3-1-1 實驗藥品
1. 對苯二醯氯 (Terephthalic acid dichloride ,TPC)
廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
2. 1,4-己 2 胺 (Hexane diamine , HDA)
廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
Cl
Cl O
O
H2N
NH2
3.
己二醯氯
(adipoyl chloride , APC)5.N,N-Dimethylformamide (DMF)
廠商 : Acros Chemical
6. Dimethyl phthalate (DMP)
廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
7. Cyclopentanone
廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
8.Dimethyl malonate (DMMa)
廠商 : Acros Chemical
9.氫氧化鈉 (Sodium hydroxide) 廠商 : Acros Chemical
等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
10. 丙酮 (Acetone) 廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級
藥品前處理 : 直接使用
11. 硫酸 (Sulfured acid) 廠商 : Acros Chemical 等級 : 試藥級 (97wt%) 藥品前處理 : 直接使用
3-1-2 實驗儀器
廠商 : Perkin-Elmer TGA-7 單位 :台大化工所5.電子數位天秤
廠商 : A and D Co. Ltd., Japan 型號 :四位及一位數天秤 單位 :台大化工所
6.真空乾燥箱 廠商 : Channel 單位 :台大化工所
3-2 實驗合成與製備流程 實驗流程圖
HDA 溶解在水相 醯氯溶解在有機相
進行界面聚合
以丙酮，純水清洗過濾
烘乾
DSC 測試 TGA 測試 FTIR 測試 分子量測試
3-2-1 實驗合成
(1) Nylon66/6t 共聚合物合成
將 APC 與 TPC 照下表 3-1 的莫耳比混合後，以 n-Hexane 配成 1%wt，
倒入反應瓶中，通入氮氣並恆溫至 30℃。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶液，使反應總醯氯莫耳數對/己二胺莫耳數比為 1 /1，並倒入 反應瓶中。待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，用攪拌棒緩慢攪拌 界面的薄膜，使其連續反應，並同時將薄膜取出反應瓶，詳細流程見 圖 3-1 流程圖。
表 3-1 Nylon66/6t 共聚合物合成莫耳比 Mole ratio (%) Nylon66/6t
實驗例 1 2 3 4 5
Adipoyl chloride /
Terephthaloyl chloride 100/0 75/25 50/50 25/75 0/100
(1wt%)Acid dichloride混合液 in n-Hexane
(10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon66/6t copolymer
圖 3-1 Nylon66/6t 共聚合物合成流程
(2)加入 NaOH 中和對 Nylon6t 合成的影響
將 TPC 以 n-Hexane 配成 1%wt，依下表 3-2 莫耳數比例配製倒入反應 瓶中，通入氮氣並恆溫至 30℃。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶 液，使反應醯氯莫耳數對/己二胺莫耳數比為 1 /1，並倒入反應瓶中。
待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，用攪拌棒緩慢攪拌界面的薄 膜，使其連續反應，並同時將薄膜取出反應瓶，詳細流程見圖 3-2 流 程圖。
表 3-2 加入 NaOH 中和實驗之反應表 反應莫耳數 (mole)
實驗例 1 2 3 4
TPC 反應量 0.1 0.1 0.1 0.1
HDA 反應量 0.1 0.1 0.1 0.1
HCl 生成量 0.2 0.2 0.2 0.2
NaOH 添加量 0 0.1 0.2 0.4
(1wt%)TPC
in n-Hexane (10wt%) HDA水溶液 + NaOH水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
圖 3-2 添加 NaOH 中和影響之合
成流程圖
(3)改變醯氯相溶劑對 Nylon6t 合成的影響
TPC
以不同實驗反應溶劑溶解 (10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
圖 3-3 不同溶劑反應之合
成流程圖
(4)改變反應溫度對 Nylon6t 合成的影響
將 TPC 以 DMP 溶解後倒入反應瓶中，通入氮氣並依下表 3-4 不同反 應溫度下恆溫至實驗溫度。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶液，
使反應總醯氯莫耳數對/己二胺莫耳數比為 1 /1，依同樣反應溫度下恆 溫後倒入反應瓶中。待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，用攪拌棒 緩慢攪拌界面的薄膜，使其連續反應，並同時將薄膜取出反應瓶，詳 細流程見圖 3-4 流程圖。
表 3-4 不同反應溫度影響實驗之反應表
實驗例 1 2 3 4
反應溫度 (℃) 10 30 50 70
TPC
以DMP溶解 (10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 反應溫度
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
圖 3-4 改變反應溫度之合
成流程圖
(5)改變反應攪拌速度對合成的影響
