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系統識別號 U0002-0308200909405400
中文論文名稱 DBS奈米細纖維對生物可分解高分子PLLA結晶行為與形態學的影響
英文論文名稱 The effects of DBS nanofibrils on the crystallization behaviors and morphologies of biodegradable PLLA.
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 化學工程與材料工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Chemical and Materials Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生中文姓名 陳柏瑜
研究生英文姓名 Po-Yu Chen
學號 696401362
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-23
論文頁數 69頁
口試委員 指導教授-賴偉淇
委員-廖文彬
委員-鄭廖平
中文關鍵字 聚乳酸  奈米纖維  山梨醇  形態學 
英文關鍵字 PLA  nanofibrils  DBS  morphology 
學科別分類
中文摘要 本研究為探討二苯亞甲基山梨醇(DBS)奈米纖維形成與聚乳酸(PLA)結晶成長之間的關係。利用溶液鑄膜法將DBS均勻分散於PLA中,添加不同的DBS含量與選用不同的結晶溫度,來進一步觀察PLA球晶成長之變化。我們發現在結晶溫度大於120℃且DBS含量大於3 wt%時,會在偏光顯微鏡(POM)的觀測下出現罕見的同心圓結構。因此我們進一步利用掃描式電子顯微鏡(SEM)來觀察球晶成長與纖維形成的時間關係,推得了一系列變化的時間軸,再經由核磁共振光譜儀(NMR)確認DBS的添加確實改變了PLA結晶的形態與雙折射性質。而在微差掃瞄熱卡計(DSC) 與X射線繞射儀(XRD)的分析中,我們發現DBS的添加影響了PLA結晶的臨界溫度,使PLA結晶更容易趨向規則性較高的α型態。
英文摘要 This research focus on the interaction between DBS nanofibrils formation and PLA crystallization. We use solution casting process to mix DBS and PLA, adding different quantity of DBS and using different crystallization temperature to observe the change of PLA. The observation of morphology by POM shows that when DBS content is over 3 wt% and crystallization temperature is higher than 120℃, a concentric circles structure will appear. Therefore, we make a further observation of SEM to find out the timeline of PLA spherulite growth and DBS nanofibrils formation. With the results of NMR spectrum, we can confirm that the addition of DBS truly changed the morphology and birefringence of PLA crystal. From the analysis of DSC and WAXD patterns, we found that the addition of DBS affect the critical temperature of the crystallization of PLA, and leading PLA crystallization to a higher order α form.
論文目次 目錄
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究目的 3
第二章 文獻回顧與基礎理論 4
2-1結晶理論 4
2-2球晶 5
2-3結晶動力學 7
2-3 PLA結晶型態概述 9
2-4 DBS簡介 11
第三章 實驗 13
3-1實驗藥品 13
3-2實驗設備 14
3-3實驗流程 17
3-3-1 DBS結構與形態觀測 17
3-3-2 DBS/PLA溶液製備 17
3-3-3 GPC分子量測試 18
3-3-4 TGA熱重損失測試 18
3-3-5 DSC壓錠方式 18
3-3-6 DSC等溫結晶量測 18
3-3-7 DSC非等溫結晶量測 19
3-3-8 POM等溫結晶觀測 19
3-3-9 SEM微結構觀測 19
3-3-10 XRD結晶型態觀測 19
3-4研究流程圖 20
第四章 結果與討論 21
4-1結構與形態學 21
