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研究生:張耿銓
研究生(外文):Keng-Chuan Chang
論文名稱:聚苯噁唑/黏土奈米複合材料之合成及性質之研究
論文名稱(外文):Synthesis and Properties of Polybenzoxazole-Clay Nanocomposites
指導教授:許聯崇
指導教授(外文):Steve Lien-Chung Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:材料科學及工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:104
中文關鍵詞:聚苯噁唑奈米複合材料
外文關鍵詞:nanocompositespolybenzoxazole
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摘 要

本論文利用有機胺dodecylamine(DOA)或 4-phenoxyaniline(POA)和鈉-蒙脫土(Na+-montmorillonite)黏土進行離子交換反應,製成膨潤化有機黏土(organoclay)。再利用isophthaloyl chloride和2,2-bis(3-amino-4-hydroxyphenol) hexafluoropropane (BisAPAF)兩種單體,經由低溫聚縮合反應,合成固有黏度為0.5 dL/g的可溶性聚苯噁唑(polybenzoxazole,PBO)的前驅物(precursor)–聚羥醯胺(polyhydroxyamide,PHA)。再將不同比例有機黏土和PBO前驅物以不同合成方法混合,經過高溫加熱環化反應後,製成一種新的PBO/黏土奈米複合材料。X-光繞射分析和穿透式電子顯微鏡分析均顯示有機黏土在PBO中呈現奈米分散。熱機械分析發現PBO/黏土奈米複合材料的熱膨脹係數均隨黏土的添加量的增加而減少,其中以兩步驟合成法聚合並添加 7 % DOA-Clay的PBO/黏土奈米複合材料,其熱膨脹係數降低37 %。由熱重量分析及熱差掃瞄分析顯示PBO/黏土奈米複合材料的熱裂解溫度及其玻璃轉移溫度(Tg)皆隨添加量增加而增加,至有機黏土產生聚集而使熱裂解溫度及其Tg值下降。因此添加3wt% POA-Clay之奈米複合材料其在氮氣中的熱裂解溫度及Tg值分別增加11及12℃。通入氣氛為空氣時其熱氧化裂解溫度亦增加11℃。PBO/黏土奈米複材之薄膜的可見度隨黏土添加量增加而逐漸下降。
Abstract

A novel polybenzoxazole(PBO)/clay nanocomposite has been prepared from a PBO precursor(polyhydroxyamide,PHA) and an organoclay. The PBO precursor was made by a low temperature polycondensation reaction between isophthaloyl chloride(IC) and 2,2-bis (3-amino-4-hydroxyphenol) hexafluoropropane (BisAPAF) with an inherent viscosity of 0.5 dL/g. The organoclay was formed by a cation exchange reaction between a Na+-montorillonite clay and an ammonium salt of dodecylamine(DOA) or 4-phenoxyaniline(POA). Both x-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscope (TEM) analyses showed that the organoclay was dispersed in PBO matrix in a nanosacle. The in-plane coefficient of thermal expansion (CTE) of PBO/clay film was decreased with the increasing amounts of organoclay. The CTE of PBO/clay film which was prepared by a two-step polymerization and contained 7 wt % DOA-clay was decreased 37% compared to the pure PBO film. Both of the glass transition temperature (Tg) and the thermal decomposition temperature of PBO/clay film increased with increasing amounts of organoclay. They stopped increasing when the organoclay began to aggregate. The thermal decomposition temperature in nitrogen and the glass transition temperature(Tg) of the PBO/clay film containing 3 wt % clay were increased 11oC and 12oC, respectively. The thermal oxidative decomposition temperature of the PBO/clay film was also increased 11℃ in air. The transparency of the PBO/clay film was decreased with the increasing amounts of organoclay.
目錄

摘要…………………………………………………………………….…I
Abstract…...………...…………………………………………………...III
致謝……...…………………………………………………………...…IV
目錄………...……………………………………….…………………...V
表目錄…………...……………………………………………….….….IX
圖目錄………………...………………………………….……………...X


