臺北科技大學有機高分子研究所學位論文
國立臺北科技大學,正常發行
選擇卷期
- 學位論文
本研究為探討環氧樹脂之雙官能基三元環(421P)與單官能基四元環(401)的動力學分析。將雙官能基三元環(421P)與單官能基四元環混合配製不同的當量莫耳比，如5：5、6：4；7：3、9：1等混合後，加入不同濃度的陽離子型光起始劑Chivacure 1176，如1、4.5、7、10 wt%，與單獨三元環(421P)加入上述的起始劑濃度，在室溫下經紫外光照射後形成網狀交聯結構，比較其加入四元環(401)環氧樹脂後的差異性。 流變儀於光硬化過程中陽離子樹脂在動態(dynamic)狀態產生黏彈性指標儲存模數(G’)經換算得到其流變轉化率，代入Malkin and Kulichikhin流變自催化方程式求其實驗轉化率以及k、m、n值進行實驗值與理論值比較。隨著加入起始劑濃度增加，可發現單獨三元環(421P)轉化率從25.01%提升提升至33.38%，對反應速率及轉化率明顯的提高，但在起始劑加至10%時，轉化率反而降低。 由雙官能基三元環(421P)與單官能基四元環(401)混合配製不同的當量莫耳比中發現，起始劑的添加量會依不同混合比例而影響最終轉化率。反應性單體混合隨著四元環(401)的比例增加，發現不只縮短反應時間，轉化率、轉化速率亦相對提升，所添加的光起始劑濃度皆存在一臨界值，超過此臨界值會依序降低轉化程度。
- 學位論文
隨著科技時代的進步，人們早已將追求輕、薄、短、小做為主要需求並應用於可攜式電子產品設計。因此，採用塑膠材料做為顯示器基板並用以取代傳統玻璃材質的產品工藝，儼然已經成為此技術發展的必然趨勢。然而，以塑膠材料作為製作基板元件時，則會因塑膠基板的尺寸安定性容易受到外在環境因子(溫度和濕度)影響而產生變化的因素，導致塑膠基板在使用上受到限制。舉例塑膠基板的熱收縮率、線膨脹係數、吸濕膨脹係數皆比玻璃材質大。玻璃的線膨脹係數為8*10-6m/mK，幾乎達可忽略的狀態；而常作為面板元件材質的PMMA材料，其線膨脹係數為85*10-6m/mK，故其受環境水氣及熱的影響就更為顯著，因此若僅採單一PMMA基板材料是無法改善此尺寸安定性不佳的缺點。 此篇研究，採用參種塑膠材料並以多層共押合製程的製板方式來進行複合材料的試驗，檢測項目皆比照當前業界對於塑膠面板檢測的標準，如光學特性、表面鉛筆硬度、落球試驗、吸濕性、熱收縮性等。經實驗驗證，此複合材料具有低吸濕性、低翹曲性且透光率可達到與PMMA基板相近，且此複合材料亦具有可撓性及耐衝擊特性，更是較玻璃基板材料更佳，故可作為玻璃的取代建議材質。
- 學位論文
導電性高分子複合材料具有輕量化、耐腐蝕及優異的加工性，因此成為光、電、磁等特性應用研究之重點。本研究之目的是發展具導電性的同排聚丙烯/奈米銅線奈米複合材料，備製時以氯化銅為前驅物、十六烷基胺(HDA)為保護劑及葡萄糖為還原劑，採用化學還原法合成奈米銅線，應用紫外光/可見光譜儀和掃描式電子顯微鏡分析純化後奈米銅線之可見光吸收峰值和纖維形態，再以溶液混摻法製備同排聚丙烯/奈米銅線複合材料，應用熱示差掃描卡量計、掃描式電子顯微鏡、X光繞射儀和高電阻測試儀進行分析，再以所測得體積電阻率代入Power law equation計算出複合材料之導電閥值濃度。本研究製備之最佳奈米銅線數據之直徑為66±16 nm 和長度為32±12μm，添加1.25 vol%奈米銅線之同排聚丙烯/奈米銅線複合材料可使體積電阻率從5.44 x 10^14 Ω•cm降低到4.03 x 10^6 Ω•cm透過Power law equation: ρ = ρo ( V – Vc )^(-t)計算導電閥值濃度(Vc)為0.237 vol%。本研究製備之奈米銅線其直徑小於100 nm，符合一維奈米材料規格，且同排聚丙烯/奈米銅線複合材料之表面電阻率為2.70 x 10^8 Ω/sq，適合靜電消散型複合材料(電阻範圍為10^5-10^9 Ω/sq)之應用。
