簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 吳健銘
Jian-ming Wu
論文名稱： 以聚甲基丙烯酸甲酯為共同安定劑對迷你乳化聚合反應的影響
The Effects of Poly(methyl methacrylate) as Costabilizers on Miniemulsion polymerization
指導教授： 陳崇賢
Chorng-shyan Chern
口試委員: 許榮木
Jung-Mu Hsu
黃延吉
Yan-jyi Huang
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： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 118
中文關鍵詞： 高分子型共同安定劑 、聚甲基丙烯酸甲酯 、成核機制 、奧斯瓦老化效應 、滲透壓效應
外文關鍵詞： Costabilizer, Poly(methyl methacrylate), nucleation mechanism, Ostwald Ripening Effect, Osmotic Pressure Effect
相關次數： 點閱：200  下載：10 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •  上一筆

    • 本研究探討以苯乙烯(Styrene)為單體，PMMA 為高分子型共同安
    定劑之迷你乳液系統，於25℃下，改變共同安定劑的總體積百比，
    探討奧斯瓦老化效應的影響並利用Alvin 所提出的經驗方程式推算出
    雙成份系統中奧斯瓦老化速率。
    此外，實驗中利用迷你乳化聚合法製備 Styrene/PMMA latex，藉
    由改變起始劑及共同安定劑的種類，探討反應過程中乳液的成核機制
    與動力學關係。

    The object of this study was to use polymeric costabilizers (PMMA)
    on Styrene miniemulsion system at 25℃and changed the volume fraction
    of costabilizer to discuss the Ostwald ripening effect .Then ,It is found
    that empirical equation by Alvin would be used to calculate Ostwald
    ripening rate in two-component system.
    Besides, it was to prepare Styrene/PMMA latex by miniemulsion
    Polymerization and changed either initiator or costabilizer to investigate
    the nucleation mechanism and kinetics.