第一章 緒論…………………………………………………………....1
1-1 前言…………………………………………………….……....1
1-2 研究動機與目的…….………………………………………....2
第二章 文獻回顧………………………………………………………4
2-1 引言………………………………………….………………....4
2-2 黏土的特性…………………………………………………….6
2-3 聚苯噁唑(PBO)之特性………………………………………..8
2-4 黏土/高分子奈米複合材料之發展……….………………….12
2-4-1 黏土/高分子奈米複合材料之製備方法……………..12
2-4-2 黏土/高分子奈米複合材料之型態…………………..15
2-4-3 聚亞醯胺/黏土奈米複合材料之發展………………..16
2-4-4 奈米高分子複合材料之應用………………………...18
2-5 奈米材料未來發展趨勢……………………………………...19
第三章 實驗步驟……………………………………………………..23
3-1 實驗材料………………..…………………………………….23
3-2 實驗儀器……………………………………………………...24
3-3 實驗步驟…………………………………….……………..…25
3-3-1 黏土改質…………………………………..………….25
3-3-2 聚苯噁唑前驅物之合成……………………………...26
3-3-3 聚苯噁唑/黏土奈米複合材料之合成…...…………...27
3-4性質測試與分析………………………………………………29
3-4-1 黏度測定……………………………………………...29
3-4-2 化學結構分析………………………………………...29
3-4-2-1 紅外線光譜儀分析…………………………………29
3-4-2-2 核磁共振光譜儀分析………………………………30
3-4-3奈米複合材料之型態分析……………….……………30
3-4-3-1 X-ray繞射分析………………………….…………..30
3-4-3-2 穿透式電子顯微鏡觀察………………….………...30
3-4-4熱分析………………………………………..………...31
3-4-4-1 熱重損失分析…………………………….………...32
3-4-4-2 微差掃描卡計分析……………………….………...32
3-4-4-3 熱機械分析……………………………….………...32
3-4-5 可見度測試………………………………….………..33
3-4-6 介電常數值測定…………………………….………..33
3-4-6-1矽晶片處理、旋轉塗佈、環化處理……..…….……...34
3-4-6-2 膜厚量測、軟烤……………...……………….……..34
3-4-6-3 曝光、顯影、硬烤、鍍金……...……………….……..35
3-4-6-4 C-V曲線量測..………………………………….…...35
第四章 結果與討論………….………………………………….…....43
4-1 聚苯噁唑之分析…….…………………………………..……43
4-1-1 黏度測定分析..…………………………………….…43
4-1-2 傅立葉紅外線光譜之分析……………………….…..43
4-1-3 核磁共振光譜之分析………………………………...43
4-2 有機黏土之分析……………………………………………...44
4-2-1 傅立葉紅外線光譜分析……………………………...44
4-2-2 X光繞射分析………………………………..………..44
4-2-3 熱重損失分析………….……………………………..46
4-3 PBO/Clay奈米複合材料之分析 ……………………………47
4-3-1 X光繞射分析………………………………………....47
4-3-2 穿透式電子顯微鏡之分析…………………………...50
4-3-3 熱膨脹係數之分析………………………………..….50
4-3-4 玻璃轉移溫度之分析………………………………...53
4-3-5 熱重損失分析………………………………………...54
4-3-6 穿透度分析…………………………………………...57
4-3-7 介電常數分析………………………………………...58
第五章 總結…………………………………………………..………100
參考文獻………………………………………………………………102

表 目 錄

表一 PBO/Clay奈米複合材料之熱膨脹係數……….………………..59
表二 PBO/Clay奈米複合材料之玻璃轉移溫度…….………………..60
表三 PBO/Clay奈米複合材料之熱裂解溫度(in N2)….……………...61
表四 PBO/Clay奈米複合材料之熱氧化裂解溫度(in Air)..………….62
表五 PBO/Clay奈米複合材料之穿透度……………………..……….63


