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研究生:洪源茂
研究生(外文):Hung Yuan Mao
論文名稱:以溶膠-凝膠法製備抗靜電性PU/SiO2/ZnSb2O6有機無機奈米複合材料之研究以溶膠-凝膠法製備抗靜電性PU/SiO2/ZnSb2O6有機無機奈米複合材料之研究
論文名稱(外文):The polyurethane/SiO2/ZnSb2O6 optic thin film which was anti-electrostatic nanocomposites is synthesized by sol-gel technology
指導教授:鄭寶樹鄭寶樹引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:化學系
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:122
中文關鍵詞:聚胺基甲酸酯胺基矽氧烷氧化鋅銻抗靜電
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本研究的主要目的為利用溶膠-凝膠法製備出抗靜電、抗紫外線且具高透光性的聚胺基甲酸酯/二氧化矽/氧化鋅銻光學薄膜。首先針對奈米級氧化鋅銻之表面進行有機改質,並利用胺基矽氧烷偶合劑(APTMS)改質氧化鋅銻表面,以其表面氫氧基與胺基矽氧烷水解縮合,將耐熱性較高之矽化合物鍵結在氧化鋅銻表面上,以提高其耐熱性。由於氧化鋅銻改質劑增加與有機高分子PU的鍵結相容性,所以可以順利合成出抗靜電複合材料。
利用FT-IR檢測氧化鋅銻改質劑與聚胺基甲酸酯反應過程中的鍵結變化;FE-SEM來觀察奈米複合材料的表面形態。根據TGA測定結果,在加入氧化鋅銻2wt%~15wt%時,其熱裂解溫度較纯的聚胺基甲酸酯提升約22.0℃~53.9℃,利用UV-visible分析得知其可見光透光性為95%~88%。在抗靜電物性方面,其表面電阻較純的聚胺基甲酸酯和PU/SiO2複合材料大幅降低之趨勢,其值從1.02×1013Ω/cm2降至7.50×107Ω/cm2,已達到抗靜電材料的標準。

關鍵詞:聚胺基甲酸酯,胺基矽氧烷,氧化鋅銻,抗靜電
The main purpose of this research is to synthesize a polyurethane/SiO2/ZnSb2O6 optic thin film which was anti-electrostatic, anti-ultraviolet and highly transparent nanocomposites. Polyurethane, 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) and ZnSb2O6 are used as organic resin, inorgan coupling agent and anti-static additives respectively. In order to enhance the miscibility between the inorganic and organic phases, the colloid ZnSb2O6 are successfully bonded on APTMS with silanol coupling agents. The APTMS/ZnSb2O6 precursor solution is subsequently mixed with polyurethane prepolymers. Then, this resolution is spin coated and be crosslinking to form the highly thermal stability nanocomposites and transparent optical thin films.
The crosslinking reactions between Polyurethane, APTMS and ZnSb2O6 is investigated by FT-IR. The morphology structure of nano-composites is observed with FE-SEM. According to the results of TGA, the thermal decomposition temperatures (Td) of these nano-composites are higher 22.0℃~53.9℃ than that of pure polyurethane. The good transparencies of these thin films in visible light region are dected by UV-visible spectrometer. On the aspect of anti-electrostatic property, the surface resistances of Polyurethane/SiO2/ZnSb2O6 thin film decrease more than that of typical polyurethane. These values decrease from 1.02×1013Ω/cm2 to 7.50×107Ω/cm2 and have reached the standards of anti-electrostatic nanocomposites.
目錄
謝誌 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
中文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 Ⅸ

第一章 緒論. 1
1-1 前言. 1
1-2 研究動機. 6
1-3 研究目的 6
第二章 理論與文獻回顧. 8
2-1 奈米材料. 8
2-1-1 奈米材料的製備方法…... 8
2-1-2奈米材料的效應與發展…... 8
2-2 有機 / 無機奈米複合材料…... 10
2-2-1奈米複合材料定義與分類…... 10
2-2-2奈米複合材料的優點…... 12
2-2-3奈米複合材料的合成問題…... 12
2-2-4奈米複合材料的穩定性…... 13
2-2-5奈米高分子複合材料製備(分散)方式…... 14
2-3 溶膠-凝膠法(Sol-gel)…... 17
2-3-1溶膠-凝膠法(Sol-gel)的優、缺點…... 17
2-3-2溶膠-凝膠製備技術…... 18
2-3-3溶膠-凝膠法製程…... 18
2-3-4溶膠-凝膠法原理步驟…... 20
2-3-5影響溶膠-凝膠法之變因 22
2-3-6旋塗法(Spin-coating) 22
2-4 聚胺基甲酸酯( Polyurethane )簡介. 27
2-4-1聚胺基甲酸酯的化學結構與合成 27
2-4-2聚胺基甲酸酯之副反應 31
2-4-3聚胺基甲酸酯( Polyurethane, PU )種類 35
2-5 靜電之危害. 36
2-6 靜電之防護方法. 37
2-7 抗靜電/導電材料. 38
2-7-1抗靜電/導電材料與導電原理 38
2-7-2抗靜電材料合成方式 41
2-7-3靜電防止劑 41
2-7-4導電性高分子 42
2-7-5奈米金屬氧化物 44
第三章 實驗內容. 46
3-1 實驗藥品…... 46
3-2 實驗儀器與設備…... 47
3-3 研究方法…... 48
3-4 實驗流程…... 49
3-5 實驗步驟 50
3-5-1以溶膠凝膠法製備PU/SiO2奈米複合材料…... 50
3-5-2以溶膠凝膠法製備PU/SiO2/ZnSb2O6抗靜電奈米複合材料…... 53
3-5-3薄膜複合材料之製備…... 57
3-5-4塊狀複合材料之製備…... 57
3-6 測試方法 58
3-7 樣品編號及設定之成分比例 62
第四章 結果與討論. 64
4-1 紅外線光譜(FT-IR)鑑定分析…... 64
4-1-1 Colloid ZnSb2O6親有機化改質鑑定... 64
4-1-2聚胺基甲酸酯(PU)與APTMS共價鍵結反應分析... 68
4-1-3 PU與不同含量之胺基矽氧烷APTMS 聚合反應分析
... 71
4-2 複合材料之UV-Vis透光率分析…... 73
4-3 抗靜電複合材料薄膜表面電阻測定…... 81
4-4 抗靜電薄膜鉛筆硬度分析…... 83
4-5 耐熱性質分析…... 87
4-6-1熱重損失分析(TGA)…... 87
4-6-2微差熱掃描卡計分析(DSC)…... 98
4-6 FE-SEM表面形態分析…... 100
第五章 結論與未來展望. 104
參考文獻 109
參考文獻
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