跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.222.64.76) 您好!臺灣時間:2024/06/16 04:35
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:李俊賢
研究生(外文):Chun-hsien Lee
論文名稱:新型聚醯亞胺-二氧化矽混成材料之製備與性質研究
論文名稱(外文):Novel Polyimide-Silica Hybrids Prepared from Alkoxysilane Containing Diamine
指導教授:鄭俊麟鄭俊麟引用關係
指導教授(外文):Chun-Lin Cheng
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:化學工程研究所
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:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:72
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:115
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:2
中文摘要
由於聚醯亞胺混成材料具有合成之多樣性與製備之簡單性,運用有機無機混成複合材料技術,可將無機材料優異的機械、耐熱等特性與有機材料易加工、高相容度等特性結合,而獲得具有相乘效應的效果,因此在未來的機能塗料、光電材料、電子材料及高強度複合材料等領域中具極大的應用發展潛力。
本研究主要開發二種新型雙胺單體,首先經由Grignard反應製備出具有線性烷基側鏈之芳香族雙胺單體1,1’-di-p-aminophenyl hexane (HADA);其次,藉由醯氯反應在雙胺單體分子側鏈邊合成具有藕合無機的基團之3,5-diaminobenzamide-n-propyl triethoxylsilane (PTSDA)
。隨後二者分別與3,3-4,4-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA)反應形成聚醯胺酸,再以高溫環化脫水製備聚醯亞胺。進而探討其熱性質與介電性質。
經由黏度的測量顯示,當雙胺結構中具有線性烷基或是藕合基團時,其側邊基團之立體障礙將會造成聚合反應的降低,因此黏度值會較低。在熱穩定性質分析,其結果顯示,摻合有SiO2粒子後之聚醯亞胺,其裂解溫度會隨著TEOS的摻合量增加而增加,且其熱裂解溫度均高於450℃。玻璃轉移溫度的量測也顯示,含有SiO2聚醯亞胺會受到分子中SiO2粒子數量的提高,造成分子鏈轉動發生困難,因此玻璃轉移溫度會上升。在介電性質測量,本實驗結果顯示,隨著TEOS摻合量的增加,其薄膜介電常數值會呈現增加的趨勢。
Abstract
Polyimides are high-performance polymer materials with excellent thermal stability, mechanical property, and chemical resistance, etc. In this study, we synthesized two types of new diamine monomers. The 1,1’-di-p-aminophenyl hexane with linear alkyl side chain were synthesized by Grignard reaction, and the 3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane with coupling side chain were synthesized by the acid chloride reaction. A series of new type of polyimides/silica hybrid materials using the sol-gel method were prepared by the 3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane with 3,3’-4,4’-benzophenone tetracarboxylic dianhydride (BTDA). The polyimides were obtained by dehydrating the poly(amic acid)s in high temperature conditions, and they were characterized by 1H-NMR and IR graph.
The results showed that the viscosity is decreased by the effect of the polymer side chain and the coupling agent. The thermal properties were characterized by TGA, DSC and TMA. The BTDA-PDA/SiO2 hybrid thin films are more thermal stable than BTDA-PDA-PTSDA/SiO2 owing to the higher molecular weight. The glass transition temperature(Tg) in BTDA-PDA-PTSDA/SiO2 series are more higher than BTDA-PDA/SiO2 series because of the coupling effect between polymer chains. The coefficient of thermal expansion were decreased when the inorganic phase were increased by coupling and sol-gel effect. Moreover, the dielectric constant were increased by coupling and sol-gel effect and when the amount of TEOS increased.