圖 目 錄

圖2-1 蒙脫土之基本構造…………………………...………………...21
圖2-2 依混成程度區分之複合材料型態…………….……………….22
圖3-1(a) 實驗步驟流程圖……………………………..………………36
圖3-1(b) 實驗步驟流程圖……………………………..………………37
圖3-2 黏土改質之流程圖………………………………..……………38
圖3-3 One-Step合成有機黏土/PBO奈米複合材料之流程圖…...…...39
圖3-4 Two-Step合成有機黏土/PBO奈米複合材料之流程圖………..40
圖3-5 (a)膨脹型探針及(b)拉伸型探針之示意圖…………………......41
圖3-6 測量C-V Curve之試片示意圖…..……………………………..42
圖4-1(a) 聚羥醯胺(PHA)之FTIR光譜………………………………..64
圖4-1(b) 聚苯噁唑(PBO)之FTIR光譜………………………………..65
圖4-2 聚羥醯胺(PHA)之1H-NMR光譜………………………………66
圖4-3(a) (1)DOA改質劑(2)DOA-Clay(3)未改質黏土之FTIR光譜.…67
圖4-3(b) (1)POA改質劑(2)POA-Clay(3)未改質黏土之FTIR光譜….68
圖4-4 (a)未改質黏土(b)DOA-Clay(c)DOA-Clay經350℃熱處理後(d)POA-Clay(e) POA-Clay經350℃熱處理後之XRD圖譜…………..69
圖4-5(a) 改質劑DOA、POA之熱重損失曲線(in N2)……………...…70
圖4-5(b) 改質劑DOA、POA之熱重損失曲線(in Air)………………..71
圖4-5(c) 原始黏土與有機黏土(DOA- Clay、POA-Clay)之熱重損失曲線(in N2)………………………………………………………………...72
圖4-6(a) 以One-Step合成法製備不同含量DOA–Clay/PHA奈米複合材料之XRD圖譜……………………………..…………………….…..73
圖4-6(b) 以One-Step合成法製備不同含量DOA–Clay/PBO奈米複合材料之XRD圖譜……………………………………………..………...74
圖4-6(c) 以One-Step合成法製備不同含量POA–Clay/PHA奈米複
合材料之XRD圖譜………………………………………………….…75
圖4-6(d) 以One-Step合成法製備不同含量POA–Clay/PBO奈米複
合材料之XRD圖譜………………………………………….…………76
圖4-6(e) 以Two-Step合成法製備不同含量DOA–Clay/PHA奈米
複合材料之XRD圖譜…………………………………………..……...77
圖4-6(f) 以Two-Step合成法製備不同含量DOA–Clay/PBO奈米
複合材料之XRD圖譜……………………………………………....….78
圖4-6(g) 以Two-Step合成法製備不同含量POA–Clay/PHA奈米
複合材料之XRD圖譜………………………………………………….79
圖4-6(h) 以Two-Step合成法製備不同含量POA–Clay/PBO奈米
複合材料之XRD圖譜……………………………………………….....80
圖4-7(a) 以One-Step合成法製備5%DOA–Clay/PBO奈米複合材
料之TEM圖.………………………………………………………..…..81
圖4-7(b) 以Two-Step合成法製備5%DOA–Clay/PBO奈米複合
材料之TEM圖…………………………………………………….……82
圖4-8(a) 純BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之平行薄膜平面(in-plane)的熱膨脹係數 v.s. 溫度之關係圖.…………………………………………………..…83
圖4-8(b) 純BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之平行薄膜平面(in-plane)的熱膨脹係數 v.s. 溫度之關係圖.……………………………………………………..84
圖4-8(c) 純BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之平行薄膜平面(in-plane)熱膨脹係數 v.s. 溫度之關係圖.……………………………………………………..85
圖4-8(d) 純BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之平行薄膜平面(in-plane)的熱膨脹係數 v.s. 溫度之關係圖.…………………………………………………......86
圖4-9(a) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料經第二次之微差掃描分析曲線……….87
圖4-9(b) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料經第二次之微差掃描分析曲線……….88
圖4-9(c) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料經第二次之微差掃描分析曲線…….89
圖4-9(d) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料經第二次之微差掃描分析曲線……….90
圖4-10(a) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in N2).……….91
圖4-10(b) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in Air)……….92
圖4-10(c) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in N2)………..93
圖4-10(d) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以One-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in Air)……….94
圖4-10(e) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in N2)………..95
圖4-10(f) 純的BisAPAF-IC及不同含量DOA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in Air)……….96
圖4-10(g) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in N2)………..97
圖4-10(h) 純的BisAPAF-IC及不同含量POA-Clay以Two-Step合成而得的PBO/Clay奈米複合材料之熱重損失分析曲線(in Air)…….…98
圖4-11 聚苯噁唑之UV光譜分析……………………………………..99
參考文獻

