調控摻混加工條件改善摻合體相形態與物理性質 - 奈米填充劑選擇性分散效應

二成份系高分子奈米複合材料應用潛力受到廣泛重視，研發成果斐然；同樣受到重視的是高分子摻合體研發，嶄新的組合，持續被期待。近年來結合此兩種技藝/原理，研發以摻合體為基材的多成份系奈米複合材料逐漸受到重視，預期可以更功能化原材料並展現協同(synergistic)效應。多成份系奈米複合材料研究可分為以相容性摻合體或不相容性摻合體為基材兩個方向進行，本人已執行完畢的二年期計畫即是探討相容性摻合體(PVDF/PMMA)為基材複合材料諸多物性。關於以不相容性摻合體為基材的研究更為有趣與多元，例如：(double) percolations形成機制與對物性(導電性/流變性)的影響？填充劑選擇性分佈(selective localization)於某一相？填充劑扮演相容化劑(compatibilizer)角色，改變系統相形態與物性？ 然而，上述各項特性皆與摻混加工程序有著密切的關聯！聚偏二氟乙烯(PVDF)展現諸多優良性質，包括：耐磨性、熱安定性、耐化學品性、耐輻射性及特殊壓電（piezoelectricity）/熱電性質（pyroelectricity）等。聚碳酸酯 (PC)屬重要工程塑膠，特性包括：耐衝擊性佳、高Tg(約150 oC)、高透光率(可達到90%)與自消火性；惟不耐化學藥品/不耐磨/不耐紫外線為其待克服之缺點。本人將以近幾年研究高分子摻合體與奈米複合材料所累積學理與經驗為基礎，利用二年時間探討不相容PVDF/PC摻合體為基材之多成份系奈米複合材料「摻混加工-結構-物性」關係，期望藉由摻混條件與適當填充劑來操控微相結構，突破不相容性侷限，擴展PVDF與PC應用性。研究中將以多元摻混方式製備樣品，進行「熱性質(Tg、熱穩定性、結晶與熔融行為)」、「機械性質」、「流變/電氣性質」與「相形態/親疏水性」等分析；因為先期研究已確認未改質奈米碳素可以經由特定熔融摻混方式均勻(奈米級)分散於PVDF與PC中，故研究重點之一為探討不同奈米碳素填充劑對摻合體物性改善的影響。第一年將製備與研究〝石墨烯薄片(GNP)〞與〝奈米碳管(MWNT)〞分別為填充劑，加入PVDF/PC摻合體形成奈米複合材料之選擇性分散相形態、物理性質與性質不同原因為何？第二年將以混合碳素填充劑(hybrid nanocarbons)方式添加入PVDF/PC摻合體中，探討四成份系奈米複合材料諸多性質，釐清GNP-MWNT、GNP-nanoCB與MWNT-nanoCB共存時對選擇性分散、展透(percolation)現象與摻合體相容性/物性改善的影響，並與文獻中報導之混合填充劑(synergistic)效應比較。希望藉由這二年的研究，充分了解PVDF/PC(摻合體)形成奈米複合材料的「摻混條件、微相結構與性質」關係。研究中將使用儀器設備包括：Internal Mixer、FESEM、TEM、DSC、TGA、PLM、DMA、WAXD、FTIR、rheometer、tensile/flexural tester、resistivity/dielectric meters等等。

系統編號:PB10501-3728
原計畫編號:MOST104-2221-E182-062-MY2