本研究加入不同種類與比例之成核劑於聚丙烯中，並利用雙螺桿押出機製備聚丙烯與成核劑之複合材料，以探討成核劑種類與比例對聚丙烯之影響，並討論其複合材料之熱性質、機械性質、結晶性質和結晶型態。實驗所使用之成核劑種類分別為山梨糖醇系(DBS)、山梨糖醇系(NA-19B)、磷酸鹽系(NA-11)、滑石粉(talc)、奈米黏土(nano-Clay)和奈米碳酸鈣(nano-CaCO3)。
實驗結果顯示在不同比例下，由XRD與FT-IR實驗可以看出對PP的結晶度提升效果為有機+無機成核劑＞有機成核劑＞無機成核劑，因為有機+無機成核劑具有協同效應，有機成核劑可以協助無機成核劑於PP基材中的相容性，提升無機成核劑成核效果，所以能有效提升PP結晶度。其機械性質提升效果為有機成核劑＞有機+無機成核劑＞無機成核劑。而熱變形溫度提升效果為有機+無機成核劑＞有機成核劑＞無機成核劑。
根據實驗結果發現PP加入成核劑後，能提升PP複合材料之結晶度，使PP形成規則排序的球晶，進而提升機械性質與耐熱性質。其中無機與有機成核劑因具協同作用，可達到成核和填充的雙重效果，可使PP機械性質與耐熱性質提升效果最為顯著，無機成核劑則因為與PP之間具有不相容性的關係，提升效果最差。

In this study, the effect of different contents and types of the nucleating agents on polypropylene was investigated. Variety nucleating agents were mixed in polypropylene respectively, and were prepared by using twin-screw extruder. The thermal, mechanical and crystalline behaviors of composites materials were evaluated. From the experimental results of XRD and FT-IR reveal that the effect of increasing crystallinity of PP is sequentially inorganic with organic nucleating agent, then is an organic nucleating agent, and then is an inorganic nucleating agent finally. Organic nucleating agent may improve the compatibility of inorganic nucleating agent in PP matrix, and meanwhile effectively increase the crystallinity of PP.
Comparing different ratios of organic and inorganic nucleating agents dispersed in PP compounds, the effect of increasing mechanical properties among each other was found sequentially to be organic nucleating agent > inorganic with organic nucleating agent > inorganic nucleating agent.
Introducing nucleating agents can increase the crystallinity of PP compounds. The regular and ordered morphology of spherical crystals in PP matrix further improve the mechanical properties and heat resistance of PP compounds. The synergistic effect of organic blending inorganic nucleating agents was found to play roles of fillers and nucleation, which tremendously increases the mechanical properties and heat resistance of PP compounds. Also, we were found inorganic nucleating agent in PP compounds is incompatibility and can't improve effectively the mechanical properties and heat resistance of PP compounds.

中文摘要 I
英文摘要 III
目錄 V
表目錄 V III
圖目錄 I X
第一章 緒論 1
第二章 研究方法與內容 3
第三章 相關文獻回顧 5
3.1聚丙烯 (Polypropylene, PP) 5
3.1.1聚丙烯分子構造與結晶構造 5
3.1.2聚丙烯聚合方法 7
3.2高分子聚合物結晶行為 9
3.2.1結晶高分子聚合物的結構模型 9
3.2.2高分子聚合物結晶度 13
3.2.3高分子聚合物結晶動力學 15
3.3聚丙烯加工助劑-成核劑 18
3.3.1成核劑的種類 18
3.3.2聚丙烯結晶理論和成核劑的作用 22
第四章 實驗內容 25
4.1實驗材料 25
4.2實驗儀器 27
4.3實驗方法與步驟 28
4.3.1成核劑與聚丙烯複合材料製備 29
4.3.2機械性質測試 29
4.3.3結晶性質測試 30
4.3.4熱性質測試 32
第五章 結果與討論 33
5.1機械性質分析 33
5.1.1拉伸測試 33
5.1.2彎曲測試 36
5.1.3硬度測試(HRR) 38
5.1.4動態機械性質測試(DMA) 41
5.2結晶性質分析 45
5.2.1微差掃描熱分析法(DSC) 45
5.2.2偏光顯微鏡結晶形態觀察(POM) 52
5.2.3 X-ray繞射(XRD)測試分析 59
5.2.4傅立葉轉換紅外線光譜分析(FT-IR) 62
5.3熱性質分析 65
5.3.1熱變形溫度測試分析(HDT) 65
5.3.2熱重損失測試分析(TGA) 67
第六章 結論 71
第七章 未來研究方向 73
參考文獻 74