1. 蔡中燕, 工業材料, 125期(1997), 120.
2. 蔡中燕, 化工資訊, Vol.2(1998), 28.
3. Mittal, K. L., Polyimides: Synthesis Characterization and Application, Vol I(1984), 985-989.
4. Tummala, R. R., Rymaszewski, E. J., Microelectronics Packaging Handbook(1989), 864.
5. Ree, M., Kim, K., Woo, S. H., Chang, H., J. Appl. Phys., Vol.12(1997), 698.
6. Auman, B. C., Myers, T. L., Higley, D. P., J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. Vol.35(1997), 2441.
7. Goff, D., Yuan, E., Polym. Mater. Sci. Eng. Vol.59(1988), 186.
8. Labadie, J., Hedrick, J. Soc. Adv. Mater. Process Eng. J. Vol.26(1990), 19.
9. 王守明, 礦產保護與利用, 第二期(1993), 21.
10. Pinnavaia, T. J., Science Vol.26(1983), 365.
11. May, C., Tanaka, Y., Epoxy Resins:Chemistry and Technology, Vol.17(1984), 983.
12. Lee, H., Neville K., Handbook of Epoxy Resins Vol.42(1967), 3561-3569.
13. Genetti, Materials Research Society Symposium Proceeding Electronic Packaging Materials Science IX, Vol.6(1997), 445.
14. Hunter, R. J. , Foundation of Colloid Science , vol. I(1992), 25.
15. Giannelis, E. P., Adv. Mater. Vol.8(1996), 29.
16. Akelah, A., Moet, A., J. App. Polym. Sci., Vol.55(1994), 153.
17. Kingery, W. D., Bowen, H. K., Uhlmann, D. R., Introduction to Ceramiccs, (1975), 594-596.
18. Theng, B. K. G., The Chemistry of Clay-Organic reactions, (1974), 264-267.
19. Grim, R. E., Clay Mineralogy, Vol.2(1968), 331-338.
20. Barrer, R. M., Clays Clay Miner, Vol.37(1989), 385.
21. Lee, J. F., Clays Clay Miner, Vol.38(1990), 113.
22. Wu J., Lerner, M., Chem. Mater, Vol.5(1993), 835.
23. Giannelis, E. P., Adv. Mater, Vol.8(1996), 29.
24. Gelfer, M. Y., Burger, C., Hsiao, B. S., Chu, B., Song, H. H., Carlos, A. O., Liu, L., Si, M., Rafailovich, M., Polymeric Materials: Science & Engineering, Vol.85(2001), 16.
25. Brinker, C. J., Scherer, G. W., Sol-Gel Science, (1990), 555-561.
26. Mark, J. E., Lee, C. Y., Binaconi, P. A., Hybrid Organic-Inorganic Composites, Vol.5(1995), 585.
27. Terasava, M., Minami, S., Rubin, J., Hybird Microelectron ,Vol.6 (1993) ,607.
28. McPherson, J. W., Dunn, C. F., J. Vac. Sci. Technol. Vol.5(1987), 1321.
29. Yost, F. G., Scripta Mat.,Vol.23(1989), 1323.
30. Dang, C. D., Mather, P. T., Alexander, M. D. JR., Grayson, C. J., Houtz, M. D., Spry, R. J., Arnold, F. E., Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 38(2001), 1991.
31. Mackenzie, J. D., J. of Non-Crysatlline Solids, Vol.100(1988), 162.
32. Willian R. S., Edmund P. W., Journal of Polymer Science Part A, Vol.31(1993), 2081.