中文摘要………………………………………………………………..I
英文摘要……………………………………………………………… III
目錄…………………………………………………………..…………IV
圖目錄…………………………………………………………..…..…VII
表目錄……………………………………………………………….…..X
第一章:簡介……………………………………………………………..1
1-1:聚醯亞胺之開發與需求………………..…………………….1
1-2:聚醯亞胺之結構與性能…………………………………...5
1-3:聚醯亞胺的應用…………………………………………….6
1-4:介電材料…………………………………………………….11
1-5:研究目的……….….………..…….………………….…….17
第二章:實驗方法………………………………………………………19
2-1:前言…………………………………………………...……..19
2-2:藥品製備與純化………………………………...……….….19
2-3:1,1’-di-p-aminophenyl hexane的合成…….……………......20
2-3-1:1,1’-diphenyl hexane之合成………………..…….……20
2-3-2:1,1’-dinitrophenyl hexane之合成……….....………..…21
2-3-3:1,1’-di-p-aminophenyl hexane之合成…………………22
2-4:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之合成.…...23
2-4-1:3,5-dinitrobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之合成....23
2-4-2:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之合成 24
2-5:聚醯胺酸的合成與聚醯亞胺薄膜的製備…………...……...26
2-5-1:聚醯胺酸的合成…………………………………….….26
2-5-2:HADA與BTDA之聚醯胺酸的合成……………..…..26
2-5-3:PDA與BTDA之聚醯胺酸的合成……………….…....27
2-5-4:PTSDA與BTDA之聚醯胺酸的合成………...….…...27
2-5-5:溶膠凝膠法製備聚醯胺酸-二氧化矽前驅物…....…….27
2-5-6:聚醯亞胺膜之製備……………………………….…….28
2-5-7:儀器及測量方法……………………………………...…29
第三章:結果與討論.……..…………………………………………....32
3-1:雙胺單體結構鑑定與分析………………………..…….…..32
3-1-1:1,1’-di-p-aminophenyl hexane之結構鑑定…….……...32
3-1-2:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之結
構鑑定………………………………………………..…35
3-2:聚醯胺酸與聚醯亞胺之結構分析………………………..…40
3-2-1:BTDA-HADA之結構分析……………………….……41
3-2-2:BTDA-PDA與BTDA-PDA-PTSDA之結構分析.…...42
3-3:聚醯亞胺薄膜性質探討…………………………………….50
3-3-1:黏度測量.………………………………………...……..50
3-3-2:熱性質測量………………………….………………….54
3-3-3:介電性質探討…………………………………………...64
第四章:結論……………….…………………………………….…….68
參考文獻………………………………………………………………..70
圖目錄
圖1-1:Kapton (PMDA-ODA)之化學結構。………………………….1
圖1-2:多層導體連線結構圖。………………………………………..2
圖1-3:雙酐與雙胺單體合成示意圖。………………………………..5圖1-4:以旋塗式玻璃法形成的介電材料與製程技術的關係圖。…11
圖1-5:極化機制示意圖。……………………………………………15
圖2-1:1,1’-di-p-aminophenyl hexane之合成反應流程圖。………...23
圖2-2:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之反應流程.25
圖2-3:聚醯胺酸之加熱環化反應圖。…………………..…...……...29
圖3-1:1,1’-diphenyl hexane的1H NMR光譜分析圖。…………….33
圖3-2:1,1’-di-nitrophenyl hexane的1H NMR光譜圖。……………34
圖3-3:1,1’-di-p-aminophenyl hexane的1H NMR光譜圖。………..35
圖3-4:3,5-dinitrobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之1H-NMR
光譜分析圖。…………..……………………..…….…………36
圖3-5:3,5-dinitrobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之IR吸收
光譜圖。….……..………………………………....…………37
圖3-6:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之1H-NMR
光譜分析圖。………………………………………………...39
圖3-7:3,5-diaminobenzamide-n-propyltriethoxylsilane之IR光譜圖40
圖3-8:BTDA-HADA聚醯胺酸及聚醯亞胺之IR光譜分析圖。….42
圖3-9:BTDA-PDA之PAA及PI的IR光譜圖。…………...…...…46
圖3-10:BTDA-PDA-TEOS(3%)之PAA及PI的IR光譜圖。……..46
圖3-11:BTDA-PDA-TEOS(6%) PAA及PI的IR光譜圖。………..47
