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研究生: 陳鴻麟
Hung-Lin Chen
論文名稱: 界劑擴散行為之形狀效應暨奈米顏料之研磨與分散
The Effect of Bubble Shape on Surfactant Diffusion and the Grinding and Dispersion of Nano-Pigment
指導教授: 林析右
Shi-Yow Lin
口試委員: 陳崇賢
Chorng-Shyan Chern
黃炳照
Bing-Joe Hwang
蔡瑞瑩
none
徐敬添
Ching-Tien Hsu
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 化學工程系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 148
中文關鍵詞: 形狀效應擴散行為分散研磨
外文關鍵詞: Diffusion, Effect of Bubble Shape, Dispersion, Grinding
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  • 第一部份本實驗室利用影像數位化懸掛氣泡表面張力測量儀,量測氣-液界面間的動態與平衡表面張力,再經由平衡表面張力γ(C)計算獲得吸附恆溫線Frumkin isotherm 理論模式之最適化參數,以傳統球狀氣泡模型(classical spherical model )來討論界劑吸附至氣泡表面的動態表面張力變化,並模擬出的擴散係數,但真實系統尚須考慮到針頭之存在與懸掛氣泡之真實氣-液界面。本研究使用CSM 系統之最佳參數和擴散係數,再以懸掛氣泡之有限元素模擬模型(pendant bubble finite element model)進一步探討針頭效應與真實氣泡的形狀效應對動態表面張力變化之影響。
    在第二部份本研究使用濕式研磨技術將紅色顏料微粒分散至奈米級尺度後,再利用動態光散射儀來觀察顏料微粒顆粒大小之變化情形。研磨槽內使用平均粒徑為50 µm 的二氧化矽之間的撞擊力和介質與分散液間的剪切力,搭配對於紅色顏料具有高分散性與穩定性的分散劑A,使紅色顏料能穩定分散至奈米尺度。


    Dynamic surface tension (DST) profiles were simulated based on an actual shape of pendant bubble and the existence of a needle. A time dependent finite element method was applied for this DST simulation in order to study more precisely the bulk diffusion of surfactant molecules. This numerical simulation resolves further the time-dependent concentration distribution of surfactant in bulk phase and the depth of solution needed in order to satisfy the infinite-solution assumption. The simulation data indicate that the needle size and bubble shape are the two major factors affecting the DST of surfactant bulk diffusion.
    In the second part of this work, the dispersion of nano-magenta pigment was studied. By the beads milling technology with the help of a nonionic surfactant, the magenta pigment particles are dispersed and broken down to < 50 nm. The particle size and the size distribution of pigment were monitored by a dynamic light scattering during the milling process.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 IX 第一部份 界劑暨擴散行為之形狀效應 1 第一章 界面活性劑 1 1.1界面活性劑的定義 1 1.2界面活性劑的特性 1 1.3界面活性劑的分類 1 1.4界面活性劑的應用 2 第二章 理論基礎 3 2.1界劑之質傳行為 3 2.2傳統球狀氣泡模型(classical spherical model) 3 2.2.1界劑分子在溶液中的擴散行為 3 2.2.2吸、脫附程序 4 2.2.3吉布士吸附方程式與狀態方程式 7 2.3表面張力之量測 8 2.3.1懸掛氣泡法 8 2.3.2理論模擬模式之參數決定 10 2.4研究動機與方法 11 2.4.1研究動機 11 2.4.2真實氣泡質傳理論 12 2.4.3有限元素模擬模型(finite element method) 13 第三章 建立與驗證有限元素理論模擬流程 15 3.1介紹理論模擬架構 15 3.1.1建立球狀氣泡模型 15 3.1.2相關條件設定 16 3.2有限元素理論模擬之驗證與測試 16 3.2.1不同平衡吸附量倍數( )的探討 16 3.2.2絕緣( insulation )外邊界 17 3.2.3氣泡表面元素大小的探討 20 3.3檢驗之結果 20 第四章 模擬結果與討論 21 4.1懸掛氣泡模型 21 4.1.1建立懸掛氣泡模型 21 4.1.2 Frumkin model的參數設定 21 4.1.3氣-液界面( )示意圖 22 4.2針頭效應(needle effect)之模擬與討論 22 4.2.1針頭效應模擬 22 4.2.2針頭效應結果 22 4.2.3針頭效應討論 24 4.3 形狀效應(shape effect)之模擬與討論 24 4.3.1形狀效應模擬 24 4.3.2形狀效應結果與討論 24 4.4擴散係數之差異 25 4.4.1懸掛氣泡系統與球狀系統之動態表面張力曲線 25 4.4.2擴散係數偏差比例(D*)定義 27 4.4.3擴散係數差異結果 28 4.4.4擴散係數差異之探討 30 4.5本體相濃度(bulk phase concentration)的分佈 31 4.5.1 定義參數 31 4.5.2 本體濃度分佈 31 第五章 總結與建議 32 5.1總結 32 5.2模擬應用與建議 33 第二部份 奈米顏料之研磨與分散 35 第一章 概論 35 1.1 簡介 35 1.1.1 顏料特性 35 1.1.2 奈米材料 35 1.1.3 顏料奈米化技術 35 1.2 文獻回顧 36 1.3 研究目的與動機 36 第二章 理論基礎 37 2.1 濕式珠磨分散原理 37 2.2 動態光散射理論 37 2.2.1 光散射原理之起源 37 2.2.2 光散射基本原理 37 2.2.3 動態光散射基本原理:相關函數(correlation function) 38 2.2.4 理論模擬與計算 40 第三章 實驗設備 42 3.1 研磨分散設備與清洗系統 42 3.2 動態光散射儀 42 3.3 其他儀器 44 3.4 實驗藥品 45 第四章 實驗方法 46 4.1 顏料研磨製程 46 4.2 動態光散射儀實驗步驟 46 4.3 其他物性測量 48 第五章 結果與討論 50 5.1 研磨操作條件 50 5.2 粒徑分析 50 5.3 外觀顏色變化 51 5.4其他物性測量結果 51 第六章 結論與建議 52 6.1結論 52 6.2建議 52 參考文獻 128 附錄A 130

    第一部份
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    2. 刈米孝夫,界面活性劑的原理與應用:高立出版社,1998;Capters 1and
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    23. 李雅琪,〝聚氧乙烯系非離子型界劑之吸附暨聚集行為研究〞,國立臺灣工業技術學院化學工程技術研究所博士論文 (2002)
    第二部份
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