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研究生:吳柏宏
研究生(外文):Wu, Bo-Hong
論文名稱:具高介電常數及高性能之不飽和聚酯樹脂/奈米鈦酸鋇複合材料之製備
論文名稱(外文):Preparation of Unsaturated Polyester/BaTiO3 Nanocomposites with High Dielectric Constants and High Performance Properties
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:江金龍陳韋任
口試委員(外文):Chiang, Chin-LungChen, Wei-Jen
口試日期:2020-06-19
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:174
中文關鍵詞:不飽和聚脂樹脂奈米鈦酸鋇高介電常數矽烷偶合劑奈米複合材料
外文關鍵詞:Preparation of Unsaturated Polyester ResinNano Barium Titanatehigh dielectric constantsMPSnanocomposites
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本研究主旨在於製備具高介電常數及高性能之不飽和聚酯樹脂/奈米鈦酸鋇(BaTiO3)複合材料,並檢測其熱性質、機械性質、物理性質與電性質。本實驗使用矽烷偶合劑(MPS)接枝於BaTiO3之表面進行改質。用不飽和聚酯 (UP) 樹脂添加不同的成份克數(每100克的樹脂所含該之成份克數)的BaTiO3和MPS-m-BaTiO3製備成奈米複合材料。
探討在不同成份克數之BaTiO3和MPS-m-BaTiO3對不飽和聚脂樹脂奈米複合材料的形態學(粒徑分析、FT-IR、SEM、XRD、Raman)、物理性質(密度、空孔率)、機械性質(硬度、耐磨耗指數、抗折測試、抗張測試及耐衝擊測試)、熱性質(TGA、CTE、HDT及VST)、電性質(介電常數)及動態熱機械性質(DMA)之性能和影響的差異程度。
由實驗結果可得知,經由TGA、FT-IR及XRD測試,可以證明矽烷偶合劑接枝是否成功,並經由粒徑分析下,能保有補強材的尺寸仍在奈米等級。
在不飽和聚脂樹脂/奈米鈦酸鋇奈米複合材料添加BaTiO3和MPS-m-BaTiO3的部分,結構與形態學在SEM圖可得知在添加BaTiO3與MPS-m-BaTiO3可使表面結構從原來多孔洞變為較平滑的表面;物理性質的測試,密度與空孔率上升;在機械性質測試結果,硬度與磨耗指數,皆為上升。則抗折與抗張的測試中,添加BaTiO3或MPS-m-BaTiO3,其強度與模數皆有上升趨勢;在熱性質,耐熱性提高效果更加顯著。在電性質方面,隨著BaTiO3和MPS-m- BaTiO3添加,介電常數有提升的效果。

This project object is to research the unsaturated high dielectric constant and high performance of the Preparation of Unsaturated Polyester Resin / barium titanate nanocomposites and determine properties about physical, mechanical properties, electrical properties,optical properties and dynamic mechanical properties. In this study, using 3-(Trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MPS) grafted nano barium titanate surface modification. For unsaturated UP Add prepared BaTiO3 and MPS-m-BaTiO3 Nanocomposites with a different number of grams of composition (per 100 grams of resin contained in the composition of the number of grams). Explore the different components of the number of grams of BaTiO3 and MPS-m-BaTiO3 nanometer morphology of unsaturated UP composites (Particle, FT-IR, SEM, XRD, Raman), physical properties (density, porosity), mechanical properties (hardness, abrasion index, flexural strength, tensile strength and impact strength), thermal properties (TGA, CTE, HDT, VST), electrical properties (dielectric constant)and the degree of difference between the dynamic mechanical properties (DMA) of the performance and impact.
The experimental results that, by TGA,XRD and FT-IR and testing can prove the success of silane coupling agent grafted via at particle size analysis, to retain the size of the reinforcing material in nano levels. Unsaturated UP / barium titanate adding BaTiO3 and MPS-m-BaTiO3 part of the composite material, structure and morphology in SEM image that the addition of BaTiO3 and MPS-m-BaTiO3 allows more surface structures from the original hole into a smoother surface; a test of physical properties, effectively increasing; in mechanical properties test results, hardness and abrasion index, are all rising. The bending and tensile test, adding BaTiO3 or MPS-m-BaTiO3, its strength is rised; thermal properties, heat resistance improving effect is more significant; in terms of electrical properties, with BaTiO3 and MPS-m-BaTiO3 Add permittivity have to enhance the effect.

