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姓名 賴平昇(Ping-Sheng Lai) 查詢紙本館藏 畢業系所 化學工程與材料工程學系 論文名稱 PET/奈米無機氧化物之混成研究
(Study on PET/ oxide nanocomposites)相關論文 檔案 [Endnote RIS 格式]
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摘要(中) 本研究之目的是在PET 裡添加水鋁石、氧化鈦以及黏土等不同
的奈米氧化物，並探討添加此類氧化物對PET 性質之影響。我們先
將這些奈米氧化物以矽烷做表面改質，使得以分散到乙二醇中形成良
好之分散液。然後藉由直接合成法將上述氧化物與BHET 聚合成為
包覆有寡聚物之高固含量色母。最後再將此色母與純的高聚合度PET
進行物理混煉。經過這樣程序，可以獲得含有~5wt%水鋁石或~3wt%
黏土之透明的酯粒。至於含有氧化鈦之產物，因為所使用之氧化鈦原
料是約100nm 之聚集體，即使完全分散也無法得到透明酯粒。
雖然酯粒本身是透明的，還需要適當的加工程序才可以獲得透明
產物。添加有奈米粒子之PET 對加工條件之要求比純PET 嚴格。射
出成形時若模溫冷卻不夠快速就會引發結晶而失去透明性。另外，即
使加工的條件可以保有透明度，仍有可能失去其延展性。只有在很適
當之加工條件下才能使添加有奈米氧化物之PET 混成物同時保有透
明性及延展性。
當我們在適當的條件下將含有~1wt%黏土之原料射出成3mm 厚
之試片時，可以獲得比純PET 高3%延伸率、6%拉伸強度及6%抗彎
曲強度，對於衝擊強度可增加11 倍。關鍵字(中) ★ PET/無機混成材料
★ 氧化物表面改質關鍵字(英) ★ modifaction nano oxides
★ PET/ oxide nanocomposites論文目次 第一章：緒論……………………………………………………...…….1
第一節：奈米氧化物的特性……………….…..………………….…2
1-1-1：何謂「奈米」……..……..……………..….……...……….3
1-1-2：有機/奈米無機混成材料之合成……………..……………4
1-1-3：有機/奈米無機混成材料之運用……………….…………..6
第二節：聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的簡介…………………….….8
1-2-1：PET瓶用發展………………………………….……………9
1-2-2：PET合成方法………………………………….………….11
1-2-3：PET/無機奈米氧化物混成的可能改進方向…….………..12
第二章：文獻回顧…………………………………………..…………..13
第一節：PET與無機奈米子之混成…………………………………16
第二節：PET與層狀黏土之混成………………………..………….18
第三節：氧化物改質原理…………………………………………..21
2-3-1：靜電斥力…………………………………………...…..…..23
2-3-2：DLOV理論…………………………….…………………..23
2-3-3：表面立體障礙之構築改質之方法……………………..….26
第四節：矽烷的反應機構…………………………………………...28
2-4-1矽烷先部份水解…………………………………………....29
2-4-2將部份水解的矽烷加入其他無機金屬(X)的氧化物……...30
第三章：無機奈米氧化物之表面改質與分散………………………...32
第一節：本研究所使用之奈米氧化物……………………………...32
3-1-1：奈米水鋁石………………………………………………..32
3-1-2：奈米氧化鈦………………………………………………..33
3-1-3：奈米黏土…………………………………………………..34
第二節：利用矽烷改質奈米氧化物………………………………...35
第四章：化學合成製備奈米PET混成材料…………………………..39
第一節：化學合成法…………………………………………………39
第二節：化學合成法之困難及因應……………………………..….41
第五章：氧化物以寡聚物包覆後再與純PET混煉…………………...43
第一節：寡聚物之包覆……………………………………………..43
第二節：寡聚物包覆後與PET混煉結果…………………………..44
5-2-1：PET/水鋁石………………………………………………...44
5-2-2：PET/氧化鈦…………………………………………….…..45
5-2-3：PET/黏土……………………………………………….…..45
第三節：混煉法產物性質與討論……………………………..…….45
5-3-1：混煉產物之基本性質………………………………..…….46
5-3-2：紅外線光吸收光譜（FTIR）……………………………….46
5-3-3 ：UV/Vis光譜儀………………………………………..….47
5-3-4：微差掃瞄熱卡計（DSC）……………………………….…48
5-3-5：混成物中黏土結構之分析……………………..………….49
5-3-6：混成物中水鋁石之結構分析………………………….….50
第六章：混煉產物射出成形之機械性質……………………………...52
第一節：模溫70℃下射出之試片性質…………………………..…52
第二節：模溫在15℃~20℃下射出之試片性質…………………….55
第七章：結論與建議………………………………………………..….58
附錄一：參考文獻……………………………………………………...61
附錄二：實驗所使用儀器以及之試片置備方法………………………63
圖目
圖3-2-2.1：不帶電粒子其作用力與距離關係………………………...25
圖3-2-2.2：DLOV理論之位能模式…………………………………...26
圖3-1-1a：奈米水鋁石之XRD…………………………………………33
圖3-1-1b：金紅石之XRD……………………………………………...34
圖3-1-1c：鈦銳礦之XRD…..………………………………………….34
圖3-1-3a：黏土之小角度繞射分析…………………………………….35
圖3-2a：經矽烷改質之氧化鈦（TEM）…………………………………38
圖3-2b：經矽烷改質之黏土（TEM）………………………………….38
圖3-3c：經矽烷改質之水鋁石（TEM）………………………………38
圖5-3-2：各種奈米氧化物含量之混煉產物UV/Vis分析……………47
圖5-3-5a：經由混煉後產物之小角度繞射圖…………………………50
圖5-3-5b：PET/黏土（C3,TEM）……………………………………50
圖5-3-6：PET/水鋁石（B5,TEM）…………………………………..50
圖6-1a：PET之斷面（SEM）………………………………………..54
圖6-1b：PET/水鋁石之斷面（SEM）………………………………..54
圖6-1c：PET/黏土斷面（SEM）………………………………………..55
圖6-1d：PET/TiO2之斷面（SEM）……………………………………..55
表目
表4-2：不同氧化物添加量的PET混成材料DSC數據……………..42
表5-3-1：各種濃度之奈米PET混成材料之基本性質………………48
表5-3-3：混煉後之奈米PET混成材料之DSC數據………………..47
表6-1：不同的奈米PET混成材料在模溫70℃時之機械性質………54
表6-2：不同的奈米PET混成材料在模溫15℃時之機械性質……..57參考文獻 Y. Pang,M. Samoc and P. N. Prasad, J.Chem. Phys., 94,5282(1991).
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