系統識別號 | U0002-0508200911210500 |
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DOI | 10.6846/TKU.2009.00129 |
論文名稱(中文) | 水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜之製備與性質分析 |
論文名稱(英文) | Preparation and characterization of waterborn polyurethane-nanogold composite films |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 化學工程與材料工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Chemical and Materials Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 97 |
學期 | 2 |
出版年 | 98 |
研究生(中文) | 陳怡岑 |
研究生(英文) | Yi-Tsen Chen |
學號 | 696401446 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2009-07-23 |
論文頁數 | 79頁 |
口試委員 |
指導教授
-
張朝欽(ccchang@mail.tku.edu.tw)
委員 - 張正良(chlchang@mail.tku.edu.tw) 委員 - 張雍(changyung0307@gmail.com) |
關鍵字(中) |
奈米金 水性聚胺基甲酸酯 水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜 |
關鍵字(英) |
nanogold waterborne polyurethane waterborne polyurethane-nanogold composite film |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本研究成功的製備出兩種系列的水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜。第一種是分別以1,4-BD與1-thioglycerol為鏈延長劑來合成水性聚胺基甲酸酯微球,以其作為保護劑來還原金鹽,利用相關官能基與奈米金鍵結,製備水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜,再以UV-vis和TEM來証實奈米金的形成。另外一種奈米金複合膜除使用1,4-BD外還使用含羥基硫醇包覆的奈米金作為鏈延長劑,將奈米金以共價鍵的方式結合在水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜中。利用不同製備方式與不同含量的奈米金形成的複合膜,來討論奈米金對於複合膜結構與性質的影響。 利用TEM與DLS來分析PU微球,以1-thioglycero1為鏈延長劑的水性聚胺基甲酸酯會因含有硫醇官能基使微球的分散穩定性較好,而有奈米金存在會提升分散的穩定性。再以 AFM、EDXS、SEM、ESCA FT-IR、EA、GPC與UV-vis觀察複合膜的形態與結構,以及使用TGA、DMA及應力-應變測試來分析複合膜的性質。 |
英文摘要 |
Two series of waterborn polyurethane-nanogold composite films were prepared successfully in this study. In the first series, two different chain extenders, 1,4-butyldiol and 1-thioglycerol, were separately used to synthesis the distinct main-chain of waterborn polyurethane microspheres. The presence of the polyurethane protected the gold nanoparticles, and the formation of gold nanoparticles was confirmed by means of UV–vis and TEM. In another series, the composite films were prepared by using two chain extenders, 1,4-butyldiol and hydroxy-containing thiol-coated gold, at the same time. The nanogold bonded in the waterborn polyurethane structure by the covalent bond. TEM and DLS results showed that waterborn polyurethane microspheres, containing thiol functional groups have the better dispersive stability. The presence of nanogold can improve the dispersive stability of the microspheres. AFM, EDXS, SEM, ESCA, FT-IR, EA, GPC, and UV-vis examined the morphology and structure of the prepared composite films. TGA, DMA and stress-strain tests characterized the properties of composite films. