班級 : 化材四甲 學號 :49740005 學生 : 郭沁宏 老師 : 謝慶東教授 - PowerPoint PPT Presentation

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  1. PMMA/PS核殼混合乳膠與聚合體的混合以加熱方式對型態與物理性質的影響PMMA/PS核殼混合乳膠與聚合體的混合以加熱方式對型態與物理性質的影響 班級:化材四甲 學號:49740005 學生:郭沁宏 老師:謝慶東教授

  2. 前言 1.高分子混合系統在塑料工業扮演重要的角色,因為混合可以讓它們的物理性質調整到比均聚物要來得好。 2.不過,聚合物混合最主要的問題在於穩定性不好,這是因為聚合物混合後產生大的界面張力。而在經過退火後,則可以減少界面的面積。 3.過程溫度與時間可能會影響聚合物混合的型態與機械性質,於是透過加入增溶劑則可以減緩這種情形發生。 4.本篇研究中,以無皂乳化聚合製作PMMA/PS 核殼混摻乳膠。再藉由核殼混摻乳膠和市售的PMMA與PS混合形成市售的聚合物/混摻乳膠聚合物複合體。

  3. 實驗流程-1 材料 1. 甲基丙烯酸甲脂(PMMA) 2.苯乙烯(PS) 3. 過硫酸鉀(K2S2O8)(起始劑)

  4. 實驗流程-2 加入苯乙烯於PMMA乳膠 乳化聚合製程 甲基丙烯酸甲脂 溶於去離子水 溶於去離子水 70°C下進行反應 70°C下進行反應 加入過硫酸並反應1小時 加入過硫酸並反應1小時 在室溫24小時進行膨脹 冷卻至室溫 形成PMMA/PS 核殼複合聚合物 形成PMMA乳膠

  5. 實驗流程-3 聚合物的混合 (A):市售的PMMA與PS混合( PMMA/PS重量比:1/2) (B):PMMA/PS核殼複合聚合物(PMMA/PS重量比:1/2) (C): PMMA/PS核殼複合聚合物(PMMA/PS重量比:1/2)(70%)和市售的PMMA與PS混合( PMMA/PS重量比:1/2)(30%)作混合

  6. 結果與討論-1 圖一為市售的PS/PMMA混合共聚物在180°C下退火不同退火時間的TEM圖,圖中顯示PMMA為分散相、PS為連續相,隨著退火時間的增長,PMMA的區域也跟著增大,這是因為PMMA與PS為混溶,PMMA與PS的界面張力很大,所以在退火後PMMA的區域為了減少介面面積與介面張力而變大 圖一為市售的PS/PMMA混合共聚物在180°C下退火,不同退火時間的TEM圖(a) 退火0分鐘; (b) 退火30分鐘; (c)退火60分鐘; (d)退火90分鐘; (e)退火120分鐘; (f)退火150分鐘.

  7. 圖二為PS/PMMA核殼結構的乳膠粒子在退火180°C後不同退火時間的比較,在退火後核與殼的相被打亂,在90min鍛燒之後可明顯的看出PMMA與PS的相互相滲透,最後形成共連續結構,這是因為PMMA的核與PS的殼形成滲透層,進而降低其界面張力。圖二為PS/PMMA核殼結構的乳膠粒子在退火180°C後不同退火時間的比較,在退火後核與殼的相被打亂,在90min鍛燒之後可明顯的看出PMMA與PS的相互相滲透,最後形成共連續結構,這是因為PMMA的核與PS的殼形成滲透層,進而降低其界面張力。 圖二、為PS/PMMA核殼結構的乳膠粒子在退火180°C後不同鍛燒時間的比較(a) 退火0分鐘; (b) 退火30分鐘; (c)退火60分鐘; (d)退火90分鐘; (e)退火150分鐘; (f)退火180分鐘.

  8. 圖三為市售的PS/PMMA與PS/PMMA核殼乳膠混合在退火180°C不同退火時間的比較,圖中可以發現PMMA的區域在退火時間的影響下並不明顯,推測是PMMA/PS接枝共聚物扮演增溶劑的角色,進而降低界面張力,但比較圖二,圖三並沒有出現共連續相,這可能是因為圖三的核殼組成只佔70%,而圖二則為100%的核殼乳膠聚合物。圖三為市售的PS/PMMA與PS/PMMA核殼乳膠混合在退火180°C不同退火時間的比較,圖中可以發現PMMA的區域在退火時間的影響下並不明顯,推測是PMMA/PS接枝共聚物扮演增溶劑的角色,進而降低界面張力,但比較圖二,圖三並沒有出現共連續相,這可能是因為圖三的核殼組成只佔70%,而圖二則為100%的核殼乳膠聚合物。 圖三、市售的PS/PMMA與PS/PMMA核殼乳膠混合在退火180°C不同退火時間的比較(a) 退火0分鐘; (b) 退火30分鐘; (c)退火60分鐘; (d)退火90分鐘; (e)退火120分鐘; (f)退火150分鐘.

