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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭舜盈
研究生(外文):KUO SHUN YING
論文名稱:聚丙烯奈米複材內之黏土分散及鬆弛行為
指導教授:王曄
指導教授(外文):Wang Yeng
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:化學工程學系
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:127
中文關鍵詞:聚丙烯奈米複材
外文關鍵詞:maleic anhydride grafted polypropylene oligomers(PPgMA) /clay nanocmposities
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本研究比較熔融混煉法與溶液法製備馬來酸酐接枝聚丙烯(PPgMA)-有機黏土之奈米複合材料。聚丙烯基材為非極性和具極性之奈米黏土間並無相容性,所以必須接枝馬來酸酐來改質基材以增加介面之親和性。由於黏土的剝離分散是決定其微結構及物性是否改善的重要因素,因此本研究將討論在不同的混煉方式對分散插層的效果,對於複材流變性質、熱機械性質與介電性質的差異。

將熔融混煉法與溶液法製備不同組成之奈米黏土複材,以探討黏土濃度對物性之影響。並以XRD、TEM、OM等方法進行分散性分析,由DMA、RDAⅡ分析複材之機械性質,最後由DEA中之界面極化效應判別黏土於複材中之分散狀態。而實驗結果顯示,奈米複材性能隨奈米黏土濃度增加而提升,同時溶液震盪法製備之複材呈現較佳之補強效應,而且實驗結果證明,產生網狀結構臨界濃度,隨黏土剝離程度提高時,可使臨界濃度降低。
In this study, maleic anhydride grafted polypropylene (PPgMA) /clay nanocmposities were prepared by melt blending and sonication. PPgMA was added to enhance the dispersion of the nanocmposities. The aims of this research are to study the effects of the different compounding processes and the different clay concentration on the dispersion in PPgMA matrix.The dispersion of clay was investigated by XRD, TEM, and OM, TGA to measure the thermal stability, and to analyze the mechanical properties and rheologine by DMA and RDAΠ. At last, we use dielectric analysis to observe the interfacial polarization and ionic conductivity to evaluate the condition of dispersion.

Compounding processe with sonication shows batter dispersion.And it has a great influence on the mechanical properties and dielectric analysis. The relation indicated a percolation behavior due to the network structure of exfoliation clay nanoplatelets.
目 錄
中文摘要…………………………………………………………….Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………….Ⅱ
目 錄…………………………………………………………….Ⅲ
表 目 錄…………………………………………………………....Ⅷ
圖 目 錄……………………………………………………….……Ⅹ
壹、緒論 1
1-1 研究背景與動機....... …..1
1-2 研究方法與目的....... ….2
貳、文獻回顧..... 4
2-1 奈米科技概論…………………………………………...….4
2-1-1 奈米科技與概念…………………….…………….4
2-1-2 台灣奈米科技的發展………………………..…...4
2-1-3奈米複合與類型…………………….………………5
2-2 高分子黏土奈米複合材料特性 ………………………………8
2-2-1 奈米複合材料之發展及定義………...…………………..8
2-2-2 高分子黏土奈米複材之種類…………………………..8
2-2-3 奈米複合材料基本性能與特質………………………..10
2-3 高分子奈米級複合材料的製備 12
2-3-1 溶膠-凝膠法……………………………………………12
2-3-2 直接混攙法…………………………………………….13
2-4 高分子黏土奈米複材製備機制 16
2-4-1 蒙脫土之改質……….…………...……….……..16
2-4-2 聚丙烯的化學改質………………………….…………..19
2-4-3 結晶度………………………….………………………..22
2-5 奈米複材插層熱力學與動力學分析……………...…………23
2-5-1 奈米複材插層熱力學……………….…………………..23
2-5-2 奈米複材插層動力學分析……………..……………….27
2.6混煉機制與原理………………………………………...……..29
2-6-1 分配式混煉機構……………………………….…30
2-6-2 分散式混煉機構……………………………….…30
參、奈米顆粒分散性及結構檢測…………………… 33
3-1 物性微結構分析…………………………………………..….33
3-1-1 X-ray 繞射分析……………………………...………33
3-1-2 光學顯微鏡…………………………………….…35
3-1-3 穿透式電子顯微鏡(TEM)分析………….………36
3-2 熱性質分析 ……………………………..…………………37
3-2-1 熱失重分析法(TGA)……………………..……………..37
3-2-2 差示掃描量熱法(DSC)…………………………………38
3-2-3 動態機械分析(DMA)……………………………………38
3-3 介電分析(DEA) ……………..…………………………….46
3-3-1 極化現象………………………………………………...48
3-3-2 介電鬆弛………………………………………………...50
3-3-3 介電性質與頻率的依賴關係…………………………...52
3-3-4 離子導電度…………………………………………...…54
3-3-5 黏土奈米複材之介電性質………………………...……55
3-4 流變性質分析(RDAⅡ) 56
3-4-1高分子聚合物的黏彈性質………………….……58
3-4-2 黏土奈米複合材料流變行為………………………..….60
3-4-3 動態流變行為…………………………………….……..60
肆、實驗材料與實驗方法……………………………..64
4-1 實驗材料……………………………………………………...64
4-2 奈米複材製備方法………………………………………….65
4-2-1 塑譜儀熔融混煉………………………………………..65
4-2-2 溶液法製備PPgMA/Clay複材………………………66
4-3微結構分析……………………………………………………66
4-3-1 X-ray 繞射分析(XRD)…………………………………66
4-3-2 光學顯微鏡(OM)…………………………………….67
4-3-3 穿透式電子顯微鏡(TEM)……………………………….67
4-4動態機械性質分析(DMA)……………………………………...67
4-5 介電性質分析(DEA)………………………………………67
4-6 動態頻率掃描流變性質分析………………………………...67
伍、結果與討論........... 69
5-1 實驗材料性質測試..... 69
5-1-1有機黏土與基材的測試. 69
5-2 熔融法與溶液震盪法製備馬來酸酐接枝聚丙烯與有機黏.土(PPgMA/Organo-Clay)奈米複材…………………...………72
5-2-1 複材之重量組成分析…………………………….….72
5-2-2 雙成份黏土複材分散性與微結構之分析……………...75
5-2-3 結晶行為分析…………………………………………...84
5-2-4 動態機械性質分析(DMA)………………...……………90
5-2-5 介電性質分析(DEA)…………………………………....96
5-2-6 流變性質分析(RDAⅡ) ..........................................116
陸、結論………………………………………..……..120
6-1 熔融法與溶液法之比較………………………….…120
6-2 濃度效應…………………………………………………….121
柒、未來研究方向 …………………………………..123
捌、參考文獻…………………………………………124
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