熱可塑性高分子/有機改質水滑石奈米複合材料之製備與性質分析

Abstract

本研究以離子共沉澱法製備鎂鋁比為2：1之水滑石，經鍛燒後以離子交換法製備以十二、十四及十八烷基硫酸鈉插層之有機改質水滑石(layered double hydroxides LDHs)。將所得水滑石與thermoplastic polyurethane (TPU)、polyethylene terephthalate (PET)及polyethylene 1 4-cyclohexylenedimethylene terephthalate (PETG)機械混摻製備奈米複合材料。 由於TPU為極性高分子，與長鏈烷基之相容性較差，因此有機插層鏈長越長之水滑石分散越差，使得TPU/LDHs形成插層型複合材料。添加水滑石可將複合材料之機械性質提升，但添加過多水滑石易造成聚集，機械強度亦變差。添加水滑石造成氣體透過速率下降，表示以層狀分散其中之水滑石增長穿透路徑，阻擋氣體透過。然而水滑石隨溫度升高釋出層間結晶水加速TPU第一階段的解聚合，且水滑石插層助劑層間長鏈烷基裂解，造成整體熱穩定性的下降。 無論插層助劑與添加比例為何，PET/LDHs複合材料可形成部分插層/部分剝離型奈米複合材料。當水滑石添加比例達5 wt%時，熱裂解溫度有最高的提升，然添加過多的水滑石可能造成水解的情形產生，使熱穩定性下降。添加水滑石可以幫助高分子結晶，使其成核速率與結晶速率增加，原因在於水滑石的存在在結晶過程中可作一異相成核子，此外，奈米級的水滑石層板均勻分散在複合材料中，可幫助高分子鏈堆疊成結晶型態。由於PET結晶速率過快且過於硬脆，本實驗摻入50 wt%無序之PETG以改善之，可成?製備部分插層/部分剝離型奈米複合材料。在機械性質測試中，最大應力與楊氏係數隨水滑石添加比例增高上升，表示材料硬度的強化。添加越多水滑石，其氣體透過速率越低，可提升阻氣程度。

Date of Award	2014 Sept 1
Original language	Chinese
Supervisor	Chieh-Tsung Lo (Supervisor)