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紫外光被光起始劑吸收,造成光起始劑引發產生自由基或陽離子反應基,這 些具有高度反應性的自由基或陽離子基,與組成內的壓克力單體或環氧基單體以 及相對應的寡聚物(Oligomer)進行鏈延長反應,由於自由基反應或陽離子基反 應的反應性非常快,在幾秒至幾分鐘內反應物就完成反應,形成具有物性之高分 子聚合物。基本上光起始劑主要依反應機制分為兩大類:(1)自由基型光起始劑

(2)陽離子型光起始劑,前者受光作用而分解,生成起始自由基,後者受光則 產生質子,具有活性中心,引發聚合物交聯反應,表2-4 為主要自由基及陽離子 型起始劑分子結構,一般而言,自由基型光起始劑的結構中都帶有苯甲醯基

(Phenyl−CO−),而陽離子型光起始劑通常使用路易士酸,式 2-4 為自由基型起 始劑受光生成自由基之示意圖,以此自由基為起點,引發交聯反應,而式2-5 則 為陽離子型聚合之反應機制【33】。

CR3 O

hv

O

CR3 (2-4)

O

Benzoin Ethers Dialkoxy Acetophenones Hydroxy Alkyl Ketones

R1

粒愈小,粒子的比表面積就會愈大,表面的物理和化學缺陷也相對地增多,粒子 材料的介電性質提高,且因奈米粒子表面有大量的缺陷態(Defect State),也因 與高分子的分子鍵之間有很強的凡得瓦爾力(van der Waals Force),使得奈米粒 子填入高分子的缺陷內而改變了基材的應力集中現象,更由於表面效應、量子效 應、不飽和價效應、電子穿隧效應(Electron Tunneling Effect)等所引發與高分 子的分子間的作用力,造成材料在光、電、磁上有不同的特性。當奈米微粒分散 在異相介質中時,由於介面與異相介質的相互作用,引起此材料介電增強現象,

即所謂的介電限域效應【2】,介電常數值愈大,表示其單位體積能儲存的電偶極 距(Electric Dipole)愈多,此在電容器之製作上極具潛力。當混入的奈米微粒為 金屬無機物時,此特性更為顯注,Yan-Jia Li【26】等人在 PVDF(Poly(vinylidene Fluoride))添加不銹鋼纖維(Stainless Steel Fiber,SSF),當SSF 添加量增加時,

整個複合材料的介電常數會因金屬的含量增加而提高,圖2-19(a)為 SSF 在 PVDF 中的OM 圖,含量約為 9%(體積比),而圖 2-19(b)-(c)則為 SSF 不同添加 量下的介電常數值。

V.V. Ginzburg【27】等人的研究討論高分子-金屬複合材料產生高介電常數的 原因,在不同相中加入金屬粒子,如金或銀等粒子,有機高分子的交聯作用發生

(Refractive Index),以及較好的機械強度,Ginzburg 等人也提到,若試樣中沒 有相分離或完全的相分離,使得結構中沒有節點的生成,形成的複合材料將是一 種平凡沒有其它特別性質的材料,節點的生成取決於相分離速度與固化速度,任 何一項太大,皆無法順利形成節點,但此兩種速度範圍的理論解釋,是現在所缺 乏的。圖 2-20(a)為一連串節點的結構圖,圖 2-20(b)則為節點內的二次相 分離結構圖,而圖 2-20(c)顯示的即是節點的 AFM 圖形,以上僅為描述在高 分子中加入金屬粒子產生節點的過程。

圖2-19、PVDF-SSF 複合材料的(a)OM 圖及其在(b)50 Hz 及(c)不同頻率 下之介電常數變化【26】

(a)

(b) (c)

圖 2-20、高分子-金屬複合材料中的(a)『節點』結構圖(b)『節點』中二次相 分離結構圖及(c)『節點』之 AFM 圖。【27】

Ginzburg 等人也提出了一套理論以計算『節點』的介電常數【27】,其藉材 料的電容值量測推算出『節點』的介電常數值,在此,先假設此結構中有三個平 行的電容:(1)純高分子膜;總面積 = A0,等效厚度 = d0,等效介電常數 =

κ

0,

(2)一次相分離產生之大『節點』;總面積 = AL,等效厚度 dL,等效介電常數

=

κ

L,(3)二次相分離產生之小『節點』;總面積 = As,等效厚度 = ds,等效介 電常數 =

κ

s,假設

κ

L =

κ

s =

κ

n,

κ

n = 『節點』介電係數值,電容的計算公式如(2-6)

式所示,首先未添加粒子時的初始電容 = C0,並控制Ac = A = A0 + AL + As,dc = d = d0 + dL + ds,則『節點』的介電係數可寫成如(2-7)式。

(c)

0

Sung-Dong Cho【28】等人在環氧樹脂中加入鈦酸鋇(BaTiO3),藉此探討粒 徑與介電常數間的間係,他們發現,鈦酸鋇粒徑較小會得到較小的介電常數,在 較大的鈦酸鋇粒子中則出現了正方晶(Tetragonal)的結構,因而提高了介電常 數,他們也對實驗結果提出另一個解釋,在同樣添加含量時,粒子較大的試樣黏 度較低,此使得粒子的分散性較好,從而提高了材料的介電常數,分散良好所形 成團聚的現象也會較少,可減少氣孔與溶劑的殘留而改善了介電性質。圖 2-21

(a)為 Sung-Dong Cho 等人論文中鈦酸鋇粒徑大小與介電常數值之間的關係;

圖2-21(b)為所量測粒徑與其黏度之間的關係,加入之鈦酸鋇因本身介電係數 值較金屬高,因此所能提升的總體係數值相對也較高。

圖2-21、Sung-Dong Cho 等人論文中鈦酸鋇(a)粒徑大小與介電常數值之關係

(rpm 代表 spin speed)及(b)粒徑與黏度之關係。【28】

(a) (b)

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