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DC 欄位 | 值 | 語言 |
---|---|---|
dc.contributor.advisor | 廖文彬 | |
dc.contributor.author | KAI MEI | en |
dc.contributor.author | 梅 愷 | zh_TW |
dc.date.accessioned | 2021-06-15T01:13:14Z | - |
dc.date.available | 2012-08-03 | |
dc.date.copyright | 2009-08-03 | |
dc.date.issued | 2009 | |
dc.date.submitted | 2009-07-29 | |
dc.identifier.citation | 參考文獻
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dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/42405 | - |
dc.description.abstract | 本研究主要探討聚乳酸(PLLA)的結晶結構與結晶動力學。聚乳酸材料在熔融-結晶的過程中,會因為結晶溫度的不同而產生不同的結晶結構,在較高溫度區會形成排列較緊密的結晶結構稱為α結構,相對的在低溫的結晶則是排列較鬆散的α’結構,而中間有一段兩種結構共存的溫度區間,利用XRD、DSC、FTIR等觀察共存區結晶隨時間的變化,發現過程中會先長出結構較緊密的α結構,隨著時間演進慢慢長出α’結構,這兩種結構以動力學機制互相競爭成長。
此外也針對含有D-form的聚乳酸材料和PLA-SiO2複合材料進行研究,D-form單元在結晶時會被晶片排出,故在結晶時需要更久的時間進行,此外PLA較低的平衡熔點促使兩結晶結構的存在溫度往低溫偏移。當加入SiO2顆粒,兩種結構受到的影響程度不同,導致共存區域的結晶競爭模式改變,最後結晶的結果和純PLA有所差異。本論文探討D-form單元以及SiO2添加物對結晶行為的影響,可提供此複合材料相關的應用加工資訊,調控改善我們所需的材料性質。 | zh_TW |
dc.description.abstract | The research is focus on crystal structure and crystallization kinetics of PLLA. PLLA polymer chains packed closely as α-form at higher crystallization temperature(Tc) from melt, whileα’-form generates at low Tc which packed loosely. However, two crystal structures can exist at some moderate temperatures. It is investigated by X-ray diffraction, DSC, FTIR during the crystallization process at the co-existed Tc. The α structure dominates at the beginning and then α’ structure develops later. The two crystal structures compete in the view of crystallization kinetics.
The PLA which has D-form units on the polymer chain compares with PLLA. The D-form units will be excluded from the lamella of the polymer crystal and result in the lower melting point. The decrease of equilibrium melting point makes change of the existence Tc region of the two crystal structures. When SiO2 particles add into the PLA matrix, different effect on α and α’results in the change of competition model. So the crystallization structure and properties of PLLA can be controlled by D-form units and SiO2 particles. The knowledge of crystallization of PLLA can be used to adjust manufacture condition and achieve good quality which we need . | en |
dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-15T01:13:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-98-R96527014-1.pdf: 6056816 bytes, checksum: fe00ba9059344d1b0836dd7591ff215e (MD5) Previous issue date: 2009 | en |
dc.description.tableofcontents | 目錄
口試委員會審定書--------------------------------------------------iii 誌謝----------------------------------------------------------------v 中文摘要----------------------------------------------------------vii 英文摘要-----------------------------------------------------------ix 目錄---------------------------------------------------------------xi 圖目錄------------------------------------------------------------xiv 表目錄-----------------------------------------------------------xvii 第一章 緒論---------------------------------------------------------1 第二章 文獻回顧-----------------------------------------------------3 2-1 生物可分解性(biodegradability)高分子簡介----------------------3 2-2 聚乳酸﹝Poly(lactic acid), PLA﹞的簡介------------------------5 2-2-1 聚乳酸的製造與應用--------------------------------------5 2-2-2 聚乳酸的結晶結構----------------------------------------6 2-3 高分子複合材料簡介--------------------------------------------9 