臺灣博碩士論文加值系統

本研究是藉由兩起始物(3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane (GPTMOS)、硼酸製備成聚硼基矽氧烷化合物(polyborosiloxane，PGB)，其中GPTMOS具有環氧官能基，添加入環氧樹脂中能緊密結合，之後再添加具有高熱傳導性的無機物氧化鋁，並與硬化劑 Methylhexahydrophthalic Anhydride (MHHPA) 及 催化劑 1-(2-cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazole (2E4MZ-CN)加熱固化，製備成環氧樹脂複合材料，並進行複合材料的熱穩定性質、熱傳導性質、透光性質的研究。從研究結果發現，只添加10%本實驗合成PGB之環氧樹脂複合材料，比沒有添加之環氧樹脂的熱穩定性佳，熱裂解溫度明顯提升30℃。而且當加入改質氧化鋁後，高分子材料的導熱性質也穩定提升，但其透光度會隨著無機物加入而降低。但只添加PGB的環氧樹脂複合材料透光度不受影響，即使PGB添加量高達30%時，環氧樹脂複合材還是可以維持原本的透明情況。

In this study, polyborosiloxane (PGB) was prepared by two starting materials: (3-glycidyloxypropyl)-trimethoxysilane (GPTMOS) and boric acid. Moreover, the epoxide group on the GPTMOS will be closely bonded with epoxy resin as adding the PGB into epoxy resin. Furthermore, the thermally conductive matter: aluminum oxide was added into the polymer matrix. The epoxy was cured by hardener: methylhexahydrophthalic anhydride (MHHPA) and catalyst: 1-(2-cyanoethyl)-2-ethyl-4-methylimidazole (2E4MZ-CN). Through these procedures, the epoxy composite was obtained. The thermal stability and conductive properties, and light transmission properties of the composites were investigated. The pyrolysis temperature of the composites containing 10% PGB was increased by 30℃. After adding the aluminum oxide, thermal conductive properties of polymer materials were enhanced, but the light transmission properties were reduced. The results reveal that light transmission properties of epoxy were not affected by the addition of PGB. Epoxy composites can still have the original transparent situation even the content of PGB was 30%.

