本研究以單體4,4’’’’-Difluore-3,3’’’’-bis(trifluoromethyl)-2’’,3’’,
5’’,6’’-triphenyl經由親核性(Nucleophilic)取代反應與二苯酚(Bisphenol)單體產生聚合反應，所生成聚合物我們命名為P-44，使用Mass、GPC鑑定其分子量；NMR對其分子結構鑑定分析，證明所生成之聚合物為本研究所指的高分子。此一系列的聚芳香醚高分子具有較高的轉化率和高的重量平均分子量(Mw：5.67×104 g/mol)。
從聚芳香醚高分子的熱穩定性測量中可知，其裂解溫度(Td)在543°C，而玻璃轉移溫度(Tg)為331°C，顯示聚芳香醚高分子擁有很好的熱穩定性；此外這些高分子並無明顯的結晶點(Tc)，因此可推斷本研究之聚芳香醚高分子不易結晶。由此可知本研究之聚芳香醚高分子不僅耐熱性佳且熱穩定性高，因此更能接受較高溫的製程。在了解了本研究之聚芳香醚擁有好的特性後，為了能進一步探討本材料在應用為軟性基板時的各種特性，故將本材料製作成膜，並量測此膜的各項特性，觀察其是否能符合用在太陽能電池或發光元件上時所需具備的條件
在膜的光學特性方面，將高分子P-44製作成膜，並量測其厚度為0.3mm，以此膜作光學特性量測，而從高分子膜中的吸收光譜及放光光譜中，可知高分子膜其吸收波長245nm及345nm，而放光波長為362nm及365nm，主要吸收及放光在紫外光區。而高分子P-44膜的可見光穿透率在80%以上。而聚芳香醚高分子膜的折射率(n)介在1.37~1.47之間。
而在直接量測聚芳香醚高分子膜的熱機械分析方面，可得知此膜的熱膨脹係數為19ppm/℃，也能得知膜的熱變形溫度為316℃，顯示本材料具有低的熱膨脹係數及高的熱變形溫度。
在疏水性量測中發現聚芳香醚高分子薄膜的疏水性佳，其與水的接觸角為114.5°，大於90°，顯示P-44高分子膜為疏水性極好之膜。
在P-44高分子膜的介電特性方面，其在1M Hz的條件下，其介電常數在2.51~2.53之間，而介電損失在0.0068~0.0071之間，顯示其擁有低的介電常數，可使寄生電容效應降低；低的介電損失，可使訊號損失降低。
P-44高分子可成功鍍上ITO，成為一可撓式透明導電膜。
綜合以上諸點的實驗結果，可知聚芳香醚高分子在具有良好熱穩定性、膜具有高可見光穿透度且疏水性佳，這些良好的材料特性，都是未來適合用來當做可撓式光電元件的材料。

In this research, we used monomer 4,4’’’’-Difluore-3,3’’’’- bis(trifluoromethyl)-2’’,3’’,5’’,6’’-triphenyl and 4,4'-(9-Fluorenylidene) diphenol to fabricate the novel poly(arylene ether)s by the nucleophilic replacement reaction. We call this polymers P-44, and we use Mass and GPC to measure its molecular weight；The molecular structures were investigated and confirmed by NMR and FT-IR. This polymer has high weightaverage molecular weight (Mw) about 5.67×104 g/mol.
We can realize from the measurement of thermal analysis that its thermal degradation temperature (Td) is 543°C, and its glass transition temperature (Tg) is 331°C. It shows this polymer: P-44 possesses great thermal stability. Besides, P-44 has not apparent crystallizing point (Tc) so we can adjust that P-44 crystalize hardly. We can know from above that P-44 can not only has good heat tolerance but also has high thermal stability so it can endure futher high tempaerature in the process of fabrication. After interpreting P-44 possesses these well properties, we want to know the properties that P-44 apply to the devices as flexible substrate. So, we fabricate P-44 to be film, and we measure the photoelectrical properties of P-44 film. From this we can observer if P-44 can match the necessary condition that it apply to monitor or high frequency substrate.
