https://scholars.lib.ntu.edu.tw/handle/123456789/64934
標題: | 高分子接枝反應之表面改質、強化高分子界面之定量接著分析 | 作者: | 戴子安 | 公開日期: | 2004 | 出版社: | 臺北市:國立臺灣大學化學工程學系暨研究所 | 摘要: | 本研究利用電漿處理高分子表面以產生官能基,並與另一高分子在其界面產生原位 接枝反應,藉以強化界面。本研究並探討定量接枝強度、表面化學與電漿操作條件相互之 結構、製程與性質間之關係。本研究利用電漿技術對高分子聚對苯二甲酸乙二酯(PET)進行 表面改質,而經過不同程度氮氣電漿改質後之PET ,藉由化學能譜儀(XPS)進行表面分析及 與水接觸角測試的親水性實驗;經過氮氣電漿處理之PET 表面會產生含氮之官能基而使表 面接觸角下降,再經由對細微XPS 圖譜分析可知PET 表面氮元素植入比率會隨著電漿處理程 度而增加,最多可達8%。另外,利用另一高分子材料PSMA(poly styrene-co-maleic anhydride) 與電漿處理後之PET 進行化學反應接著之研究,經過電漿處理後之PET 表面生成之amine 之 官能基會與PSMA 中maleic anhydride 作用產生imide 之共價鍵結,對於不同程度之電漿處理 PET 各樣品,在不同熱處理溫度下進行此接合反應,再利用非對稱雙懸臂界面接著測量法 作為測量兩材料界面強度之儀器,可知在熱處理溫度為150 ℃時有最佳之界面加強效果產 生,界面接著強度可由未處理前約3J/m 2 增強至超過100J/m 2 。利用XPS 與SEM 分析破壞界 面,可以得知在不同界面接著強度下之破壞機制,在溫度為150 ℃時在電漿處理時間超過150 秒後,由於兩高分子界面強度大於PET 材料本身之層狀結構破壞強度,故破壞之破裂點會 延伸至PET 材料內部;而在反應溫度過高時(160 ℃),界面強度反而下降是因為PSMA 質傳過 快而在界面形成一機械強度較弱之另一界面之緣故。最後探討了界面接著強度與areal chain density ()Σ 之關係後可知,在Σ 值較小時,界面強度值( c G )與2 Σ 成線性關係;當c G 值超過 100J/m 2 後,破壞機制轉變至材料內部破裂,c G 值故不再隨著Σ 值上升而增大。 Nitrogen plasma caused ion implantation and surface modification on polyethylene terephthalate (PET) efficiently. With the increasing of plasma treatment time, water contact angle of treated-PET surface decreased, finally reached a stable value of 25degree. By X-ray photoelectron spectrometer (XPS) analysis, atomic nitrogen content of plasma treated PET by ion implantation and bonding condition can be obtained. Furthermore, the interfacial fracture toughness (Gc) between poly styrene–co-maleic anhydride (PSMA) and plasma treated-PET was investigated. Amine groups formed by plasma modification on the PET surface can reacts with styrene maleic anhydride (SMA) in bulk PSMA, forming imide covalent bonds to enhance interfacial fracture toughness between PET/PSMA. When annealed at 150 , the PET/PSMA is ℃ too strong to cause crack-tip propagated into PET side such that Gc values could be enhanced over 100J/m 2 for long plasma treatment time. Otherwise, the diffusion rate of PSMA is too fast at annealing temperature at 160 , causing a new weak interface occurred, and then crack ℃-tip would propagate into PSMA side, Gc value become lower than condition 150 ℃. Fracture mechanisms are verified by XPS and SEM analysis of fractured PET and PSMA surface, and the results coincide with our explanation. In our case, there are two mechanisms of PET/PSMA interface fracture. When areal chain density (Σ ) on the interface is lower than 0.05/nm 2 , the interfacial fracture toughness (Gc) is proportional to Σ 2 . And at areal chain density larger than 0.05/nm 2 region, the interfacial fracture toughness is independent to areal chain density, because the fracture happened in PET side. |
URI: | http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/9397 | 其他識別: | 922216E002015 | Rights: | 國立臺灣大學化學工程學系暨研究所 |
顯示於: | 化學工程學系 |
檔案 | 描述 | 大小 | 格式 | |
---|---|---|---|---|
922216E002015.pdf | 170.69 kB | Adobe PDF | 檢視/開啟 |
在 IR 系統中的文件,除了特別指名其著作權條款之外,均受到著作權保護,並且保留所有的權利。