第三章 高分子結晶理論----------------------------------------------13 3-1 簡介---------------------------------------------------------13 3-2 高分子等溫結晶-----------------------------------------------14 3-2-1 高分子總體結晶-----------------------------------------14 3-2-1-1 成核與結晶成長---------------------------------14 3-2-1-2 總體結晶速率與結晶溫度的關係-------------------17 3-2-2 Lauritzen-Hoffman結晶理論------------------------------19 3-2-2-1 結晶成長機制-----------------------------------19 3-2-2-2 結晶速率與結晶溫度的關係-----------------------23 第四章 實驗--------------------------------------------------------25 4-1 實驗材料與複合材料製備---------------------------------------25 4-2 實驗儀器-----------------------------------------------------26 4-3 實驗方法-----------------------------------------------------29 4-3-1等溫結晶(isothermal crystallization)的量測--------------29 4-3-2 球晶成長速率的量測-------------------------------------29 4-3-3 廣角X光繞射分析---------------------------------------30 第五章 結果與討論--------------------------------------------------36 5-1 PLLA結晶性質與結晶成長機構-----------------------------------36 5-2 PLLA等溫結晶放熱與熔化吸熱曲線分析(DSC)----------------------44 5-2-1 PLLA平衡熔點量測---------------------------------------44 5-2-2 PLLA等溫結晶-------------------------------------------45 5-3 PLLA結晶結構鑑定---------------------------------------------51 5-3-1 不同溫度等溫結晶---------------------------------------51 5-3-2 結晶成長機制分析(X-ray)--------------------------------54 5-3-3 結晶成長機制分析(DSC)----------------------------------61 5-3-4 結晶成長機制分析(FTIR)---------------------------------65 5-3-5 PLLA結晶動力學機制討論---------------------------------67 5-4 聚乳酸(PLA)與二氧化矽(SiO2)複合材料--------------------------69 5-4-1 4032D-二氧化矽複合材料結晶性質-------------------------69 5-4-2 等溫結晶放熱與熔化吸熱曲線分析(DSC)--------------------76 5-4-3 結晶結構分析-------------------------------------------85 5-4-5 4032D-SiO2結晶形態-------------------------------------88 第六章 總結--------------------------------------------------------95 參考文獻-----------------------------------------------------------96 圖目錄 圖2-1 生物來源的生物可分解性高分子原料、製造、回收循環圖-----------4 圖2-2 聚乳酸開環聚合反應-------------------------------------------6 圖2-3 D型與L型聚乳酸單體結構圖------------------------------------7 圖2-4 高分子基材與層狀二氧化矽複合材料----------------------------11 圖3-1 高分子材料的半結晶(semicrystalline)模型---------------------16 圖3-2高分子材料的半結晶晶片(lamellae)的平面模型-------------------16 圖3-3 在表面上的三種成核機制--------------------------------------17 圖3-4 t1/2隨不同等溫結晶溫度(Tc)變化圖-----------------------------18 圖4-1 聚乳酸樣本進行分解儀器配置圖--------------------------------31 圖5-1-1 PLLA 90℃等溫結晶 POM影像--------------------------------40 圖5-1-2 PLLA 100℃等溫結晶 POM影像-------------------------------40 圖5-1-3 PLLA 110℃等溫結晶 POM影像-------------------------------41 圖5-1-4 PLLA 120℃等溫結晶 POM影像-------------------------------41 圖5-1-5 PLLA 130℃等溫結晶 POM影像-------------------------------42 圖5-1-6 PLLA 140℃等溫結晶 POM影像-------------------------------42 圖5-1-7 等溫結晶溫度對球晶成長速率圖------------------------------43 圖5-1-8 PLLA α結構球晶成長速率的Hoffman-Lauritzen分析-----------43 圖5-2-1 PLLA等溫結晶溫度與熔點溫度關係圖回歸線外插Tm=Tc求平衡熔點-------------------------------------------------------------------48 圖5-2-2 PLLA不同等溫結晶溫度結晶(90℃~150℃)結晶時間對熱流變化圖(DSC)--------------------------------------------------------------49 圖5-2-3 PLLA不同等溫結晶溫度結晶(100℃~120℃:α和α’共存區)結晶時間對熱流變化圖(DSC)--------------------------------------------------49 圖5-2-4 PLLA不同等溫度等溫結晶結晶熔化吸熱曲線--------------------50 圖5-2-5 等溫結晶速度(t1/2)對等溫結晶溫度關係圖----------------------50 圖5-3-1 