以複合式活性聚合法製備?能性團鏈共聚物及其於聚乳酸摻混應用研究

Translated title of the thesis: Synthesis and Applications of Functional Block Copolymers by Complex Living Polymerization
  • 吳 建邦

Student thesis: Doctoral Thesis

Abstract

本研究以複合式陰離子聚合與硫醇-己內醯胺活性自由基聚合(Mercaptan/ε-caprolactam living polymerization)系統製備?能性團鏈共聚物,並將其應用於聚乳酸物性的改善。研究結果顯示,經由複合式陰離子聚合與硫醇-己內醯胺活性自由基聚合系統可成?製備聚苯乙烯(PS)-甲基丙烯酸甲酯(PMMA)雙嵌式團鏈共聚物(SM),利用0 5 wt%的SM與聚乳酸進行熔融摻混,可有效提升聚乳酸的結晶速率,半結晶時間(t1/2)最小可為2 4 mins (純聚乳酸為 9 6 mins),相對結晶度最高可為58 % (純聚乳酸為 37 %);由偏光顯微鏡(POM)觀察結果可知,SM的添加有效提升晶核的密度,使聚乳酸的結晶較為小與緻密。此外,當PS鏈段與PMMA鏈段以雙嵌式團鏈共聚物型式同時存在於聚乳酸中時,相較於PS或PMMA單獨存在於聚乳酸,SM雙嵌式團鏈共聚物對於聚乳酸結晶性的提升具有增效作用(Synergy effect);其中,SM雙嵌式團鏈共聚物中的PS鏈段與聚乳酸不相容,因此提供了誘導異相晶核生成的位置,PMMA鏈段則有助於SM雙嵌式團鏈共聚物於聚乳酸中的分散性。 改變雙嵌式團鏈共聚物SM中PS與PMMA鏈段分子量的比例,評估其對聚乳酸結晶特性的影響,研究結果顯示當PMMA分子鏈段太長時,會阻礙聚乳酸結晶運動,導致結晶速率下降。對於SM雙嵌式團鏈共聚物而言,當PMMA鏈段與PS鏈段分子量比例為4時,在促進聚乳酸的結晶速度應用上可得到最佳化值。此外,本研究亦利用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)與聚乳酸進行混摻,探討SBS摻混比例對於聚乳酸結晶行為與物性所造成的影響,研究結果顯示SBS可有效改善聚乳酸的結晶特性,以適當比例的SBS與聚乳酸進行混摻,可得到一具有機械強度與延伸性的生質合膠,當SBS的混摻比例為50 wt%時,相較於純聚乳酸,延伸率可提升2 5倍,抗衝擊強度可提升1 5倍。 另一方面,同樣利用複合式陰離子聚合與硫醇-己內醯胺自由基活性聚合系統製備聚丁二烯-甲基丙烯酸甲酯雙嵌式團鏈共聚物(PBM),並將其應用於聚乳酸與高密度聚乙烯(HDPE)的熔融摻混改質。研究結果顯示,將聚乳酸與聚乙烯及上述的雙嵌式團鏈共聚物PBM以20/80/3的重量比例進行熔融摻混,PBM能有效提升摻混體的延伸率與耐衝擊特性,延伸率提升約4倍,耐衝擊性提升約1 5倍,其混摻分散的微分散相粒徑可小於 0 5 μm。因此,PBM可有效作為聚乳酸與聚乙烯兩不相容材料的相容助劑。此一複合式活性聚合法可用於合成?能性團鏈共聚物,將可進一步拓展?能性團鏈共聚物的應用,同時提升其商業化的可能性。所開發聚乳酸改質材料,其結晶速率、延伸率與抗衝擊強度得到明顯的改善,將有助於此生質材料的應用推廣。
Date of Award2015 Aug 11
Original languageChinese
SupervisorChuh-Yung Chen (Supervisor)

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