目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 LED介紹 2
1-3環氧樹脂(Epoxy resin)介紹 6
1-3-1環氧樹脂之開發和特性 6
1-3-2環氧樹脂之製造 7
1-3-3環氧樹脂之固化 9
1-4 LED 封裝材料介紹 11
1-4-1 環氧樹脂 11
1-4-2固化劑 12
1-4-3矽氧烷樹脂 13
1-5矽烷偶合劑 (Alkyl silence souoling agent) 14
1-6熱傳導之定義[18] 15
1-7熱傳導測量方法 16
第二章 文獻回顧及研究動機 18
2-1硼矽化合物的研究 18
2-1-1硼酸為硼來源之合成研究 19
2-1-2硼酸酯為硼來源之合成研究 22
2-1-3 Sol-Gel法之合成研究 23
2-2環氧樹脂耐熱導熱研究 24
2-3脂環族環氧樹脂之研究 29
2-4研究動機 32
第三章 實驗內容 34
3-1實驗藥品 34
3-2 儀器設備 36
3-3 儀器測試方法及條件 38
3-4實驗流程 40
3-4-1實驗概述 40
3-4-2 PGB合成 40
3-4-3 無機材氧化鋁偶合劑處理 42
3-4-4無機材氮化鋁、氮化硼偶合劑處理 42
3-4-5環氧樹脂/硼矽化合物(PGB)複材製作流程 43
3-4-6環氧樹脂/硼矽化合物(PGB)/氧化鋁複材製作流程 44
3-4-7各樣品成分比例及代號 46
第四章 結果與討論 47
4-1硼矽化合物合成 47
4-1-1 PGB之紅外線吸收光譜分析鑑定 47
4-1-2 液態NMR光譜分析 49
4-1-3固態NMR光譜分析 52
4-1-4 質譜分析 55
4-2微差掃描式熱分析儀(DSC)檢測分析 57
4-3熱重量分析儀(TGA)檢測分析 59
4-3-1 PGB 之TGA檢測分析 59
4-3-2 無機材TGA檢測分析 61
4-3-3環氧樹脂/PGB複合材TGA分析檢測 63
4-3-4環氧樹脂/ PGB/氧化鋁複合材TGA分析檢測 65
4-4 環氧樹脂/ PGB/氧化鋁複合材熱傳導係數分析 67
4-5環氧樹脂/ PGB複合材透光度分析 68
4-6環氧樹脂/硼矽化合物(PGB)複合材熱穩定測試 69
第五章 結論 71
第六章 參考文獻 73
表目錄
表1-1 灌注式封裝操作流程 ................................................................. 4
表1-2低壓移送成型封裝流程 .............................................................. 5
表1-3環氧樹脂之應用 ........................................................................ 10
表1-4 脂環式酸酐 ............................................................................... 13
表2-1不同氧化鋁添加量之初始熱裂解溫度(Ti)、二次熱裂解溫度(Ts) ....................................................................................................... 27
表2-2 不同比例未改質/改質石墨對環氧樹脂之熱傳導影響 ......... 28
表2-3不同比例硬化劑對產物重量損失、吸濕率及Tg之影響 ...... 30
表2-4未改質/改質二氧化矽含量對熱重損失之影響 ...................... 31
表3-1各樣品成分比例及代號 ............................................................ 46 表4-1GPTMOS、硼酸及PGB之FT-IR官能基吸收峰對照表 ....... 48 表4-2固態29Si NMR光譜中對應之化學位移位置 ......................... 53 表4-3 PGB碎片結構之分子量 ........................................................... 56
表4-4環氧樹脂添加10%不同反應溫度PGB複合材 之Td10 ........ 60
表4-5 不同比例處理或未處理氧化鋁/環氧樹脂之TGA分析結果 67
表4-6 環氧樹脂/PGB複合材光穿透度/折射率分析........................ 69
圖目錄
圖1-1 環氧基 ......................................................................................... 6
圖1-2 Bisphenol F型環氧樹脂合成反應機構 ..................................... 8
圖1-3 Bisphenol A 環氧樹脂的化學結構及其性能圖 ........................ 8
圖1-4 環氧樹脂與酸酐固化劑反應機構 ........................................... 10
圖1-5 (a)雙酚A型環氧樹脂 (b) 雙酚F型環氧樹脂 ..................... 12
圖1-6脂環族環氧樹脂 ........................................................................ 12
圖1-7矽烷偶合劑化學結構通式 ........................................................ 14
圖1-8 Arkles 作用機構模型[18] ......................................................... 15
圖2-1 硼酸與矽烷化合物之反應 ....................................................... 18
圖2-2 Yajima等人合成之聚硼矽氧烷 ............................................... 19
圖2-3 Kobayashi合成之聚硼矽氧烷 .................................................. 20
圖2-4 phenyltrimethoxysilane與硼酸反應 ......................................... 21
圖2-5 vinyltriethoxysilane與硼酸反應 ............................................... 21
圖2-6 D4H及VTEOS跟硼酸之反應機制 ......................................... 22
圖2-7 STA與BTA反應 ...................................................................... 23
圖2-8偶合劑種類對CNE之熱傳導值影響 ...................................... 25
圖2-9偶合劑種類對CNE之吸濕性影響 .......................................... 25
圖2-10改質劑含量對CNE之熱傳導值影響 .................................... 26
圖2-11環氧樹脂/氧化鋁複合材 TGA曲線圖 ................................. 27
圖2-12 改質/未改質 氮化鋁/奈米碳管含量對複合材料之熱傳導影響 ................................................................................................... 29
圖2-13不同比例硬化劑對產物顏色影響 .......................................... 31
圖3-1PGB合成反應機構 .................................................................... 41
圖3-2 PGB合成流程圖 ....................................................................... 41
圖3-3氧化鋁偶合劑處理反應機構 .................................................... 42
圖3-4環氧樹脂/ PGB複合材料製作流程 ......................................... 43
圖3-5 環氧樹脂 / PGB複合材料反應機構 ...................................... 44
圖3-6 環氧樹脂 / PGB / 氧化鋁複合材料製作流程圖 .................. 45
圖 3-7 環氧樹脂 / 氧化鋁複合材料反應機構 ................................ 46 圖4-1 GPTMOS、硼酸及PGB之FT-IR吸收光譜圖 ...................... 48
圖4-2 GPTMOS之液態13C NMR圖譜 ............................................. 50
圖4-3 PGB之液態13C NMR圖譜 ...................................................... 50 圖4-4 GPTMOS之液態1H NMR圖譜 .............................................. 51
圖4-5 PGB之液態1H NMR圖譜 ....................................................... 51
圖4-6 Q形式與T形式示意圖 ........................................................... 53 圖4-8 PGB質譜圖 ............................................................................... 55
圖4-9 環氧樹脂硬化變溫DSC分析圖 ............................................. 58
圖4-10環氧樹脂硬化恆溫DSC分析圖 ............................................ 58
圖4-11不同溫度反應之PGB/環氧樹脂複合材TGA分析圖 ......... 60 圖4-12氮化硼、氮化鋁及氧化鋁經偶合劑處理TGA分析圖 ....... 62 圖4-13氮化硼、氮化鋁及氧化鋁接枝率 .......................................... 62
圖4-14不同比例PGB/環氧樹脂複合材 TGA分析圖 .................... 64
圖4-15不同比例PGB/環氧樹脂複合材Td10溫度 ............................ 64
圖4-16不同比例未經偶合劑處理氧化鋁/環氧樹脂TGA分析圖 .. 66
圖4-17為不同比例經偶合劑處理氧化鋁/環氧樹脂之TGA分析圖 ....................................................................................................... 66
圖4-18不同比例處理或未處理氧化鋁/環氧樹脂之熱傳導係數分析結果 ............................................................................................... 68
圖4-19複合材熱穩定測試 (a)EPGB-0 (b)EPGB-3 .......................... 70

第六章 參考文獻
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