利用溶膠-凝膠法製備聚亞醯胺/二氧化鈦奈米混成薄膜及其特性研究

Abstract

隨著科技的快速發展，舊有材料的性質已不敷使用，故許多人因而著手研究新的材料。其中奈米混成材料之廣泛應用正蓬勃發展中。本論文利用溶膠-凝膠法，成功地製備出聚亞醯胺/二氧化鈦奈米混成膜材料。其中加入乙醯丙酮作為螯合劑，藉由鈦烷氧化物與乙醯丙酮形成錯合物，來降低鈦烷氧化物之水解縮合速率，以達到均勻分散的效果。本研究主要是利用不同結構之雙胺單體3,3'-Diaminodiphenyl sulfone (m-DDS)及4,4'-Diaminodiphenyl sulfone (p-DDS)製備一系列之聚亞醯胺/二氧化鈦奈米混成薄膜，探討聚亞醯胺的結構對於二氧化鈦之形成的型態影響。經由TEM及SEM型態學的分析，以m-DDS為單體所製備出之PI/TiO2混成薄膜系統，相較於p-DDS系統可形成粒徑較小的TiO2粒子；在含5 wt% TiO2的混成薄膜中，m-DDS所形成的TiO2粒子之粒徑大小在27與56 nm，p-DDS之TiO2為165 nm，都可以均勻分散於聚亞醯胺材料中。 本研究亦利用4,4'-(Hexafluoroisopropylidene) diphthalic anhyddide (6FDA)、4,4'-Oxydiphthalic anhyddide (ODPA)、m-DDS及p-DDS等單體，並導入不同含量的二氧化鈦(介於0.5∼5 wt%)，成功地製備出光學透明度較高的PI/TiO2奈米混成薄膜。研究中針對此混成薄膜之熱性質、機械性質、介電特性等作一系列探討後可發現，聚亞醯胺膜可藉由導入TiO2粒子，使其介電常數提升20∼40 %；熱裂解溫度以及玻璃轉移溫度則可提高 10∼30 ℃；儲存模數可提高86∼123 %；而熱膨脹係數則可降低10 %左右。