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機與方法 2 第二章 文獻回顧 3 2-1 水性聚胺基甲酸酯 3 2-1-1 離子型水性聚胺基甲酸酯 3 2-1-2 水性聚胺基甲酸酯在生醫的應用 5 2-2 高分子複合材料 6 2-2-1 高分子微球-奈米金複合材料 6 2-2-2 水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合材料 7 第三章 實驗部份 9 3-1 實驗藥品 9 3-1-1 奈米金製備藥品 9 3-1-2 水性聚胺基甲酸酯製備藥品 10 3-2 實驗步驟 12 3-2-1 水性聚胺基甲酸酯合成 12 3-2-2 水性聚胺基甲酸酯/奈米金複合材料製備 14 3-2-3水性聚胺基甲酸酯/ MUD-Au複合材料製備 15 3-3 實驗儀器 17 第四章 結果與討論 22 4-1 水性聚胺基甲酸酯/奈米金複合形態分析 22 4-1-1粒徑分析 22 4-1-2 TEM結構鑑定 23 4-2 水性聚胺基甲酸酯性質-奈米金複合膜結構分析 30 4-2-1 FTIR光譜分析 30 4-2-2元素分析 32 4-2-3分子量分析 32 4-2-4 ESCA結構分析 33 4-2-5 SEM微結構鑑定 34 4-2-6能量光譜分析結果(EDXS) 38 4-2-7 AFM表面結構分析 40 4-3 水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合膜性質 47 4-3-1 UV-Vis光譜分析 47 4-3-2 TGA熱分析 48 4-3-3 DMA分析 50 4-3-4 應力-應變測試 53 第五章 結論 54 第六章 未來研究方向 56 參考文獻 56 附錄 60 表目錄 表3-1水性聚胺基甲酸酯成份組成表 13 表3-2奈米複合材料與奈米金組成 15 表3-3 水性聚胺基甲酸酯/MUD-Au複合材料成份組成表 16 表4- 1 WPU及WPU/Au複合材料粒徑分析數值 23 表4- 2 WPU及WPU/Au複合材料電位分析數值 23 表4- 3 完整水性聚胺基甲酸酯主要官能基之特徵吸收峰 30 表4- 4 WPUD之元素分析 32 表4- 5 WPUS之元素分析 32 表4- 6 WPUD及WPUS之分子量分析 32 表4- 7 WPUD、WPUD1及WPUD2複合膜之截面EDAX元素分佈總表 39 表4- 8 WPUS、WPUS1及WPUS2複合膜之截面EDAX元素分佈總表 39 表4- 9 WPUM1、WPUDM2及WPUM3複合膜之截面EDAX元素分佈總表 39 表4- 10 WPU/Au複合材之平均粗造度與電壓總表 41 表4- 11 WPUD、WPUD1及WPUD2複合膜之TGA分析結果整理 49 表4- 12 WPUS、WPUS1及WPUS2複合膜之TGA分析結果整理 49 表4- 13 WPUM1、WPUDM2及WPUM3複合膜之TGA分析結果整理 49 表4- 14 WPU及其複合膜之DMA結果整理 51 表4- 15 不同鏈延長劑合成WPU及其複合膜之應力-應變結果整理 53 圖目錄 圖2- 1 二步驟法聚合聚胺基甲酸酯 4 圖2- 2 鏈節性聚胺基甲酸酯的型態模型 4 圖3-1 水性聚胺基甲酸酯製備流程圖 14 圖3-2 水性聚胺基甲酸酯-奈米金複合材料製備 15 圖3-3水性聚胺基甲酸酯/MUDAu (WPUM-Au)製備流程圖 16 圖4- 1 WPUD不同倍率下之TEM 24 圖4- 2 WPUD1不同倍率下之TEM 25 圖4- 3 WPUD2不同倍率下之TEM 26 圖4- 4 WPUS1複合材料不同倍率下之TEM 26 圖4- 5 WPUS2複合材料不同倍率之TEM 27 圖4- 6 WPUM1複合材料不同倍率之TEM 28 圖4- 7 WPUM2複合材料不同倍率之TEM 28 圖4- 8 WPUM3複合材料不同倍率之TEM 29 圖4- 9 WPUD及其複合材料之ATR-IR圖譜 31 圖4- 10 WPUS及其複合材料之ATR-IR圖譜 31 圖4- 11 WPUM複合材料之ATR-IR圖譜 31 圖4- 12 WPUS複合膜之ESCA圖 33 圖4- 13 WPUD膜之截面SEM圖 34 圖4- 14 WPUD1複合膜之截面SEM圖 35 圖4- 15 WPUD2複合膜之截面SEM圖 35 圖4- 16 WPUS膜之截面SEM圖 36 圖4- 17 WPUS1複合膜之截面SEM圖 36 圖4- 18 WPUS2複合膜之截面SEM圖 37 圖4- 19 WPUM1複合膜之截面SEM圖 37 圖4- 20 WPUM2複合膜之截面SEM圖 38 圖4- 21 WPUD2複合膜之截面Mapping圖(Au元素) 40 圖4- 22 WPUS2複合膜之截面Mapping圖(Au、S元素) 40 圖4- 23 WPUD複合膜表面AFM地勢圖(3x3 μm) 41 圖4- 24 WPUD複合膜表面AFM相圖 (3x3 μm) 42 圖4- 25 WPUD複合膜表面AFM地勢圖 (1x1 μm) 42 圖4- 26 WPUD複合膜表面AFM相圖 (1x1 μm) 43 圖4- 27 WPUS複合膜表面AFM地勢圖(3x3 μm) 43 圖4- 28 WPUS複合膜表面AFM相圖(3x3 μm) 44 圖4- 29 WPUS複合膜表面AFM地勢圖(1x1 μm) 44 圖4- 30 WPUS複合膜表面AFM相圖(1x1 μm) 45 圖4- 31 WPUM複合膜表面AFM地勢圖 ( 3x3 μm) 45 圖4- 32 WPUM複合膜表面AFM相圖(3x3 μm) 46 圖4- 33 WPUM複合膜表面AFM地勢圖(1x1 μm) 46 圖4- 34 WPUM複合膜表面AFM相圖(1x1 μm) 47 圖4- 35 WPUD2(左)與WPUS2(右)之UV圖 48 圖4- 36 WPUD、WPUD1及WPUD2複合膜之溫度對Tan delta圖 51 圖4- 37 WPUS、WPUS1及WPUS2複合膜之Tan delta圖 52 圖4- 38 WPUM1、WPUM2及WPUM3複合膜之Tan delta圖 52 |
參考文獻 |
1. Nina M.K., Lamba, Kimberly A. Woodhouse, Stuart L. Cooper, Polyurethanes in biomedical applications. 1998, Boca Raton :: CRC Press. 2. Pinchuk., L., J Biomater Sci Polym. 6 ed. 1994. 3. Michael D. Lelah, Stuart L. Cooper, Polyurethanes in medicine. 1986: p. 43-86. 4. Ken Stokes, Rick McVenes, James M. Anderson, Polyurethane elastomer biostability. Journal of biomaterials applications, 1995-Apr. 9 (4): p. 321-54. 5. Shan-hui Hsu, Zu-Chang Lin, Biocompatibility and biostability of a series of poly(carbonate)urethanes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2004. 36(1): p. 1-12. 6. Elizabeth M. Christenson, Michael J. Wiggins, James M. Anderson, Anne Hiltner, Surface modification of poly(ether urethane urea) with modified dehydroepiandrosterone for improved in vivo biostability. