簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 吳政龍
Wu, Cheng-lung
論文名稱： 以硫醇-己內醯胺起始系統合成團鏈共聚物並探討其自組裝型態
Studies on the self-assemble of block copolymers synthesized using thiol-caprolactam initiation system
指導教授： 陳志勇
Chen, Chuh-yung
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： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 73
中文關鍵詞： 雙成份起始系統 、自組裝 、團鏈共聚物 、分散劑
外文關鍵詞： thiol-caprolactam initiation system, diblock copolymer, surfactant, self-assemble
相關次數： 點閱：106  下載：2 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 本研究主要是以實驗室自行開發之硫醇-己內醯胺雙成份起始系統合成三種不同結構的團鏈共聚物。在合成的過程中，利用了目前相當熱門且準確率相當高的 Maldi-tof 質譜儀鑑定其尾端基結構，確定己內醯胺確實保護在高分子鏈末端，同時也以 GPC 測試高分子鏈分子量成長情況，證實此聚合法具有活性聚合的特徵。並以各種鑑定方式證實製備出 苯乙烯(St)-甲基丙烯酸甲酯(MMA)團鏈共聚物後，觀察產物是否具有相分離的情形發生。另也將其進行分散劑測試，測試在高分子混掺的系統中，是否可以提高其分散性，降低相分離的程度，並提高系統的穩定度。另一方面，在自組裝的系統中，分別改變了均聚物的比例、均聚物分子量以及團鏈共聚物分子鏈段比例，於不同的均聚物比例下會出現不同的自組裝型，而改變均聚物分子量以及團鏈共聚物分子鏈段比例則是會使得自組裝型態變得較小。在其它種類的團鏈共聚物 St-HEMA(2-hydrotheylene methacryalte) 系統中，於AFM 觀察其相分離的現象之外，亦測試了共溶劑對相分離的影響，於不同的溶劑比例下，便會產生不同的自組裝型態。最後，在St-GMA(glycidyl methacryalte)系統中，觀察其相分離的型態之外，也研究了polystyrene與polyglycidyl methacryalte混掺之後會產生柱狀結構的自組裝型態，並且再將團鏈共聚物加入系統中，則是會使得相分離的程度下降，使表面趨於平坦。

    Three kinds of diblock copolymers had been successful synthesized by using the thiol-caprolactam initiation system in this thesis. The end-group of polymer chain protected by caprolactam was identified by Maldi-Tof Mass spectrum. From the GPC results, the molecular weight of polymer was increased with the reaction time, which was consistent with the living radical polymerization. The phase morphology of diblock copolymer and mixed with homopolymers were measured by AFM. The degree of phase separation was decreased due to the diblock copolymer added. Notable, the self-assemble of polymer was occurred in the ternary blend at specific ratio of polymer and diblock copolymer. In addition, the blend system of polystyrene and polyglycidyl methacrylate was also studied in this investigation. Interesting, the particular morphology of blend polymer was observed. One can used this particular morphology for some application when the polyglycidyl methacrylate was modified and linked the chelating group.

