乙烯酯 奈米二氧化钛之有机无机复合材料之研究（论文）.doc

摘要
　　　本研究利用塊狀聚合法來製備乙烯酯(vinyl ester)/二氧化鈦(titanium oxide)之奈米複合材料，製備時以不同含量重量百分比之二氧化鈦進行聚合，實驗中除比較添加不同含量二氧化鈦的乙烯酯，另外探討直接添加未經改質的奈米二氧化鈦(non-modified TiO2)和加入以MPS改質的奈米二氧化鈦(modified TiO2)之靜態機械性質(抗張強度與模數、耐衝擊強度和硬度)、動態機械性質(DMA)、熱性質(TGA、DSC)及物理性質提昇與改質乙烯酯性質程度差異。
　　　研究結果得知，經由傅立葉紅外線光譜(FTIR)分析，證實奈米二氧化鈦已成功改質。以XRD觀察乙烯酯/二氧化鈦奈米複合材料，顯示改質前後的二氧化鈦並不會改變其結晶型態。以SEM觀察改質對奈米二氧化與乙烯酯之間的結合力差異，得知改質過二氧化鈦與乙烯酯結合性較佳。機械性質方面，得知複合材料的抗張強度和耐衝擊強度測試皆會隨者奈米二氧化鈦的添加變硬變脆而下降，導致未改質二氧化鈦的機械性質優於改質的二氧化鈦。動態機械性質方面，Tg點隨者添加量的上升而上升。在熱性質方面，隨著奈米二氧化鈦添加量的增加，耐熱性效果提升更為顯著。
關鍵字：乙烯酯、二氧化鈦、奈米複合材料
Abstract
　　　In this paper we use bulk polymerization to produce nanocomposites of vinly ester /titanium oxide. The synthesis of nanocomposites materials include vinyl ester, and titanium oxide (include non-modify and modify). To investigate the improvement on the static mechanical and physical properties, dynamic mechanical analyzer (DMA), heat properties of vinly ester /titanium oxide nanocomposites. The static mechanical properties include tensile strength and modulus, impact strength and hardness. In the heat properties include thermogravimetric analyzer (TGA) and different scanning calorimeter (DSC).
　　　Different functional groups were grafted on the titanium oxide by Fourier transform infrared spectrometer(FTIR). The crystal structure of vinly ester /titanium oxide nanocomposites was determined at XRD and has no significant peak as that of pure vinly ester. It is observed that the modification influenced bound force between vinyl ester and titanium oxide by SEM, and discove modified titanium oxide best than non-modified titanium oxide of associativity. In the mechanical properties, the results had been down for tensile strength and impact strength because the Material has been Stiffening and Changes crisp. The non-modified titanium oxide was better than modified titanium oxide in the vinly ester /titanium oxide nanocomposites. The glass transition (tan δ peak) had been up, when vinyl ester filled of titanium oxide. In the heat properties, concentration of titanium oxide was refledted in amarked increase of heat-resistant.
Keywords: vinyl ester, titanium oxide, nanocomposites
目錄
謝誌 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 5
2-1 奈米材料的定義 5
2-2 奈米材料之特性與應用 5
2-3 奈米材料之分類 7
2-4 奈米複合材料的定義 9
2-5 奈米複合材料之起源與發展 9
2-6 奈米高分子複合材料製備方法 10
2-7 塊狀聚合法介紹 12
2-8 高分子複合材料的分散型態 13
2-9 二氧化鈦的性質與應用 15
2-10 填充劑改質 17
2-11 奈米高分子複合材料未來發展趨勢 18
    2-12 樹脂合成 20
2-12-1 乙烯酯(Vinyl ester)樹脂之合成 20
2-12-2 聚合技術探討 22
2-13 文獻回顧 24
第三章 實驗部分 26
3-1 實驗材料 26
3-2 實驗設備與儀器 27
3-3 實驗步驟 31
3-4 實驗流程 33
3-5 測試方法 34
3-5-1 傅立葉轉換紅外線光譜（FTIR）分析 34
3-5-2 粒徑分析 44
3-5-3 掃描式電子顯微鏡（SEM）成像分析 44
3-5-4 X光繞射分析（XRD） 46
3-5-5 穿透式電子顯微鏡分析（TEM） 51
3-5-6 硬度測試（Hardness test） 54
3-5-7 抗張測試(Tensile test) 54
3-5-8 耐磨耗測試（Wearing test） 56
3-5-9 耐衝擊強度測試（Impact Strength test） 57
3-5-10 動態機械性質(Dynamic Mechanical Analyzer,DMA) 58
3-5-11 接觸角(Contact Angle) 59
3-5-12 密度測試（Density test） 61
3-5-13 空孔率測試（Void content test） 61
3-5-14 微差掃描熱（DSC）分析 62
3-5-15 熱重量分析(Thermogravimetric Analyzer, TGA) 63
3-5-16 熱變形溫度(Heat deflection temperature) 64
3-5-17 維卡溫度(Vicat Temperature) 65
第四章 結果與討論 66
4-1 奈米複合材料形態學之探討 66
4-1-1 傅立葉轉換紅外線光譜分析(FT-IR) 66
4-1-2 粒徑分析 69
4-1-3 場發射電子顯微鏡分析(SEM) 71
4-1-4 X光繞射分析 (XRD) 81
4-1-5 穿透式電子顯微鏡分析 (TEM) 84
4-2 奈米複合材料機械性質之探討 89
4-2-1 硬度測試 (Hardness) 89
4-2-2 耐磨耗測試 (Wearing test) 92
4-2-3 抗張試驗 (Tensile test) 95
4-2-4 耐衝擊強度試驗 101
4-2-5 動態機械分析 (Dynamic Machanical Analysis) 103
4-3 奈米複合材料物理性質之探討 109
4-3-1 接觸角 (Contact Angle) 109
4-3-2 密度之探討 (Density test) 115
4-3-3 空孔率之探討 117
4-4 奈米複合材料熱性質之探討 119
4-4-1 熱重量分析(TGA) 119
4-4-2 微差掃描熱分析(DSC) 124
4-4-3 熱變形溫度 (Heat deflection temperature) 127
4-4-4 維卡溫度 (Vicat Temperature) 129
第五章 結論 131
第六章 參考文獻 133