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系統識別號 U0002-2008200815485800
中文論文名稱 以主鏈帶硫醇之聚氨基甲酸酯製備奈米金奈米複合材料及其性質分析
英文論文名稱 Preparation and Characterization of Gold Nanocomposite by Polyurethane Containing Thiol Groups on the Chain Side
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 96
學期 2
出版年 97
研究生中文姓名 姚國鍇
研究生英文姓名 Gwo-Kae Yao
學號 695400647
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2008-07-23
論文頁數 75頁
口試委員 指導教授-張朝欽
委員-張正良
委員-游洋雁
中文關鍵字 奈米金  含硫醇側鏈之聚胺基甲酸酯  高分子-奈米金奈米複合材料 
英文關鍵字 gold nanoparticles  polyurethane  polymer-nanogold nanocomposites 
學科別分類
中文摘要 本研究使用兩種不同的鏈延長劑(二胺類diamino和二醇類diol)製作聚胺基甲酸酯,分別為PUa及PUo。經由FT-IR和NMR檢測確定合成之聚胺基甲酸酯含有正確的官能基。然後以此兩種含有硫醇官能基之聚胺基甲酸酯作為化學還原法的保護劑製作聚胺基甲酸酯-奈米金奈米複合材料。合成之複合材料其中包含奈米金顆粒,且藉由場放射掃描式電子顯微鏡 (SEM)、穿透式電子顯微鏡 (TEM)、紫外線-可見光光譜儀 (UV-Vis)、熱重量分析儀 (TGA)、微差掃描熱卡計 (DSC)、動態機械分析儀 (DMA)、萬能拉力試驗機分析奈米金顆粒大小和奈米金顆粒對微結構的影響。UV-Vis、SEM和TEM的結果顯示奈米金顆粒良好的分散於基材之中,並且沒有嚴重的聚集現象。因此,本研究製作含硫醇的聚胺基甲酸酯可以防止奈米金顆粒聚集,亦可增進奈米金與基材聚胺基甲酸酯的混合。
之後我們藉由TGA、DSC、DMA和萬能拉力試驗機分析此複合材料之熱和機械性質。由TGA、DSC和DMA分析的熱性質結果可發現,加入奈米金之後熱裂解溫度下降約10 oC,玻璃轉移溫度下降約3 oC。而機械性質分析得到應力-應變圖可發現一個特殊的現象,即複合材料僅需更少的力量就可以拉伸達到相同的長度(相較於純PU),此現象意味奈米金於聚胺基甲酸酯中扮演塑化劑的角色更甚於交聯劑。
英文摘要 In this research, two different (diol and diamine) chain extenders containing a thiol group were used to prepare polyurethanes (PUa and PUo) respectively. FT-IR and NMR results indicate the correct formation of the polyurethanes. Then, the two prepared polyurethanes containing thiol groups on the chain side acted as protectors to synthesize gold nanoparticles (GNPs) by the chemical reduced method, and polyurethane-nanogold nanocomposites were formed. The sizes of the prepared GNPs and the effects of the GNPs contents on the microstructure and properties of the nanocomposite were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmittance electron microscopy (TEM), UV-Vis spectrometer (UV-Vis), thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), dynamic mechanical analysis (DMA) , and universal testing machine. UV-Vis, SEM, and TEM results show that GNPs are dispersed well in the prepared nanocomposites and no large-scale aggregation occurs. Thus the prepared polyurethanes containing thiol groups on the chain side can avoid the aggregation of GNPs and improve the amount of GNPs in the PU matrix. The investigation on thermal properties of nanocomposites by TGA , DSC and DMA , which results and shows degradation temperature reduced 10 oC and glassy transition temperature reduced 3 oC. The results of stress-strain behavior shows a special phenomenon , that is we could use less force to achieve the same elongation. It means that nanogold played a plastic agent more than crosslink agent.
論文目次 目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII

目錄:

第一章 序論 1
1-1 前言 1
1-2 聚胺基甲酸酯的結構與性質 1
1-3 奈米金簡介 4
1-4 實驗目的與方法 6
第二章 文獻回顧 7
2-1 聚胺基甲酸酯 7
2-2 奈米金 13
2-3 奈米複合材料 15
第三章 實驗部份 19
3-1 實驗藥品 19
3-2 實驗步驟 21
3-2-1 製備聚胺基甲酸酯 22
3-2-2 製備PU奈米複合材料 24
3-3 實驗儀器 26
3-3-1 分析結構使用儀器 26
3-3-2 性質檢測使用儀器 28
第四章 實驗結果與分析 30
4-1 聚胺基甲酸酯 30
4-1-1 FT-IR分析 30
4-1-2 NMR分析 33
4-1-3 TGA分析 35
4-1-4 DSC分析 37
4-1-5 DMA分析 38
4-1-6 應力-應變分析 40
4-2 聚胺基甲酸酯複合材料 (PUa系列) 41
4-2-1 FT-IR分析 41
4-2-2 UV-Vis分析 42
4-2-3 SEM分析 43
4-2-4 TEM分析 45
4-2-5 NMR分析 46
4-2-6 TGA分析 47
4-2-7 DSC分析 48
4-2-8 DMA分析 49
4-2-9 應力-應變分析 51
4-3 聚胺基甲酸酯複合材料 (PUo系列) 52
4-3-1 FT-IR分析 52
4-3-2 UV-Vis分析 53
4-3-3 SEM分析 54
4-3-4 TEM分析 56
4-3-5 NMR分析 57
4-3-6 TGA分析 58
4-3-7 DSC分析 59
4-3-8 DMA分析 60
4-3-9 應力-應變分析 62
第五章 結論 63
參考文獻 64
附錄 68










