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研究生:虞大暐
研究生(外文):Yu, Dawei
論文名稱:以混練法製備聚縮醛/奈米二氧化矽複合材料之研究
論文名稱(外文):Research On The Polyoxymethylene / Nano Silica Composites 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:陳景祥江金龍曾梨子
口試委員(外文):Chen, ChinhsingJiang, JinlongZeng, Lizih
口試日期:2012-06-21
學位類別:碩士
校院名稱:中國文化大學
系所名稱:化學工程與材料工程學系奈米材料碩士班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:141
中文關鍵詞:聚縮醛二氧化矽複合材料奈米
外文關鍵詞:POMsilicacompositesnano
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本論文旨在討論POM樹脂與奈米二氧化矽形成之奈米複合材料之加工製程、物理性質、機械性質與熱性質之研究。利用混煉法製備POM樹脂/奈米二氧化矽(改質前後)之奈米複合材料,混煉時以不同含量重量百分比之奈米二氧化矽進行混煉。探討成形後不同含量重量百分比的POM樹脂/奈米二氧化矽之形態學< FT-IR、XRD、粒徑分析、SEM、TEM、ESCA >,物理性質< 密度,空孔率,接觸角 >,機械性質< 硬度,抗折試驗,抗張試驗,衝擊強度試驗,耐磨耗指數 >,熱性質< TGA、MI、HDT、Vicat、DSC、TMA >,聚縮醛樹脂的性能和改善程度的差異。
實驗結果得知,經由FTIR分析,證實奈米二氧化矽已成功改質;在粒徑分析中改質前後之奈米二氧化矽顆粒皆符合奈米規範;在XRD和ESCA測試中可以看出POM含有奈米二氧化矽;在SEM和TEM中可以看出有良好的分散性;物理性質的測試中添加奈米二氧化矽粉末確實會有效提升;在機械性質測試裡,結果顯示抗張及抗折與硬度和耐衝擊皆有效提升,而耐磨耗指數在少量的添加下能略為下降磨耗量;在熱性質方面,隨著奈米二氧化矽添加量的增加,耐熱性效果提升更為顯著。
This paper aime to discuss the POM resin and nano silica composites formed by the processing process, physical properties, mechanical and thermal properties of. Prepared by mixing POM resin/nano silica (include non-modify and modify) nano composites with different content when mixing weight percent of nano silica by mixing.
After forming the different levels of weight percent of the POM resin/nano silica morphology (FT-IR, XRD, Particle, SEM, TEM, ESCA), physical properties ( Contact Angle, Density, Void content), mechanical properties (Hardness, Flexural test, Tensile test, Impact strength, Wearing), thermal properties (TGA, MI, HDT, Vicat, DSC, TMA) for POM resin properties and improve the degree of difference.
Experimental results show, by FT-IR, the crystal structure of POM / nano silica nanocomposites was determined; in particle size analysis show nano silica (include non-modify and modify) are both in nano specification; at XRD and ESCA test can see nanocomposites contains nano silica; Good dispersion can be seen in SEM and TEM. Adding nano silica powder does effectively enhance in the physical properties test; In the mechanical properties test results showed that the tensile and flexural, hardness and impact are effectively enhance, and wearing index decreased slightly wear volume in a small amount of add. In the thermal properties, heat resistance to enhance effect even more pronounced with the increase of nano silica add.
謝誌 I
Abstract II
摘要 III
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 4
1-3 研究方向 6
第二章 文獻回顧 7
2-1 熱塑性高分子複合材料 7
2-1-1 高分子材料 7
2-1-2 熱塑性複合材料 7
2-2 奈米複合材料 8
2-2-1 奈米材料的定義 8
2-2-2 奈米材料之特性與應用 9
2-2-3 奈米材料之分類 11
2-2-4 奈米複合材料之起源與發展 13
2-3 奈米高分子複合材料製備方法 14
2-4 混煉機制與原理 16
2-5 聚縮醛(POM)樹酯介紹 18
2-6 二氧化矽的介紹 21
2-7 歷史回顧 22
第三章 實驗部分 27
3-1 實驗材料 27
3-2 實驗設備與儀器 28
3-3 實驗步驟 31
3-3-1 POM樹脂/奈米二氧化矽複合材料的製程 31
3-3-2 奈米二氧化矽改質製備 31
3-4 實驗流程圖 33
3-5 測試方法 34
3-5-1 傅立葉紅外線光譜分析 (FT-IR) 34
3-5-2 粒徑分析 (Particle) 42
3-5-3 掃描式電子顯微鏡 (SEM) 43
3-5-4 穿透式電子顯微鏡 (TEM) 45
3-5-5 X光繞射分析(XRD) 47
3-5-6 化學分析電子儀測試 (ESCA) 52
3-5-7 密度 (Density) 54
3-5-8 空孔率 (Void Content) 57
3-5-9 接觸角 (Contact Angle) 55
3-5-10 硬度 (Hardness) 57
3-5-11 耐磨耗 (Wearing) 58
3-5-12 抗折測試 (Fensile) 59
3-5-12 抗張測試 (Tensile) 62
3-5-14 耐衝擊強度 (Impact) 64
3-5-15 熱重量分析 (TGA) 70
3-5-16 熱變形溫度 (HDT) 70
3-5-17 維卡溫度 (Vicat) 70
3-5-18 熔融指數 (MI) 71
3-5-19 微差掃描式熱分析 (DSC) 73
3-5-20 熱膨脹係數 (TMA) 75
第四章 結果與討論 76
4-1 奈米複合材料結構與形態學之探討 76
4-1-1 傅立葉紅外線光譜分析 (FT-IR) 76
4-1-2 粒徑分析 (Particle) 79
4-1-3 掃描式電子顯微鏡 (SEM) 81
4-1-4 穿透式電子顯微鏡 (TEM) 84
4-1-5 X光繞射分析 (XRD) 88
4-1-6 化學分析電子能譜 (ESCA) 91
4-2 奈米複合材料物理性質之探討 94
4-2-1 密度 (Density) 94
4-2-1 空孔率 (Void Content) 96
4-2-1 接觸角 (Contact Angle) 98
4-3 奈米複合材料靜態機械性質之探討 102
4-3-1 硬度 102
4-3-2 耐磨耗 104
4-3-3 抗折測試 106
4-3-4 抗張測試 109
4-3-5 耐衝擊強度 112
4-4 奈米複合材料熱性質之探討 114
4-4-1 熱重量分析 (TGA) 1115
4-4-2 熱變形溫度 (HDT) 119
4-4-3 維卡溫度 (Vicat) 121
4-4-4 熔融指數 (MI) 123
4-4-5 微差掃描式熱分析 (DSC) 123
4-4-6 熱膨脹係數 (TMA) 123
第五章 結論 131
第六章 參考文獻 133
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