    中文摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XII 第一章、 緒論 1 第二章、 文獻回顧 4 2-1 奈米結構 4 2-1-1 團鏈共聚合物自組裝 6 2-1-2改質高分子均聚物自組裝 6 2-1-3 團鏈高分子和高分子均聚物的三級自組裝 7 2-2 活性聚合 8 2-2-1 基團轉移聚合法 9 2-2-2 Iniferter 10 2-2-3 活性自由基聚合 11 2-2-3-1 穩定自由基聚合反應 (Stable Free Radical Polymerization) 11 2-2-3-2 原子轉移自由基聚合反應（Atom Transfer Free Radical Polymerization） 12 2-3 雙成份起始聚合法 16 2-4 研究動機 19 第三章、實驗內容 20 3-1 藥品 20 3-2 儀器設備 21 3-3 實驗架構 23 3-4 實驗步驟 24 3-4-1 雙成份起始系統 24 3-4-2 製備團鏈共聚物 24 3-4-3 分散效能測試 25 3-4-4 自組裝 25 3-5 產物分析 26 第四章、結果與討論 28 4-1 雙成份起始系統 28 4-1-1 Maldi-Tof Mass 定性分析 30 4-2 SM-MMA團鏈共聚物 31 4-2-1 FT-IR 鑑定 34 4-2-2 1H-NMR 分析 36 4-2-3 GPEC 分析 37 4-2-4 13C-NMR 鑑定 41 4-2-5 相分離 42 4-2-6 相溶性測試 43 4-2-7 自組裝 47 4-2-8 均聚物分子量影響 50 4-2-9 製備不同 PMMA 鏈段長之團鏈共聚物 51 4-2-10 團鏈共聚物鏈段比例影響 54 4-3 團鏈共聚物 ( SM-HEMA ) 56 4-3-1 SM-HEMA 團鏈型共聚合物的自組裝 57 4-3-2 共溶劑影響 59 4-4-3 混掺系統 60 4-4-4 添加團鏈共聚物 62 4-4 SM-GMA團鏈共聚物 62 4-4-1 SM-GMA團鏈共聚物之自組裝 64 4-4-2 SM-GMA團鏈共聚物影響 69 第五章、 結論 71 參考文獻 72 圖目錄 圖 2-1利用高分子模板所製造出金屬粒子陣列之SEM圖 5 圖 2-2 經改質的高分子均聚物在相同基材上之自組裝……………...…...7 圖 2-3 三級自組裝用於製備高分子模板 8 圖 2-4 不同基材條件產生不同自組裝型態………………………………..8 圖 2-5 基團轉移合成法聚合機構 9 圖 2-6 常見的引發-轉移-終止劑 10 圖 2-7 ATRP聚合反應機構 13 圖 2-8 RAFT 保護基轉移機構.....................................................................14 圖 2-9 雙成份起始系統反應機構 18 圖 4-1 雙成份起始系統第一階段反應分子量成長GPC圖 29 圖 4-2 雙成份起始系統第一階段 Maldi-tof 圖 32 圖 4-3 雙成份起始系統反應時間對轉化率關係圖 33 圖 4-4 雙成份起始系統第二階段分子量成長 GPC 圖 35 圖 4-5 雙成份起始系統製備 SM-MMA 團鏈共聚物 FT-IR 圖 (a) 第一階段產物 (b) 第二階段產物 36 圖 4-6 第二階段產物之1H-NMR 圖 37 圖 4-7 實驗中常用化合物在 GPEC 中的訊號位置 39 圖 4-8 GPEC 中均聚物及高分子共聚物訊號相對位置 40 圖 4-9 雙成份起始系統反應產物 GPEC 圖 (a) 第一階段產物 (b) 第二階段產物 40 圖 4-10 第二階段產物之13C-NMR 圖 42 圖 4-11 第二階段產物 AFM 圖 (a) 高低圖 (b)3D 圖 (c) 相圖 (d) 高低分析圖 43 圖 4-12 分散劑測試 TEM 圖 (a) PS blend PMMA (b) PS blend PMMA 加團鏈共聚物 45 圖 4-13 分散劑測試 TEM 圖，PS blend PMMA 添加不同比例團鏈 共聚物 (a) 0% (b) 10% (c) 20% ……...…………………………46 圖 4-14 分散劑測試 TEM 圖加入不同長度之團鏈共聚物 (a) PS : 25000 PMMA : 57000 (b) PS : 86000 PMMA : 73000…..47 圖 4-15 不同均聚物比例自組裝型態 TEM 圖，重量比 PMMA/PS/團鏈共聚物 (a) 100/0/20 (b) 65/35/20 (c) 35/65/20 (d)0/100/20 ……………………..………………..…….………….49 圖 4-15-1 PS 65% , PMMA 35% , 團鏈共聚物 20% 自組裝型態 TEM圖……………………………………….…...……………...50 圖 4-16 改變不同 PS 分子量的自組裝型態 (a) 1.9*105 (b) 4*105 (c) 1.1*106…………………………….…....51 圖 4-17 不同 MMA 單體比例合成之 SM-MMA 團鏈共聚物 FT-IR 圖(a) 1 : 1 (b) 1 : 4 (c) 1 : 8 .52 圖 4-18 不同 MMA 單體比例合成之 SM-MMA 團鏈共聚物 GPEC 圖(a) 1 : 1 (b) 1 : 4 (c) 1 : 8 53 圖 4-19 自組裝系統添加不同 PMMA 長度之團鏈共聚物 (a) 1 : 1 (b) 1 : 4 (c) 1 : 8 55 圖 4-20 雙成份起使系統合成團鏈共聚物 SM-HEMA 之 FT-IR 圖 56 圖 4-21 雙成份起使系統合成團鏈共聚物 SM-HEMA 之 GPEC 圖 57 圖 4-22. SM-HEMA 自組裝型態 AFM圖 (a) 高低圖 (b) 相圖 (c) 3D圖 ( 痠 is um ) 58 圖 4-23 SM-HEMA 染色後 TEM圖 59 圖 4-24 SM-HEMA 自組裝形態不同比例共溶劑 (D/T) 影響 AFM圖 (a) 100/0 (b) 65/35 (c) 35/65 (d) 0/100 60 圖 4-25. PS65% PHEMA35%自組裝型態....................................................61 圖 4-26. 