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PP/PET 摻合物添加奈米二氧化矽之熱性質 研究 Study on the Thermal Properties of Polypropylene/Polyester Blends Adding Nano Silica Dioxide 指導教授 : 汪輝雄 學生姓名 : 黃皆穎 1


大綱 1. 前言 2. 原理 3. 實驗 4. 結果與討論 5. 結論 參考文獻

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1. 前言 聚摻合物 (polyblend) 是將兩種或兩種以上化 學結構相異的聚合物利用物理或化學的方法 將其摻混在一起,而獲得具有特別性質的新 材料。

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1.1 聚丙烯 PP 優點 : 質輕、無毒、電絕緣性能好、化學穩 定性好、易加工成型。 缺點 : 成型收縮率大、低溫易脆裂、耐磨性 不足、熱變形溫度不高。

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1.2 聚酯 PET 優點 : 耐磨、耐熱好、電絕緣性好、耐化學藥 品。 缺點 : 不吸水、難染、易起靜電、結晶速率小、 成型加工困難、衝擊性能差。

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1.3 高分子 / 奈米二氧化矽複合材料 高分子為基材與奈米尺寸的二氧化矽補強 材相互結合而成。當補強材以奈米級均勻分 散於基材中,可增加接觸面積與界面作用力 ,減少發生相分離的現象且改善了材料的熱 穩定性。當無機物以奈米級均勻分散在材料 中可以提升材料的熱性質。

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1.4 實驗動機 本研究採取高分子熔融摻合法,藉由聚丙烯 接枝馬來酸酐為相容劑,使聚丙烯與聚酯熔 融摻合,並添加熱塑性聚烯烴為抗老化劑。 且在摻合過程中添加不同比例的二氧化矽使 奈米複合材料具有較穩定的熱性質。

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2. 原理 2.1 摻合原理 : 摻合物是以不同的均聚合物或是共聚合物 利用物理摻合而得,摻合物之間是藉由凡 得瓦爾力、偶極交互作用力或氫鍵結合在 一起。

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2.1.1 物理摻合方法 (1) 熔融摻合   聚合物組分加熱到熔融狀態後進行摻合,是最具工業應用價值的 摻合方法。 (2) 溶液摻合   將高分子置於共溶劑中,再加熱使其均勻分散而溶解後,再持續 加熱使溶劑揮發而製成高分子薄膜。 (3) 乳液摻合   是將兩種或兩種以上的聚合物乳液進行共混的方法,在橡膠的 共混改性中,可以採用兩種膠乳進行共混。 (4) 釜內合金法   將兩種或兩種以上聚合物單體同在一個聚合釜中完成其聚合過 程,在聚合的同時也完成摻合。 9


實驗 3.1 實驗材料 3.2 實驗設備 3.3 實驗流程 3.4 實驗配方 3.5 測試儀器

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3.1 實驗材料 (1) 聚丙烯 (Polypropylene﹐PP) 來源:福聚股份有限公司 熔點: 164℃ (2) 聚酯 (Poly(ethylene terephthalate)﹐PET) 來源:新光合纖股份有限公司   熔點: 253℃ (3) 聚丙烯接枝馬來酸酐 (Polypropylene grafted Maleic Anhydride﹐PPg-MA) 來源:科聚亞化學股份有限公司 熔點: 163℃

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(4) 熱塑性聚烯烴 Thermoplastic Polyolefin (TPO) 來源:禾宏企業股份有限公司 熔點: 95℃ (5) 二氧化矽 (Silica) 來源: Alfa Aesar 分子式: SiO2 粒徑 :13nm (6) 丙酮 (Acetone) 來源:景明化工 分子式: CH3COCH3 熔點 :-95 ℃ 12


3.2 實驗設備 (1) 塑譜儀 廠牌: Brabender 型號: PL2000 (2) 熱壓機 廠牌:瓏昌 型號: FC60 TON

圖1

塑譜儀外觀圖

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3.3 實驗流程 SiO2

265℃ 50 rpm 1 mins PET

Melt PET

265℃ 50 rpm 7 mins

250℃ PP/PET/SiO2 50s 熱壓成型 blends

PP PP-g-MA DSC

TGA

TPO 14

DMA

FTIR


3.4 實驗配方 表 1 配方比例 編號

PP (%)

PET (%)

PP-g-MA (%)

TPO (%)

SiO2(%)

PP

100

0

0

0

0

S0

80

10

5

5

0

S1

80

10

5

5

1

S2

80

10

5

5

2

S3

80

10

5

5

3

PET

0

100

0

0

0 15


3.5 測試儀器 (1) 熱重量分析儀 (Thermogravimetry Analysis , TGA) 廠牌: Du Pont 型號: Du Pont TGA 2050 型連接 TA2000 熱分析軟體 (2) 動態機械分析儀( Dynamic Mechanical Analyzer, DMA ) 廠牌: Perkin Elmer 型號: DMA 7e (3) 示差掃描分析儀 (Differential Scanning Calorimetry , DSC) 廠牌: TA 型號: DSC 2920 (4) 傅立葉轉換紅外線光譜儀 (Fourier Transform Infared, FTIR) 廠牌: Shimadzu 型號: FTIR-8300

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結果與討論 4.1FTIR 分析 4.2 熱重分析 4.3 動態機械分析 4.4 示差掃描熱分析

