經 過 TGA 與 DSC 對 於 混 成 材 料 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS 的 熱 性 質 分 析 後，發 現 混 成 材 料 將 隨 著 M-POSS 的 添 加 使 其 熱 性 質 具 有 一 定 程 度 的 提 升 ； 在 此 將 更 進 一 步 地 研 討 複合材 料 的 動 態 機 械 性 質 。 高 分 子 材 料 可 藉 由 動 態 機 械 分 析 (dynamic mechanical analysis, DMA) 中 得 到 材 料 的 黏 彈 特 性，提 供 對 材 料 特 性 的 了 解，如 分 子 的 運 動 方 式、交 聯 密 度 、 玻 璃 轉 移 溫 度 等 性 質 ； 其 中 從 DMA 所 得 到 的 儲 存 模 數 (storage modulus, E’)為 彈 性 特 性 及 儲 存 能 量 之 能 力 ， 即 為 動 態 機 械 強 度 的 指 標 ， 由 此 瞭 解 材 料 之 剛 性 、 相 轉 移 、 交 聯 (crosslink)程 度 等 性 質；損 失 正 切 (loss tangent,tanδ)可 測 知 材 料 的 阻 尼 特 性 之 好 壞 ， 而 瞭 解 材 料 之 尺 寸 安 定 性 等 。 故 將 複 合材 料 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS－ POSS-AGE、POSS-MMA-B 與 POSS-SOE 各 系 統 進 行 DMA 的 測 試，以 進 一 步 探 討 各 種 混 成 材 料 性 質 的 差 異 。
圖 4-19~4-21 為奈米複合材料 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS 經熱 處 理 硬 化 後 在 不 同 M-POSS 無 機 含 量 下 之 DMA 試 驗 。 由 於 POSS-AGE、POSS-MMA、POSS-SOE 的表面官能基各不相同，造成 與 DGEBA/Yb(OTf)3基材開環聚合反應後產生不同的結構；藉由儲 存 模 數 以 及 損 失 正 切 的 分 析 ， 進 一 步 探 討 混 成 材 料 在 不 同 M-POSS 含量其性 質 的變化。由儲存模數與溫度的關係中可發現，
A、B 兩組其儲 存 模 數 皆 是 隨著 M-POSS 的含量增加而增加；當 M-POSS 加入 DGEBA/Yb(OTf)3 中聚合後，由於奈米粒子的空間障 礙，POSS 會降低原高分子基材中分子的活動空間，使得 cured DGEBA 分子鏈段活動空間受到阻礙，因此提高混成材料之模 數 。然而，由 圖 4-21 可知 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-SOE 之儲 存 模 數 則 是 隨著 POSS 的含量增加而下降，這是因為此系列混成材料之結構為 CLNs 特殊結構，由於 POSS 籠狀結構大小約為 1.5nm15,18，相較於有機分子 片段顯得巨大，且此結構高分子交鏈為 ether linkage 較 flexible，所以 沒有較先前的緻密，因此模數隨著 M-POSS 的含量增加而下降。
在阻尼係數(tanδ)與溫度的關係中，由圖中可以發現各系列混成材 料的tanδ趨勢不盡相同；由圖4-19、4-20中可以發現A、B兩組其Tg會
10wt%時Tg反而下降，這是因為加入少量的奈米粒子時，奈米粒子高 表面積的特性使得奈米粒子可以均勻分散於基材中，如果加入過量的 POSS，粒子會產生聚集因此破壞基材的交鏈程度。A組為一般的三維 網路構造(CLNs)波峰較窄；隨著POSS的含量增加，波峰的寬度並無 明顯的改變，只有在POSS含量為7.5wt%時，波峰的寬度較寬且Tg較 低。B組是由POSS-MMA末端不飽和双鍵與DGEBA/Yb(OTf)3基材 在BPO的催化下形成自由基聚合反應而形成的IPNs構造，其tanδ的波 峰較基材寬且隨著POSS的含量增加，波峰的寬度明顯的增加，且Tg 較高，這是因為兩種交聯網狀物無規則性地相互穿梭，限制了分子鏈 段的運動，因此提升tanδ波峰的寬度以及Tg。由圖4-21 中可以發現 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-SOE tanδ的波峰較為寬廣但是Tg卻隨著 POSS的含量增加而降低，這是因為結構為CLNs；利用POSS- SOE粒 子的SOE官能基，先進行開環反應聚合後做為合成Polyether CLNs的 如圖2-2-b交鏈網目，之後所引入的ester group再與DGEBA之 環 氧 基 進 行 開 環 聚 合 使 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-SOE 之 結 構 為 polyether的結構，由於ether linkage為一饒曲性軟鏈的自由體積增 加，降低了交鏈密度，再者，與環氧基反應形成ether linkage結構，
其分子鏈段較flexsible，因此Tg下降，且tanδ的波峰較為寬廣。
DMA
圖 4-19 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-AGE 混成材料經熱處理後之 DMA 試驗
DMA
圖 4-20 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-MMA 混成材料經熱處理後之 DMA 試驗
DMA
圖 4-21 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-SOE 混成材料經熱處理後之 DMA
第五章 結 論
1. DGEBA/Yb(OTf)3 基材在加入適當之 M-POSS 粒子在經過熱處理 硬化後，由於各系統(POSS-AGE 、 POSS-MMA 與 POSS-SOE 粒子) 之表面官能基的不同，製備成結構不同之奈米複合材料 ，故造成各 系統儲存模數與tanδ特性皆不相同。
2. 以 SEM 觀察 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS 的微細構造，材料呈現均 勻平滑的外觀，且材料型態較為緻密完整，至使能夠呈現良好的透光 性。
3. M-POSS 在 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS 硬化過程中具有抗收縮的效 果，其中以 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-MMA-B 系統之效果最佳，其收 縮率從 3.68%降至 2.21%。
4. 由 TGA 及 DSC 曲線得知，複合材料 DGEBA/Yb(OTf)3/M-POSS 在加入 POSS-AGE、 POSS-MMA 後可提升複合材料的 IDT 及 Tg，
且隨無機含量的增加而上升，但是在加入 POSS-SOE 後，複合材料的 IDT 及 Tg 卻隨著添加量的增加而下降。
5. DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-AGE 與 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-MMA 在
經過熱處理硬化後，提高材料的儲存模數並降低其tanδ， 但是在 DGEBA/Yb(OTf)3/POSS-SOE 系統下由於其結構為 ether linkage 其分 子鏈段較 flexible，因此降低材料的儲存模數，並且 Tg 下降 tanδ的波 峰較為寬廣。