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研究生:周運昇
論文名稱:聚二氟乙烯與聚硫化苯摻合體界面相容性與相形態之研究
論文名稱(外文):Interfacial compatibility and phase morphology of PVDF and PPS reactive blends
指導教授:林達鎔
學位類別:碩士
校院名稱:淡江大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
中文關鍵詞:聚二氟乙烯聚硫化苯電漿摻合
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摘要
不互溶的高分子摻合體,須要借助相容劑來使兩種高分子的相界面具有良好的密合黏著。根據相容性(Compatibility)原理的探討,原位相容性反應(in-situ compatibilization)的摻合技術是最有效率的方式。本研究利用電漿化學反應將聚1,1二氟乙烯PVDF活化,並依照不同的反應條件讓活化的PVDF與壓克力酸AA、甲基丙烯酸環氧丙酯GMA,進行反應接枝。接著讓改質帶有羧基、環氧基的PVDF與聚硫化苯PPS摻合,進行原位相容性反應。
研究重點之一:在於不同的改質反應條件對PVDF接枝AA、GMA的改質特性的影響。改質特性的差異包括改質接枝點的密度、AA及GMA接枝量的多寡。
研究重點之二:前述不同改質特性的PVDF與PPS摻合,其原位相容性反應的結果,對高分子相界面與相形態的影響。包括分散相的區域尺度的變化、存在共連續相的組成範圍和結構形態。
研究重點之三:摻合體的物理特性與PVDF的不同改質特性的關係。
簡介
產業的升級更新中,特用化學工業是非常重要的一環,其中特用合成樹脂就涵蓋非常廣泛的發展空間。商業化的高性能工程塑膠應用在特殊的用途上,一般來說,都必須先經過進一步的官能化改質。
PVDF為 1,1-二氟乙烯的加成聚合體,是一種氟含量較少的氟碳聚合體,可容易的熔融加工。PVDF具有優良的機械性質及耐衝擊強度,良好的耐磨性、耐候性、優異的阻燃性、熱安定性、耐化學品性及耐輻射(UV及γ射線)性,且在廣泛溫度範圍(-60°C至150°C)下具有可用的機械性質。
商業量產的氟素高分子本身不具有反應性官能基團,因此在改質的程序上受限制較大。通常改質的方式是以共聚體的情形為主,然而卻使得聚合物的分子量較低或者是價格昂貴。如果能以簡易的方式改質氟素高分子,使其帶有官能基,將可擴展其與別種高分子摻混的範疇。
聚硫化苯(polyphenylene sulfide PPS) 是一種高性能的工程塑膠,具有極佳的物理與化學性質。熔點285℃,耐熱性好,可達375℃,耐酸鹼,吸水率低,除了少數有機溶劑,且在高溫下之外都不溶解,是僅次於Teflon的化學性極為穩定的熱塑型塑膠。PPS有難燃的優點,介電性質好,是極理想的電子絕緣材料。其結晶度可高達65%,剛性強,不過耐衝擊強度很低。因此,大部份的改質是加入耐衝擊強度較高的高分子,例如copoly(ethylene-GMA)[1、2]copoly(ethylene-alkyl acrylate)[3、4],terpoly(ethylene-acrylate-GMA)[5],polysiloxane [6、7、8],等彈性體高分子材料;polyamide[9、10]或armpophous polyamide[11],且配合其他反應性樹脂,polycarbonate,polyphenylene oxide…等。
聚硫化苯與氟素高分子的聚摻合物主要用途包括金屬的保護覆膜[12、13、14、15、16],特別是對高溫的穩定性及抗化學侵蝕的要求;特殊的耐磨及高平滑度之機械或結構組件,例如機械軸承、傳動齒輪、導向機件;其它如電子、電機、電化學、汽車工業的技術組件[17、18],例如壓電材料、絕緣配件、特用化學管件。
本研究的目的包括:探討PPS與PVDF的摻合體中,PVDF電漿改質的機制,以便獲得不同的接枝改質特性。探討摻合體組成比例及形態結構的控制機制,及研究摻合材料的相關物理特性。其中,對於共連續之相形態形成的因素與其結構的特性,進行的分析,並與段式共聚合體自身的分相成型之形態結構做比較。[19]

目錄
第一章 緒論
1.1摘要……………..……………………………………………… 1
1.2簡介…………………………..………………………………….2
第二章 原理與文獻回顧
2.1 摻合
2.1.1 聚摻合體簡介….………………………………..………5
