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系統識別號 U0002-2901200810394600
中文論文名稱 聚偏二氟乙烯以原子轉移自由基聚合法接枝聚甲基丙烯酸甲酯的合成與分子量及其物性的研究
英文論文名稱 Synthesis of PVDF-g-PMMA through atom transfer radical polymerization,its molecular weight measurement and characterization of physical properties
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 1
出版年 97
研究生中文姓名 林昌立
研究生英文姓名 Chang-Li Lin
學號 694361568
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-01-22
論文頁數 94頁
口試委員 指導教授-林達鎔
委員-胡孝光
委員-鄭廖平
中文關鍵字 原子轉移自由基聚合法  水力體積  黏度  光散射  分子量 
英文關鍵字 ATRP  hydrodynamic volume  viscosity  SLS  molecular weight 
學科別分類
中文摘要 本實驗為利用原子轉移自由基聚合法(Atom Transfer Radical Polymerization、ATRP)合成聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride, PVDF)與聚甲基丙烯酸甲酯(Poly Methyl methacrylate , PMMA)之接枝共聚物(PVDF-g-PMMA)。藉由改變觸媒系統濃度與合成手方法,探討ATRP過程中影響反應的因素,使接枝反應能穩定成長。接枝共聚物以傅利葉红外線光谱儀(FTIR)與核磁共震光譜儀(NMR)定性與定量,並且利用毛細管黏度計量測接枝共聚物之本質黏度;利用凝膠滲透層析儀(GPC)檢測接枝共聚物的水力體積(Hydrodynamic volume);利用動態光散射儀(DLS)檢測接枝共聚物的粒徑大小,最後以靜態光散射儀器量測分子量。
英文摘要 The present research utilized PVDF and PMMA to synthesize graft copolymer by the method of atom transfer radical polymerization(ATRP).By changing the concentration of catalyst and technique of experiment,we had successfully avoid the latent period before initation,and made the graft polymerization grow up stably.The chemical structure of graft copolymers was confirmed by FT-IR.and NMR. And we use capillary viscometers to measure intrinsic viscosity[η] and GPC to measure hydrodynamic volume . The particle size and molecular weght measurement is determined by DLS and SLS finally.
論文目次 目錄
誌謝 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅷ
表目錄 XI
第一章 序論 1
1-1前言 1
1-2研究動機 2
1-3研究目的 3
1-3-1合成方面 3
1-3-2接枝共聚合物分子量與分子形態結構的探討 3
第二章 理論與文獻回顧 4
2-1活性自由基聚合反應機制與研究 4
2-2原子轉移自由基聚合法之反應機制與研究 9
2-3聚偏二氟乙烯(poly(vinylidene fluoride),PVDF) 14
2-3-1聚偏二氟乙烯基本性質 14
2-3-2聚偏二氟乙烯與其改質的文獻回顧 15
2-4 聚甲基丙烯酸甲酯( Poly( methyl methacrylate) , PMMA) 16
2-5高分子的分子量 17
2-6高分子黏度 18
2-6-1黏度原理與量測 18
2-6-2接枝高分子的黏度 21
2-6-3本質黏度與溶劑及溫度的關係 22
2-7光散射法檢測高分子分子量 24
2-8動態光散射(Dynamic Light Scattering)與分子粒徑 28
第三章 實驗流程及分析步驟 31
3-1 實驗藥品與溶劑 31
3-1-1 化學合成主要反應藥品 31
3-1-2 溶劑 33
3-2 合成步驟 35
3-2-1 合成反應流程圖 36
3-2-2 樣品處理流程與檢測列表 37
3-3 儀器分析 38
3-3-1傅利葉紅外線光譜儀(FTIR) 38
3-3-2核磁共振光譜儀(NMR) 39
3-3-3毛細管黏度計(Capillary viscometers) 39
