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系統識別號 U0002-2701201014381700
中文論文名稱 以有機膠奈米模板合成PS/PMMA共聚物之結構與性質研究
英文論文名稱 Structures and properties of PS/PMMA copolymers prepared using organogels as nano-templates
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 98
學期 1
出版年 99
研究生中文姓名 趙禹昇
研究生英文姓名 Yu-Sheng Chao
學號 696400315
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-01-12
論文頁數 85頁
口試委員 指導教授-賴偉淇
委員-鄭廖平
委員-童世煌
委員-賴偉淇
中文關鍵字 自組裝  DBS  奈米細纖維 
英文關鍵字 self-assembled  DBS  nanofibrils 
學科別分類
中文摘要 本研究是利用有機膠奈米模板合成PS/PMMA共聚物之結構與性質研究,利用1,3:2,4-dibenzylidene sorbitol(DBS)作為模版溶於styrene(St)與methyl methacrylate(MMA)單體中,再加入熱起始劑Benzoyl peroxide(BPO)後以60℃進行熱聚合反應合成高分子。經由流變性質分析證實為有機膠且當DBS添加量越多彈性模數也越大,以TEM觀察DBS在不同單體環境下會形成不同型態的奈米細纖維,當St單體較多時奈米纖維會較分散,而當MMA比例越多奈米細纖維會聚集的現象,利用GPC分析可知添加DBS會使共聚物的分子量降低,由TGA與DSC分析可知添加DBS對共聚物的熱裂解溫度沒有影響但Tg會下降,以SEM觀察共聚物的結構可知當樣品比例全為PS時可以發現奈米細纖維被去除的痕跡,但當有PMMA加入時型態變化太大導致無法觀察到奈米細纖維被去除的痕跡。
英文摘要 This research focus on preparation of nanostructured polymeric materials by polymerization at monomers within a scaffold composed of self-assembled 1,3:2,4-Dibenzylidene sorbitol (DBS) nanofibrils. We induce DBS nanofibrils in St-MMA monomers and then thermally initiate the free-radical polymerization of the monomers. The plate rheometer results show that the samples are organogels and elastic modulus will higher at the higher DBS concentration. The TEM results show that the DBS nanofibrils form the different morphology under the different monomers environment. When St monomer more then MMA monomer the nanofibrils will be scattered. When MMA monomer more then St monomer the nanofibrils will be gather. By GPC analysis, we found that adding DBS in polymeric can slightly decrease the molecular weights. The TGA and DSC analysis show that adding DBS in polymeric the decomposition temperature did not variation but the glass transition temperature will slightly decrease. The SEM results show that we can find the sign of DBS nanofibrils wash by alcohol at PS sample but we can not find the sign of DBS nanofibrils wash by alcohol at PS-PMMA and PMMA sample.
論文目次 中文摘要: I
Abstract II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1前言 1
1-2研究目的 2
第二章 文獻回顧與理論基礎 4
2-1凝膠模板技術(Gel templating leaching) 4
2-2有機膠 8
2-3 DBS有機膠 8
2-4自由基聚合法簡介 17