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2005. 73A(1): p. 108-115. 7. Mark A. Schubert, Michael J. Wiggins, James M. Anderson, Anne Hiltner, Comparison of two antioxidants for poly(etherurethane urea) in an accelerated in vitro biodegradation system. Journal of Biomedical Materials Research, 1997. 34(4): p. 493-505. 8. Ismail H., Freakley P. K., Sheng E., The effect of carbon black particle size on multifunctional additive-carbon black interaction. European Polymer Journal, 1995. 31(11): p. 1049-1056. 9. Hai-Ying Gu, Zhong Chen, Rong-Xiao Sa, Su-Su Yuan, Hong-Yuan Chen, Yi-Tao Ding, Ai-Min Yu, The immobilization of hepatocytes on 24-sized gold colloid for enhanced hepatocytes proliferation. Biomaterials, 2004. 25(17): p. 3445-3451. 10. 蘇育材, 以主鏈帶硫醇基之水性聚胺基甲酸酯製備奈米金的催化性質研究. 2008: 淡江大學化學工程與材料工程學系碩士班. 11. 翁仲慶, 水性聚胺基甲酸酯-奈米金奈米複合材料之製備與性質分析. 2006: 淡江大學化學工程與材料工程學系碩士班. 12. 張崇學, 聚胺基甲酸酯-奈米金奈米複合材料結晶行為研究. 2006: 淡江大學化學工程與材料工程學系碩士班. 13. Dieterich D., Keberle W., Witt H., Aqueous Dispersions of Polyurethane Ionomers. Angewandte Chemie International Edition, 1970. 9 (40). 14. Egboh , S.H., Journal of Macromolecular Science, Part A, 1984. 21(1): p. 35 15. 相孟琳, 陰離子型水性PU塗佈劑之合成及其物性之探討. 2004, 中國文化大學應用化學研究所碩士班. 16. James H.S., Ken B. Lewis, Buddy D. Ratner, Stuart L. Cooper, Effect of polyol type on the surface structure of sulfonate-containing polyurethanes. Journal of Biomedical Materials Research, 1993. 27(6): p. 735-745. 17. Kazuo Isama, Shigeo Kojima, Akitada Nakamura, Phase studies of a urethane model compound and polyether macroglycols by infrared spectroscopy and the relationship between eutectic composition of soft segment and blood compatibility. Journal of Biomedical Materials Research, 1993. 27(4): p. 539-545. 18. Timothy G. Grasel, Stuart L. Cooper, Properties and biological inteactions of polyurethane anionomers: Effect of sulfonate incorporation. Journal of Biomedical Materials Research, 1989. 23(3): p. 311-338. 19. Patricia M. Frontini, Marta Rink, Andrea Pavan, Development of polyurethane engineering thermoplastics. I. Preparation and structure. Journal of Applied Polymer Science, 1993. 48(11): p. 2003-2022. 20. Chr. Strøbecha, Polyurethane adhesives. International Journal of Adhesion and Adhesives, 1990. 10(3): p. 225-228. 21. Shan-hui Hsu, Zu-Chang, Lin, Biocompatibility and biostability of a series of poly(carbonate)urethanes. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2004. 36(1): p. 1-12. 22. Ho Youk Ji, Preparation of gold nanoparticles on poly(methyl methacrylate) nanospheres with surface-grafted poly(allylamine). Polymer, 2003. 44(18): p. 5053-5056. 23. Wei Liu, Xinlin Yang, Wenqiang Huang, Catalytic properties of carboxylic acid functionalized-polymer microsphere-stabilized gold metallic colloids. Journal of colloid and interface science, 2006. 304(1): p. 160-5. 24. Wei Liu, Xinlin Yang, Lei Xie, size controlled gold nanocolloids on polymer microsphere-stabilizer via interaction between functional groups and gold nanocolloids Journal of colloid and interface science 2007. 