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研究生:謝品華
研究生(外文):Hiesh, Pinhwa
論文名稱:以熔融混煉法製備ABS/改質奈米雲母複合材料之研究
論文名稱(外文):Research on the composites of ABS/modified nanomica by melt compounding
指導教授:陳景祥陳景祥引用關係
指導教授(外文):Chen, ChinHsing
口試委員:江金龍郭文貴
口試委員(外文):Jiang, JinlongW. G. Kuo
口試日期:100年6月23日
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:153
中文關鍵詞:ABS樹脂奈米雲母奈米複合材料
外文關鍵詞:ABSnanomicananocomposites
相關次數:
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本研究利用混煉法來製備奈米雲母(nano-mica)/ABS樹脂之奈米複合材料,混煉時以不同含量重量百分比之奈米雲母進行混煉,實驗中除比較添加不同含量奈米雲母於ABS樹脂,另外探討直接添加未經改質(Non-modify)的奈米雲母和以Epoxy、Methacrylic改質的奈米雲母之靜態機械性質(抗張強度與模數、耐衝擊強度和硬度) 、動態機械性質(DMA) 、熱性質(TGA、DSC、融熔指數)及物理性質提昇與改善ABS樹脂性質程度差異。
研究結果得知,經由傅立葉紅外線光譜(FTIR),證實奈米雲母已成功改質。由粒徑分析儀檢定改質後的雲母粉末仍為奈米等級。以SEM 觀察改質對奈米雲母與ABS樹脂之間結合力的差異,得知改質過雲母與ABS樹脂結合性較佳。機械性質方面,得知複合材料的抗張強度及耐衝擊強度測試皆會隨奈米雲母添加變硬變脆而下降,且改質後奈米雲母的機械性質因分散性優於改質前的雲母。動態機械性質方面,Tg點不會隨著雲母的添加而改變。熱性質方面,得知隨著雲母添加量增加,耐熱性提昇效果更顯著,但因改質劑會先裂解使得改質後雲母的耐熱性不如改質前雲母。

In this paper we use melt compounding to produce nanocomposites of mica /ABS. The synthesis of nanocomposites materials include ABS, and mica (include non-modify and modify). To investigate the improvement on the static mechanical and Physical properties, dynamic mechanical analyzer (DMA), heat properties of mica/ABS nanocomposites. The static mechanical properties include tensile strength and modulus, impact strength and hardness. In the heat properties include thermogravimetric analyzer (TGA) and differential scanning calorimeter (DSC). And the melt flow index. Different functional groups were grafted on the mica by Fourier transform infrared spectrometer(FTIR). It is observed that the modification influenced bound force between ABS and mica by SEM, and discove modify-mica best than non-modify mica of associativity. In the mechanical properties,the results had been down for tensile strength and modulus, impact strength because the Material has been Stiffening and Changes crisp. The modified mica was better than non-modified mica in the ABS/mica nanocomposites, because of dispersal influenced. The glass transition (tanδ peak) has no significant effectiveness, when ABS filled of mica. In the heat properties, concentration of mica was reflected in a marked increase of the heat-resistant. However, the functional groups dissociated at first,so modified mica decreased heat-resistant of nanocomposites.

表目錄
表2-1 奈米材料的特性及應用 24
表2-2 奈米粉末之熔點變化 25
表2-3 高分子複合材料的之分類 28
表2-4白雲母之特性 37
表4-1、為添加不同奈米雲母複合材在水溶液中之平均粒徑 89
表4-2、添加不同奈米雲母重量百分比之硬度 115
表4-3、添加不同奈米雲母重量百分比之抗張強度 116
表4-4、添加不同奈米雲母重量百分比之抗張模數 117
表4-5、添加不同奈米雲母重量百分比之耐衝擊強度 119
表4-6、添加不同奈米雲母重量百分比之耐磨耗量 122
表4-6、添加不同奈米雲母重量百分比之接觸角度 124
表4-7、添加不同奈米雲母重量百分比之密度 126
表4-8、添加不同奈米雲母重量百分比之空孔率 127
表4-9、添加不同奈米雲母重量百分比之融熔指數 133
表4-10、奈米雲母/聚丙烯複合材料在添加不同含量之未改質與改質複合材料的熔點 134
表4-12、奈米雲母/ABS複合材料在添加不同含量之未改質、改質複合材料的裂解溫度 137
表4-13、奈米雲母/ABS複合材料在添加不同含量之未改質、改質複合材料的裂解溫度 138
表4-14、奈米雲母/ABS複合材料在添加不同含量之未改質、改質複合材料的裂解溫度 138
表4-15、添加不同奈米雲母重量百分比之熱變形溫度 145
表4-16、添加不同奈米雲母重量百分比之維卡溫度 146






