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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:劉子瑄
研究生(外文):Tzu-Hsuan Liu
論文名稱:以鏈成長縮合聚合精準合成N-取代聚醯苯胺及其應用於製備多孔聚醯亞胺材料與高分子序列可控
論文名稱(外文):Chain-growth Condensation Polymerization to Synthesize Well-defined N-Substituted (Co)polybenzamide and Apply to the Preparation of Porous Polyimide and Polymer Sequence Control
指導教授:黃智峯
口試委員:郭紹偉林慶炫
口試日期:2017-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:化學工程學系所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:鏈成長縮合聚合聚醯苯胺多孔性聚醯亞胺非週期性序列可控共聚合物
外文關鍵詞:Chain-growth condensation polymerizationpolyaramide (Aromatic polyamide)Porous polyimideAperiodic sequence control copolymer
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新式發展的鏈成長縮合聚合法 (Chain-growth condensation polymerization,CGCP)可精準合成聚醯苯胺 (Polyaramide)之分子量大小與分子量分佈。本研究第一部分將使用CGCP製備產物聚醯苯胺,並控制分子量於一千左右的寡聚物單體,將末端官能基透過聯胺還原反應得到帶有胺基的聚醯苯胺寡聚物單體 (Oligobenzamide),於聚醯胺酸 (PAA)狀態下共聚在以PMDA與ODA合成之Kapton材料的主鏈末端,以上步驟皆可以核磁共振儀 (NMR)、傅立葉紅外光分析儀 (FTIR)來鑑定高分子的純度與狀態。均勻攪拌後的PAA將透過逐步的升溫模式以達到熱閉環效果,而在逐漸由 PAA 形成聚醯亞胺 (PI)時,除了溶劑揮發、熱閉環反應外,更預期聚醯苯胺寡聚物會出現部分熱重損失,並以掃描式電子顯微鏡 (SEM)觀察薄膜斷面的型態,也以射頻阻抗分析儀證明此奈米級孔洞的PI有效降低薄膜之介電常數。此外也透過熱重分析儀 (TGA)與動態機械分析儀 (DMA)探討以添加不同比例的OBA共聚下熱裂解溫度 (Td)、玻璃轉移溫度 (Tg)等熱性質差異。
近來高分子研究朝向控制聚合物內單體的排列順序。於研究的第二部分將利用CGCP技術操控聚合物內重複單體的序列,可望合成具有高分子量的非週期性序列可控共聚物。我們以凝膠滲透層析儀 (GPC)觀察聚合物分子量的成長,也以NMR計算重複單位的單體數目,預期合成具有一萬以上的分子量大小且較窄的分子量分佈,並將排序不同的聚合物進行熱性質分析與其固態自組裝型態。
第一章 緒論 1
1.1 將聚醯苯胺導入聚醯亞胺薄膜 1
1.2 序列可控聚醯苯胺共聚物 3
第二章 文獻回顧及研究動機 4
2.1 聚醯胺(Polyamide,PA)簡介[3] 4
2.2 聚合物與聚合反應之命名 6
2.2.1 加成聚合與鏈成長聚合反應 6
2.2.2 縮合聚合與逐步聚合反應 7
2.2.3 鏈成長聚合反應與逐步聚合反應差別 9
2.2.4 活性鏈成長式縮合聚合法 10
2.3 聚醯亞胺(Polyimide,PI)簡介[19] 13
2.3.1 聚醯亞胺之醯亞胺化 14
2.3.2 聚醯亞胺的種類 16
2.3.3 低介電性能聚醯亞胺 18
2.4 孔洞型聚醯亞胺 20
2.5 序列可控高分子 23
2.5.1 非週期性共聚物 26
2.5.2 有序控制聚合物 27
2.6 研究動機 31
第三章 實驗內容與儀器 32
3.1 實驗藥品 32
3.2 實驗儀器 33
3.3 實驗內容 34
3.3.1 合成單體-1 (M4OB) 34
3.3.2 合成單體-2 (M4OOB) 35
3.3.3 寡聚物單體 (NO2-OBA(L)) 36
3.3.4 寡聚物單體 (NO2-OBA(Ph)) 36
3.3.5 寡聚物單體進行還原反應 37
3.3.6 藥品純化 38
3.3.7 Kapton改質共聚物的合成 39
3.3.8 合成起始劑 (TBSOMB) 40
3.3.9 合成單體-3 (E3OB) 40
3.3.10 合成單體-4 (M3OOB) 41
3.3.11 CGCP 序列排序共聚物(Sequence copolymer) 42
3.3.12 去保護基(Octyloxybenzylamino group,以下簡稱OOB 44
第四章 結果與討論 45
4.1 單體的結構鑑定 45
4.1.1 單體-M4OB(代號為L) 45
4.1.2 單體-M4OOB(代號為Ph) 47
4.2 以甲基4-硝基苯甲酸為起始劑進行CGCP 49
4.2.1 寡聚物單體-M4OB(代號為NO2-OBA(L)) 49
4.2.2 寡聚物單體-M4OOB(代號為OBA(Ph)) 50
4.3 將聚醯苯胺寡聚物進行末端還原反應 52
4.3.1 將NO2-OBA(L)還原成NH2-OBA(L) 52
4.3.2 將NO2-OBA(Ph)還原成NH2-OBA(Ph) 54
4.4 將帶有胺官能基的聚醯苯胺寡聚物與PI共聚 56
4.4.1 將NH2-OBA(L)與PI共聚 56
4.4.2 將NH2-OBA(Ph)與PI共聚 58
4.4.3 聚醯苯胺寡聚物 (OBA) 熱性質分析 61
4.5 薄膜性質分析 62
4.5.1 成膜之共聚組成 62
4.5.2 探討PI-OBA之熱性質分析 66
4.5.3 SEM 斷面與表面分析 70
4.5.4 薄膜介電常數分析 74
4.6 起始劑與單體結構鑑定 76
4.6.1 起始劑-TBSOMB 76
4.6.2 單體-E3OB 77
4.6.3 單體-M3OOB 79
4.7 合成非週期性序列可控共聚物 81
4.7.1 實驗背景介紹 81
4.7.2 探討上述兩種非週期性序列可控共聚物 82
4.7.3 提升CGCP技術並提高非週期性序列可控共聚物之分子量 86
4.7.4 非週期性序列可控共聚物去OOB保護基 91
4.7.5 以熱重分析儀探討四種材料的差異性 96
4.7.6 探討四種材料的自組裝型態 98
第五章 結論與未來展望 103
第六章 參考文獻 105
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