圖3-12:BTDA-PDA-TEOS(12%) PAA及PI的IR光譜圖。……....47
圖3-13:BTDA-PDA-PTSDA之 PAA及PI的IR光譜圖。………..48
圖3-14:BTDA-PDA-PTSDA-TEOS(3%) 之PAA及PI的IR光
譜圖。…………………………………………………………48
圖3-15:BTDA-PDA-PTSDA-TEOS(6%) 之PAA及PI的IR光
譜圖。…………………………………………………………49
圖3-16:BTDA-PDA-PTSDA-TEOS(12%) 之PAA及PI的
IR光譜圖。……………………………………………………49
圖3-17:BTDA-PDA-PTSDA-TEOS(40%) 之PAA及PI的
IR光譜圖。……………………………………………………50
圖3-18:(a) 歐斯特瓦爾德-馮士克黏度計;(b) 尤伯洛德黏度計51
圖3-19:聚醯胺酸之黏度分析圖。…………………………………..53
圖3-20:PDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞胺的熱
重損失分析圖………………………………………………..55
圖3-21:PDA-PTSDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯
亞胺的熱重損失分析圖。…………………………….….…57
圖3-22:PDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞胺的玻
璃轉換溫度分析圖。……………………………………..…59
圖3-23:PDA-PTSDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞
胺的玻璃轉換溫度分析圖。…………………………………60
圖3-24:PDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞胺的熱
膨脹係數分析圖。…………………………………………....62
圖3-25:PDA-PTSDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯
亞胺的熱膨脹係數分析圖。……………………...………….63
表目錄
表1-1:用於聚醯亞胺-無機物複合材料之無機物及其前驅體。4
表1-2:常見有機高分子材料之基本特性。……………….…………..9
表1-3:聚醯亞胺在半導體製程上之應用。..………….………...10
表1-4:介電材料所需求之特性。…………………….……………...12
表3-1:聚醯胺酸及聚醯亞胺之紅外線吸收位置表。…….………...45
表3-2:BTDA所衍生聚醯亞胺之熱性質分析表。……...…..……...64
表3-3:PDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞胺之介
電量測數據(一) 。………………………………….…..……66
表3-4:PDA-PTSDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯
亞胺介電量測數(一)。………...……………………………..66
表3-5:PDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯亞胺之介
電量測數據(二)。……………………………………………..67
表3-6:PDA-PTSDA-BTDA及摻合不同比例之silica之聚醯
亞胺之介電量測數據(二)。……………………………….….67
參考文獻
1.C. E. Sroog, A. L. Abramo, C. E. Berr, W. M. Edward, and K. L. Olivier, J. Polym. Sci., Part A 3: 1373 (1965).
2.S. Tamai, T. Kuroki, A. Shibuya, A. Yamaguchi, and J. Polymer, 42, 2373 (2001).
3.S. Ukishima, M. Iijima, M. Sato, Y. Takahashi, and E. Fukada, Thin Solid Films, 308, 475 (1997).
4.Z. K. Zhu, J. Yin, F. Cao, X. Y. Shang, and Q. H. Lu, Adv. Mater, 12, 1055 (2000).
5.張鼎張、周美芬, 奈米通訊, 6, 1 (1999).
6.丁孟賢、何天白, 聚醯亞胺新型材料, 1 (1998).
7.D. J. Liaw, B. Y. Liaw, and C. W. Yu, Polymer, 42, 5175, (2001).
8.J. Lee, H. G. Kim, and D. C. Lee, Surface and Technology, 150, 182 (2002).
9.R. F. Mundhenke and W. T. Schwartz, High Perf Polymers, 2, 57, (1990).
10.H. Chang, and W. C. Chen, J. Polym. Sci. Part A :Polymer Chemistry, 39, 3419 (2001).
11.K. Kitade, and S. Koyama, Proceedings of IECE of Japan, 63 (1981).
12.T. Nakayama, A. Mochizuki, and M. Ueda, Reative & Functional Polymer, 30, 109 (1996).
13.A. Tokoh, Photosensitive Polymers, “Advances in materials research in Japan”, April (1999).
14.金進興, 工業材料, 六月, 114 (1996).
15.J. R. Salem, F. O. Sequeda, J. Duran, W. Y. Lee, and R. M. Yang, J. Vac. Sci. Technol. A 4, 369 (1986).