4-1-1 DBS的結構與形態學 21
4-1-2 DBS/PLA的結構與形態學 25
4-1-3 DBS/PLA中DBS纖維之形成 35
4-2 DBS/PLA結晶行為 47
4-2-1 DBS/PLA非等溫結晶與熔融行為觀測 47
4-2-2 PLA熔融行為觀測 49
4-2-3 DBS/PLA熔融行為觀測 51
4-2-4 DBS/PLA球晶成長速率與晶核數 55
4-2-5 DBS/PLA WAXD結晶型態分析 63
第五章 結論 67
參考文獻 68

表目錄
表2-1 Avrami指數與成核成長機制關係表 9
表2-2 PLA結晶單位晶胞參數 10
表4-1 DSC 2nd升溫數據 (10℃/min) 47
表4-2 DSC 2nd升溫數據 (5℃/min) 48
表4-3 PLA在不同結晶溫度下結晶的DSC 2nd升溫曲線吸放熱峰溫度 50
表4-4 DBS/PLA等溫結晶後的2nd升溫曲線吸放熱峰溫度 52
表4-5 WAXD (200)/(110)繞射峰位置比較表 64

圖目錄
圖1-1合成高分子量聚乳酸流程圖 1
圖1-2 L-lactic acid與D-lactic acid之結構式 1
圖1-3 DBS結構式 2
圖1-4 DBS奈米纖維SEM圖 2
圖2-1有邊晶粒模式示意圖 5
圖2-2折疊鏈晶片模式示意圖 5
圖2-3偏光顯微鏡下成長的PLA球晶(a) none (b) γ = 137 nm (c) γ = 530 nm 6
圖2-4結晶速率與結晶溫度關係圖 8
圖2-5 DBS結構式 11
圖2-6 DBS衍生物結構式 11
圖4-1高濃度DBS的POM與SEM圖 21
圖4-2稀薄DBS的POM圖(γ = 137nm) 22
圖4-3未升溫稀薄DBS的SEM圖 23
圖4-4稀薄DBS纖維成長後的POM與SEM圖 24
圖4-5不同DBS含量的PLA在120℃結晶溫度下的POM圖 28
圖4-6 0 wt% DBS/PLA在120℃結晶的表面SEM圖 29
圖4-7 1 wt% DBS/PLA在120℃結晶的表面SEM圖 30
圖4-8 2 wt% DBS/PLA在120℃結晶的表面SEM圖 31
圖4-9 3 wt% DBS/PLA在120℃結晶的表面SEM與POM圖 32
圖4-10 4 wt% DBS/PLA在120℃結晶的表面SEM圖 33
圖4-11 DBS纖維與晶界相對位置示意圖 34
圖4-12添加3 wt% DBS之PLA球晶成長POM圖 39
圖4-13 3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃ 10分鐘的SEM圖 40
圖4-14 3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃ 20分鐘的SEM圖 41
圖4-15 3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃ 30分鐘的SEM圖 42
圖4-16 3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃ 40分鐘的SEM圖 43
圖4-17 PLA等溫結晶120℃ 40分鐘的SEM圖 44
圖4-18 DBS纖維與PLA球晶成長關係示意圖 44
圖4-19乙醇蝕刻後3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃的POM圖 45
圖4-20乙醇蝕刻後3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃表面SEM圖 45
圖4-21乙醇蝕刻後3 wt% DBS/PLA等溫結晶120℃的1H-NMR光譜圖 46
圖4-22 DBS 1H-NMR光譜圖 46
圖4-23快速冷卻後的DSC升溫曲線(升溫速率10℃/min) 48
圖4-24快速冷卻後的DSC升溫曲線(升溫速率5℃/min) 49
圖4-25 PLA在不同結晶溫度下結晶的DSC 2nd升溫曲線 50
圖4-26由Hoffman-Weeks預測PLA平衡熔點圖 51
圖4-27 DBS/PLA等溫結晶後的2nd升溫曲線 53
圖4-28 Hoffman-Weeks預測DBS/PLA平衡熔點圖 54
圖4-29晶核數與結晶溫度關係圖 56
圖4-30 (a)PLA球晶半徑與時間關係圖 (b)不同DBS含量之PLA球晶成長速率 56
圖4-31 PLA於結晶溫度90℃下球晶隨時間的變化之POM圖 57
圖4-32 PLA於結晶溫度100℃下球晶隨時間的變化之POM圖 58
圖4-33 PLA於結晶溫度110℃下球晶隨時間的變化之POM圖 59
圖4-34 PLA於結晶溫度120℃下球晶隨時間的變化之POM圖 60
圖4-35 PLA於結晶溫度130℃下球晶隨時間的變化之POM圖 61
圖4-36 PLA於結晶溫度140℃下球晶隨時間的變化之POM圖 62
圖4-37 PLA在不同結晶溫度下的WAXD圖 63
圖4-38添加不同含量DBS在不同結晶溫度下的WAXD圖 65
圖4-39 DBS與PLA親水、疏水端表示圖 66
圖4-40 DBS誘使PLA規則化示意圖 66
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