- 學位論文
科技的發展帶給環境負面的影響日漸嚴重，伴隨著工商業的發達，廢棄污水的排放量也日益激增。本實驗動機，有鑒於許多實驗性機構中所產生的廢棄污水中，含有酸鹼廢液、有機溶劑及重金屬等成分，若發生翻倒溢出有立即危險性傷害時，需借由化學吸附棉覆蓋吸附後含有重金屬之酸、鹼性液體，妥善地做後續處理，以提升環境品質。 本研究利用靜電紡絲與交聯兩項加工技術，成功製備一系列的共聚高分子Poly（HEMA-co-MNA）（含不同HEMA與NMA鏈段比例）靜電紡絲奈米纖維，探討加工製成參數（高分子濃度、製程流速、使用溶劑），以及不同交聯鏈段比例對於其奈米纖維形態的變化。利用SEM觀察其不同交聯條件下纖維在水中之形態變化，結果發現NMA含量較高（10 : 1與10 : 3）交聯程度大，可以使HEMA交聯使其纖維不會回溶於水中，維持住纖維圓柱狀的結構。並利用藻類混摻於Poly（HEMA-co-MNA）共聚高分子，運用靜電紡絲技術製備出含有藻類之高分子奈米纖維，進行吸附重金屬行為之研究。於ICP-OES光譜儀器測試中，發現含藻類之奈米纖維，具高比表面積，在10分鐘內即有吸附趨勢出現，且能快速地在2小時之內達到吸附飽和，去除重金屬效率極佳。其改變不同混摻比例藻類之奈米纖維，對重金屬Pb、Cd、Ni的吸附特徵，以及環境因子（初始pH值、時間）等，都會有不同的吸附影響。 因此本研究所製備之含藻類之高分子奈米纖維，不但具備了生物吸附原理降低環境污染來吸附重金屬廢液，也表現出快速吸附重金屬廢液之效能，未來將可做成耐酸、鹼之環保化學吸附棉，應用於相關領域上。
- 學位論文
本實驗為一新穎、實用性高之溫度/pH敏感型高分子在水溶液中的特性探討，相較於線性高分子，我們利用其黏度小、溶解度高之樹枝狀高分子，做為高分子內部核心，並使用溫敏型高分子和pH值敏感型高分子共聚合接枝在外形成外殼。最後探討此雙敏感型高分子，依照不同之聚合比例在水溶液中的化學性質及物理性質。 本研究利用Hyperbranched bis-MPA polyester-16-hydroxyl,generation 2 (Hyperbranch) 和α-bromoisobutyryl bromide形成Macroinitiator (Hyperbranch-Br)，並使用原子轉移自由基聚合法(Atom Transfer Radical Polymerization, ATRP)合成不同聚合比例之 N-isopropylacrylamide (NIPAAm)和4-amino-2-methylene-4-oxobutanoic acid (IAM)共聚物。利用NMR及FTIR探討Hyperbranch 共聚物之分子結構，並由GPC觀察出活性自由基聚合可有效的控制PDI值小於1.4。當改變pH值2-12、濃度1-10 wt%，結果表明提升IAM單體之莫爾比例LCST有明顯上升趨勢，最高至LCST≒43℃。其中，本研究之Hyperbranch-g-(NIPAAm-co-IAM)-3-1( H-3)水溶液，相變化溫度接近人體溫度，可有效用至藥物釋放等生醫材料。
- 學位論文