In the aspect of photophysical properties, we take the 0.3mm P-44 film to measure its photophysical properties. We obtained absorption wavelength that is 245nm and 345nm, and its excitation wavelength is362nm及365nm. Its main area of absorption and excitation is in the region of UV. Furthermore, the transmission spectra of P-44 film showed that visible light transparency were up to 80%. And the refractive index(n) of P-44 film is between 1.37~1.4.
In the aspect of thermal mechanical properties, we can know thermal expansion coefficient (CTE) of P-44 film is 19ppm/℃, and we can also obtain the heat deflection temperature (HDT) of P-44 film is 316℃. It reveals P-44 possesses low thermal expansion coefficient (CTE) and high heat deflection temperature (HDT).
In the aspect of surface, we find P-44 film has low polarity whose main component is van der waals and it has good hydrophobicity.Its contact angle with DI-water is 114.5° which greater than 90° that proves P-44 film has well hydrophobicity.
In the aspect of dielectrical properties, we found that its dielectric constant is between 2.51~2.53 under the condition of1M Hz, and its dielectric loss is between 0.0068~0.0071. It shows P-44 film possesses low dielectric constant that let the effect of parasitic capacitances lowered；and low dielectric loss let the loss of signal reduced.
We can plate ITO onto P-44 film successfully, and it could be a flexible transparent conductive film.
By the all of the above results, we can realize P-44 film possesses well thermal stabilities、high transparency in the region of visible light、good hydrophobicity、low thermal expansion coefficient (CTE)、low dielectric constant and low dielectric loss. With these great materialIX
properties, we can apply it to flexible photpelectric devices in the future.

致謝 I
摘要 V
Abstract VII
目錄 X
圖目錄 XIII
表目錄 XVIII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 文獻回顧 4
1-3 研究動機 10
第二章 實驗儀器與藥品 13
2-1藥品 13
2-2 儀器 14
2-2-1 傅利葉轉換式質譜儀(Fourier-transfer mass spectrometry，FT-MS) 14
