班級 : 化材四甲學號 :49740005 學生 : 郭沁宏老師 : 謝慶東教授

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

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。

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)

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

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

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.

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.

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.

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

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

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

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

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

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。

班級 : 化材四甲 學號 :49740005 學生 : 郭沁宏 老師 : 謝慶東教授