2.1.2 相容性摻合….…………………………………..………6
2.1.3 原位相容性反應摻合…..……………………………..10
2.2 段式共聚物
2.2.1 段式共聚物簡介………………………………..……..13
2.2.2 段式共聚物之結晶行為及相形態………….………….15
2.3 摻合體形態結構………………….…………………19
2.4 化學改質接枝
2.4.1 電漿活化……………………………..…………………21
2.4.2 接枝反應………………………..………………………25
2.5 薄膜之製備與結構
2.5.1 薄膜之製備………………………………..…………..27
2.5.2 溼式相轉換法之成膜理論…………………..…………29
2.5.3 薄膜之結構……………………………………….…….32
第三章
3.1 PVDF薄膜製備
3.1.1 實驗材料……………………………..…………………33
3.1.2 實驗方法與流程……………..…………………………34
3.2 電漿接枝
3.2.1 實驗材料…………………………………………………35
3.2.2 實驗設備與分析儀器…………………..………………36
3.2.2 實驗方法與流程…………………………………………37
3.3 富立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)分析
3.3.1 實驗材料………………….………………..………….39
3.3.2 實驗設備與分析儀器……………………………………39
3.3.3 實驗方法與流程……………………………..…………39
3.4 核磁共振儀(NMR)分析
3.4.1 實驗材料………………….………………….…………41
3.4.2 實驗設備與分析儀器……………………………………41
3.4.3 實驗方法與流程……………………………..…………41
3.5 摻合
3.5.1 實驗材料………………….………………….…………43
3.5.2 實驗設備與分析儀器……………………………………43
3.5.3 實驗方法與流程……………………………..…………43
3.6 電子顯微鏡相形態學觀察(Morphology)
3.6.1 實驗材料………………….…………………….………45
3.6.2 實驗設備與分析儀器……………………………………45
3.6.3 實驗方法與流程…………………………………………45
3.7 熱行為性質分析
3.7.1 熱微差掃瞄卡計(DSC)分析………….…………….47
3.7.1.1 實驗材料………………….…………….………47
3.7.1.2 實驗設備與分析儀器……………………….….47
3.7.1.3 實驗方法與流程…………………………….….47
3.7.2 平行板式流變儀(Parallel disks plate rheometer)
3.7.2.1 實驗材料………………….………………….…48
3.7.2.2 實驗設備與分析儀器……………………………48
3.7.2.3 實驗方法與流程…………………………………48
第四章 結果與討論
4.1 接枝單體之定性分析
4.1.1 甲基丙烯酸環氧丙酯環氧基之定性……………………49
4.1.2 甲基丙烯酸環氧丙酯環氧基之開環溫度分析………..51
4.1.3 單體接枝於PVDF之定性分析……………………..…53
4.2 接枝單體之定量分析
4.2.1 接枝壓克力酸之定量分析………………………………67
4.2.2 甲基丙烯酸環氧丙酯之定量分析………………….….69
4.3 PPS與PVDF之聚摻合物相容性觀察
4.3.1 不同街枝單體對分散相區域大小的影響………………77
4.3.2 提高甲基丙烯酸環氧丙酯接枝點對分散相區域大小的影響…………………………………………………….….83
4.4 相容性對結晶熔點的影響………………….………88
4.5 相容性對共連續相的影響
4.5.1 相容性對共連續相產生範圍及相形態的影響…………92
4.5.2 PPS與PVDF摻合系統在共連續相比例之平行板式流變儀(Parallel disks plate rheometer)黏度測試……102
第五章 結論………………………………………………….106
參考文獻………………………………………………………………..107

參考文獻
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