. C. Lee , and L. W. Jang , Journal of Applied Polymer
Science , Vol.61 , P.1117-1122 , (1996).
32.D. C. Lee , and L. W. Jang , Journal of Applied Polymer
Science , Vol.68 , P.1997-2005 , (1998).
33.Y. Kojima , A.Usuki , M. kawasumi , A. Okada , T.
Kurauchi ,and O. Kamigaito , Journal of Applied Polymer
Science , Vol.49 , P.1259-1264 , (1993).
34.Y. Kojima, T. Matsuoka, H. Takahashi, T. Kurauchi , Journal
of Materials Science Letters, 12 , P.1714-1715 , (1993).
35.M. Hussain , A. Nakahira , S. Nishijima , K. Niihara ,
Materials Letters , 27 , P.21-25 , (1996).
36.L.H. Sperling ,Introduction to Physical Polymer Science ,
2nd , John Wiley &Sons,INC.,(1992).
37.W. J. Macknight , and R.W. Lenz , Polymer engineering and
science, Vol.25 ,P.1124-1134 , (1985).
38.Z. Wang , and T. J. Pinnavaia , Chem. Mater. , 10 ,
P.1820-1826 , (1998).