3-3-4 凝膠滲透層析儀(GPC) 40
3-3-5雷射光散射儀(The Zetasizer Nano System) 41
3-3-6多角度光散射儀(LS) 42
第四章 結果與討論 43
4-1樣品定性分析 45
4-1-1純化分離前產物(粗產物)之FTIR定性分析 45
4-1-2純化分離後產物(接枝共聚物)之FTIR定性分析 48
4-1-3純化分離後產物(接枝共聚物)之(H1 NMR)定性分析 51
4-2樣品定量分析 56
4-2-1重量法定量單體總轉化率 56
4-2-2 FTIR法之定量分析 59
4-2-2-1粗產物FTIR換算單體轉化率 61
4-2-2-2接枝共聚物以FTIR定量接枝比值 64
4-2-2-3萃取效率 67
4-2-3純化分離後產物(接枝共聚物)之(H1-NMR)定量分析 69
4-3樣品之本質黏度量測 71
4-4凝膠滲透層析儀(GPC)檢測高分子水力體積 76
4-5動態光散射(DLS)檢測高分子粒徑大小 78
4-6靜態光散射檢測高分子分子量 81
4-6-1樣品dn/dC值量測 81
4-6-2單角度靜態光散射 83
4-6-3多角度靜態光散射 87
第五章 實驗結論 92
參考文獻 93

圖目錄
圖2-1自由基聚合反應機構 4
圖2-2原子轉移自由基聚合反應反應機制 9
圖2-3 PVDF利用原子轉移自由基聚合法接枝PMMA示意圖 10
圖2-4原子轉移自由基聚合反應的單體 12
圖2-5 ATRP 的過渡金屬錯合物 13
圖2-6常見的配位基 13
圖2-7聚偏二氟乙烯結構式 14
圖2-8聚甲基丙烯酸甲酯的結構式 16
圖2-9不同 值的 和 的濃度依賴性 20
圖2-10散射光示意圖 24
圖2-11常見zimm plot示意圖 26
圖2-12動態散射粒徑分析儀DLS的結構示意圖 28
圖2-13懸浮粒子光散射示意圖 29
圖3-1接枝合成反應流程圖 36
圖3-2樣品處理流程與檢測列表 37
圖4-1粗產物FTIR 比較圖,(a)PVDF (b)PMMA (c)粗產物
46
圖4-2萃取後FTIR比較圖,(a)PVDF (b)PMMA (c)接枝共聚物
50
圖4-3 PVDF的H1NMR圖 52
圖4-4 PMMA的H1NMR圖 52
圖4-5 G1的H1NMR 53
圖4-6 G2的H1NMR 53
圖4-7 G3的H1NMR圖 54
圖4-8 G4的H1NMR圖 54
圖4-9 PH1604-8hr合成實驗之單體轉化率與時間圖 58
圖4-10 FTIR光譜檢量線圖 60
圖4-11 PH1604-8hr合成實驗粗產物之FTIR光譜圖 62
圖4-12 PH1604-8hr合成實驗重量法與FTIR定量分析單體轉化率疊圖 63
圖4-13 PH1604-8hr合成實驗萃取後樣品FTIR圖 65
圖4-14 PH1604-8hr合成實驗樣品接枝比值對時間圖 66
圖4-15萃取前後之FTIR比較圖 68
圖4-16 G0~G4黏度數據圖(溶劑為NMP) 73
圖4-17 G0~G4接枝比值與本質黏度關係圖 74
圖4-18三種溶劑操作下本質黏度與接枝比值關係圖 75
圖4-19 G0~G4之GPC疊圖 77
圖4-20 G1~G4之動態光散射圖 79
圖4-21 G1~G4接枝比值與粒徑大小表 80
圖4-22 dn/dC值與接枝比值檢量線 82
圖4-23 G0之Debye plot 84
圖4-24 G1之Debye plot 84
圖4-25 G2之Debye plot 85
圖4-26 G3之Debye plot 85
圖4-27 G4之Debye plot 85
圖4-28理論與實際量測之分子量比較圖(單角度光散射) 86
圖4-29 G0之Zimm plot 88
圖4-30 G1之Zimm plot 88
圖4-31 G2之Zimm plot 89
圖4-32 G3之Zimm plot 89
圖4-33 G4之Zimm plot 89
圖4-34理論與實際量測之分子量比較圖(多角度光散射) 91

表目錄
表4-1 樣品編號與接枝比值對照表 44
表4-2 PVDF的紅外線光譜訊號 47
表4-3 PMMA的紅外線光譜訊號 47
表4-4 PVDF、PMMA、G1~G4的H1NMR定性分析之化學位移
55
表4-5 PH1604-8hr合成實驗之重量法數據表 57
表4-6 FTIR檢量線數據表 60
表4-7 PH1604-8hr合成實驗粗產物之FTIR換算PMMA/PVDF含量比 62
表4-8 PH1604-8hr合成實驗重量法與FTIR定量分析單體轉化率比較表 63
表4-9 PH1604-8hr合成實驗萃取後樣品FTIR數據整理表 65
表4-10 萃取前後之PMMA/PVDF比值 68
表4-11 G1~G4的H1 NMR積分面積值 70
表4-12 兩種方式(IR和NMR)接枝比值比較表 70
表4-13 G0~G4接枝比值與本質黏度關係表 73
表4-14 三種溶劑操作下本質黏度與接枝比值關係表 74
表4-15 G1~G4接枝比值與粒徑大小表 80
表4-16 利用GPC計算樣品dn/dC值 82
表4-17 分子量與接枝比值數據表(單角度光散射) 86
表4-18 分子量與接枝比值數據表(多角度光散射) 90
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