2-5聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)簡介 18
2-6聚苯乙烯(polystyrene,PS)簡介 19
2-7共聚物簡介 20
2-8實驗儀器原理 21
2-8-1平行板式流變儀(Plate-and-plate Rheometer) 21
2-8-2傅立葉轉換紅外線光譜儀(Fourier transform infrared spectrometer,FT-TR) 22
2-8-3熱重量損失分析儀(Thermo Gravimetric Analysis,TGA) 22
2-8-4微差掃描熱分析儀(Differential Scanning Calorimeter,DSC) 22
2-8-5掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM) 23
2-8-6穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope,TEM) 23
2-8-7凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatographer,GPC) 23
第三章 實驗 24
3-1實驗藥品 24
3-2實驗設備 26
3-3實驗流程 29
3-3-1 St-MMA-DBS有機膠製備 29
3-3-2有機膠模板合成PS-PMMA-DBS高分子 31
3-3-3流變儀分析 31
3-3-4 TEM分析 31
3-3-5 FT-IR分析 32
3-3-6轉化率分析 32
3-3-7 GPC分析 32
3-3-8 SEM分析 33
3-3-9 TGA分析 33
3-3-10 DSC分析 33
3-4實驗流程圖 34
第四章 結果與討論 35
4-1 St-MMA-DBS有機膠性質分析 35
4-1-1流變儀分析 35
4-1-2 TEM結構分析 40
4-1-3 FT-IR分析 53
4-2 PS-PMMA-DBS共聚物性質分析 56
4-2-1轉化率分析 56
4-2-2 GPC分子量與分子量分布分析 59
4-2-3 DSC熱性質分析 60
4-2-4 TGA熱性質分析 72
4-2-5 SEM結構分析 74
第五章 結論 83
參考文獻 84
表目錄
表3-1樣品成分表 30
表4-1 DBS細纖維團在不同比例的有機膠中均大小比較………………………..53
表4-2 DBS奈米細纖維在不同比例的有機膠中平均直徑比較 53
表4-3 PMMA的主要官能基之特性吸收峰 54
表4-4 PS的主要官能基之特性吸收峰 55
表4-5 PS100%-PMMA0%分子量分析表 59
表4-6 PS75%-PMMA25%分子量分析表 59
表4-7 PS0%-PMMA50%分子量分析表 59
表4-8 PS25%-PMMA75%分子量分析表 60
表4-9 PS0%-PMMA100%分子量分析表 60
表4-10不同DBS比例的PS100%-PMMA0%的Tg比較表(First run) 62
表4-11不同DBS比例的PS100%-PMMA0%的Tg比較表(Second run) 63
表4-12不同DBS比例的PS75%-PMMA25%的Tg比較表(First run) 64
表4-13不同DBS比例的PS75%-PMMA25%的Tg比較表(Second run) 65
表4-14不同DBS比例的PS50%-PMMA50%的Tg比較表(First run) 66
表4-15不同DBS比例的PS50%-PMMA50%的Tg比較表(Second run) 67
表4-16不同DBS比例的PS25%-PMMA75%的Tg比較表(First run) 68
表4-17不同DBS比例的PS25%-PMMA75%的Tg比較表(Second run) 69
表4-18不同DBS比例的PS0%-PMMA100%的Tg比較表(First run) 70
表4-19不同DBS比例的PS0%-PMMA100%的Tg比較表(Second run) 71
表4-20不同DBS比例的PS100%-PMMA0%聚合物的裂解溫度表 72
表4-21不同DBS比例的PS75%-PMMA25%聚合物的裂解溫度表 72
表4-22不同DBS比例的PS50%-PMMA50%聚合物的裂解溫度表 73
表4-23不同DBS比例的PS25%-PMMA75%聚合物的裂解溫度表 73
表4-24不同DBS比例的PS0%-PMMA100聚合物的裂解溫度表 73
圖目錄
圖1-1研究流程示意圖 3
圖2-1 AOT自組裝纖維形成有機膠的示意圖[22]………………………………….5
圖2-2以逆微胞方式製備有機膠模板的示意圖[21] 5
圖2-3 AOT/Isooctane/water系統加入對-氯酚形成有機膠的AFM圖[21] 5
圖2-4 DVB自組裝形成奈米纖維示意圖[5] 6
圖2-5 AOT /Chlorophenol/DVB凝膠結構的AFM圖[5] 6
圖2-6 AOT/Chlorophenol/DVB凝膠模板去除後之AFM圖[5] 7
圖2-7 AOT/Chlorophenol/DVB凝膠模板去除後之TEM圖[5] 7
圖2-8 DBS結構式 9
圖2-9 DBS/THF/Benzene有機膠的TEM圖 10
