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研究生:林凱鴻
研究生(外文):Kea-Horng Lin
論文名稱:以押出法製備聚丙烯/氧化鋁有機無機奈米複合材料之研究
論文名稱(外文):Research on the Organic/Inorganic Nanocomposities of Polypropylene/Alumina by Extrusion
指導教授:陳景祥陳景祥引用關係
指導教授(外文):Chin-Hsing Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:材料科學與奈米科技研究所
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:92
中文關鍵詞:聚丙烯奈米氧化鋁表面改質高分子奈米複合材料
外文關鍵詞:PolypropylenAlumina NanoparticlesModificationPolymer Nanocomposites
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本論文之研究目的是以矽烷偶合劑(3-methacryloxy-propyl-
trimethoxysilane, MPS)對親水性表面的奈米氧化鋁粉末(Alumina, Al2O3)行表面改質,藉由偶合劑的兩極性在親水性的氧化鋁表面產生鍵結,而親油性的另一端便可以不受界面性質的影響,用雙螺桿壓出機以混鍊的方式,將改質後的奈米級氧化鋁粉末成功地到導入聚丙烯(Polypropylene, PP)中,形成奈米高分子複合材料,並與未改質前氧化鋁/聚丙烯高分子複合材料做比較。
研究結果顯示,藉由紅外線光譜分析(FT-IR)官能基鑑定,改質劑已成功地在無機氧化鋁表面產生鍵結;由X光繞射分析儀(XRD)證明導入氧化鋁粉末並不會改變PP的結晶型態;由掃描式電子顯微鏡(SEM)可看出表面改質對其分散性與結合力的差異;在熱性質方面,我們得知因為有機的偶合劑會先提早裂解,但會幫助降低裂解速率,提高最大裂解溫度;機械性質方面我們可以得知改質過後的奈米氧化鋁/PP複合材料比未改質的奈米氧化鋁/PP複合材料有更強大的抗拉模數;根據本實驗結果顯示出,本研究改質成功並且已達到奈米級分散。
To enhance the interfacial interaction in alumina nanoparticles extruded polypropylene composites, an effective surface modification method was developed by grafting 3-methacryloxy-propyl-trimethoxy-
silane (MPS) onto the particles. We compared modified alumina- polypropylene nanocomposites with alumina-polypropylene composites.
Results of infrared spectroscopy demonstrated that the desired MPS have been covalently bonded to the surface of the alumina nanoparticles. It was found that filled alumina nanoparticles did not changed poly- propylene crystal structure by XRD. SEM images were shown that the modification influenced dispersal and bounding force of alumina nano- particles. In the thermal properties, MPS dissociated at first, decreased dissociation rate of nanocomposites, and increased dissociation temper-
ature. We analyzed that modified alumina-polypropylene nanocomposites tensile modulus were stronger than alumina-polypropylene nanocom-
posites tensile modulus in the mechanical properties. As a result, it was a successful experiment that modification of alumina nanoparticles and nanoparticles nanodispersal.
目錄
中文摘要………………………………………………………………………………………i
Abstract……………………………………………………………………………………ii
謝誌…………………………………………………………………………………………iii
目錄…………………………………………………………………………………………iv
表目錄………………………………………………………………………………………vii
圖目錄………………………………………………………………………………………viii
第一章 緒論…………………………………………………………………………………1
1-1前言………………………………………………………………………………………1
1-2 聚丙烯…………………………………………………………………………………2
1-2-1 聚丙烯介紹…………………………………………………………………………2
1-2-2 聚丙烯的製法………………………………………………………………………2
1-2-3 聚丙烯的性質與用途………………………………………………………………3
1-2-4 聚丙烯的晶體結構…………………………………………………………………3
1-3氧化鋁……………………………………………………………………………………5
1-4奈米材料…………………………………………………………………………………6
1-4-1 奈米材料的定義……………………………………………………………………6
1-4-2 奈米材料之特性與應用……………………………………………………………6
1-4-3 奈米材料之分類……………………………………………………………………8
1-5奈米複合材料…………………………………………………………………………10
1-5-1奈米複合材料的定義………………………………………………………………10
1-5-2奈米複合材料之起源與發展………………………………………………………11
1-6文獻回顧………………………………………………………………………………12
第二章 理論探討…………………………………………………………………………20
2-1奈米高分子複合材料製備方法………………………………………………………20
2-2奈米氧化鋁表面改質…………………………………………………………………22
2-2-1 表面改質原理……………………………………………………………………22
2-2-2 奈米氧化鋁表面改質機構………………………………………………………23
2-3 雙螺桿押出機………………………………………………………………………25
第三章 實驗部分…………………………………………………………………………27
3-1 實驗材料及設備……………………………………………………………………27
3-1-1 實驗藥品…………………………………………………………………………27
3-1-2 實驗儀器…………………………………………………………………………28
3-2 實驗步驟……………………………………………………………………………31
3-3 實驗流程圖…………………………………………………………………………32
3-4 奈米氧化鋁改質流程圖……………………………………………………………33
3-5 測試方法……………………………………………………………………………34
3-5-1 硬度(Hardness)………………………………………………………………34
3-5-2 抗張測試(Tensile test)……………………………………………………34
3-5-3 動態機械性質……………………………………………………………………36
3-5-4 熱性質測試………………………………………………………………………37
3-5-5 掃描式電子顯微鏡(SEM)………………………………………………………39
3-5-6 XRD測試…………………………………………………………………………41
3-5-7 粒徑分析…………………………………………………………………………43
3-5-8 紅外線光譜分析(FT-IR)………………………………………………………43
第四章 結果與討論………………………………………………………………………44
4-1 紅外線光譜分析(FT-IR) …………………………………………………………44
4-2 粒徑分析………………………………………………………………………………47
4-3 晶體結構(XRD)………………………………………………………………………50
4-4 場發射電子顯微鏡分析(SEM)………………………………………………………54
4-5 動態機械性質(DMA)…………………………………………………………………64
4-6 熱重量分析(TGA)……………………………………………………………………70
4-7 硬度測試………………………………………………………………………………78
4-8 抗拉試驗………………………………………………………………………………80
第五章、結論………………………………………………………………………………84
第六章、文獻探討…………………………………………………………………………86
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