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表 2 實驗材料之相關紅外線光譜主要特定吸收頻率與特性基團 吸收頻率 ( cm-1 )

官能團

歸屬

2975 - 2950

—CH3

C—H 伸縮振動

2940 - 2915

—CH2—

C—H 伸縮振動

1730 - 1715

酯基

C = O 伸縮振動

1100 - 1000

SiO2

O—Si 伸縮振動

900 - 860

C—H 變形振動 18


4.1 FTIR 分析 1730-1715cm-1

900-860cm-1

C=O

2975-2950cm-1 -CH3 2940-2915cm-1 -CH2-

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圖 2 實驗材料與 S0 摻合物之 FTIR 圖譜


1100-1000cm-1 Si-O

圖 3 S 組摻合物與純二氧化矽之 FTIR 20 圖譜


4.2 熱重分析 Tdi: 初始裂解溫度

圗 4 TG 曲線圖 21


4.2 熱重分析

300.30℃

294.25℃

328.75℃

圖 5 PP 、 PET 、 S0 熱重損失曲線圖 22


4.2 熱重分析

294.25℃

299.70℃ 324.52℃ 302.72℃

圖 6 S 組的熱重損失曲線圖

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4.3 動態機械分析

儲存模數

G" tanδ = ' G

損耗模數

圖 7 PP 之 DMA 圖 24


4.3 動態機械分析

圖 8 PET 之 DMA 圖

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圖 9 S0 之 DMA 圖

圖 10 S1 之 DMA 圖

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圖 11 S2 之 DMA 圖

圖 12 S3 之 DMA 圖

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表 3 不同比例摻合物之 Tg

編號

Tg (℃)

PP

-12.11

S0

2.22

S1

2.07

S2

4.24

S3

4.65

PET

83.82 28


4.4 示差掃描熱分析 PET 210.85℃ S3 122.72℃ S2 121.99℃

圖 13 PP,PET,S 組之 DSC 結晶曲線圖 29

S1

121.02℃

S0

119.29℃

PP

126.47℃


4.4 示差掃描熱分析

PET 253℃ S3

163.80℃

S2

163.57℃

S1

163.13℃

S0

163.29℃

PP 164.28℃

30 圖 14 PP,PET,S 組之二次升溫熔融曲線圖


結論 1. 由 FTIR 圖譜中可知,添加二氧化矽到摻合物中仍保有 原材料的特徵官能基,表示此摻合為物理摻合。 2. 由 TGA 測試可發現, PP/PET 摻合物其初始裂解溫度比 PP 、 PET 低,且添加二氧化矽可以提高 PP/PET/SiO2 摻 合物之初始裂解溫度,在 2wt% 時有最大值,表示此時 材料熱穩定性最好。 3. 由 DMA 測試中可發現, PP/PET 摻合物只出現一個 Tg , 表示摻合物之體系相容,隨著二氧化矽含量增加對摻合 物的 Tg 有往高溫偏移現象。 4.PP/PET/SiO2 摻合物中,隨著二氧化矽含量增加,摻合 31 物的結晶溫度向高溫偏移,且添加二氧化矽對摻合物熔


參考文獻 1. 葉佩宜,聚丙烯 / 聚酯掺合物添加奈米二氧化矽之物性 及染色性研究,逢甲大學紡織工程研究所碩士論文 (2007) 2. 郭育孝,聚酯類高分子摻合物之不安定區相容性與結 晶區相型態之探討 , 國立成功大學化學工程學系, p.1 , (2002) 3. 董紀震、趙耀明、陳雪英編著,”合成纖為生產工藝學”, 中國紡織出版社, p.287~330 , (1996) 4. 林敬為,聚對苯二甲酸二丙酯段式共聚酯彈性體之合成 與性質研究,國立成功大學化學工程學系, (2001) 5. 蕭耀貴,聚對苯二甲酸乙二酯聚摻合改質研究,國立台 灣科技大學高分子工程系, (2006) 6.Y. Lin, M. Kontopoulou, Polymer, 47, 7731~7739 (2006) 7. 陶友季、壽堪成,增容 PP/ 回收 PET 共混物的非等溫結晶 和熔融行為研究,中山大學學報,第 46 卷 第 4 期, 2007 年7月 32


8. 賴平昇, PET/ 奈米無機氧化物之混成研究,國立中央大學化學 工程與材料工程研究所碩士論文( 2003 ) 9. 王國全,聚合物共混改性原理及應用,中國輕工業出版社 10. 趙敏、高俊剛、郝奎林、趙興藝,改性聚丙烯新材料,化學工 業出版社, P.185 (2002) 11. 寧永成,有機化合物結構鑒定與有機波譜學,歐亞書局有限公 司, (1992) 12.S. S. Song, J. L. White, M. Cakmak, Polym. Engng. Sci., Vol.30, 994 (1990) 13.J. Tang, Y. Wang, H. Liu, L. A. Belfiore, Polymer, Vol.45, 2081 (2004) 14.C. M. Chan, J. Wu, J. X. Li, Y. K. Cheung, Polymer, Vol.23, 2891 (2002) 33


報告完畢

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黃皆穎-PP PET摻合物添加奈米二氧化矽之熱性質研究  

PP/PET : : 1 2 1. 3 1.1 PP 4 1.2 PET 5...

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