摘要
Abstract
目錄
表目錄
圖目錄
第一章、 緒論
1-1 前言
1-2 研究動機
1-3 研究方向
第二章、 文獻回顧
2-1 熱固性高分子複合材料
2-1-1 高分子材料
2-1-2 熱固性塑膠
2-2 奈米複合材料
2-2-1 奈米複合材料的定義
2-2-2 奈米複合材料之特性應用
2-2-3 奈米複合材料之分類
2-2-4 奈米複合材料之起源與發展
2-3 奈米高分子複合材料製備方法[11]
2-4 原位聚合法介紹[13]
2-5 表面改質原理[12]
2-6 不飽和聚脂樹脂介紹
2-6-1 不飽和聚脂 (Unsaturate Polyester, UP) 樹脂
2-6-2 不飽和聚脂樹脂製備與合成
2-7 奈米鈦酸鋇[17-18](Nano BaTiO3)
2-8 介電性質介紹
2-8-1 極化[19](Polarization)
2-8-2 介電常數
2-9 文獻回顧
第三章、 實驗部分
3-1 實驗材料
3-2 實驗儀器與設備
3-3 實驗流程圖
3-4 實驗步驟
3-4-1 改質奈米鈦酸鋇MPS-m-BaTiO3之製備[30]
3-4-2 不飽和聚脂樹脂/奈米鈦酸鋇複合材料之製備
3-5 材料測試方法
3-5-1 傅立葉紅外線光譜分析[31](FT-IR)
3-5-2 粒徑分析[32](Particle)
3-5-3 拉曼光譜分析儀[33](Raman)
3-5-4 掃描式電子顯微鏡[34](SEM)成像分析
3-5-5 X光繞射分析[35](X-Ray Diffractometer, XRD)
3-5-6 密度(Density)
3-5-7 空孔率計算(Void Content)
3-5-9 熱重量分析[36](Thermo gravimetry Analyzer, TGA)
3-5-10 熱變形溫度[37](Heat Deflection Temperature, HDT)
3-5-11 維卡軟化溫度[38](Vicat Softening temperature)
3-5-12 靜態機械分析儀 (Thermal Mechanical Analyzer﹐TMA)
3-5-6 硬度(Hardness)
3-5-13 耐磨耗測試[39](Wearing)
3-5-14 抗折試驗(Flexure)
3-5-15 抗張測試(Tensile)
3-5-16 耐衝擊強度測試(Impact)
3-5-17 介電常數評估套件[40-41] ( DAK ) 介電常數分析
3-5-18動態機械性質(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)剛性分析
第四章、結果與討論
4-1 奈米複合材料結構與形態學之探討
4-1-1 傅立葉轉換紅外線光譜分析(FT-IR)
4-1-2 粒徑分析(Particle)
4-1-3 拉曼光譜分析儀(Raman)
4-1-4 掃描式電子顯微鏡 ( SEM ) 成像分析
4-1-5 X光繞射分析(X-Ray Diffractometer, XRD)
4-1 奈米複合材料物理性質之探討
4-1-1 密度之探討(Density)
4-1-2 空孔率之探討(Void Content)
4-2 奈米複合材料電性質之探討
4-2-1 介電常數 ( Dielectric constant )
4-3 奈米複合材料熱性質之探討
4-3-1 熱重量分析 ( Thermo gravimetry Analyzer, TGA )
4-3-2 維卡軟化溫度 (Vicat Softening temperature)
4-4-3 熱變形溫度(Heat Deflection Temperature, HDT)
4-4-4 熱膨脹係數之探討(Coefficient of thermal expansion, CTE)
4-4 奈米複合材料機械性質之探討
4-4-1 硬度測試 ( Hardness )
4-4-2 耐磨耗測試 ( Wearing )
4-4-3 抗折試驗 ( Flexural )
4-4-4 抗張試驗 ( Tensile )
4-4-5 耐衝擊強度試驗 ( Impact )
4-5 奈米複合材料動態熱機械性質之探討
4-5-1 動態機械性質(Dynamic Mechanical Analysis,DMA)
第五章、 結論
第六章、 參考文獻

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