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研究生:王思儒
研究生(外文):Szu-Ju Wang
論文名稱:聚乳酸之正溫度係數效應之相關研究
論文名稱(外文):The Study of Positive Temperature Coefficient Effect of Polylactide Acid
指導教授:芮祥鵬芮祥鵬引用關係
口試委員:戴子安程耀毅
口試日期:2008-07-15
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:60
中文關鍵詞:聚乳酸正溫度係數碳黑冷卻再結晶
外文關鍵詞:Polylactide acidPositive Temperature CoefficientCarbon BlackQuenchCrystallinity
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本篇研究主要是探討結晶性對高分子其正溫度係數(Positive Temperature Coefficient,PTC)效應之影響,本實驗是以聚乳酸(PLA)為母體基質,碳黑(CB)作為導電填充物,利用塑譜儀(PLASTOGRAPH)使高分子在熔融狀態下進行均勻混煉。當混煉完成之後,其高分子複合材料具有良好的導電性質。其中PTC效應即是電阻值隨著溫度上升而升高,當溫度上升到關鍵溫度時,其電阻值會有大幅上升的現象因而形成不良導體造成斷電之效果。利用其PTC效應可應用在電流保護或是過熱保護裝置上。
其中複合導電高分子材料的導電性主要來自於導電填充物所形成的導電通路。在未經過摻合任何導電填充物之前高分子通常為一個絕緣材料,當導電填充物摻入高分子之中,其導電性會隨著填充量的增加而上升。
本研究中利用摻入不同的成分以及不同的冷卻速率處理等因素,來觀察對其複合材料之PTC效應及結晶性的影響。藉由高阻計、微分熱掃瞄卡計(DSC)、廣角X光繞射(WAXD)及掃描式電子顯微鏡(SEM)等儀器來分析複合導電材料之導電、結晶等性質。
This experiment uses the polylactide acid (PLA) as a host material, carbon black (CB) as the pack conductors and adds a small amount of multi-walled carbon nanotubes (MWNTs). Then the polymers were mixed under the state in melting by a Brabender Plastograph, and we found that the polymers composite has a good conductive.
The main direction of this research is to observe the composite Positive Temperature Coefficient (PTC) and Negative Temperature coefficient (NTC) effect that relates to concentration of carbon black and carbon nanotubes. PTC effect will make the resistance value rise while the temperature rises, and can apply to the overheated protector. On the contrary, NTC effect will make the resistance value down while the temperature rises.
The former experiment usually uses the high density polyethylene (HDPE) and the carbon black (CB) as the composite. Now we replace the polylactide acid (PLA) with the high density polyethylene (HDPE) and see what will be at the end. Polylactide acid is the biodegradable polymer which can reduce the environmental pollution. To add a small amount of carbon nanotubes in composite hoping improve conductive.
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 序論 1
1.1 前言 1
1.2 生物可分解高分子近況 1
1.3 研究動機與目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 生物可分解高分子簡介 3
2.2 生物可分解高分子種類 4
2.3 生物可分解高分子之分解機制 8
2.4 聚乳酸簡介 8
2.5 聚乳酸性質與特性 10
2.6 導電高分子簡介 12
2.7 導電高分子種類 12
2.8 導電高分子之導電機制 13
2.9 導電粒子種類 15
2.10 碳黑簡介 16
2.11 碳黑構造 16
2.12 碳黑製程 18
2.13 碳黑應用 20
2.14 奈米碳管簡介 20
2.15 成網門檻 21
2.16 正溫度係數效應之探討 22
2.17 結晶度 24
2.18 再結晶 24
第三章 實驗部分 26
3.1 實驗材料與藥品 26
3.2 實驗儀器與設備 28
3.2.1 塑譜儀(PLASTOGRAPH) 28
3.2.2 微分掃描熱卡計(DSC) 30
3.2.3 廣角X光繞射(WAXD) 33
3.3 實驗步驟 33
3.3.1 導電高分子複合材料之製備 33
3.3.2 試片製備 33
3.3.3 冷卻處理 34
3.3.4 電阻值量測 34
3.3.5 微分掃描熱卡計(DSC) 34
3.3.6 廣角X光繞射(WAXD) 34
3.4 實驗流程 35
第四章 結果與討論 36
4.1 由R-T曲線圖觀察不同條件對正溫度係數效應之影響 36
4.1.1 添加不同碳黑與碳管濃度之影響 36
4.1.2 將些許聚乳酸置換為其餘高分子之影響 37
4.1.3 添加微量TAIC並照射電子光束後之影響 37
4.1.4 經過不同溫度冷卻處理後之影響 38
4.2 由微分掃描熱卡計觀察不同冷卻速率對正溫度係數效應之影響 44
4.3 利用廣角X光繞射探討其結晶性 48
4.4 掃描式電子顯微鏡 53
第五章 結論 56
參考文獻 58
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