以有機鹼催化溶-凝膠反應製備有機-無機複合材料之研究

Abstract

本實驗以Decylamine有機鹼（長碳鏈一級胺類）催化溶-凝膠反應（Sol-Gel Reaction）在環氧樹脂（Epoxy Resins）中合成二氧化矽（SiO2）粒子，再添加光起始劑（Photo-initiator）製成紫外光硬化（UV-curable）之樣品，用來探討有機鹼催化溶-凝膠反應而形成有機-無機奈米複合材料（Nanocomposites）的可能性。將反應前趨物（Precursor）四乙氧基矽烷（Tetraethyl Silicate，TEOS）與環氧樹脂混合均勻，加入水以及有機鹼催化劑進行反應，可得到SiO2粒子均勻分佈在環氧樹脂中，樣品經傅氏轉換紅外線光譜儀（Fourier-transform Infrared Spectroscopy，FTIR）分析顯示無其它副反應發生；核磁共振儀（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）及拉曼光譜儀（Raman Spectroscopy）之分析確定了網狀結構SiO2粒子的生成；穿透式電子顯微鏡（Transmission Electron Microscopy，TEM）亦清楚地觀察到SiO2粒子的形貌；在氮氣環境中進行的熱重損失分析（Thermogravimetric Analysis，TGA）顯示樣品的裂解溫度（Thermal Decomposition Temperature，Td）的變化與前趨物含量及水含量有關，高水量樣品（TEOS：Epoxy = 15：100，H2O/TEOS = 14）的熱穩定性最佳，其Td可提高約10□C左右；熱-力學分析（Thermomechanical Analysis，TMA）顯示在40至60□C的溫度範圍內，樣品最佳的熱膨脹係數（Coefficient of Thermal Expansion，CTE）約為65 ppm/□C。