奈米碳管改質及與PC/ABS摻合之奈米複合材料製備及性質研究

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題名:	奈米碳管改質及與PC/ABS摻合之奈米複合材料製備及性質研究
作者:	吳瀧杰黃世梁關旭強
貢獻者:	化工與材料工程系
關鍵詞:	超臨界二氧化碳 PC/ABS 奈米碳管奈米複合材料官能基化
日期:	2010-07
上傳時間:	2013-07-23 14:27:15 (UTC+8)
出版者:	台中;國立勤益科技大學
摘要:	本研究主要分成為四部份：第一部份，在溶劑下以自由基反應原理將含有碳碳雙鍵單體，如馬來酸酐(Maleic anhydride, MA)、乙烯基矽烷(Vinyltrimethoxysilane , VTMOS)包覆在碳管表面上。藉由高解析穿透式電子顯微鏡(HR-TEM)可發現改質劑MA或VTMOS在碳管表面會包覆上約3~4 nm的厚度。並利用TGA高溫燒結後分析出碳管上的改質劑含量含量MA約有21wt%、VTMOS含量約有11wt%。第二部份，在超臨界二氧化碳浸泡下以自由基反應原理進行碳管表面改質：分別與第一部份比較多壁奈米碳管(MWNT)、雙壁奈米碳管(DWNT)、單壁奈米碳管(SWNT)，在超臨界二氧化碳狀態下進行馬來酸酐(MA)、乙烯基矽烷(VTMOS)的接枝反應。SWNT與DWNT，藉由HR-TEM觀察出在碳管表面上改質劑會呈現出一顆一顆團聚現象。經由MA及VTMOS改質，由Raman光譜分析出改質前後D-band與G-band比值之變化及再由傅氏紅外線光譜儀(FTIR)可確認出改質劑有成功接枝至碳管上。第三部份，如同第一部份在丙酮溶劑下大量改質奈米碳管，接著再以3wt%的比例把未改質多壁奈米碳管(Pure MWNT)或以MA大量改質之奈米碳管或碳黑(Carbon Black)分別與PC/ABS混練製備成奈米複合材料。並由動態機械分析(DMA)結果為當含量為3wt%時，玻璃轉移溫度(Tg)不會因添加物的不同而有差異，皆有Tg提升的趨勢，平均Tg溫度都約在121~123℃之間。而純PC/ABS之拉伸強度為605.9Kgf/cm2，經添加未改質奈米碳管時為635.2Kgf/cm2或添加經MA改質之奈米碳管時為646.0Kgf/cm2，而添加碳黑時則為657.8Kgf/cm2，都能提升PC/ABS複材拉伸之強度，其中以添加碳黑時拉伸強度為最高。再藉由FE-SEM與HR-TEM觀察碳管與添加物在基材中分散情形，碳黑的分散比奈米碳管好，但改質後的奈米碳管也可以均勻分散。第四部份，在DMF溶劑下以VTMOS大量改質奈米碳管，接著先與苯乙烯-馬來酸酐共聚物 (styrene maleic anhydride copolymer, SMA)混練後，再分別與PC/ABS混練成含有1 , 2 , 2.5 , 3wt%改質奈米碳管之複合材料。最後將第三部份與第四部份奈米複合材料進行一系列的機械性質、熱性質及微觀性質等分析。探討以VTMOS改質後之奈米碳管先與SMA混練，再分別以不同含量與PC/ABS混練時，探討PC/ABS/(X-CNT)的物性。加入未改質奈米碳管的拉伸強度及熱變形溫度(Heat Deflection Temperature, HDT)則分別為由添加1wt%時的532.6Kgf/cm2, 86℃提升至3wt%時的553.7Kgf/cm2, 89℃；而添加改質奈米碳管時，則分別由1wt%時的535.8Kgf/cm2, 84℃下降至3wt%時的504.0Kgf/cm2, 79℃。
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