  9. 圖4為市售PS/PMMA退火時間對楊式模數的測試,因為PS與PMMA都是塑料,其聚合物的鍊為較堅硬的,所以拉伸強度與型態並沒有很大的關係,所以隨著時間增長,楊式模數也跟著減少圖4為市售PS/PMMA退火時間對楊式模數的測試,因為PS與PMMA都是塑料,其聚合物的鍊為較堅硬的,所以拉伸強度與型態並沒有很大的關係,所以隨著時間增長,楊式模數也跟著減少 圖四.市售PS/PMMA退火時間對楊式模數的影響

  10. 圖5為PS/PMMA核殼乳膠鍛燒時間對拉伸強度的影響,圖中可以發現拉伸強度先上升後下降,這是因為在鍛燒90min的時候,PS與PMMA相產生了滲透,而90min後又下降,這是因為PS與PMMA以產生共連續結構了。圖5為PS/PMMA核殼乳膠鍛燒時間對拉伸強度的影響,圖中可以發現拉伸強度先上升後下降,這是因為在鍛燒90min的時候,PS與PMMA相產生了滲透,而90min後又下降,這是因為PS與PMMA以產生共連續結構了。 圖五.PS/PMMA核殼乳膠鍛燒時間對拉伸強度的影響

  11. 圖6為PS/PMMA核殼型複合材料鍛燒時間對楊式模數的影響,從圖中可看出楊式模數先上升後下降,但鍛燒時間整體而言對拉伸強度並沒有影響,這是因為聚合物的形態非常的穩定。從這邊也推測PS/PMMA核殼型複合材料與市售PS/PMMA作混摻的話,因為型態非常的穩定,所以楊式模數與拉伸強度對鍛燒的時間並沒有直接的影響。圖6為PS/PMMA核殼型複合材料鍛燒時間對楊式模數的影響,從圖中可看出楊式模數先上升後下降,但鍛燒時間整體而言對拉伸強度並沒有影響,這是因為聚合物的形態非常的穩定。從這邊也推測PS/PMMA核殼型複合材料與市售PS/PMMA作混摻的話,因為型態非常的穩定,所以楊式模數與拉伸強度對鍛燒的時間並沒有直接的影響。 圖六. PS/PMMA核殼型複合材料鍛燒時間對楊式模數的影響

  12. 圖7為市售PS/PMMA混合退火溫度對黏度的影響,圖中可以發現隨著鍛燒時間的增加,黏度也隨著下降,這表示退火溫度對型態的影響是重要的。圖7為市售PS/PMMA混合退火溫度對黏度的影響,圖中可以發現隨著鍛燒時間的增加,黏度也隨著下降,這表示退火溫度對型態的影響是重要的。 圖七.市售PS/PMMA混合退火溫度對黏度的影響

  13. 再由圖8以PS/PMMA核殼複合材料退火時間對黏度的影響,隨著退火時間的增加,黏度先上升後下降,因為因為滲透結構的形成會造成黏度的上升,而隨鍛燒時間拉長,滲透結構消失後黏度又再下降,但也比剛開始的黏度要來的高,所以推測若以PS/PMMA核殼複合材料與市售PS/PMMA作混合,退火時間對黏度也不會有直接的影響。再由圖8以PS/PMMA核殼複合材料退火時間對黏度的影響,隨著退火時間的增加,黏度先上升後下降,因為因為滲透結構的形成會造成黏度的上升,而隨鍛燒時間拉長,滲透結構消失後黏度又再下降,但也比剛開始的黏度要來的高,所以推測若以PS/PMMA核殼複合材料與市售PS/PMMA作混合,退火時間對黏度也不會有直接的影響。 圖八. PS/PMMA核殼複合材料退火時間對黏度的影響

  14. 結論 1.當市售聚合物與核殼複合材料混合,核殼複合材料的滲透層扮演增溶劑的角色,可以減少共聚物與共聚物之間的界面張力,也可穩定共聚混合物的結構型態。 2.本篇研究中,我們發現核殼複合材料的滲透層可以增進混合物的相容性,且隨著滲透層濃度的增加相容性也會隨著增加。