2-2-2 凝膠滲透層析儀(Gel Permeation Chromatography，GPC) 15
2-2-3 高磁場液態核磁共振儀(nuclear magnetic resonance，NMR) 17
2-2-4傅立葉轉換紅外線光譜儀(Fourier Transform Infrared spectrophotometer，FTIR) 19
2-2-5自動成膜塗佈機(Automatic Film Applicator) 23
2-2-6 熱重分析儀(Thermogravimetric analyzer，TGA) 24
2-2-7 熱示差掃描卡量計(Differential scanning calorimetry，DSC) 26
2-2-8 熱機械分析儀(Thermomechanical Analysis，TMA) 28
2-2-9 紫外與可見光光譜儀(UV-Vis spectrometer) 30
2-2-10 螢光光譜儀(Fluorescence spectrometer) 32
2-2-11 旋轉塗佈機(Spin coater) 34
2-2-12 表面輪廓分析儀(Surface profiler) 35
2-2-13 橢圓偏光測量儀(Ellipsometry) 37
2-2-14原子力量子顯微鏡(Atomic Force Microscopy，AFM) 38
2-2-15 液滴形狀分析系統(Drop shape analysis system) 45
2-2-16 精密阻抗分析儀(Precision Impedance Analyzer) 48
第三章 材料製備與鑑定 55
3-1 中間體、單體之合成與鑑定 57
3-1-1 1,3-Bis(4-bromophenyl)propan-2-one之合成(反應A)與鑑定 57
3-1-2 2,5-Bis(4-bromophenyl)-3,4-diphenylcyclopenta-2,4-dienon之合成(反應B)與鑑定 63
3-1-3 4,4”-Dibromo-2’,3’,5’,6’- tetraphenyl[1,1’;4’,1”]terpheny之合成(反應C)與鑑定 67
3-1-4 4-fluoro-3-trifluoromethyl phenyl boronic acid之合成(反應D)與鑑定 71
3-1-5 4,4’’’’-Difluore-3,3’’’’-bis(trifluoromethyl)- 2’’,3’’,5’’,6’’ - 77
triphenylru之合成(反應E)與鑑定 77
3-2 高分子聚合物之合成與鑑定 82
3-2-1 高分子P-A1之合成(反應F)與鑑定 82
第四章 材料特性分析與討論 94
4-1材料熱穩定性分析 94
4-2材料光學特性分析 102
4-2-1吸收、放光與穿透光譜分析 102
4-2-2材料光學折射分析 111
4-3材料表面粗糙度 113
4-4材料疏水性分析 116
4-4材料溶解特性 120
4-5材料吸水度 121
4-6材料介電特性 123
4-7材料應用 131
4-8 不同溶劑對高分子聚合之影響 134
第五章 結論 139
5-1結論 139
參考文獻 142
























圖目錄
圖2- 1傅利葉轉換式質譜儀 14
圖2- 2凝膠滲透層析儀 15
圖2- 3凝膠滲透層析儀分離方法示意圖 17
圖2- 4高磁場液態核磁共振儀 17
圖2- 5傅立葉轉換紅外線光譜儀 19
圖2- 6自動成膜塗佈機 23
圖2- 7製膜膜具 23
圖2- 8熱重分析儀 24
圖2- 9熱示差掃瞄卡量計 26
圖2- 10熱機械分析儀 28
圖2- 11熱機械分析儀內部構造圖 29
圖2- 12紫外與可見光光譜儀 30
圖2- 13紫外光-可見光儀器裝置簡圖 32
圖2- 14螢光光譜圖 32
圖2- 15螢光光譜儀儀器裝置簡圖 33
圖2- 16旋轉塗佈機 34
圖2- 17表面輪廓分析儀 35
圖2- 18橢圓偏光測量儀 37
圖2- 19橢圓偏光儀分析簡圖 38
圖2- 20原子間距與作用力關係圖 39
圖2- 21 AFM原理示意圖 40
圖2- 22壓電陶瓷掃描器三軸位移示意圖 41
圖2- 23 AFM偵測之試樣表面起伏示意圖 42
圖2- 24 AFM探針掃瞄樣品示意圖 44
圖2- 25液滴形狀分析系統 45
圖2- 26接觸角量測簡圖 46
圖2- 27精密阻抗分析儀 48
圖2- 28平行板介電共振法之結構 49
圖2- 29電磁波入射到不同介質之情形 50
圖2- 30全反射形成駐波 51
圖2- 31圓柱型DR之磁場分佈 52
圖3- 1 P-44高分子合成流程 56
圖3- 2反應A產物Mass圖譜 61