圖2-10 DBS/PPO有機膠的TEM圖[42] 10
圖2-11 DBS/PPG有機膠的TEM圖[44] 10
圖2-12 DBS/PEG有機膠流變圖,DBS濃度(in wt%)[47], 11
圖2-13 DBS在不同基材中形成之有機膠流變圖[47] 12
圖2-14 DBS在不同基材形成之有機膠流變圖[47], 13
圖2-15 PEMA/DBS有機膠TEM結構圖,DBS濃度(in wt%), 14
圖2-16 PEMA/DBS/CS有機膠TEM結構圖,DBS濃度(in wt%), 15
圖2-17 無染色的PEG/DBS有機膠的TEM圖[47] 16
圖2-18有染色的PEG/DBS有機膠的TEM圖[47] 17
圖2-19自由基聚合反應機構 18
圖2-20聚甲基丙烯酸甲酯結構式 18
圖2-21聚苯乙烯結構式 19
圖3-1 St-MMA-DBS有機膠………………………………………………………..29
圖4-1 DBS在不同比例的混合溶液中形成有機膠的時間圖……………………..37
圖4-2 St100%-MMA0%-DBS1%有機膠流變性質圖 38
圖4-3 St0%-MMA100%-DBS1%有機膠流變性質圖 38
圖4-4 St-MMA-DBS有機膠濃度關係圖 39
圖4-5 含不同DBS之有機膠流變性質圖 39
圖4-6不同比例的有機膠熔解溫度 40
圖4-7無染色St100%-MMA0%-DBS2%不同倍率的TEM圖 43
圖4-8已染色St100%-MMA0%-DBS2%不同倍率的TEM圖 44
圖4-9無染色St75%-MMA25%-DBS2%不同倍率的TEM圖 45
圖4-10已染色St75%-MMA25%-DBS2%不同倍率的TEM圖 46
圖4-11無染色St50%-MMA50%-DBS2%不同倍率的TEM圖 47
圖4-12已染色St50%-MMA50%-DBS2%不同倍率的TEM圖 48
圖4-13無染色St25%-MMA75%-DBS2%不同倍率的TEM圖 49
圖4-14已染色St25%-MMA75%-DBS2%不同倍率的TEM圖 50
圖4-15無染色St0%-MMA100%-DBS2%不同倍率的TEM圖 51
圖4-16已染色St0%-MMA100%-DBS2%不同倍率的TEM圖 52
圖4-17 St單體和St100%-MMA0%-DBS2%有機膠的 FT-IR光譜圖 55
圖4-18 MMA單體和St0%-MMA100%-DBS2%有機膠的 FT-IR光譜圖 55
圖4-19 PS100%-PMMA0%聚合時間對轉化率關係圖 56
圖4-20 PS75%-PMMA25%聚合時間對轉化率關係圖 57
圖4-21 PS50%-PMMA50%聚合時間對轉化率關係圖 57
圖4-22 PS25%-PMMA75%聚合時間對轉化率關係圖 58
圖4-23 PS0%-PMMA100%聚合時間對轉化率關係圖 58
圖4-24不同DBS比例的PS100%-PMMA0%的DSC比較圖(First run) 62
圖4-25不同DBS比例的PS100%-PMMA0%的DSC比較圖(Second run) 63
圖4-26不同DBS比例的PS75%-PMMA25%的DSC比較圖(First run) 64
圖4-27不同DBS比例的PS75%-PMMA25%的DSC比較圖(Second run) 65
圖4-28不同DBS比例的PS50%-PMMA50%的DSC比較圖(First run) 66
圖4-29不同DBS比例的PS50%-PMMA50%的DSC比較圖(Second run) 67
圖4-30不同DBS比例的PS25%-PMMA75%的DSC比較圖(First run) 68
圖4-31不同DBS比例的PS25%-PMMA75%的DSC比較圖(Second run) 69
圖4-32不同DBS比例的PS0%-PMMA100%的DSC比較圖(First run) 70
圖4-33不同DBS比例的PS0%-PMMA100%的DSC比較圖(Second run) 71
圖4-34 PS100%-PMMA0%-DBS2%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後,低倍率(c)浸泡酒精後,高倍率 77
圖4- 35 PS100%-PMMA0%-DBS0%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後 78
圖4-36 PS50%-PMMA50%-DBS2%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後 79
圖4-37 PS50%-PMMA50%-DBS0%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後 80
圖4-38 PS0%-PMMA100%-DBS2%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後 81
圖4-39 PS0%-PMMA100%-DBS0%的SEM圖(a)浸泡酒精前(b)浸泡酒精後 82



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