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研究生:姜帛霖
研究生(外文):Po-Lin Chiang
論文名稱:聚苯乙烯添加奈米雲母複合材料之製備與性質研究
論文名稱(外文):Study on Preparation and Properties of Polystyrene/Mica Nanocomposite
指導教授:林朝慨
指導教授(外文):Chaur-Kie Lin
學位類別:碩士
校院名稱:健行科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:58
中文關鍵詞:聚苯乙烯改質雲母奈米複合材料熱性質機械性質。
外文關鍵詞:PSMicaNanocompositesThermal propertiesMechanical properties.
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本研究以聚苯乙烯作為基材,再分別添加不同含量1.5、3及4.5 wt%之奈米雲母於聚苯乙烯中,利用捏合機混煉出複合材料。探討在添加不同含量奈米雲母複合材料之熱性質、機械性質。
經由捏合機混煉,再由射出成形機製備出PS/奈米雲母之複合材料試片之複合材料試片,利用熱示差掃描分析儀、熱重分析儀、熱傳導分析儀、熔融指數分析儀、熱變形測試儀、流變儀測試其熱性質。以及使用萬能試驗機、衝擊試驗機與磨耗試驗機來測試其機械性質。熱性質由實驗結果得知,添加奈米雲母到PS複合材料中,玻璃轉移溫度有下降的趨勢,最大降幅為18.86%,熱裂解溫度有上升的趨勢,最大升幅為4.78%,熱傳導係數則下降許多,最大降幅為33.25%,熔融指數大幅上升許多,最大升幅為164%,熱變形溫度隨含量的增加而下降,最大降幅為12.68%,黏度係數則有些微下降的趨勢。機械性質由實驗結果得知,拉伸強度隨含量的增加而下降,最大降幅為25.2%,衝擊強度隨著奈米雲母含量增加而下降,最大降幅為52.6%,磨耗損失隨著奈米雲母含量的增加而上升,最大升幅為43.2%。
The purpose of this research is to prepare PS composites with Mica by different content from 1.5, 3 to 4.5 phr. The kneader was used to prepare the composites. The thermal properties, mechanical properties of the composites were measured.
We use kneader to melt the composites, and use injection molding to obtain the specimen. The thermal properties, of the PS/Mica composites were studied by differential scanning calorimetry(DSC),Thermogravimetry(TGA),Thermal Conductivity Analyzer,Melt Index, and Heat deflection temperature and Rheometer. The mechanical properties of PS/Mica composite were studied by Universal Testing Machine, Izod Impact Tester and Wear Instruments, respectively. The properties of PS/Mica composite were studied.The experimental results, show that the glass transition temperature, increase with the content of the Mica. Decomposition temperature not obvious promotion,thermal conductivity decrease with the Mica content,Melt Index Increased substantially, Heat deflection temperature decrease with the Mica content. The mechanical properties, however, Tensile strength and Impact strengt decrease with the Mica content. , and wear increase with the Mica content.
目 錄
中文摘要…………………………...…………………………………………………………...i
英文摘要…………………………………………………………………………………..…..ii
誌謝…………………………………………………….……………………………………..iii
目錄……………………………………………………..……………………………………..iv
表目錄………………………………………………………………………………………..vii
圖目錄……………………………………………………………………………………….viii
第一章 緒 論…………………..……………………………………………………………...1
1.1 前言……………………………………..………..……………………………1
1.2 塑膠材料簡介……………..…......………………..….…………………………3
1.2.1熱塑性塑膠…………………….………………….…………………….4
1.2.2熱固性塑膠……..……………….….………………..………………….4
1.2.3結晶性塑膠……..……………….…….….………….………………….4
1.2.4非晶性塑膠……..……………….…….…….….……………………….5
1.3 聚苯乙烯簡介………..………………………………..………….6
1.4 雲母簡介……………………….…..……..………..………………………8
1.5 複合材料之介紹…...…………………..……..…………..…………………9
1.6 奈米材料之介紹…………..……….……………………...……………9
1.7 奈米複合材料分類……….……..……………..…………….………………10
1.8 奈米複合材料之製備………….……..………..……….……………………11
1.9 射出成型簡介...…………...……………..………..…………..….……………12
1.10 捏合機簡介...……………………...……….………....………………………15
1.11 文獻回顧…...………………………..……………..…………………………16
1.12 研究動機與實驗流程架構………...……………..…..………………………20
第二章 實驗設備材料與過程原理介紹………………………..….......................................22
2.1 實驗設備與儀器…………..…......………………….…………………………22
2.2 實驗材料……………………...…...…...………………………………………26
2.3 混煉……………………......……...……………………………………………27
2.4 熱性質分析…………………………...…...…..…...…………………………..29
2.4.1熱示差掃描分析試驗……………...………….…………………………29
2.4.2熱重分析試驗….…………………...…………..…………………….….31
2.4.3熱變形分析試驗………..…...………......……………………………….32
2.4.4熔融指數分析試驗….……......……......………………..……………….34
2.4.5熱傳導分析試驗………..…...………......……………………………….35
2.4.6流變性質分析試驗…………..…...…......……………………………….36
2.5 機械性質分析…..…………………………...…………………………………36
2.5.1拉伸試驗……………………………...…………………..……………...37
