陰離子型水性PU/有機蒙特納土奈米複合材料之製備與分析

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姓名

許志偉(Jhih-Wei Syu) 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

陰離子型水性PU/有機蒙特納土奈米複合材料之製備與分析

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摘要(中)

摘要
本實驗使用兩種不同的方式來製備出陰離子型水性PU/有機
蒙特納土奈米複合材料，第一部分是利用同步聚合混成的方式來
製備陰離子型水性PU/有機蒙特納土奈米複合材料，並且改變離
子基含量(1.5％、2.5％)，有機蒙特納土含量(0.5％、1％、2％、
4％)與水性PU 中的硬質段含量(35％、40％、50％、60％、70
％)，以此來探討因有機蒙特納土的介入對於水性PU 之物理及機
械性質的影響，進而得知層狀矽酸鹽與水性PU 微結構間的相互
關係。根據實驗結果顯示：以此法所製備的水性PU 奈米複合物
為分散良好之脫層型奈米複合物，且其分散液之粒徑隨著有機蒙
特納土含量的增加而增加，另外，由IR 圖譜可以得知有機蒙特
納土並不太會影響水性PU 的相分離程度；而其熱裂解起始溫度
(5％loss)會隨著黏土的含量而有先下降後上升的趨勢但均比純
水性PU 之熱裂解起始溫度低，對於軟段裂解溫度來說則是隨著
黏土含量的增加而增加。另一方面，由DMA 分析的結果可得知
層狀矽酸鹽的介入並不會影響其軟段Tg，但對於高硬段含量及
高離子基含量的水性PU 之儲存模數與tan δ 溫度來說則會因層
狀矽酸鹽的介入而造成降低現象。在機械性質部分，趨勢大致與DMA 相同，對於高硬段含量及高離子基含量的水性PU(物理交
聯網狀結構較完整)之極限強度與起始模數會因層狀矽酸鹽的加
入而變差，但斷裂延伸率則是稍微增加的；對於物理交聯網狀結
構較不完整的水性PU 來說層狀矽酸鹽會具有補強效果使得其極
限強度與斷裂延伸率有所提升，但起始模數卻會下降。
第二部分是利用混摻的方式來把經由各種不同膨潤劑改質
過後的有機蒙特納土分散在陰離子型水性PU 中，以此來和第一
部分做比較；根據結果顯示層狀矽酸鹽於陰離子型水性PU 內之
分散性很差，有聚集的現象；但其熱裂解起始溫度與軟段裂解溫
度則有稍微的提升，此外機械性質的部分亦顯示出其比純水性
PU 的機械性質來的差，但其變差的程度卻比以同步聚合混成法
所製備的奈米複合材料來的小。

關鍵字(中)

★ 有機蒙特納土
★ 水性PU

關鍵字(英)

★ Waterborne polyurethane
★ montmorillonite

論文目次

目錄
摘要……………………………………………….…………….I
目錄……………………………………………………..….…III
圖目錄………………………………………………………..VII
表目錄……………………………………………….………..XI
第一章緒論…………………………………………………...1
第二章文獻回顧……………………………….......................5
2-1 水性PU……………………………………………...…….5
2-1-1 親水基的導入…………………………………………...5
2-1-2 PU 離子體…..…….…………………………………..…8
2-1-3 分散過程的機制…………………………...……………9
2-1-4 水性PU 主要製程………………………………...…….10
2-2 蒙特納土/高分子奈米複合材料………………...………16
2-2-1 蒙特納土…………………...……………...........16
2-2-2 蒙特納土與高分子間之作用力…………………….....22
2-2-3 蒙特納土在高分子中的分散型態…………………….24
2-2-4 蒙特納土/水性高分子的研究現況…………………....272-2-5 蒙特納土/聚胺基甲酸酯(PU)的研究現況………...….28
第三章實驗..…………………………………………….…..30
3-1 化學藥品與實驗儀器…………………………………....30
3-1-1 化學藥品……………………………………………….30
3-1-2 實驗儀器……………………………………………….32
3-2 實驗步驟………………………………………………....34
3-2-1 純陰離子型水性PU之製備…………………………...34
3-2-2 有機蒙拖土之製備………………………………….…35
3-2-3 混摻型陰離子水性PU/有機蒙拖土奈米複合材料之
製備……………………………………………….……35
3-2-4 同步聚合混成型陰離子水性PU/有機蒙拖土奈米複
合材料之製備………………………………………….36
3-2-5 成膜方式……………………………………………….38
3-2-6 NCO官能基濃度滴定………………………………….38
3-3 實驗分析方法………………………………………...….40
3-3-1 熱重損失分析(TGA)………………………….……….40
3-3-2 穿透式電子顯微鏡(TEM)…………………………..…40
3-3-3 動態機械分析(DMA)………………………………….40
3-3-4 X 光繞射分析(XRD)…………………………...………41V
3-3-5 拉伸機械性質分析…………………………….………41
3-3-6 粒徑分析…………………………………………….…42
3-3-7 紅外線光譜分析…………………………………...…..42
第四章結果與討論.................................................................42
4-1 合成………………………………………………….…..43
4-1-1 純陰離子型水性PU 合成之探討………………..……43
4-1-2 混摻型陰離子水性PU/有機蒙托土奈米複合材料合
成之探討………..…………………………………….43
4-1-3 同步聚合混成型陰離子水性PU/有機蒙托土奈米複
合材料合成之探討………..………………………….44
4-2 有機蒙托土於陰離子型水性PU 中之分散形態…….….45
4-2-1 以X 光繞射量測矽酸鹽層在陰離子型水性PU 奈米
複合材料中之層間距離…………..…….……………45
4-2-2 以穿透式電子顯微鏡觀察層狀矽酸鹽在水性PU 基
材之分散形態………………………..…………...…..46
4-3 陰離子型水性PU/有機蒙特納土奈米複合材料之紅外線
光譜分析(FTIR)………………………………...………..47
4-4 陰離子型水性PU/有機蒙特納土奈米複合材料之粒徑分
析………………………………………………………….48VI
4-5 陰離子型水性PU/有機蒙托土奈米複合材料之熱裂解
…………………………………………………………...49
4-6 陰離子型水性PU/有機蒙托土奈米複合材料之動態機
械性質……………………..……………………...……..52
4-7 陰離子型水性PU/有機蒙托土奈米複合材料之機械性
質………………………………………………….……..54
第五章結論…………………..…………………….………57
參考文獻……………………………………………………...84

參考文獻

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61. 黃世敏﹑陳登科*,2002 年高分子研討會論文

指導教授

陳登科(Teng-Ko Chen)

審核日期

2003-7-11

推文