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研究生:郭宗鑫
研究生(外文):Guo, Zong-Xin
論文名稱:不飽和聚酯/二氧化鈦奈米複合材料的合成與性質之研究
論文名稱(外文):Research on Synthesis and Characterization of Unsaturated Polyester/Titanium Oxide Nanocomposite
指導教授:陳景祥陳景祥引用關係
指導教授(外文):Chen, Chin-Hsing
口試委員:翁文彬江金龍
口試委員(外文):Weng, Wen-PinChiang, Chin-Lung
口試日期:2014-06-18
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:139
中文關鍵詞:奈米二氧化鈦奈米複合材料3-甲基丙烯酸基丙基三甲氧基矽烷四乙氧基矽烷
外文關鍵詞:UPnano titanium oxidenano compositesTEOSMPS
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本論文旨在討論不飽和聚酯樹酯(UP)與奈米二氧化鈦形成之奈米複合材料之加工製程、機械性質與熱性質之研究。實驗用3-甲基丙烯酸基丙基三甲氧基矽烷(MPS)和四乙氧基矽烷(TEOS)改質奈米二氧化鈦。聚合時以不同含量重量百分比之改質奈米二氧化鈦與未改質奈米二氧化鈦進行聚合。
探討不同重量百分比不飽和聚酯樹脂/奈米二氧化鈦的形態學( FT-IR、XRD、粒徑分析、SEM、XPS ),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,DMA ) ,熱性質(TGA、HDT、Vicat ),UP樹脂性能和完善的差異程度。
實驗結果得知,經由FT-IR與XPS測試,發現UP/奈米氧化鈦奈米複合材料的改質後官能基,粒徑分析中奈米氧化鈦(未改質和改質)都在奈米規範;在XRD測試可以看到晶相結構;在FE-SEM具有的良好分散性能。
添加奈米二氧化鈦的物理性質的測試,有效提升;在機械性質測試結果,拉力和衝擊皆隨著奈米二氧化鈦的添加而下降,;在熱性質,HDT和維卡耐熱性提高效果更加顯著的增加10℃以上。

This paper aims to discuss the formation of Unsaturated polyester (UP)resin nano and nano titanium oxide composites machining processes, mechanical properties and thermal properties study.. The research used 3-methacryloxy-propyl-trimethoxysilane (MPS) and Tetraethyl orthosilicate (TEOS) to modify surface of nano titanium oxide . Aggregation of different weight percent content of the unmodified polymer nano titanium oxide (include non-modify and modify) powder
After forming the different levels of weight percent of the UP resin/nano titanium oxide morphology (FT-IR, Particle, XRD, FE-SEM, XPS), physical properties (Density, Contact Angle , Void content), mechanical properties (Hardness, Flexural test, Tensile test, Impact strength, Wearing), thermal properties (TGA, HDT, Vicat) for UP resin properties and improve the degree of difference.
Experimental results show, by FT-IR, the crystal structure of UP / nano titanium oxide nano composites was determined; in particle size analysis show nano titanium oxide (include non-modify and modify) are both in nano specification; at XRD and XPS test can see nano composites contains nano titanium oxide; Good dispersion can be seen in FE-SEM.
Adding nano titanium oxide powder does effectively enhance in the physical properties test; In the mechanical properties test results showed that the tensile and impact are down,when titanium oxide are added. In the thermal properties, heat resistance of HDT and Vicat to enhance effect even more pronounced with the increase of nano titanium oxide added.

謝誌 I
摘要 II
Abstract III
目錄 V
表目錄 X
圖目錄 XII
一、緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究動機 4
1-3 研究方向 6
二、文獻回顧 7
2-1 熱固性高分子複合材料 7
2-1-1 高分子材料(19) 7
2-1-2熱固性複合材料 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 12
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表面改質原理 17
2-5塊狀聚合法介紹 18
2-6不飽和聚酯樹脂之組成與合成 19
2-7不飽和聚酯樹脂與苯乙烯之聚合反應 21
2-8二氧化鈦的介紹 24
2-8歷史回顧 26
三、實驗部分 29
3-1 實驗材料 29
3-2 實驗設備與儀器 31
3-3 實驗步驟 34
3-3-1 奈米二氧化鈦改質 34
3-3-2 不飽和聚酯樹脂/奈米二氧化鈦 複合材料的製程 35
3-4 實驗流程圖 37
3-5 測試方法 38
3-5-1 傅立葉紅外線光譜分析 (FT-IR)(51-70) 38
3-5-2 粒徑分析 (Particle) 47
3-5-3 場發射掃描式電子顯微鏡(FE-SEM)(71-75) 48
3-5-4 X光繞射分析 (XRD) 49
3-5-5 化學分析電子儀測試 (XPS) 54
3-5-6 密度 (Density) 56
3-5-7 空孔率測試 (Void Content) 57
3-5-8 接觸角 (Contact Angle) 58
3-5-9 硬度 (Hardness) 60
3-5-10耐磨耗測試 (Wearing) 61
3-5-11抗折測試 (Flexure) 62
3-5-12抗張測試 (Tensile) 66
3-5-13耐衝擊強度測試(Impact) 68
3-5-14熱重量分析 (TGA) 71
3-5-15熱變形溫度 (HDT) 73
3-5-16維卡溫度 (Vicat temperature) 74
3-5-17動態機械性質 (DMA) 75
四、結果與討論 78
4-1 奈米複合材料結構與形態學之探討 78
4-1-1 傅立葉轉換紅外線光譜分析 (FT-IR) 78
4-1-2 粒徑分析 (Particle) 82
4-1-3 場發射電子顯微鏡分析 (FE-SEM) 84
4-1-4 X光繞射分析 (XRD) 88
4-1-5化學分析電子能譜 (XPS) 92
4-2 奈米複合材料物理性質之探討 94
4-2-1 密度之探討 ( Density) 94
4-2-2 空孔率之探討 (Void Content) 96
4-2-3 接觸角之探討 (Contact Angle) 98
4-3 奈米複合材料靜態機械性質之探討 103
4-3-1 硬度測試 (Hardness) 103
4-3-2 耐磨耗測試 (Wearing) 105
4-3-3 抗折試驗 (Flexural) 108
4-3-4 抗張強度 (Tensile) 111
4-3-5 耐衝擊強度試驗 (Impact) 113
4-4 奈米複合材料熱性質之探討 115
4-4-1 熱重量分析 ( TGA ) 115
4-4-2 熱變形溫度 (HDT) 119
4-4-3 維卡溫度 (Vicat) 121
4-5 奈米複合材料動態機械性質之探討 123
4-5-1 動態機械分析 (DMA) 123
五、結論 129
六、參考文獻 131

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