將 TPC 以 DMP 溶解後倒入反應瓶中，通入氮氣並依下表 3-5 不同反 應溫度下恆溫。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶液，使反應總醯 氯莫耳數對/己二胺莫耳數比為 1 /1，依同樣反應溫度下恆溫後倒入反 應瓶中。待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，用攪拌棒攪拌界面的 薄膜，並分別以緩慢成膜及快速攪拌的方式合成 Nylon6t，並同時將薄 膜取出反應瓶，然後清洗，烘乾。詳細流程見圖 3-5 流程圖。
表 3-5 不同反應攪拌速度實驗之反應表
實驗例 1 2 3 4
反應溫度 (℃) 10 10 30 30
攪拌速度 Slow Fast Slow Fast
圖 3-5 改變反應攪拌速度之合成流程圖
TPC
以DMP溶解 (10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1 at 30℃
分別以緩慢及快速攪拌收集成品
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
(6)改變反應方法對 Nylon6t 合成的影響
1. 界面聚合法：將 TPC 以 Hexane 溶解後倒入反應瓶中，通入氮氣，
恆溫至 30℃。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶液，使反應醯氯 莫耳數對/己二胺莫耳數比為 1 /1，依同樣反應溫度下恆溫後倒入反 應瓶中。待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，用攪拌棒緩慢攪拌 界面的薄膜，使其連續反應，並同時將薄膜取出反應瓶，詳細流程 見圖 3-6-a 流程圖。
2. 溶液聚合法：將 HDA 以 DMF 溶解後倒入反應瓶中，通入氮氣，
恆溫至-10℃。另外取 TPC，使反應醯氯莫耳數/己二胺莫耳數比為 1 /1，倒入反應瓶中。反應 2hr，然後過濾、清洗、烘乾。詳細流程 見圖 3-6-b 流程圖。
3. 合成 prepolymer：將 HDA 以 DMF 溶解後倒入反應瓶中，通入氮 氣，恆溫至-10℃。另外取 TPC，使反應醯氯莫耳數/己二胺莫耳數 比為 2 /1，倒入反應瓶中。反應 2hr，然後過濾、清洗、烘乾。詳 細流程見圖 3-6-c 流程圖。
圖 3-6-a 界面聚合之合成流程圖
(1wt%)TPC
in n-Hexane (10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
圖 3-6-b 溶液聚合之合成流程圖
0.02mole TPC in DMF
0.02mole HDA in DMF
solution polymerization Mole ratio 1:1
at -10℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
圖 3-6-c Prepolymer 之合成流程圖
0.02mole TPC in DMF
0.01mole HDA in DMF
solution polymerization Mole ratio 1:1
at -10℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
(7)改變 HDA 水溶液濃度對合成的影響
依下表配製不同濃度的 HDA 水溶液，並取相同重量，30℃恆溫。另外 將相同 mole 當量的 TPC 以 DMP 溶解後倒入反應瓶中，通入氮氣下 30℃恆溫，使反應醯氯莫耳數/己二胺莫耳數比為 1 /1，依同樣反應溫 度下恆溫後將 HDA 水溶液倒入反應瓶中。待二液面界面分層明顯時形 成薄膜後，用攪拌棒緩慢攪拌界面的薄膜，使其連續反應，並同時將 薄膜取出反應瓶，詳細流程見圖 3-7 流程圖。
表 3-7 不同 HDA 水溶液濃度實驗之反應表
實驗例 1 2 3 4
HDA 水溶液濃度(wt%) 2 10 30 50
圖 3-7 改變不同 HDA 水溶液濃度之合
成流程圖
TPC以DMP溶解
依實驗表格配製不同濃度之 HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
(8)改變二相溶液濃度對合成的影響
依下表配製不同 mole 的 HDA 溶解成 100g 水溶液，於30℃恆溫。另 外將相同 mole 當量的 TPC 溶解成 100g DMP 溶液，然後倒入反應瓶 中，通入氮氣下30℃恆溫，使反應醯氯莫耳數/己二胺莫耳數比為 1 /1。
將 HDA 水溶液倒入反應瓶中。待二液面界面分層明顯時形成薄膜後，
用攪拌棒緩慢攪拌界面的薄膜，使其連續反應，並同時將薄膜取出反 應瓶，詳細流程見圖 3-8 流程圖。
表 3-8 改變二相溶液濃度實驗之反應表
實驗例 1 2 3
HDA mole 數 0.01 0.05 0.1 TPC mole 數 0.01 0.05 0.1 HDA 相溶液濃度(wt%) 1.16 5.81 11.62
TPC 相溶液濃度(wt%) 2.03 10.15 20.3
圖 3-8 改變二相溶液濃度之合
成流程圖
依實驗表格配製不同mole數之 TPC溶解成DMP溶液100g
依實驗表格配製不同mole數之 HDA水溶液100g
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 30℃
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在水中攪拌浸泡12 hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t
(9)HCl 酸化對產物的影響
將 TPC 以 DMP 配成 2 %wt，配製後倒入反應瓶中，通入氮氣並恆溫 至 30℃。另外取已成配製 10%wt 的 HDA 水溶液，使反應醯氯莫耳數 /己二胺莫耳數比為 1 /1，並倒入反應瓶中。待二液面界面分層明顯時 形成薄膜後，用攪拌棒緩慢攪拌界面的薄膜，使其連續反應，並同時 將薄膜取出反應瓶，清洗過程中分成二部分，取一部分未進行 12hr 純 水浸泡，另一部分則有浸泡純水。比較烘乾後對產物的影響，詳細流 程見圖 3-9 流程圖。
圖 3-9 HCl 酸化對產物的影響之合
成流程圖
TPC
以DMP溶解 (10wt%) HDA水溶液
interfacial polymerization Mole ratio 1:1
at 反應溫度
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
分別作經過及不經過純水浸泡12hr
過濾
( H2O與Acetone沖洗)
在110℃下烘乾3hr
Nylon6t