1 黎地、凌澤濟，“透明聚丙烯” ，現代塑料加工運用，11期，P1~5，(1999)
2 劉英俊，“聚丙烯塑料改性及應用進展” ，工程塑料應用，23卷，5期，P49~54，(1995)
3 Gahleitner M. et al., “ Crystallinity and Mechanical Properties of PP-Homopolymer as Influenced by Molecular Structure and Nucleation”, J. Appl. Polym. Sci., vol.61, P649~657, (1996)
4 朱胜杰等，“聚丙烯結晶細化及其研究進展” ，現代塑料加工應用，17卷，2期，P61~64，(2005)
5 許越崢、張林，“聚丙烯成核劑種類、作用及其最新研究進展”，塑料世界，23卷，2期 ，P38~41，(2005)
6 高木謙行、佐佐木平三， “聚丙烯樹脂PP原理與實用”， 賴耿陽譯，復漢出版社，(1985)
7 苗迎春等，“ 聚丙烯透明劑的研制與應用”，中國塑料，14卷，1期，P66~70，(2000)
8 薛敬和，“高分子化學”，高立圖書有限公司，(1992)
9 劉曉霞、周惠、張普玉，“聚丙烯成核劑研究進展” ，塑料工業，34卷，2期，P1~3，(2006)
10 殷敬、莫志深，“現代高分子物理學”，下冊，科學出版社，(2001)
11 趙敏等，“改性聚丙烯新材料”，化學工業出版社，(2002)
12 殷敬、莫志深，“現代高分子物理學”，上冊，科學出版社，(2001)
13 梁伯潤等編著，“高分子物理學”，二版，中國紡織出版社，(2000)
14 許樹恩、吳泰伯，“X光繞射原理與材料結構分析”，中國材料科學協會，(1996)
15 Avrami M., “Kinetics of Phase. I”, J. Chem Phys, vol.7, P1103~1112 , (1939)
16 Avrami M., “ Kinetics of Phase Change. II”, J. Chem Phys, vol.8, P212~224 , (1940)
17 Avrami M., “ Kinetics of Phase Change. III”, J. Chem Phys, vol.9, P177~184,(1941)
18 Ozawa T., “Kinetics of non-isothermal Crytallization”, Polymer, vol.12, P150~158, (1971)
19 黃雅芳，“聚對苯二甲酸酯類結晶和裂解行為之研究”，逢甲大學紡織工程研究所碩士論文，(2000)
20 Jeziorny A., “Parameters characterizing the Kinetics of the non-isothermal Crystallization of Poly(ethylene terephthalate) determined by DSC”, Polymer, vol.19, P1142~1144 , (1978)
21 Tobin MC., “Theory of phase transition of high-molecular- weight amylase by dispersion of starch granules with urea”, J. Polymer Sci.，Polym.Phys.，vol.12，P399, (1974)
22 Cebe P. Hong SD., “Crystallization Behaviour of Poly(ether-ether-ketone)”, Polymer, vol.27, pp.1183~1192 , (1986)
23 Juana de R. et al, “Non-isothermal Cryatallization of Poly (hydroxyl ether of bisphenol-A)/Poly(ε-caprolactone) ”, Polymer, vol.37，No.15, P3339~3345, (1996)
24 Cebe P.,“Non-isothermal crystallization of poly (etheretherketone aromatic polymer composite Polymer Comp”,vol.9, P271~279, (1988)
25 Xu T. Lei H. Xie C. S., “The effect of nucleating agent on the crystalline morphology of polypropylene(PP) ”, Materials & Design, vol.24, pp.227~233, (2003)
26 王成望等，”聚合物成核劑研究的近期發展”，廣州化工，27卷，3期，P11~17，(1999)
27 Beck H. N., “Heterogeneous Nucleating Agents for Polypropylene Crystallization ”, J Appl Polym Sci, vol.11, P637~685, (1967)
28 徐潤華等，“聚丙烯成核劑研究與開發進展”，河南化工，6期，P1~3，(2003)
29 Wolfschwenger Johannes Beneitnes Klaus Eur.Pat.Appl.EP 882068,Nov 15, (1996)
30 Tjong S. C., She J. S. n, R. K. Y. Li, “Mechanical behavior of injection molded -crystalline phase polypropylene”, Polym.Eng&Sci, vol.36, P100~105, (1996)
31 王克智，“聚烯烴成核劑開發與進展”，塑料科技，3期，P50~54，(1994)
32 曾人泉，“塑料加工助劑”，中國物質出版社，(1997)
33 王成望等，“聚合物成核劑研究的近期發展”，廣州化工，27卷，3期，P11~17，(1999)
34 劉曉霞、周惠、張普玉，”聚丙烯成核劑研究進展” ，塑料工業，34卷，2期，P1~3，(2006)
35 Wunderlich B., “Macromolecular Physics”, Academic Press, (1978)
36 Khanna Y P., “Rheological Mechanism and Overview of Nucleated Crystallization kinetics”, Macromolecles, vol.26, P3639~3643, (1993)
37 Smith T L et al., “The Mechanism of Action of Sugar Acetals as Nucleating Agents for Polypropylene”, Macromolecules, vol.27, P3147~3155, (1994)
38 Fujiyama M. Wakino T., ”Crystal Orientation in Injection Molding of Talc-Filled Polypropylene”, J Appl polym sci, Vol.42 ,P9~20 , (1991)
39 Liu Z. Gilbet M., “Structure and Properties of Talc-Filled Polypropylene:Effect of Phosphate Coating”, J Appl polym sci, Vol.59, P1087~1098, (1996)
40 Chen C. M. et al., “Polypropylene /calcium carbonate nanocomposites“, Polymer, vol.43, P2981~2992, (2002)
41 Quynn R.G.et.al., “Density Crystallinity,and Heptane Insolubility in Isotactic Polypropylene”,J.Appl.polym.sci., vol.II, NO.5, P.166-173, (1959)
42 王建智，“聚丙烯奈米複材材料之微結構及物性檢測”，東海大學化學工程研究所碩士論文，(2005)
43 Koenig J.L. Painter P.C. Watzek M., “Fourier transform infra-red study of polypropylene”, Polymer, vol.18, P1169~1172, (1977)