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研究生:康如香
研究生(外文):Ju-Hsiang Kang
論文名稱:聚丙烯與不同成核劑複合材料之特性研究
論文名稱(外文):Study on the characteristics of polypropylene and different nucleating agent composite materials
指導教授:施文昌施文昌引用關係
指導教授(外文):Wen-Chang Shih
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:化工與材料工程系
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:聚丙烯PP成核劑
外文關鍵詞:polypropylenenuclear agent
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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
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