圖目錄
圖2-1 層間插入法 29
圖2-2 溶膠-凝膠法(Sol-Gel) 30
圖2-3 超微細粒子直接分散法 31
圖2-4 ABS樹脂的分子結構式 34
圖2-5 由左至右分別為丙烯腈,丁二烯,苯乙烯的分子結構式 34
圖2-6白雲母之組成結構 38
圖2-7 白雲母之結晶構造 39
圖2-8 白雲母之三層片狀結構(SiO2/Al2O3/SiO2) 40
圖3-1、ABS樹脂/奈米雲母複合材料之製備流程圖 56
圖3-3 紅外線之波長分布範圍 64
圖3-4 傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)之構造圖 64
圖3-5 傅立葉轉換紅外線光譜儀(FT-IR)三個干涉儀之訊號圖 65
圖3-6 電子束與試片作用所產生之訊號及訊號產生區域 67
圖3-7 穿透式電子顯微鏡(TEM)之結構示意圖 68
圖3-8 X光繞射原理圖 73
圖3-9 X光繞射儀之結構示意圖 73
圖3-10 X光管之結構示意圖 73
圖3-11 鉬靶釋放之特徵輻射及其電子躍遷之能階示意圖 74
圖3-12 接觸角角度示意圖 76
圖3-13 應力–應變曲線圖 77
圖3-14 抗張試片規格 78
圖3-15 典型之DSC曲線圖 82
圖3-16 熱重分析儀內部結構示意圖 83
圖3-17 典型之熱重分析曲線圖 84
圖4-1、為奈米雲母/ABS複合材料之FTIR圖 88
圖4-2、未改質奈米雲母在水中的粒徑分布 89
圖4-3、以Epoxy改質奈米雲母在水中的粒徑分布 90
圖4-4、以Methacrylic改質奈米雲母在水中的粒徑分布 90
圖4-5、ABS未添加任何的填充材的SEM斷面圖 92
圖4-6、ABS添加1phr未改質雲母複合材料SEM斷面圖 93
圖4-7、ABS添加3phr未改質雲母複合材料SEM斷面圖 94
圖4-8、ABS添加5phr未改質雲母複合材料SEM斷面圖 95
圖4-9、ABS添加7phr未改質雲母複合材料SEM斷面圖 96
圖4-10、ABS添加1phr Epoxy改質雲母複合材料SEM斷面圖 97
圖4-11、ABS添加3phr Epoxy改質雲母複合材料SEM斷面圖 98
圖4-12、ABS添加5phr Epoxy改質雲母複合材料SEM斷面圖 99
圖4-13、ABS添加7phr Epoxy改質雲母複合材料SEM斷面圖 100
圖4-14、ABS添加1phr Methacrylic改質雲母複合材料SEM斷面圖 101
圖4-15、ABS添加3phr Methacrylic改質雲母複合材料SEM斷面圖 102
圖4-16、ABS添加5phr Methacrylic改質雲母複合材料SEM斷面圖 103
圖4-17、ABS添加7phr Methacrylic改質雲母複合材料SEM斷面圖 104
圖4-18、改質與未改質雲母粉末之XRD 圖 105
圖4-19、ABS添加不同比例未改質雲母之XRD 圖 106
圖4-20、ABS添加不同比例Epoxy改質雲母之XRD 圖 106
圖4-21、ABS添加不同比例Methacrylic改質雲母之XRD 圖 107
圖4-22、ABS添加3phr 未改質雲母複合材料TEM斷面圖 108
圖4-23、ABS添加7phr 未改質雲母複合材料TEM斷面圖 109
圖4-24、ABS添加3phr Methacrylic改質雲母複合材料TEM斷面圖 110
圖4-25、ABS添加7phr Methacrylic改質雲母複合材料TEM斷面圖 111
圖4-26、ABS添加3phr Epoxy改質雲母複合材料TEM斷面圖 112
圖4-27、ABS添加7phr Epoxy改質雲母複合材料TEM斷面圖 113
圖4-28、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之硬度變化圖 115
圖4-29、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之抗張強度圖 117
圖4-30、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之抗張模數圖 118
圖4-31、在不同含量的未改質奈米雲母添加量下的阻尼相 120
圖4-32、在不同含量的Epoxy改質奈米雲母添加量下的阻尼相 121
圖4-33、在不同含量的Methacrylic 改質奈米雲母添加量下的阻尼相 121
圖4-34、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之耐磨耗量圖 123
圖4-35、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之接觸角角度圖 125
圖4-36、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之密度變化圖 126
圖4-37、ABS添加不同含量改質與未改質奈米雲母之空孔率圖 128
圖4-38、在不同含量的未改質奈米雲母添加量下的透光率 129
圖4-39、在不同含量的Epoxy改質奈米雲母添加量下的透光率 130
圖4-40、在不同含量的Methacrylic改質奈米雲母添加量下的透光率 130
圖4-41、純ABS與1phr 含量的改值/未改值奈米雲母添加量下的 131
透光率 131
圖4-43、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的未改質奈米雲母添加量下,DSC 熱變化情形 135
圖4-44、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Epoxy改質奈米雲母添加量下,DSC 熱變化情形 135
圖4-45、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Methacrylic改質奈米雲母添加量下,DSC 熱變化情形 136
圖4-46、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的未改質奈米雲母添加量下,TGA 熱變化情形 139
圖4-47、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Epoxy改質奈米雲母添加量下,TGA 熱變化情形 140
圖4-48、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Methacrylic改質奈米雲母添加量下,TGA 熱變化情形 141
圖4-49、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的未改質奈米雲母添加量下,50%裂解溫度 142
圖4-50、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Epoxy改質奈米雲母添加量下,50%裂解溫度 143
圖4-51、奈米雲母/ABS複合材料,在不同含量的Methacrylic改質奈米雲母添加量下,50%裂解溫度 144
圖4-52、在添加不同比例改質前改質後奈米雲母之熱變形溫度 145
圖4-53、在添加不同比例改質前改質後奈米雲母之維卡溫度 146

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