黃酸樹膠(Xanthane gum)是一種具有特殊流變性質的天然高分子多醣體。因為黃酸樹膠擁有許多特性，所以常被運用在食品、紡織、製藥、化妝品及其他工業上。由於黃酸樹膠分子間的交互作用力會受到溫度、pH或其它條件所影響，而且在不同濃度下會有不同的性質， 在凝膠狀態時有液晶相的特性，形成機制為液向型(lyotropic)液晶，液向型液晶是由濃度所控制，依分子排列的方式是屬於向列型(nematic)液晶。 本研究分為兩部分:第一部份是建構黃酸樹膠/水/亞磷酸系統之液晶相圖;第二部份則是建構黃酸樹膠/水/醋酸系統之相圖，兩部分皆利用偏光顯微鏡與顯微鏡溫控平台進行高溫實驗，以探討此兩系統在室溫和高溫上的變化，並將結果進行比對分析。 黃酸樹膠/水/醋酸系統之相圖共含有4個獨立相區。3個獨立相區分別是：不溶解相、液晶相以及透明相，以及1重疊區域：相轉移過程中，液晶結構在不溶解區有共存情形。黃酸樹膠/水/亞磷酸系統之液晶相圖，則會在升溫過程中會受到溫度和時間的影響。
- 學位論文
石墨烯是目前已知強度最強的材料，載子遷移率極高，獨特性質使其受到廣泛的研究。在導體或半導體表面上進行化學氣相沉積(CVD)可使分子大範圍在表面上生長，透過參數控制更可精準控制製備的分子層數。先前已有科學家研究出使用甲烷在1400 K下以CVD方式蒸鍍至銅箔上可生成數公分尺寸的高品質石墨烯；然而此高溫在工業製程中常遇到瓶頸，因此目前科學家致力尋找可在較低溫生成石墨烯的其它表面或分子。本實驗在超高真空 (UHV) 環境下進行，嘗試將前趨物改用間二碘苯，並分別於室溫和不同高溫的單晶銅(100)上進行蒸鍍、退火以生成石墨烯，本篇論文主要以掃描式穿隧電子顯微鏡(STM)觀測間二碘苯蒸鍍至不同溫度的銅(100)後其結構的變化。 由STM結果得知，室溫蒸鍍間二碘苯再將表面退火至880 K後觀測到其脫去氫形成芳香環結構，退火至970 K則產生0.6 nm大小之碳簇結構，至1080 K時仍未觀測到石墨烯；直接於約1000 K表面蒸鍍可得到1.2 nm 大小的奈米碳簇結構，再升溫至約1050 K，STM影像的亮點尺寸為0.5nm，推測為原先奈米碳簇結構因加熱彼此鍵結形成石墨烯奈米帶，因此STM觀測到更細微的結構，此結果說明表面開始有極小面積的石墨烯開始生成。蒸鍍間二碘苯於約1080 K表面即可在STM中觀測到石墨烯，表面上亮點轉為石墨烯的三軸向排列，並以其尺寸約0.4至0.5 nm和形貌判斷為石墨烯在銅(100)上20°之疊紋；此時另可觀測到在表面上會隨掃描發生形狀和位置改變的多層結構。
- 學位論文
本研究利用分散聚合法製作出球型微米粒徑大小之聚苯乙烯，並藉由改變穩定劑(Polyvinylpyrrolidone)比例來控制其粒徑大小。分別利用不同粒徑大小之微米球作為固相粒子，以不同比例摻入相列型液晶中製成均相電流變液體。將均相電流變液施加不同強度之電場，觀測相列型液晶之電流變效果及不同粒徑大小聚苯乙烯微米球以不同比例摻入後對其電流變效果之影響。結果利用掃描式電子顯微鏡(SEM)及傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)可證實球型微米粒徑之聚苯乙烯確有成功合成且形狀大小均一，而改變穩定劑(Polyvinylpyrrolidone)比例亦可有效控制聚苯乙烯微米球之粒徑大小。相較於純的相列型液晶，首先摻入20wt%不同粒徑大小之聚苯乙烯微米球後發現其剪應力(shear stress)相對於純的向列型液晶並無改變，且電流變效果亦不明顯。當聚苯乙烯微米球摻混比例達30wt%後，電流變液之剪應力及黏度大幅上升，且電流變流體開始出現屈服應力(yield stress)，具明顯且穩定之電流變效果。隨摻入之聚苯乙烯微米球比例上升，其剪應力亦相對提高。而本篇另一探討重點為聚苯乙烯微米球之粒徑大小對電流變效果之影響。隨聚苯乙烯微米球之粒徑越小，發現其電流變效果相對越佳。表示聚苯乙烯微米球達到30wt%後能夠開始影響向列型液晶分子之排列，使其於電場作用下結構更加穩固。且粒徑越小之聚苯乙烯微米球與液晶分子間之作用力越強，從而提升電流變液之電流變效果。