2.5.2磨耗試驗…..……………………...………………………..…………….38
2.5.3衝擊試驗…………………………...…………………..……………...…40
第三章 結果與討論………………….……………………………………………………....42
3.1熱示差掃描分析……………………………...…………………………………42
3.2熱重分析...............................................................................................................44
3.3熱變形分析……...................................................................................................46
3.4熔融指數分析…..……….……………………………………………………....47
3.5熱傳導係數分析…..…………………………………….....................................48
3.6流變性質分析…..……….……………………………………………………....49
3.7拉伸試驗……………………....…………………...……………………....50
3.8磨耗試驗……………………....…………………...……………………....51
3.9衝擊試驗……………………....…………………...……………………....52
第四章 結論與未來展望…………………….…………………………………………..…..53
4.1 結論.....................................................................................................................53
4.1.1熱性質…………………............................................................................53
4.1.2機械性質....................................................................................................54
4.2未來展望...............................................................................................................54
參考文獻………………………………………………………………………………..…..55
簡歷…………………………………………………………………………………..……..58

表目錄
表 1.1 結晶性塑膠和非結晶性塑膠各類特性比較表….……………...……………………5
表 3.1 添加不同含量Mica於PS之玻璃轉移溫度數據表...…………….…………...……42
表 3.2 添加不同含量Mica於PS之裂解溫度數據表..……………...…...…….……..……44
表 3.3 添加不同含量Mica於PS之熱變形溫度數據表…………....…....…….……..……46
表 3.4 添加不同含量Mica於PS之熔融指數數據表..……….…...…….…..…..…………47
表 3.5 添加不同含量Mica於PS之拉伸強度數據表.…….………...….........….…..…..…48
表 3.6 添加不同含量Mica於PS之拉伸強度數據表.………………………….……….…50
表 3.7 添加不同含量Mica於PS之磨耗損失數據表…………….…………….………….51
表 3.8 添加不同含量Mica於PS之衝擊強度數據表…….……………..…..……………..52

圖目錄
圖1.1 塑膠材料分類圖……………………..………...….……………...……………………3
圖1.2 PS分子結構圖……...………..................……...….……………...……………………7
圖1.3雲母晶格結構示意圖…………...……………...….……………...……………………8
圖1.4奈米複合材料分類…………...………………...….……………...………………..…11
圖1.5射出成型流程圖….………………………..…...….……………...…………………..14
圖1.6實驗架構流程圖.……………………..……...….……………...……………………..21
圖2.1 捏合機…………………..……………………...….…………….....…………………24
圖2.2 塑膠射出成型機…………………………….....….…………….....…………………24
圖2.3 塑料粉碎機………………..…………………...….…………….....…………………24
圖2.4 精密型熱風循環乾燥箱………………….……….…………….....…………………24
圖2.5精密式電子天秤………..……………………...….…………….....…………………24
圖2.6熱示差掃瞄分析儀(DSC)……..…………….....….…………….....…………………24
圖2.7熱重分析儀 (TGA)…………..………………...….…………….....…………………25
圖2.8熱變形試驗機圖……………...…………….…...……………….....…………………25
圖2.9熔融指數儀………………………………...….…..…………….....…………………25
圖2.10熱傳導分析儀………………………………….….…………….....…………………25
圖2.11流變儀………………………………………….….…………….....…………………25
圖2.12磨耗試驗機…………………………………….….…………….....…………………25
圖2.13衝擊試驗機…………………………………….….……………...…………………..26
圖2.14萬能試驗機…………….………………………….……………...…………………..26
圖2.15混煉過程流程圖….………………………...….….……………...………………..…28
圖2.16 DSC之操作流程圖.…………………………...….……………...………………..…30
圖2.17 TGA之操作流程圖…...……………….………………..………..…………………..31
圖2.18熱變形試驗機試片尺寸圖…………………….….……………...…………………..33
圖2.19熱傳導分析試片尺寸圖……………………….…...……………….……………..…35
圖2.20拉伸試片尺寸圖…………………….………….…...………………………………..38
圖2.21磨耗試片之尺寸圖………………….…….…………………………...……………..39圖2.22衝擊試片之尺寸圖………………….………………….……...……………………..41
圖3.1添加不同含量Mica於PS之玻璃轉移溫度趨勢圖……..…………...…………...…..43
圖3.2添加不同含量Mica於PS之玻璃轉移溫度堆疊圖…………………......………..…..43
圖3.3添加不同含量Mica於PS之裂解溫度趨勢圖………………………...………….…..44
圖3.4添加不同含量Mica於PS之裂解溫度堆疊圖…..………...………...………………..45
圖3.5添加不同含量Mica於PS之熱變形溫度趨勢圖………………...…….…………..…46
圖3.6添加不同含量Mica於PS之衝擊強度趨勢圖……………...……………………...…47
圖3.7添加不同含量Mica於PS之拉伸強度趨勢圖………………………..…………..…..48
圖3.8添加不同含量Mica於PS之黏度係數趨勢圖….....……………………………...…..49
圖3.9添加不同含量Mica於PS之拉伸強度趨勢圖…....…………………………………..50
圖3.10添加不同含量Mica於PS之磨耗損失趨勢圖….....……………………………...…51
圖3.11添加不同含量Mica於PS之衝擊強度趨勢圖……………..………………………..52
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