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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:彭貞如
研究生(外文):Jhen-Ru Peng
論文名稱:聚對苯二甲酸乙二酯/己二酸/聚乙二醇(0.009莫耳比)三組份共聚合體物性之研究
論文名稱(外文):Investigation on the physical properties of PET/AA/PEG (0.009 mole ratio) Tri-component Copolymer
指導教授:芮祥鵬芮祥鵬引用關係
口試委員:魏騰芳程耀毅
口試日期:2012-07-14
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:有機高分子研究所
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:121
中文關鍵詞:聚對苯二甲酸乙二酯己二酸聚乙二醇cole-cole plot流變性質
外文關鍵詞:Polyethylene terephthalateAdipic AcidPolyethylene Glycolcole-cole plotRheology
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實驗的方法為合成聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate , PET)過程中添加0 mole ratio (AA-1)、0.037 mole ratio (AA-2)、0.075 mole ratio (AA-3)、0.117 mole ratio (AA-4)的己二酸(Adipic acid , AA)以及固定量為0.009 mole ratio的聚乙二醇(polyethylene glycol , PEG)成分,而製做出三組份共聚合物,進行物性分析探討。
首先以NMR圖譜分析證明於PET結構中有接上PEG、AA鏈段;以GPC分析得到PDI值介於4~6之間;以DSC、DMA測得Tm、Tg及機械性質測試結果,都是隨著AA添加量變多而下降,以TGA測得Td都落在同一溫度區間;使用XRD測得結晶度與DSC (Tc)有相同趨勢性,於AA-1因只添加PEG而造成分子團聚,結晶度因而上升,但添加入AA,使得結晶度隨添加量變多下降。
再使用流變儀,進而分析黏彈性質,其G''、G"會隨著溫度升高以及AA添加量變多有降低趨勢,測得所有行為模式都是似液狀(liquid-like),於頻率10 rad/s時,計算270°與250°間之G''差值,可得到隨著AA添加量越多,G''差值越小。並以cole cole plot測試探討其相容性,證明PEG、AA與PET於融熔態不相容材料。
最後使用DSC進行等溫結晶分析,由Avrami方程式運算,得到n值、k值與DSC Tc和DSC結晶度與XRD結晶度為相同結果。再從半結晶時間(t1/2)、結晶速率(G1/2)得知,等溫結晶溫度越高,使得t1/2越短,G1/2越快。PET/PEG/AA 三組份共聚合物屬於均相成核的機制成長。


The aim to this study is to analysis tri-component copolymers of PET (Polyethylene Terephthalate). We added different percentage of AA (Adipic Acid) – 0 mole ratio (AA-1), 0.037 mole ratio (AA-2), 0.075 mole ratio (AA-3), and 0.117 mole ratio (AA-4) together with fixed amount of 0.009 mole ratio PEG (Polyethylene Glycol) to synthesis PET. To investigate their physical properties, we done series of tests on these tri-component copolymers.

Firstly we analysis from NMR spectrum and proved that the PET structures had grafted with PEG and AA. With GPC analysis, we known that PDI value is between 4 to 6. Using DSC and DMA to determine their Tm point, Tg point, and mechanical properties. We had found that by increasing AA percentage in the copolymer, their results were decreasing. By TGA, we had figured out the Td points were in the same temperature zone. We evaluated crystallinity with XRD, and we found that they had same direction with DSC (Tc). In AA-1 copolymer, we only added PEG and crystallinity was increased. By addition of AA, the crystallinity decreased.

Then, we analyses viscoelastic properties by Rheometer. The G’ and G” was decreased by the increase of temperature and AA additon. All the results were liquid-like behavior. During frequency of 10 rad/s, we evaluated difference of G’ value between 270° and 250°. We had found out with increasing of AA addition, the difference of G’ value were decreased. Furthermore, we used cole-cole plot method to test their compatibility. We had proved that PEG, AA, and PEG were incompatible materials.

Finally we used DSC to analysis isothermal crystallization. Operating by Avrami equation, we had ploted n value, k value and Tc point in DSC. The crystallization of DSC had same results with crystallization of XRD. From the result of half-time crystallization (t1/2) and crystallization rate (G1/2), we had known that by the increase of isothermal crystallization temperature, the t1/2 value decreased and the G1/2 value increased. The mechanism of PET/PEG/AA tri-component copolymers is a homogeneous nucleation.


中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 聚對苯二甲酸乙二酯 5
2.1.1 PET沿革發展 5
2.1.2 PET簡介 6
2.1.3 PET合成 10
2.2 己二酸(Adipic acid , AA) 15
2.3 聚乙二醇(polyethylene glycol , PEG) 17
2.4 cole-cole plot原理 21
2.5 動態流變行為 25
2.6 可分解性高分子 27
2.6.1 可分解性塑膠沿革發展與用途 27
2.6.2 可分解性塑膠定義及分解機制 29
2.6.3 可分解高分子測試規範 31
2.7 高分子結晶概論 34
2.7.1 高分子的凝聚狀態與結晶型態 34
2.7.2 高分子的結晶過程及條件 37
2.7.3 影響高分子結晶速率因素 38
2.7.4 高分子的等溫結晶現象 39
2.7.5 等溫結晶理論 40
2.7.6 Avrami方程式 42
第三章 實驗部分 48
3.1 實驗藥品 48
3.2 實驗樣品製備 50
3.3 實驗流程 52
3.4 實驗儀器 53
3.4.1 液態超導核磁共振儀 53
3.4.2 凝膠滲透層析儀 54
3.4.3 微分掃描熱卡計 55
3.4.4 動態機械分析儀 56
3.4.5 熱重量損失分析儀 57
3.4.6多功能變溫X-光繞射儀 58
3.4.7流變儀 59
3.4.8直壓式單螺桿射出成型機 62
第四章 結果與討論 66
4.1 NMR圖譜分析 66
4.2 凝膠滲透層析儀(GPC) 72
4.3 熱性質分析(DSC) 75
4.4動態機械分析儀分析(DMA) 79
4.5 熱重量損失分析儀(TGA) 84
4.6 X射線繞射分析儀(XRD) 85
4.7 流變性質分析 90
4.7.1 動態頻率掃描(Dynamic Frequency Test) 90
4.7.2 cole-cole plot 95
4.8 機械性質分析 99
4.8.1 拉伸強度 99
4.8.2 彎曲強度 100
4.8.3 耐衝擊強度 101
4.9 結晶動力學分析 102
第五章 結論 116
參考文獻 119



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