交聯劑對材料表面能及熱性質之影響與超疏水至超親水間可控表面之研究

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研究生：	周綱彥 Gun-yen Chou
論文名稱：	交聯劑對材料表面能及熱性質之影響與超疏水至超親水間可控表面之研究 Effect of the curing agent on surface energy and thermal properties of polymeric materials and the study of tunable surface energy from superhydrophobicity to superhydrophilicity
指導教授：	陳建光 Jem-Kun Chen
口試委員:	邱顯堂 none 許應舉 none
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工程學院 - 材料科學與工程系 Department of Materials Science and Engineering
論文出版年：	2008
畢業學年度：	96
語文別：	中文
論文頁數：	104
中文關鍵詞：	無
相關次數：	點閱：143 下載：3
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本篇論文有兩個主題，其一為探討交聯劑對各高分子熱性質及表面能的影響，其二為利用新穎奈米草技術製備超疏水表面並使其局部表面轉為超親水。
為了得到高的熱性質以及低表面能的材料，我們於是加入了交聯劑使高分子進行交聯反應，藉由交聯劑含量多寡、交聯反應時間，以及交聯的溫度來探討交聯劑對於熱性質的變化與表面能的影響。
另外我們利用奈米草當做基材，將Polybenzoxazine和奈米粉體SiO2混合鍍在上層製備一個超疏水的表面，並利用UV光照射來達到超疏水的材料上擁有選擇性的超親水區域。

This study has two subjects. One is to find out the thermal properties and surface energy of polymer after adding curing agent, the other is to use nanograss fabricating a superhydrophobic surface, then exposing the prepared film under UV light to make a selective superhydrophilic surface.
In order to get a material which has high thermal properties and low surface energy, we add curing agent into the polymeric system. By changing curing agent contents, changing curing time and curing temperature, we can understand curing agent play an important role in thermal properties and surface energy.
Second, we use nanograss as our substrate. We mix Polybenzoxazine and SiO2 together then coat them on the nanograss substrate to fabricate a rough surface. By illuminating UV light on the superhydrophobic surface, we can get a surface with superhydrophobic and superhydrophilic properties at our desired region.

中文摘要	I
英文摘要	II
誌謝	III
目錄	IV
表目錄	X
圖目錄	XII

第一章	 緒論	1
	1-1 前言	1
	l-2 超疏水表面製備和發展	1
	1-3 論文架構	2

第二章	 文獻回顧	3
	2-1 接觸角介紹	3
	   2-1.1 液滴濕潤表面現象	3
	   2-1.2 表面接觸角量測	5
	   2-1.3 遲滯角	6
	   2-1.4 滾動角	8
	2-1.5 超疏水條件	9
	2-2 超疏水材料	9
	   2-2.1 自然界的存在的超疏水現象介紹	9
	       2-2.1.1 蓮花效應原理和應用	9
	       2-2.1.2 水黽現象和未來應用	13
	       2-2.1.3 其他的大自然現象	14
	   2-2.2 超疏水原理和機制	15
	   2-2.3 超疏水表面粗糙度	15
	   2-2.4 製備超疏水表面方法	19
	   2-2.5 超疏水之應用	22
	   2-2.6 超疏水未來發展	23
	2-3使用奈米粒子製造粗糙表面文獻介紹	24
	   2-3.1對使用奈米粒子製造粗糙表面的研究	24
	   2-3.2使用奈米粒子及矽氧烷化合物製備超疏水表面	24
	   2-3.3使用奈米粒子及含氟化合物製備超疏水表面	28
	2-3.4使用奈米粒子製備超疏水表面	34
	2-4 Benzoxazine及Polybenzoxazine介紹	39
	   2-4.1 Benzoxazine及Polybenzoxazine概述	39
	   2-4.2 Benzoxazine及Polybenzoxazine單體及高分子合成	40
	       2-4.2.1 Benzoxazine單體合成	41
	       2-4.2.2 Polybenzoxazine高分子合成	41
	       2-4.2.3 合成方法的改善	42
	   2-4.3 Benzoxazine及Polybenzoxazine特性	43
	   2-4.4 BA-a Benzoxazine	45
	       2-4.4.1 BA-a Benzoxazine合成	45
	       2-4.4.2 BA-a Benzoxazine結構鑑定	46
	       2-4.4.3 溶劑對Benzoxazine合成之影響	48
	   2-4.5 BA-a Polybenzoxazine	49
	       2-4.5.1 BA-a Polybenzoxazine合成	49
	       2-4.5.2 BA-a Polybenzoxazine結構鑑定	49
	2-4.5.3 BA-a Polybenzoxazine玻璃轉化溫度（Tg）量	50
	             測
	       2-4.5.4 BA-a Polybenzoxazine之疏水性質	51
	2-5 Bisoxazoline與Phenolics系統之介紹	54
	   2-5.1 PVPh的低表面能特性	54
	   2-5.2 PHEN與PBOX交聯時的介紹	56


第三章	藉由添加PBOX來探討PVPh以及一些Benzoxazine	59
	的熱性質與表面能特性
	3-1 研究動機	59
	3-2 使用儀器	60
	3-3 實驗材料與藥品	61
	3-4 實驗步驟	63
	   3-4.1 PBOX與PVPh混合交聯之製備	63
	   3-4.2 PBOX與Benzoxazine混合交聯之製備	64
	   3-4.3 Polybenzoxazine薄膜之製備	64
	   3-4.4 物質結構分析	65
	   3-4.5 物質元素分析	65
	   3-4.6表面接觸角量測	65
	   3-4.7 材料熱性質分析	66
	3-5 實驗結果與討論	66
	   3-5.1 交聯劑含量對熱性質之變化	66
	   3-5.2 反應溫度與時間對熱性質之變化	71
	   3-5.3 交聯劑對表面能影響之探討	73
	3-6 結論	76

第四章	以Polybenzoxazine製備超疏水表面並以UV照射使	77
	其成為超親水
	4-1 研究動機	77
	4-2 使用儀器	78
	4-3 實驗材料與藥品	79
	4-4 實驗步驟	80
	   4-4.1 奈米草之製備	82
	4-4.2 BA-a Benzoxazine與SiO2無機奈米粒子混成薄膜之	82
	       製備
	4-4.3 B-ala Benzoxazine與SiO2無機奈米粒子混成薄膜之	82
	       製備
	   4-4.4 疊加B-ala Benzoxazine薄膜之製備	83
	   4-4.5 以UV照射製備超親水表面	83
	   4-4.6 表面接觸角量測	84
	   4-4.7 表面結構觀察	84
	4-5 實驗結果與討論	86
	   4-5.1 超疏水材料製備之討論	86
	   4-5.2 奈米草表面結構之探討	91
	4-5.3 UV光製備選擇性超親水之討論	95
	4-6 結論	98

第五章	結論	100
	5-1 交聯劑對高分子熱性質與表面能之研究	100
	5-2以Polybenzoxazine製備超疏水表面及基礎研究	100
	5-3未來展望	101

	參考文獻	102

                                

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