16.R. G. Mack, H. H. Patterson, M. R. Cook, and C. M. Carlin, J. Polym. Sci. Polym. Lett. Ed. 27, 25 (1988).
17.M. H. Tsai, and W. T. Whang, Polymer, 42, 4198 (2001).
18.張勁燕, 深次微米矽製程技術, 68 (2002).
19.J. O. Simpson, and A. K. Clair, Thin Solid Films, 308, 475 (1997).
20.Z. K. Zhu, Y. Yang, J. Yin, and Z. N. Qi, J. Appl. Polym. Sci., 73, 2977 (1999).
21.S. Serali, Y. Wu, M. Forbess, S. J. Limmer, T. Chou, and G. Gao, Adv. Mater, 12, 1696 (2000).
22.Kioul, and L. Mascia, J. Non-Crystalline Solids, 175, 169 (1994).
23.G. H. Hsiue, J. K. Chen, and Y. L. Liu, J. Appl. Polym. Sci., 1609 (2000).
24.C. C. Chang, and W. C. Chen, Chem. Mater., 14, 4242 (2002).
25.P. Laszlo, and P. Pennetreau, J. Org. Chem., 52, 2407 (1987).
26.B. Masci, J. Org. Chem., 50, 4081 (1985).
27.S. Ross, K. D. Moran, and R.Malhotra, J. Org. Chem., 48, 2118 (1983).
28.D. Entwistle, A. W. Johnstone, and T. Jeffery, J. Chem. Soc. PerkinΙ, 3586 (1954).
29.D. Entwistle, E. Jackson, A. W. Johnstone, and T. Jeffery, J. Chem. Soc. PerkinΙ, 443 (1977).
30.M. Petrini, R. Ballini, and G. Rosini, Communications., 713 (1987).
31.M. R. Kallury, W. E. Lee, and M. Thompson, Anal. Chem., 65, 2459 (1993).
32.F. Caprasse, D. Leroy, L. Martinot, J. P. Pirard, J. Gullaume, C. Jerome, and R. Jerome, J. Mater Chem., 12, 197 (2002).
33.J. P. Sadighi, R. A. Singer, and S. L. Buchwald, J. Am. Chem. Soc., 120, 4960 (1998).
34.E. Jackson, A. W. Johnstone, and P. Telford, J. Chem. Soc. PerkinΙ., 443 (1977).
35.M. Peterini, R. Ballini, and G. Rosini, Communications., 713 (1987).
36.W. Johnstone, and T. Jeffery, J. Chem. Soc. PerkinΙ., 1300 (1975).
37.K. Hanaya, N. Fujita, and H. Kudo, Chemistry and Industry, 794 (1973).
38.A. Ono, H. Sasaki, and F. Yaginuma, Chemistry and Industry, 480 (1983).
39.Z. K. Zhu, Y. Yang, J. Yin, and Z. N. Qi, J. Appl. Polym. Sci., 73, 2977 (1999).
40.J. M. Vivar, and A. M. Bandala, J. Non-Cryst. Sol., 261, 127 (2000).
41.D. Niznansky, and J. L. Rehspringer, J. Non-Cryst. Sol., 180, 191 (1995).
42.Z. Ahmad, and J. E. Mark, Chem. Mater., 13, 3320 (2001).
43.林志遠, 中原大學碩士論文, 33 (2002).
44.Z. K. Kang, J. Yin, X. Y. Shang, and Q. H. Lu, Adv. Mater., 12, 1055 (2000).
45.X. Y. Shang, Z. K. Zhu, J. Yin, and X. D. Ma, Chem. Mater., 14, 71 (2001).
46.M. Leu, Z. W. Wu, and K. H. Wei, Chem. Mater., 14, 3016 (2002).
47.G. H. Hsiue, J. K. Chen, and Y. L. Liu, J. Appl. Polym. Sci., 76, 1609 (2000).
電子全文 電子全文(本篇電子全文限研究生所屬學校校內系統及IP範圍內開放)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top