聚亞醯胺/蒙脫土及聚亞醯胺/二氧化鈦奈米複合材料之製備與性質研究

Preparation and Properties of Polyimide /Clay and Polyimide/Titania Nanocomposite Materials

莊燕鈴(Yen-Ling Chuang)

指導教授 ： 葉瑞銘

中原大學/理學院/化學研究所/碩士(2003年)

https://doi.org/10.6840/cycu200300080

摘要

本研究主要可分為兩個部份來探討，第一部份為具有電活性之聚亞醯胺 (polyimide) / 黏土（clay）之有機 / 無機奈米複合材料之合成，使用苯胺三聚體、 4,4-oxydianiline (ODA) 和4,4-oxydiphthalic anhydride （OPDA） 三者來進行熱縮合反應以合成聚亞醯胺。 為了讓蒙脫土和聚亞醯胺有很好的混成，所以必須使用先將蒙脫土改質為親油性。 所合成之產物利用 FTIR 、 XRD 及 TEM 來進行結構之鑑定。 在研究中發現不同比例聚亞醯胺 (Polyimide) / 黏土（Clay） 的奈米複合材料其熱性質隨著黏土的含量增加有增加的趨勢（由 TGA 及 DSC 數據顯示），水氣穿透量和氣體穿透量隨著黏土含量的增加有明顯下降的效果，離子導電度隨著黏土的含量增加而有增加的趨勢(在低添加量時)。
第二部份為聚亞醯胺 (Polyimide) /二氧化鈦 (TiO2) 之有機/無機奈米複合材料之合成，使用配位基Bis【4-(4-aminophenoxy)phenyl】2,3-butanediimine、4,4-oxydianiline (ODA) 和4,4-oxydiphthalic anhydride（OPDA）等單體合成聚亞醯胺，利用配位基之螯合作用導入無機氧化物-二氧化鈦（TiO2）的前驅體，在高溫下進行高分子縮合聚合反應時同時催化溶膠－凝膠 (Sol-gel) 的反應進行，以形成有機/無機奈米複合材料，有別於傳統溶膠－凝膠 (Sol-gel) 催化路徑之合成。 在做結構鑑定時同樣使用 TEM 、 SEM 、 FTIR 來進行。 在研究中發現隨著無機氧化物-二氧化鈦 (TiO2) 的含量增加其熱性質及機械性質（由TGA來觀察熱性質，由DMA及拉力試驗來觀察其機械性質）亦隨之增加，水氣穿透和氣體穿透量隨著無機氧化物(TiO2)含量的增加也有明顯的下降效果。

關鍵字

二氧化鈦 ； 聚亞醯胺 ； 蒙脫土

並列摘要

Abstract
This essay is divided into two parts。 In the first part，a series of polyimide/clay nancomposite materials consist of electroctive polyimide and clay were successfully prepared。 Aniline trimer，4,4-oxydianiline (ODA) and 4,4-oxydiphthalic anhydride (OPDA) were employed to synthesize polyimide。 The polyimide/clay nancomposite materials were prepared by effectively dispersing the inorganic nanolayers of MMT clay in to the organic Polyimide matrix via an chemical imidization up to 300℃polymerization。 The as-synthesized polyimide/clay nanocomposite materials were characterized by FTIR、XRD and TEM。 The incorporation of MMT clay in polyimide matrix show better thermal properties、gas barrier properties and ionic conductivity。
The second part is the preparation and properties of organic/inorganic compound of polyimide/TiO2 nanocomposite materials。 TiO2 was introducedd to polyimide matrix by a chelating ligand which was different from traditional sol-gel process。 In this study，we also found the thermal and mechanic properties would will rise by increasing the content of inorganic oxide TiO2 through TGA，DMA and tensile test。 The permeability properties of H2O，O2 and N2 were obviously reduced as TiO2 content increased。

並列關鍵字

titania ； polyimide ； clay

參考文獻

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