圖3- 3反應A產物1H-NMR 圖譜 62
圖3- 4反應B產物Mass圖譜 65
圖3- 5反應B產物1H-NMR圖譜 66
圖3- 6反應C產物Mass圖譜 69
圖3- 7反應C產物1H-NMR圖譜 70
圖3- 8反應D產物Mass圖譜 75
圖3- 9反應D產物1H-NMR圖譜 76
圖3- 10反應E產物Mass圖譜 80
圖3- 11反應E產物1H-NMR圖譜 81
圖3- 12高分子P-44的1H-NMR圖譜 86
圖3- 13高分子P-44的13C-NMR圖譜 87
圖3- 14圖3-14單體4,4'-Difluore-3,3'-bis(trifluoromethyl)- 2',3',5',6'- triphenylru的FT-IR圖譜 88
圖3- 15單體4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol的FT-IR圖譜 88
圖3- 16以NMP作為聚合溶劑甲醇洗一次的FT-IR圖譜 89
圖3- 17以NMP作為聚合溶劑甲醇洗二次的FT-IR圖譜 89
圖3- 18以DMAc為聚合溶劑之高分子P-44的FT-IR圖譜 90
圖3- 19 P-44 FTIR分析圖譜 90
圖3- 20高分子P-44的GPC 91
圖3- 21 P-44膜平面圖 93
圖3- 22 P-44膜撓曲圖 93
圖4- 1單體熱重分析圖 95
圖4- 2 P-44高分子膜熱重分析圖 96
圖4- 3單體DSC圖 98
圖4- 4高分子P-44 DSC圖 99
圖4- 5高分子P-44之Tg點 99
圖4- 6高分子P-44之HDT點 101
圖4- 7工程塑膠分類 102
圖4- 8單體溶於THF之吸收光譜 104
圖4- 9單體溶於THF之放光光譜 104
圖4- 10高分子膜P-44之吸收光譜 108
圖4- 11高分子膜P-44之放光光譜 108
圖4- 12高分子薄膜之穿透光譜 110
圖4- 13 P-44高分子膜之折射率(n) 112
圖4- 14 P-44高分子膜之k值 112
圖4- 15 P-44高分子薄膜AFM圖(範圍5x5μm2) 114
圖4- 16 P-44高分子薄膜AFM 3D圖(範圍5x5μm2) 114
圖4- 17 PES薄膜AFM圖(範圍5x5μm2) 115
圖4- 18 PES薄膜AFM圖(範圍5x5μm2) 115
圖4- 19 P-44膜可見光區N值 125
圖4- 20 P-44膜可見光區K值 126
圖4- 21 P-44膜@ 1M Hz時之介電常數 126
圖4- 22 P-44膜@ 1M Hz時之介電損失 127
圖4- 23 P-44膜 40 Hz ~ 1M Hz範圍之介電常數 127
圖4- 24 P-44膜 40 Hz ~ 1M Hz範圍之介電損失 128
圖4- 25 P-44高分子膜之面電阻 130
圖4- 26 ITO成長於P-44高分子膜SEM正面圖 132
圖4- 27 ITO成長於P-44高分子膜SEM側面圖 132
圖4- 28 Anhydrous N-methylpyrrolidone (無水NMP，氮-甲基四氫
吡咯酮) 134
圖4- 29 N,N-Dimethylacetamide(DMAC，二甲基乙醯胺) 134
圖4- 30以NMP為聚合溶劑聚合之高分子 135
圖4- 31以DMAc為聚合溶劑聚合之P-44高分子 135
圖4- 32以不同溶劑聚合之高分子穿透率 136
圖4- 33不同溶劑聚合出的高分子之GPC比較 137
圖4- 33不同溶劑聚合出的高分子之FTIR比較 138








表目錄
表3- 1高分子分子量整理 91
表4- 1單體與高分子的裂解溫度 95
表4- 2單體與高分子的Tg、Tm、Tc 98
表4- 3 P-44高分子膜與一般工程塑膠熱膨脹係數比較 101
表4- 4單體與高分子溶於THF之吸收波長與放光波長 106
表4- 5 P-44高分子膜之吸收波長與放光波長 107
表4- 6高分子薄膜可見光穿透率 110
表4- 7高分子膜之可見光區n、k值 111
表4- 8 P-44高分子薄膜與PES薄膜粗糙度比較 116
表4- 9高分子薄膜接觸角 115
表4- 10高分子薄膜表面能 119
表4- 11 P-44高分子膜溶解度 121
表4- 12高分子膜吸水度 122
表4- 13水氣吸收度比較 122
表4- 14 P-44與各項工程塑膠電氣性質比較@ 1M Hz(V:電磁波傳遞速度) 129
表4- 15 P-44膜鍍上ITO之面電阻值 133
表4- 16可應用於透明導電膜的領域以及其所需具備條件 133

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