- 學位論文
電濕潤顯示元件組成包括油墨與水層, 顯像原理是利用有顏色的油層在電壓控制下達到收縮與擴展的效果, 藉由油滴顏色與回縮比例得到灰階以實現色彩的變化，具有高反射率、高對比度、低電壓、低功耗和響應速度快等特點。 本研究目的是藉由不同的烷基苯胺(p-n-alkyl aniline)重氮成份與2,2-二烷基-2,3-二氫-1H-呸啶(2,2-Dialkyl-2,3-dihydro-1H-perimidine)偶合成份合成具有對12烷溶解度高之黑色與紅色染料。 電濕潤顯示器用黑色油墨之基本要件：(1)非極性；(2)低黏度< 3.0 cps；(3)低表面張力< 30 mN/m；(4)顯示器環境溫度要求：在-10℃~70℃之間染料不會裂解；(5)可見光吸光強度須均勻涵蓋400-800 nm之間；(6)莫耳吸光係數(ε)高於2×103 (cm．M)-1；(7) FoM (參數指數(Figure of Merit)) =ε×C，C為濃度(M)，需介於100∼1000 之間的要求；(8)接近標準黑色之色光(L = 0、a = 0、b = 0)；(9)可見光穿透率(T %)：油墨注入10μm 測試槽(test cell)可見光穿透率低於10%。紅色油墨之基本要件：(1)非極性；(2)低黏度< 3.0 cps；(3)低表面張力< 30 mN/m；(4)可見光吸光強度須涵蓋480-540 nm之間；(5)色光需接近標準紅色(CIE(x, y) = 0.67, 0.33)。 結果顯示黑色染料以D10-C2,2 對十二烷具有最高的溶解度; 紅色染料則以DA-C2,2 對十二烷具有最佳的溶解度, 配製成油墨均能符合上述電溼潤顯示所有基本條件。
- 學位論文
靜電紡絲技術是近年新穎的奈米科技，材料來源廣泛且製程簡單，擁有能夠快速直接地將材料製備成奈米纖維的特質，並無傳統纖維製程之限制。近年來已經成為高分子工程上一個非常重要的研究主題。高分子的微細結構決定了成品的應用範圍，而除了材料本身的性質外，在加工過程中的各種因子也會影響到高分子微細結構的改變。研究中使用Poly（HEMA-co-NMA）共聚高分子為主體，摻合硝酸銀使之具有抗菌及消臭性。經由靜電紡絲製成奈米化纖維膜，並將樣品進行SEM、UV光還原、交聯、泡水、抗菌性與消臭性測試。 本研究成功利用Poly（HEMA-co-NMA）共聚高分子為主體（HEMA為高吸水性基團，而NMA為化學交聯基團），摻合硝酸銀後照UV光還原，得到不同比例的含銀奈米粒子的奈米纖維不織布。藉由調控不同的電紡操作參數（不同溶液濃度、添加溶劑Methanol量、電紡流速）、加熱溫度以及奈米纖維厚度控制，製得多樣化形態與纖維細度範圍100~1000 nm的奈米纖維。 以JIS L1902:2008菌液吸收法，進行抗菌測試(金黃色葡萄球菌&大腸桿菌)和FTTS-FA-018-2008進行消臭測試。本研究結果可知，隨著奈米銀粒子添加濃度增加，金黃色葡萄球菌抑菌活性值隨之上升，添加3%的奈米銀粒子，可以達到最高抑菌值5.2（S）與殺菌值3.1（L）；大腸桿菌抑菌活性值隨之上升，添加3%的奈米銀粒子，可以達到最高抑菌值6.9（S）與殺菌值3.4（L），抗菌效果顯著。添加3 %的奈米銀粒子，消臭率24小時後可達30 %的消臭率，具有環保及低成本之特性。未來，此奈米級纖維膜期望能應用在醫療衛生用品及生化生醫等材料。