13(2): p. 494-502. 25. J.L. Ou, C.P. Chang, Y. Sung, K.L. Oud, C.C. Tseng, H.W. Ling , M.D. Ger, Uniform polystyrene microspheres decorated with noble metal nanoparticles for med without using extra reducing agent Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2007. 305: p. 36–41. 26. Chih-Wei Chou, Shan-hui Hsu, Han Chang, Sheng-Mao Tseng, Hong-Ru Lin,, Enhanced thermal and mechanical properties and biostability of polyurethane containing silver nanoparticles. Polymer Degradation and Stability, 2006. 91(5): p. 1017-1024. 27. Shan-hui Hsu, Chih-Wei Chou, Enhanced biostability of polyurethane containing gold nanoparticles. Polymer Degradation and Stability, 2004. 85(1): p. 675-680. 28. Chih-Wei CHOU, Shan-Hui HSU, Pey-Hwa, WANG, Biostability and biocompatibility of poly(ether)urethane containing gold or silver nanoparticles in a porcine model. Journal of biomedical materials research. Part A , 2008. 84(3): p. 785-94. 29. Shan-hui Hsu, C.-M.T., Hsiang-Jung Tseng, Biocompatibility of poly(ether)urethane-gold nanocomposites. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 2006. 79A(4): p. 759-770. 30. Shan-hui Hsu, Chih-Wei Chou, Sheng-Mao Tseng, Enhanced Thermal and Mechanical Properties in Polyurethane/Au Nanocomposites. Macromol. Mater. Eng. , 2004. 289(1096): p. 1101 31. Shan-hui Hsu, Cheng-Ming Tang, Hsiang-Jung Tseng, Gold Nanoparticles Induce Surface Morphological Transformation in Polyurethane and Affect the Cellular Response. Biomacromolecules, 2008. 9(1): p. 241-248. 32. Shan-hui Hsu, Cheng-Ming Tang, Hsiang-Jung Tseng, Biostability and biocompatibility of poly(ester urethane)-gold nanocomposites. Acta Biomaterialia, 2008. 4(6): p. 1797-1808. 33. Kim, T.K. and B.K. Kim, Preparations and properties of polyurethane aqueous dispersion from uncatalyzed systems of H12MDI, PTAd/bisphenol A polyol, and DMPA Colloid & Polymer Science, 1991. 269(9): p. 889-894. 34. Kim, C.K.K., Byung Kyu; Jeong, H. M., Aqueous dispersion of polyurethane ionomers from hexamethylene diisocyanate and trimellitic anhydride. Colloid and Polymer Science 1991. 269(9). 35. Dieterich, D., Prog. Org. Coatings, 1981. 9: p. 281. 36. Shan-hui Hsu, Jen-yu Chen, Enhanced biostability by using butenediol as chain extenders in the synthesis of poly(ether)urethanes. Polymer Degradation and Stability, 1999. 65(3): p. 341-345. 37. Barbara H. Stuart, Polymer analysis. 2002: John Wiley & Sons, Ltd. 38. Antonio Laguna, Modern superamolecular gold chemistry (Gold-metal interactions and applications). 2008: WILEY-VCH. 39. Gottfried W. ehrenstein, gabriela Riedel, Pia Trawiel, Thermal analysis of plastics in Theory and practice. 2004, Hanser. 40. 姚國鍇, 以主鏈帶硫醇之聚胺基甲酸酯製備奈米金奈米複合材料及其性質分析. 2008: 淡江大學化學工程與材料工程學系碩士班. 41. T. A. Speckhard, K. K. S. Hwang, S. L. Cooper, Properties of polyisobutylene polyurethane bloch copolymers - 3.Hard segments based on 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate (H12MDI) and butane diol. Polymer, 1985. 26: p. 70. |
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