臺灣博碩士論文加值系統

摘要
有機/無機奈米複合材料是目前熱門的研究主題之一，主要是利
用有機高分子以及無機物質黏土兩者之特性相乘而形成奈米複合材料（Nanocomposites）。而本研究主要即是將改質後的黏土加入環氧樹脂中，進行開環反應，得到奈米複合材料。並利用FT-IR、XRD、TEM…等加以鑑定黏土在環氧樹脂中的分散情形。同時以DSC、TGA、DMA、TMA…等儀器測試其熱性質、機械性質。又因為分散在環氧樹脂材料中的黏土為層狀結構排列，使得水分通過的路徑更加蜿蜒,而能延長水分的通過的時間並有效降低吸水率。

Organic-Inorganic hybrid materials are the materials that combining the characteristics from multiplicated speciality of the organic and inorganic moieties. A series of novel polymer-clay nanocomposite(PCN) encapsulation materials that consist of organic epoxy resin andinorganic nanolayers of montmorillonite clay were prepared through thermal ring-opening polymerization.The as-synthesized materialswere subsequently characterized by Fourier transformation infrared(FTIR) spectroscopy, powder X-Ray diffraction (XRD) pattern andtransmission electron microscopy (TEM). Effects of the material composition on the thermal properties and mechanical strength of epoxyresin along with a series of PCN materials, in the form of membrane,were also studied by thermor avimetric analyses (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analyzer (DMA) and thermal mechanical analyzer (TMA), respectively. Because of high aspect ratio and platy morphology of clay, we can by introducing clay into epoxy effectively increase the length of the diffusion pathways .

目 錄
中文摘要…………………………………………………………………I
英文摘要………………………………………………………………...II
目 錄……………………………………………………………………IV
圖 目 錄………………………………………………………………...V
表 目 錄……………………………………………………………….VII
第一章 緒論
1.1 前言………………………………………………………………….1
1.2 奈米複合材料簡介………………………………………………….2
1.3 環氧樹脂簡介……………………………………………………….4
1.4 硬化劑簡介………………………………………………………...19
1.5 層狀黏土簡介……………………………………………………...23
1.6 改質劑簡介………………………………………………………...27
1.7 研究動機…………………………………………………………...30
第二章 藥品及儀器
2.1 藥品………………………………………………………………...31
2.2 儀器………………………………………………………………...34
2.3 儀器量測…………………………………………………………...38


第三章 實驗部分
3.1 黏土之親油化改質………………………………………………...46
3.2 黏土之親油化改質步驟.........................................………………..46
3.3 環氧樹脂/奈米複合材料之合成…………………………………..50
第四章 結果與討論
4.1 基本鑑定…………………………………………………………...53
4.2 熱性質研究………………………………………………………...63
4.3 機械性質研究……………………………………………………...71
4.4 阻氣性之分析……………………………………………………...76
第五章 結論與展望……………………………………………………79
第六章 參考文獻………………………………………………………80
圖目錄
圖1-1 高分子/黏土奈米複合材料分散型態
(a) 一般摻合複合材料 ……………………………………………3
(b) 插層奈米複合材料 ……………………………………………3
(c) 去層/剝離奈米複合材料……………………………………….4
圖1-2 黏土結構式意圖………………………………………………...25
圖2-1 水氣穿透分析儀裝置圖………………………………………...44
圖2-2 氣體穿透分析儀裝置圖………………………………………...45
圖3-1 黏土親油化改質流程圖...............................................................49
圖3-2 環氧樹脂/奈米複合材料合成步驟流程圖..................................52
圖4-1 Epoxy 開環前後IR比較圖……………………………………...56
圖4-2 不同蒙脫土含量比例之環氧樹脂/黏土奈米複合材料之FTIR 光譜圖............................................................................................57
圖4-3 Clay改質前後XRD疊圖................................................................59
圖4-4 不同含量Epoxy/Clay XRD疊圖..................................................59
圖4-5 EPCL3（3％蒙脫土含量）的TEM 映像圖……………………62
圖4-6 不同含量環氧樹脂/黏土奈米複合材料 TGA-Air 數據曲線圖…………………………………………………………………65
圖4-7 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料DSC 曲線圖............67
圖4-8 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料TMA分析圖.............70
圖4-9 損失模數與儲存模數示意圖.......................................................72
圖4-10 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料DMA數據
曲線圖………………………………………………………….72
圖4-11 不同黏土含量環氧樹脂/黏土奈米複合材料應變-應力
分析圖.........................................................................................75
圖 4-12 空氣與水氣於 Epoxy/Clay Nanocomposites 中之理論穿越路徑示意圖...................................................................................76
圖4-13 不同含量環氧樹脂/黏土奈米複合材料自由立膜之氣體穿透數據比較圖....................................................................................77
圖4-14 不同含量環氧樹脂/黏土奈米複合材料自由立膜之水氣穿透數 據比較圖....................................................................................78
表目錄
表1-1 環氧樹脂硬化收縮率比較表…………………………………...13
表1-2 環氧樹脂的商品應用…………………………………………...18
表1-3 典型黏土之理論結構式表……………………………………...24
表1-4 黏土的種類介紹..................................................……………….26
表1-5 黏土基本性質…………………………….……………………..27
表 2-1 Epoxy/DOW331 基本性質…………………………………….31
表2-2 黏土基本性質表………………………………………………...32
表 4-1 環氧樹脂/黏土奈米複合材料成分比例明細表………………53
表4-2 黏土及環氧樹脂之FTIR 官能機吸收峰對照表……………56
表4-3 不同含量 Epoxy/Clay XRD 數據比較表……………………..60
表4-4 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料之TGA 數據
比較表..........................................................................................65
表4-5 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料TMA數據
比較表..........................................................................................69
表4-6 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料DMA數據
比較表..........................................................................................73
表4-7 不同含量之環氧樹脂/黏土奈米複合材料自由立膜之氣體穿透數據比較表..................................................................................78

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