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研究生:吳明憲
研究生(外文):Ming-Shian Wu
論文名稱:熱向性液晶高分子/蒙托土奈米複合材料之合成製備
論文名稱(外文):Synthesis and preparation of the novel thermotropic liquid crystalline polymer/montmorillonite nanocomposite
指導教授:江彰吉江彰吉引用關係
指導教授(外文):Jiang George J.
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:化學研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:液晶高分子奈米複合材料
外文關鍵詞:Liquid crystalline polymernanocomposite
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主鏈型液晶高分子(Main Chain Liquid Crystal Polymers, MCLCPs)具有獨特的性質,如高強度、高剛硬性、耐高溫、耐化學藥品及耐磨耗等,加上液晶高分子在液晶態時的加工便利性,因此主鏈型液晶高分子近年來已成為工業上相當重要的塑膠之ㄧ。相較於傳統液晶高分子使用熔融聚合法進行合成,本研究期望針對其單體特性利用溶液聚合方式,能以較簡單的製程方式合成出性質優異的新型液晶高分子。本實驗分別利用Terephthalic aldehyde與terephthalic acid, 另外亦使用Hydroquinone與Terephthalic acid此兩種不同組合的單體利用溶液縮合聚合的方式合成新型熱向性液晶高分子,實驗將針對時間、溫度、縮合劑等變因進行探討,找出最佳化的反應條件,並利用相同條件,以層間縮合聚合的方式進一步製備液晶高分子/蒙托土奈米複合材料(LCP/Clay Nanocomposites),產物以紅外線光譜(FT-IR)以及核磁共振儀(NMR)進行結構鑑定,再輔以熱重分析儀(TGA)與微差掃瞄卡計(DSC)進行熱性質分析,利用X光粉末繞射分析儀(XRD)來觀察液晶高分子之結晶性並計算蒙托土之層間距離,最後將使用穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察蒙托土在材料中之分散程度。
Main chain liquid crystal polymers (MCLCPs) was one of the most important industrial polymers in the recent years. MCLCPs has some exceptional properties, such as high strength, stiffness, thermal stability, good chemical resistance and well working properties in the liquid crystal phase. In this investigation, one of the novel MCLCPs was synthesized by using terephthalic aldehyde, and terephthalic acid; the another one was prepared by using hydroquinone and terephthalic acid with solution condensation polymerization with more simple process. The best condition in this study was discussed from different reaction time, temperature and condensation agent. Additionally, the MCLCPs/Clay nanocomposites are prepared by in-situ condensation polymerization in the same condition. The products were characterized by Fourier-transfer Infrared (FT-IR) and nuclear magnetic resonance (NMR).The thermal properties were determined by using thermal gravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). Finally, the dispersion of clay in the nanocomposites was determined by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron micrograph (TEM).
目錄
摘要 I
Abstract II
謝誌 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 VIII
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 液晶簡介 2
1.2.1 液晶起源 2
1.2.2 液晶分類 5
1.3 熱向性液晶高分子簡介 6
1.4 熱向型液晶高分子合成方法 10
1.4.1 界面聚縮合法 10
1.4.2 溶液聚合法 10
1.4.3 熔融聚合法 11
1.5 奈米複合材料之發展 13
1.5.1 黏土簡介 13
1.5.2 奈米複合材料之特性提升 15
1.5.3 奈米高分子複合材料的製備方式 16
1.6 研究動機 18
第二章 實驗部份 20
2.1 藥品與儀器 20
2.1.1 藥品 20
2.1.2 儀器 22
2.2 實驗步驟 23
2.2.1 液晶高分子(LCP)之合成 23
2.2.2 LCP/clay 製備 26
2.3 結構鑑定及性質測試 29
2.3.1 X-ray 繞射儀(X-Ray Diffraction Analyzer) 29
2.3.2 NMR 核磁共振儀 29
2.3.3 紅外線光譜儀(Infrared Spectroscopy,FT-IR) 29
2.3.4 熱重分析儀(Thermogravimetric Analyzer,TGA) 29
2.3.5 微差熱掃描分析儀(Differential scanning calorimetry
,DSC) 29
2.3.6 穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscopy
,TEM) 30
2.3.7 偏光顯微鏡 30
第三章 結果與討論 32
3.1 蒙托土表面改質 32
3.2 液晶高分子合成 33
3.2.1 TPA-TPAd部分 33
3.2.2 TPA-HQ部分 33
3.2.3 LCP合成部份結論 34
3.3 製備液晶高分子/蒙托土奈米複合材料 36
3.3.1 TPA-TPAd/clay部分 36
3.3.2 TPA-HQ/clay部分 36
3.3.3 製備LCP/clay結論 38
第四章 結論 39
第五章 參考資料 41
自傳 61

圖目錄
Figure 1 蒙托土IR圖:a. Closite 15A ; b.Closite Na+ 43
Figure 2 Closite 15A的XRD圖 44
Figure 3 LCP TPA-TPAd NMR光譜圖 45
Figure 4 LCP TPA-TPAd IR光譜圖 46
Figure 5 LCP TPA-HQ NMR光譜圖 47
Figure 6 LCP TPA-HQ IR光譜圖 48
Figure 7 a. TPA-HQ/clay b. TPA-HQ DSC示意圖 49
Figure 8 a.TPA-TPAd b.TPA-HQ TGA比較圖 50
Figure 9 LCP/clay TPA-TPAd的XRD圖:
a.C15A ;b.1wt% ;c.3wt%;d.5wt%C15A 51
Figure 10 LCP(TPA-TPAd)/clay的XRD圖: a.C15A b.LCP
c.LCP/C15A(3wt%) 52
Figure 11 LCP(TPA-TPAd)/clay的TEM圖: 3wt%C15A 53
Figure 12 LCP(TPA-HQ)/clay的XRD圖: a.LCP/C15A(3wt%)
b.C15A c.LCP 54
Figure 13 LCP/clay TPA-TPAd的Td曲線圖 55
Figure 14 LCP/clay TPA-HQ的Td及Tm曲線圖 56



表目錄
Table 1 LCP(TPA-TPAd)合成反應條件表 57
Table 2 LCP(TPA-HQ)合成反應條件表 58
Table 3 LCP的Td及Tm、Ti整理表 59
Table 4 LCP的抗化學性質測試 60
1. 范正欣,中興大學碩士論文,2004
2. 劉瑞祥譯,液晶之基礎與應用,國立編譯館出版 (1996)
3. 李建輝,材料與社會,69期,第67頁(1992)
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10.李珮芸,中原大學碩士論文, 2004.
11.蔡宗燕,工業材料, 1997, 126.
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24. Jun, Y., Stephen, M. M., Macromolecules, 2004, 37, 6424.
25.洪世淇,IT IS專欄,液晶高分子的最近市場與應用發展。
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