PLLA等溫結晶廣角X-ray繞射分析----------------------------53 圖5-3-2 PLLA等溫結晶(110)/(200)繞射峰半高寬比較-------------------53 圖5-3-3 PLLA 115℃等溫結晶不同時間DSC結晶放熱曲線-----------------57 圖 5-3-4 PLLA 115℃等溫結晶不同時間快速冷卻終止結晶的X-ray繞射圖---58 圖 5-3-5 PLLA 90℃等溫結晶不同時間快速冷卻終止結晶的X-ray繞射圖---59 圖 5-3-6 PLLA 130℃等溫結晶不同時間快速冷卻終止結晶的X-ray繞射圖—59 圖 5-3-7 PLLA 90、115、130℃等溫結晶不同時間2θ(110)/(200)的變化--------60 圖 5-3-8 PLLA 90℃等溫結晶完全後(a) 10℃/min升溫至200℃過程中轉換放熱與熔化吸熱曲線(b) 1℃/min升溫至200℃過程中轉換放熱與熔化吸熱曲線—63 圖 5-3-9 PLLA 110℃等溫結晶不同時間DSC結晶放熱曲線----------------64 圖 5-3-10 PLLA 110℃等溫結晶不同時間後,以 130℃/min升溫至150℃以避開再結晶,再以10℃/min升溫至200℃觀察過程中轉換放熱與熔化吸熱-------64 圖 5-3-11 不同溫度聚乳酸等溫結晶之FTIR圖譜,其中115℃分別結晶不同時間 (a) C=O伸縮區段(stretching band region) (b) CH3的對稱形變區段(symmetric deformation mode)----------------------------------------66 圖5-3-12 α’和α結構各自的t1/2和結晶溫度之間的關係示意圖---------68 圖5-4-1 PLLA、4032D、4032D-SiO2三種材料在130℃等溫結晶的POM照片---72 圖5-4-2 PLLA、4032D、4032D-SiO2三種材料在115℃等溫結晶的POM照片---73 圖5-4-3 PLLA、4032D、4032D-SiO2三種材料在90℃等溫結晶的POM照片----74 圖5-4-4 PLLA、4032D、4032D-SiO2三種材料的晶核密度與結晶溫度關係比較-75 圖5-4-5 純聚乳酸(PLLA)、4032D、4032D-SiO2複合材料球晶成長速率與等溫結晶溫度關係比較-----------------------------------------------------75 圖5-4-6 4032D不同等溫結晶溫度結晶結晶時間對熱流變化圖------------81 圖5-4-7 4032D-SiO2不同等溫度等溫結晶結晶熔化吸熱曲線---------------81 圖5-4-8 4032D不同等溫度等溫結晶結晶熔化吸熱曲線-------------------82 圖5-4-9 4032D-SiO2不同等溫結晶溫度結晶結晶時間對熱流變化圖---------82 圖5-4-10 PLLA、4032D、4032D-SiO2在115℃等溫結晶放熱曲線------------83 圖5-4-11 PLLA、4032D、4032D-SiO2 等溫結晶溫度和Tm,α1以及轉換溫度的關係-------------------------------------------------------------------83 圖5-4-12 純聚乳酸(PLLA)、4032D、4032D-SiO2複合材料結晶速率(t1/2)與等溫結晶溫度關係比較圖-------------------------------------------------84 圖5-4-13 PLLA、4032D、4032D-SiO2的2θ(110)/(200)和Tc之間的關係比較圖---87 圖5-4-14 SiO2在4032D-SiO2中分佈聚集的情形--------------------------90 圖5-4-15 4032D-SiO2 球晶與SiO2分佈的關係---------------------------91 圖5-4-16 4032D在130℃等溫結晶7分鐘-------------------------------92 圖5-4-17 4032D-SiO2在130℃等溫結晶15分鐘--------------------------93 圖5-4-18 (a)為4032D-SiO2在130℃等溫結晶15分鐘--------------------94 表目錄 表2-1 常見可分解高分子基本性質-------------------------------------4 表2-2 α’結構(90℃)與α結構(140℃)單位晶格常數--------------------8 表5-2-1 PLLA不同溫度等溫結晶資訊----------------------------------46 表5-2-2 PLLA結晶熔化歷程整理--------------------------------------48 表 5-3-1 PLLA不同溫度結晶(110)/(200)資訊---------------------------52 表5-3-2 PLLA 115℃等溫結晶不同時間的X-ray繞射資訊-----------------55 表5-3-3 PLLA 90℃等溫結晶不同時間的X-ray繞射資訊------------------56 表5-3-4 PLLA 130℃等溫結晶不同時間的X-ray繞射資訊-----------------56 表5-3-5 PLLA 110℃不同結晶時間α1/ α2比值變化----------------------62 表5-4-1 4032D不同溫度等溫結晶資訊----------------------------------80 表5-4-2 4032D-SiO2不同溫度等溫結晶資訊-----------------------------80 表5-4-3 PLLA、4032D、4032D-SiO2的2θ(110)/(200)和Tc之間關係整理-------85 | |
dc.language.iso | zh-TW | |
dc.title | 聚乳酸-二氧化矽複合材料的結晶行為 | zh_TW |
dc.title | Crystallization Behavior of PLLA-SiO2 Composites | en |
dc.type | Thesis | |
dc.date.schoolyear | 97-2 | |
dc.description.degree | 碩士 | |
dc.contributor.oralexamcommittee | 張光偉,邱文英,童世煌 | |
dc.subject.keyword | 聚乳酸,結晶動力學,奈米複合材料,二氧化矽顆粒,結晶結構, | zh_TW |
dc.subject.keyword | Poly(L-lactide),crystallization kinetics,SiO2 particles,nano-composite material,crystal structure, | en |
dc.relation.page | 98 | |
dc.rights.note | 有償授權 | |
dc.date.accepted | 2009-07-29 | |
dc.contributor.author-college | 工學院 | zh_TW |
dc.contributor.author-dept | 材料科學與工程學研究所 | zh_TW |
顯示於系所單位: | 材料科學與工程學系 |
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