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研究生: 王端志
Wang, Duan-chih
論文名稱: 奈米黏土對含硼酚醛樹脂複合材料熱性質之改進
Improved Thermal Properties in Nanocomposites Combining Boron and Montmorillonite with Phenolic Resins
指導教授: 陳雲
Chen, Yun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 奈米複合材料酚醛樹脂
外文關鍵詞: nanocomposites, phenolic resins, boron-modified
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  • 為了進ㄧ步提升酚醛樹脂的熱性質,本研究同時將奈米黏土蒙脫土(Montmorillonite)與硼導入酚醛樹脂中,以in-situ聚合法來製備蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米復合材料,期望可以達到現今耐燒蝕高功能性酚醛樹脂的需求。實驗室之前研究發現[1],含有苯環的改質劑,因與酚醛樹脂有相似結構,可以提高酚醛樹脂與奈米黏土間的相容性,進而提高材料的熱性質。本研究選用三種含有Benzyl-的改質劑,分別為Benzyldimethylhezadecylammonium chloride (MH)、Benzyldimethylphenylammonium chloride (MP),以及Benzyltriethylammonium chloride (BE)。複合材料命名方式以改質劑名稱-蒙脫土含量來表示,舉例來說,MH-10%是用MH改質蒙脫土來製備的酚醛樹脂複合材料,百分比是指改質蒙脫土含量是酚重量百分比的10 %;MH-B10%則是MH系列含硼的複合材料,改質蒙脫土含量是酚重量百分比的10 %,B是取硼(Boron)的意思。經由XRD的分析與TEM的觀察,含硼的複合材料MH-B10%、MP-B10%和BE-B10%,蒙脫土的矽酸鹽層均可以達到一定的分散,均勻分散在複合材料裡面。以TGA測量在氮氣下10 %熱裂解溫度(Decomposition temperature, Td)都在520 oC以上。其中最好的是MP系列,Td都在560 oC左右,Residual weight也都在70 %以上。

    In order to further upgrade thermal stability of the phenolic resins, we combine boron and clay with phenolic resins to prepare nanocomposites. Clay (Montmorillonite)/boron-containing phenolic resin nanocomposites have been successfully prepared using in-situ polymerization of resol-type phenolic resins. Clay such as montmorillonite was modified by benzyldimethylhexadecylammonium chloride (MH), benzyldimethyphenylammonium chloride (MP), and benzyltriethylammonium chloride (BE). X-ray diffraction measurements and transmission electron microscope (TEM) observations showed that clay platelets were partially exfoliated after complete curing of phenolic resins. The cured nanocomposites were named as modifier-MMT contents and boron-containing nanocomposites named as modifier-B-MMT contents (B means boron), for example, MH-10% or MH-B10%. Thermogravimetric analysis showed that thermal decomposition temperature (Td) of cured boron-containing nanocomposites are more than non-boron ones. For example, the raise in decomposition temperature of MP-B10% (from 523 to 568 oC) is about 45 oC, respectively, whereas the enhancement in char yields is 9.6% (from 63.4% to 73.0%).

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 V 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 奈米黏土介紹 1 1-2-1 奈米黏土的結構與種類 1 1-2-2 改質劑的種類 4 1-3 酚醛樹脂的發展 6 1-3-1 簡史 6 1-3-2 酚醛樹脂的種類 6 1-3-3 酚醛樹脂改性研究 10 1-4 有機/無機混成材料之製程 12 1-5 黏土/高分子奈米複合材料之型態 14 第二章 文獻回顧 17 2-1 酚醛樹脂奈米複合材料之相關文獻 17 2-1-1 酚醛樹脂/蒙脫土奈米複合材料 17 2-1-2 硼酚醛樹脂相關文獻 26 2-2 研究動機 30 第三章 實驗內容 32 3-1酚醛樹脂/蒙脫土奈米複合材料的製備 32 3-1-1 實驗裝置與設備 32 3-1-2 操作及鑑定測量儀器 33 3-1-3 藥品 35 3-1-4 改質蒙脫土的製備 37 3-1-5 改質蒙脫土/酚醛樹脂奈米複合材料的製備 39 3-1-6 改質蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料的製備 40 3-2 硼酚醛樹脂部分 42 3-2-1 硼酚醛樹酯的製備 42 第四章 結果與討論 44 4-1 MH蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料 44 4-1-1 MH改質蒙脫土之XRD測定 44 4-1-2 MH酚醛樹脂/蒙脫土奈米複合材料Curing後TEM觀察 48 4-1-3 MH酚醛樹脂/蒙脫土奈米複合材料Curing後TGA分析 51 4-1-4 MH蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料XRD、TEM分析 54 4-1-5 MH蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 56 4-2 MP蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料 58 4-2-1 MP改質蒙脫土之XRD測定 58 4-2-2 MP蒙脫土/酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TEM分析 61 4-2-3 MP蒙脫土/酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 63 4-2-4 MP蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料XRD、TEM分析 65 4-2-5 MP蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 68 4-3 BE蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料 70 4-3-1 BE改質蒙脫土之XRD測定 70 4-3-2 BE蒙脫土/酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TEM分析 73 4-3-3 BE蒙脫土/酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 75 4-3-4 BE蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 77 4-3-5 BE蒙脫土/硼酚醛樹脂奈米複合材料Curing後TGA分析 79 4-4 奈米複合材料吸水性測試 81 4-5硼酚醛樹脂 86 4-5-1 硼酚醛樹脂Curing後TGA分析 86 4-5-2 硼酚醛樹脂吸水性探討 90 4-6溶解性測試 93 第五章 結論 96 參考文獻 98 自述 102

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    下載圖示 校內:2008-06-28公開
    校外:2008-06-28公開
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