33. Nishizaki, S., Fukami, A., Kagayo Kagaku ZassKi, Vol.66(1983), 382.
34. Joseph, W. D., Abed, J. C., Mercier, R., McGrath, J. E., Polymer, Vol.35(1994), 5046.
35. Haba, O., Okazaki, M., Nakayama, T., Ueda, M., J. Photopolym. Sci. Technol., Vol.10(1997), 55.
36. Seino, A., Mochizuki, O., Haba, O., Ueda, M., J. Polym. Sci., Vol.36(1998), 2261.
37. Joseph, W. D., Mercier, R., Prasad, A., Marand, H., McGrath, J. E., Polymer, Vol.24(1993), 685.
38. Tokoh, A., Photosensitive Polymers, Vol.12(1999), 89.
39. Roy, R., Komarneni, S., Roy, D. M., Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol.22(1984), 347.
40. Lan, T., Pinnavaia, T. J., Chem. Mater., Vol.6(1994), 2216.
41. Messersmith, P. B., Giannelis, E. P., Chem. Mater., Vol.6(1994), 1719.
42. Yano, K., Usuki, A., Okada, A., J. Polym. Sci., Part A: Polym Chem Vol.35(1997), 2289.
43. Tyan, H. L., Liu, Y. C., Wei, K. H., Polymer, Vol.40(1999), 4877.
44. Wang, M. S., Pinnavaia, T., J. Chem. Mater., Vol.6(1994), 468.
45. Al-Esaimi, M. M. J. App. Polym. Sci. Vol.64(1997), 367.
46. Gonsalves, K. E., Chen, X., Baraton, M. I., Nanostruc. Mater., Vol.9(1997), 181.
47. Usuki, A., Kojima, Y., Kawasumi, M., Okada, A., Fukushima, Y., Kurauchi, T., Kamigaito, O., J. Mater. Res., Vol.8(1993), 1179.
48. Yokota, R., Horiuchi. R., Kochi, M., Soma, H., Mita, I., J. Polym. Sci: Polym. Lett. Vol.26(1988), 215.
49. Akelah, A., Moet, A., J. App. Polym. Sci., : App. Polym. Sym., Vol.55(1994), 153.
50. Zilg, C., Thomann, R., Miilhaupt, R., Finter, J. Adv. Mater. Vol.11(1999), 49.
51. LeBaron, P. C., Wang, Z. S., Pinnavaia, T., Appl. Clay Sci. Vol.15(1999), 11.
52. Yano, K., Usuki, A., Okada, A., Kurauchi, T., Kamigaito, O., J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. Vol.31(1993), 2493.
53. Lan, T., Kaviratna, P. D., Pinnavaia, T., J. Chem. Mater., Vol.6(1994), 573.
54. 郭文法, 工業材料, 125期(1997), 129.
55. 吳仁傑, 工業材料, 125期(1997), 115.
56. 田宏隆, 韋光華, 黏土/聚亞醯胺奈米複合材料之合成與性質, 交通大學材料科學與工程研究所
57. 廖建勛, 工業材料, 125期(1997), 108.
58. 廖建勛, 化工資訊, Vol.2(1998), 20.
59. 賴宏仁, 工業材料, 153期(1999), 94.
60. 郭俊鑫, 工業技術研究院材料研究所, (2000) 1-4.
61. Yano, K., Usuki, A., Okada, A., Kurauchi, T., Kamigaito, T., J. of Polym. Sci.:Part A: Polymer Chemistry, Vol.31(1993), 2493.
62. Gu, A., Kuo, S. W., Chang, F. C., J. of Appl. Polym. Sci., Vol. 79.(2001), 1902.
63. Gu, A., Chang, F. C., J. of Appl. Polym. Sci. Vol. 79(2001), 289.
64. Xiao, M., Sun, L., Liu, J., Li, Y., Gong, K., Polymer, Vol.43(2002), 2245.
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