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系統識別號 U0002-0508200622455200
中文論文名稱 顆粒型聚甲基丙烯酸甲酯/碳酸鐵複合材料之性質
英文論文名稱 Properties of Poly(Methyl Methacrylate) /Iron Carbonate (p) Composites
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 蕭鼎育
研究生英文姓名 Ding-Yu Xiao
電子信箱 693340290@s93.tku.edu.tw
學號 693340290
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-05-26
論文頁數 77頁
口試委員 指導教授-林清彬
指導教授-顏政雄
委員-張子欽
委員-蔡有仁
中文關鍵字 聚甲基丙烯酸甲酯  甲醇  氯化鐵  複合物 
英文關鍵字 polymethyl methacrylate(PMMA)  methanol  FeCl3•6H20  cosolvent  crystallization  iron carbonate  baking 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究係以含有飽和氯化鐵/甲醇潛溶劑之PMMA試片為長晶基材,通入飽和碳酸氨形成碳酸鐵結晶,製成高分子基複合材料,本文將分PMMA於潛溶劑中的質傳行為、質傳試片的長晶與結晶試片以及結晶試片烘烤後的性質分析四部分做探討。實驗結果顯示PMMA於氯化鐵/甲醇潛溶劑之質傳過程為吸熱反應,氯化鐵對Case I擴散之擴散係數、Case II擴散之擴散速率、Case I擴散活化能及Case II擴散活化能有不同影響試片,溶漲界面在會合前會有明顯膨脹之現象。質傳後長晶試片中,碳酸鐵結晶形成由邊緣兩側開始,其晶粒成長大小由邊緣到試片中心有縮小的趨勢。對可見光及紫外光穿透光譜分析,氯化鐵/甲醇潛溶劑飽和質傳及長晶試片,當質傳溫度及濃度較高時,在1240 cm-1、1380 cm-1有產生新的吸收峰,烘烤過後整體的吸收峰強度比烘烤試片前,明顯強上許多。另外,氯化鐵/甲醇潛溶劑系統長晶試片,隨質傳溫度及質傳濃度的增加,試片之玻璃轉換溫度有上升的趨勢。氯化鐵/甲醇潛溶劑飽和質傳及長晶試片烘烤後,隨著質傳溫度及濃度較高時,會增加PMMA材料的脆性。氯化鐵/甲醇潛溶劑系統長晶試片烘烤後,隨質傳濃度的增加,試片之硬度有上升的趨勢。
英文摘要 This research was proposed to study on the crystallization substrates which have been mass transport of methanol mixed with ferric chloride hexahydrate (FeCl3•6H2O) in poly(methyl methacrylate) (PMMA) and react with ammonium carbonate to produce iron carbonate crystallization. This research will be divided into four portions to study on the mass transport of cosolvent in poly(methyl methacrylate)、the crystallization condition of the substrates vs. the properties of the crystallization specimen and the character after baking. The experimental results indicate that the mass transport of this two cosolvent in poly(methyl methacrylate) (PMMA) is an endothermic process. The two saline have different influence on the diffusion coefficient for CaseⅠ, the diffusion velocity for CaseⅡ, the activation energy of diffusion coefficient in CaseⅠtransport and the activation energy of diffusion velocity for CaseⅡ.The FTIR spectrum of the specimen with the iron carbonate crystallization shows the new absorption peak at 1240cm-1and 1380 cm-1. In addition, the glass transition temperature (Tg) of the specimen with iron carbonate crystallization will rise as the increase of mass transport temperature and concentration. After backing, as the quality spreads temperature and when the consistency is higher, brittleness of PMMA material is increasing.
論文目次 總目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
總目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅶ
表目錄 XI
壹、導論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 2
1-2.1聚甲基丙烯酸甲酯簡介 2
1-2.2高分子中的質傳行為 4
1-2.2.1質傳的分類 6
1-2.3影響質傳之因素 9
1-2.4陡峭面移動 9
1-3結晶概論 11
1-3.1過飽和度 11
1-3.2化學氣相沈積法 13
1-2研究範疇 14
貳、實驗設計 16
2-1 實驗設備與材料 16
2-1.1 實驗藥品 16
2-1.2 實驗器材 16
2-2 質傳實驗 17


2-2.1 試片製備 17
2-2.2溶劑準備 17
2-2.3 質傳實驗 17
2-3 試片劈裂面之製造及觀察 18
2-4 結晶實驗 18
2-5烘烤試片 18
2-6 X-光繞射分析(XRD) 19
2-7光學顯微鏡(Optical Microscope) 19
2-8掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy) 19
2-9 DSC測試 19
2-10FTIR測試 19
2-11拉伸試驗 20
2-12硬度測試 20
參、結果與討論 22
3-1 質傳行為 22
3-2 結晶實驗 24
3-3 光譜分析 25
3-3.1 X-光繞射分析 25
3-3.2霍氏轉換紅外光譜分析 26
3-4 拉伸試驗 27
3-5 熱性質 28
3-6 硬度性質 29
肆、結論 73
伍、參考文獻 75