表目錄:

表 1-1 物理方法和化學方法將顆粒奈米化之整理 5
表 3-1 合成PUa及PUo之配方表 25
表 3-2 合成PU奈米複合材料之配方表 25
表 4-1 PUa和PUo吸收位置與官能基整理 32
表 4-2 PUa之NMR分析整理 33
表 4-3 PUo之NMR分析整理 35
表 4-4 PUa與PUo之TGA分析結果整理 37
表 4-5 PUa與PUo之熱性質分析結果 37
表 4-6 PUa複合材料之積分值比較表 46
表 4-7 PUa及其複合材料之TGA分析結果整理 48
表 4-8 PUa及其複合材料之熱性質分析結果 48
表 4-9 PUa及其奈米複合材料之機械性質整理 51
表 4-10 PUo複合材料之積分值比較表 57
表 4-11 PUo及其複合材料之TGA分析結果整理 59
表 4-12 PUo及其複合材料之熱性質分析結果 59
表 4-13 PUo及其奈米複合材料之機械性質整理 62













圖目錄:

圖 1-1 不同鏈延長劑製作之PU結構圖 2
圖 1-2 一步驟反應法製作PU之程序 3
圖 1-3 二步驟反應法製作PU之程序 3
圖 1-4 已包覆之奈米金為鏈延長劑製作PU之結構 6
圖 2-1不同軟、硬鏈段對PU性質之影響 11
圖 2-2不含側鏈PU及含側鏈PU之DSC分析圖 12
圖 2-3 檸檬酸鈉將金鹽還原成奈米金的反應機制 13
圖 2-4 兩相法製備奈米金的反應機制 13
圖 2-5 羥基穩定劑包覆奈米金之反應機制 14
圖 2-6 金屬鹽類透過聚合物之保護過程 15
圖 2-7 CuMP與PU鍵結之結構 15
圖 2-8 不同Cu含量之一次微分熱重分析圖 16
圖 2-9 不同Cu含量之應力-應變圖 16
圖 2-10 合成聚對甲基苯乙烯-奈米金複合材料之程序 17
圖 2-11 純PMS、PMS掺混金、PMS鍵結金三者的熱重分析圖 17
圖 3-1 總實驗流程 21
圖 3-2 合成PUa、PUo之實驗步驟 23
圖 3-3 PUa及PUo之分子結構圖 23
圖 3-4 合成PU奈米複合材料之實驗步驟 24
圖 4-1 TA1B、PUa與PUo之FT-IR圖 30
圖 4-2 PUa和PUo所含官能基之分類 31
圖 4-3 TA1B、PUa與PUo的FT-IR差異比較 31
圖 4-4 PUa之NMR圖 34
圖 4-5 PUo之NMR圖 34
圖 4-6 PUa與PUo之熱重分析圖 36
圖 4-7 PUa與PUo一次微分熱重分析圖 36
圖 4-8 PUa與PUo之儲存模數對溫度的變化圖 38
圖 4-9 PUa與PUo之損失模數對溫度的變化圖 39
圖 4-10 PUa與PUo之損失因子對溫度的變化圖 39
圖 4-11 PUa與PUo之應力-應變圖 40
圖 4-12 PUa及其複合材料之FT-IR 41
圖 4-13 PUa及其奈米複合材料之UV-Vis 42
圖 4-14 PUaAu1之SEM圖 43
圖 4-15 PUaAu2之SEM圖 44
圖 4-16 PUaAu3之SEM圖 44
圖 4-17 PUaAu1之TEM 45
圖 4-18 PUaAu2之TEM 45
圖 4-19 PUaAu3之TEM 46
圖 4-20 PUa及其複合材料之熱重分析圖 47
圖 4-21 PUa及其複合材料之一次微分熱重分析圖 47
圖 4-22 PUa及其複合材料之儲存模數 49
圖 4-23 PUa及其複合材料之損失模數 49
圖 4-24 PUa及其複合材料之損失因子 50
圖 4-25 PUa及其複合材料之應力-應變圖 51
圖 4-26 PUo及其複合材料之FT-IR 52
圖 4-27 PUo及其複合材料之UV-Vis 53
圖 4-28 PUoAu1之SEM圖 54
圖 4-29 PUoAu2之SEM圖 55
圖 4-30 PUoAu3之SEM圖 55
圖 4-31 PUoAu1之TEM 56
圖 4-32 PUoAu2之TEM 56
圖 4-33 PUoAu3之TEM 57
圖 4-34 PUo及其複合材料之熱重分析圖 58
圖 4-35 PUo及其複合材料之一次微分熱重分析圖 58
圖 4-36 PUo及其複合材料之儲存模數 60
圖 4-37 PUo及其複合材料之損失模數 60
圖 4-38 PUo及其複合材料之損失因子 61
圖 4-39 PUo及其奈米複合材料之應力-應變圖 62

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論文使用權限
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