不同比例 PS 與 PHEMA 混掺自組裝型態 (a)PS90% H10% (b)PS65% H35% (c)PS35% H65% (d)PS10% H90%...............................................................................................61 圖 4-27. 不同添加量團鏈共聚物之影響 (a) 0wt% (b) 3wt% (c) 5wt% (d) 7wt%..........................................62 圖 4-28 雙成份起始系統合成團鏈共聚物 SM-GMA 之 FT-IR 圖........63 圖 4-29 雙成份起始系統合成團鏈共聚物 SM-GMA 之 GPEC 圖 64 圖 4-30 PS (65%) blend PGMA (35%) 自組裝型態 AFM 圖 (a) 高低圖 (b) 相圖 (c) 3D 圖 65 圖 4-31 PS blend PGMA 加入 20wt% 之團鏈共聚物 (a) 高低圖 (b) 相圖 (c) 3D圖 67 圖 4-32 改變 PS blend PGMA 之相對比例 (PS/PGMA) 之自組裝 型態 (a) 90/10 (b) 35/65 (c) 10/90 68 圖 4-33 PS35% PGMA65% 加入不同量之團鏈共聚物 (a) 3wt% (b) 5wt% (c) 10wt% 70

    [1] Y. Xia, M. Whitesides, Angewandte Chemie International Edition, 37, 550, 1998.
    [2] G. M. Whiteside, B. Grzybowski, Science, 295, 2481, 2002.
    [3] K. Aissou, M. Kogelschatz, T. Baron, P. Gentile, Surface Science, 601, 2611, 2007.
    [4] E. E. Malmstrom, C. J. Hawker, Macromolecular Chemical Physic , 199, 823, 1998.
    [5] A. A. Khaydarov, I. W. Hamley, T. M. Legge, S. Perrier, European Polymer Journal, 43, 789, 2007.
    [6] L. Kailas, P. Bertrand, Applied Surface Science, 252, 6648, 2006.
    [7] M. P. Stoykovich, H. Kang, K. C. Daoulas, G. Liu, C. C. Liu, J. J. de Pablo, M. Müller, and P. F. Nealey, American Chemical Society, 1, 3, 168, 2007.
    [8] A. D. Jenkins, D. Maxfield, C. G. Santos, DRM. Stejskal, P. Kratochvil, Macromolecules, 13, 61, 1992.
    [9] T. Otsu, T. Tazaki, Polym. Bulln., 16, 277, 1986.
    [10] D. H. Solomon, E. Rizzardo, P. Cacioli, US Patent, 4, 584,429 1985.
    [11] M. K. Georges, RPN. Veregin, P. M. Kazmaier, G. K. Hamer, Macromolecules, 26, 2987, 1993.
    [12] J. S. Wang, K. Matyjaszewski. American Chemical Society, 117, 5614, 1995.
    [13] J. Chiefari,Y. K. Chong, F. Ercole, J. Krstina, J. Fefery, TPT Le, RTA Mayadunne,G. F. Meijs, C. L. Moad, G. Moad, E. Rizzardo, S. H. Thong, Macromolecules, 31, 5559 , 1998.
    [14] Y. H. Hu, C. Y. Chen, C. C. W,Y. H. Huang, S. P. Wang, Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry, 42, 19, 4976, 2004
    [15] S. M. Patrie, M. Mrksich, Anal. Chem. , 79, 5878, 2007.
    [16] S. Karanam,H. Goossens, B. Klumperman, P. Lemstra, Macromolecules,
    36, 8304, 2003.
    [17] 胡毓祥，”新穎活性自由基聚合之研究”，成功大學化學工程系，博
    士論文，民國九十四年。
    [18] 陳仕文，”新式活性自由基聚合法之研究”，成功大學化學工程系，
    碩士論文，民國九十五年。

    下載圖示 校內：2013-08-02公開
    校外：2013-08-02公開
    QR CODE