圖目錄
圖 1-1 溶解度曲線圖 15
圖 2-1拉伸試片規格示意圖 21
圖 3-1 PMMA在氯化鐵/甲醇潛溶劑系統質傳之溶劑吸收重量(Mt/Mo)對時間的變化;質傳濃度(a) 6g/100g;(b) 7g/100g;(c) 8g/100g;(d) 9g/100g…………………………………………31
圖 3-2不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳系統平衡吸收量(ESC)之van’t Hott圖 33
圖 3-3 氯化鐵/甲醇溶劑之濃度與平衡吸收量(ESC)之指數關係 34
圖 3-4不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳系統(a)D值(b)V值之Arrhenius圖 35
圖 3-5試片溶漲界面示意圖 36
圖 3-6氯化鐵/甲醇潛溶劑(濃度7g/100g)質傳PMMA並完全解析後 劈裂面之100倍OM照片;質傳溫度(Ⅰ) 60℃;(Ⅱ) 55℃;(Ⅲ) 50℃;(Ⅳ) 45℃;(Ⅴ) 40℃;質傳時間(a) 5mins;(b) 15mins;(c) 30mins;(d) 1hrs;(e) 2hrs;(f) 4hrs;(g) 6hrs;(h) 7hrs 38
圖 3-7不同溫度下,濃度6g/100g氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片溶漲陡峭面對時間之關係圖 39
圖 3-8不同溫度下,濃度7g/100g氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片溶漲陡峭面對時間之關係圖 39
圖 3-9不同溫度下,濃度8g/100g氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片溶漲陡峭面對時間之關係圖 40
圖 3-10不同溫度下,濃度9g/100g氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片溶漲陡峭面對時間之關係圖 40
圖 3-11 PMMA在氯化鐵/甲醇潛溶劑系統質傳後通碳酸銨長晶的試片增量與質傳時間關係圖;質傳溫度(a) 60℃;(b) 55℃;(c) 50℃;(d) 45℃;(e) 40℃ 42
圖 3-12 60℃氯化鐵/甲醇潛溶劑(濃度9g/100g)質傳並通飽和碳酸銨長晶後劈裂面之SEM 照片(a)10000 倍,上方為邊緣(b)5,000 倍,上方為邊緣(c)從試片表面至中心,結晶平均粒徑的改變(d)若通入碳酸銨的時間拉長,試片中央的結晶狀況………………………………………………………………..44
圖 3-13 60℃氯化鐵/甲醇潛溶劑(濃度9g/100g)質傳並通飽和碳酸銨長晶後劈裂面之SEM 照片,在陡峭面上會有結晶產生 45
圖 3-14 (a)PMMA;(b)吸收6g/100g氯化鐵/甲醇至飽和並完全解析PMMA;(c)吸收6g/100g氯化鐵/甲醇並通入碳酸銨PMMA之;(d)純FeCl3;(e)純(NH4)CO3之XRD分析圖………………………………………………………………..47
圖 3-15各種不同物件之XRD圖譜比較圖 48
圖 3-16霍氏轉換紅外光譜- PMMA 49
圖 3-17霍氏轉換紅外光譜6g/100g(a)40℃(b) 45℃(c)50℃(d)55℃(e)60℃不同溫度下質傳試片且通入碳酸銨長晶試片與烘烤後之圖譜比較 52
圖 3-18霍氏轉換紅外光譜(a)6g/100g不同溫度氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片與PMMA之比較(b) 6g/100g不同溫度氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳試片加上烘烤過與PMMA之比較 54
圖 3-19 PMMA之拉伸破斷面型態之SEM照片(放大倍率100倍) 56
圖 3-20溫度40℃下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶液飽和直傳且通入碳酸氨結晶試片拉伸破裂面型態(a)6g/100g (b)7g/100g (c)8g/100g (d)9g/100g 的SEM照片(放大倍率100倍) 58
圖 3-21溫度45℃下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶液飽和直傳且通入碳酸氨結晶試片拉伸破裂面型態(a)6g/100g (b)7g/100g (c)8g/100g (d)9g/100g的SEM照片(放大倍率100倍) 60
圖 3-22溫度50℃下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶液飽和直傳且通入碳酸氨結晶試片拉伸破裂面型態(a)6g/100g (b)7g/100g (c)8g/100g (d)9g/100g的SEM照片(放大倍率100倍)……………………………………………………………….62
圖 3-23溫度55℃下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶液飽和直傳且通入碳酸氨結晶試片拉伸破裂面型態(a)6g/100g (b)7g/100g (c)8g/100g (d)9g/100g的SEM照片(放大倍率100倍) 64
圖3-24溫度60℃下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶液飽和直傳且通入碳酸氨結晶試片拉伸破裂面型態(a)6g/100g (b)7g/100g (c)8g/100g (d)9g/100g的SEM照片(放大倍率100倍) 66
圖 3-25將試片以160 ℃烘烤2小時後,試片表面型態圖(a)原本PMMA未烘烤(b) 原本PMMA烘烤後(c) 試片經60℃氯化鐵/甲醇潛溶劑(濃度9g/100g)質傳並通飽和碳酸銨長晶後未烘烤(d) 試片經60℃氯化鐵/甲醇潛溶劑(濃度9g/100g)質傳並通飽和碳酸銨長晶後烘烤烘烤後 67
圖 3-26固定溫度下,不同濃度氯化鐵/甲醇潛溶劑飽和質傳且通入碳酸銨結晶試片之玻璃轉換溫度( Tg ) ,(a)40℃(b) 45℃(c)50℃(d)55℃(e)60℃ 71




表目錄
表 3-1 PMMA在氯化鐵/甲醇潛溶劑系統質傳之Case Ι擴散係數(D),CaseⅡ質傳速率(v)和平衡吸收量(ESC) 32
表 3-2 氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳系統之Case Ι活化能(ED),CaseⅡ活化能(Ev)和混合熱(ΔH) 33
表 3-3 PMMA經氯化鐵/甲醇潛溶劑質傳至飽和,且通入碳酸銨結晶試片,接著烘烤後之試片的拉伸試驗結果 55
表 3-4 PMMA經氯化鐵/甲醇潛溶劑飽和質傳且通入碳酸銨結晶試片之玻璃轉換溫度( Tg ) 68
表 3-5 PMMA經氯化鐵/甲醇潛溶劑飽和質傳且通入碳酸銨結晶試片,烘烤後之硬度性質-微小維克氏硬度測試 72
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