    目錄 中文摘要................................................I 英文摘要................................................II 誌謝....................................................III 目錄....................................................IV 圖目錄..................................................VII 表目錄..................................................XI 第一章 緒論.............................................1 1-1 乳液的簡介..........................................1 1-2 乳液的種類..........................................1 1-3 研究目的............................................3 第二章 文獻回顧.........................................5 2-1 乳化聚合反應........................................6 2-2 乳化聚合反應的成核機構..............................7 2-2-1 微胞成核理論(micellar nucleation) ................8 2-2-2 均質成核理論(homogeneous nucleation) .............10 2-2-3 凝聚成核理論(coagulative nucleation) .............11 2-2-4 單體液滴成核(monomer droplet nucleation)..........12 2-3 乳液的安定性........................................13 2-3-1 奧斯瓦老化效應(Ostwald Ripening Effect)和滲透壓效 應(Osmotic Pressure Effect) ............................15 2-3-2 凝聚(flocculation)與合併(coalescence) ............20 2-4 迷你乳化聚合的應用..................................20 2-4-1 活性自由基聚合反應................................21 第三章 實驗藥品與步驟...................................22 3-1 實驗藥品............................................22 3-2 實驗儀器及設備......................................23 3-2-1 迷你乳化聚合反應設備..............................23 3-2-2 實驗儀器..........................................23 3-3 實驗流程及步驟......................................26 3-3-1 合成高分子型共同安定劑(PMMA)......................26 3-3-2 迷你乳液的製備....................................28 3-3-3 迷你乳液乳化聚合..................................30 3-3-4 稀釋液的配製......................................32 3-3-5 油滴粒徑的量測....................................33 3-4 性質鑑定及分析......................................33 3-4-1 利用DLS 量測不同轉化率的粒子直徑..................33 3-4-2 利用GPC 量測最終產品的分子量以及分子量分佈指數....34 3-4-3 轉化率的測定......................................34 3-4-4 反應前單體液滴數的計算............................35 3-4-5 最終乳漿產品粒子數目的計算........................35 3-4-6 測量奧斯瓦老化速率................................36 第四章 結果與討論.......................................39 4-1 迷你乳液............................................39 4-1-1 不同含量的共同安定劑對乳液安定性的影響............39 4-1-2 不同分子量的共同安定劑對乳液安定性的影響..........47 4-2 不同起始劑及共同安定劑對迷你乳化聚合反應動力學的影響 與比較..................................................62 4-3 不同起始劑及共同安定劑之迷你乳液之粒徑隨時間的變化與 比較....................................................67 4-4 以不同單體進行迷你乳化聚合反應及粒徑的探討..........72 4-5 共同安定劑GPC圖.....................................75 第五章 結論.............................................82 第六章 參考文獻.........................................84 附錄....................................................87 圖目錄 圖1-1-1 乳液的型態 .....................................4 圖2-2-1 乳化聚合三種成核機制的示意圖 ...................12 圖2-3-1 奧斯瓦老化效應和滲透壓效應的關係圖 ............ 17 圖2-3-2 奧斯瓦老化速率與碳化合物在水中溶解度的關係圖....19 圖2-4-1 迷你乳化聚合反應的製備圖 ...................... 21 圖3-3-1 合成高分子型共同安定劑之流程圖................. 26 圖3-3-2 合成迷你乳液之流程圖 .......................... 28 圖3-3-3 迷你乳化聚合反應之流程圖........................30 圖4-1-1 以MW 6100為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................41 圖4-1-2 以MW 7600為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................41 圖4-1-3 以MW 10000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................42 圖4-1-4 以MW 25000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................42 圖4-1-5 以MW 32000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................43 圖4-1-6 以MW 45000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................43 圖4-1-7 以MW 61000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................44 圖4-1-8 以MW 87000為共同安定劑，在不同含量下粒徑對時間 作圖....................................................44 圖4-1-9 不同分子量的共同安定劑，在不同含量下的奧斯瓦老化速 率......................................................45 圖4-1-10 共同安定劑含量12%的奧斯瓦老化速率圖............50 圖4-1-11 臨界分子量:method 1............................50 圖4-1-12 臨界分子量: method 2多項式方程.................51 圖4-1-13 臨界分子量: method 2一次微分項式方程...........51 圖4-1-14 不同分子量的共同安定劑下，溶液黏度與濃度的關係.53 圖4-1-15 高分子鏈的型態.................................55 圖4-1-16 不同分子量共同安定劑的奧斯瓦老化速率...........57 圖4-1-17 不同分子量的共同安定劑與 K1關係圖..............57 圖4-1-18 共同安定劑為MW 6100，在不同含量下對1/Ro圖......58 圖4-1-19 共同安定劑為MW 7600，在不同含量下對1/Ro作圖....58 圖4-1-20 共同安定劑為MW 10000，在不同含量下對1/Ro作圖...59 圖4-1-21 共同安定劑為MW 25000，在不同含量下對1/Ro作圖...59 圖4-1-22 共同安定劑為MW 32000，在不同含量下對1/Ro作圖...60 圖4-1-23 共同安定劑為MW 45000，在不同含量下對1/Ro作圖...60 圖4-1-24 共同安定劑為MW 61000，在不同含量下對1/Ro作圖...61 圖4-1-25 共同安定劑為MW 87000，在不同含量下對1/Ro作圖...61 圖4-2-1 Styrene為單體、Na2S2O8為起始劑，轉化率對時間圖..62 圖4-2-2 Styrene為單體、AIBN為起始劑，轉化率對時間圖.....62 圖4-2-3 以MW 6100為共同安定劑，改變起始劑，轉化率對時間圖......................................................65 圖4-2-4 以MW 32000為共同安定劑，改變起始劑，轉化率對時間圖......................................................65 圖4-2-5 以MW 87000為共同安定劑，改變起始劑，轉化率對時間圖......................................................66 圖4-3-1 Styrene為單體、Na2S2O8為起始劑，平均粒子直徑對時間圖......................................................67 圖4-3-2 Styrene為單體、AIBN為起始劑，平均粒子直徑對時間圖......................................................68 圖4-4-1 MMA為單體、Na2S2O8為起始劑，轉化率對時間圖......72 圖4-4-2 MMA為單體、Na2S2O8為起始劑，平均粒子直徑對時間圖..73 圖4-4-3 PMMA/MMA系統形成的乳液..........................74 圖4-5-1 分子量6100的共同安定劑GPC圖.....................75 圖4-5-2 分子量7600的共同安定劑GPC圖.....................75 圖4-5-3 分子量10000的共同安定劑GPC圖....................76 圖4-5-4 分子量25000的共同安定劑GPC圖....................76 圖4-5-5 分子量32000的共同安定劑GPC圖....................77 圖4-5-6 分子量45000的共同安定劑GPC圖....................77 圖4-5-7 分子量61000的共同安定劑GPC圖....................78 圖4-5-8 分子量87000的共同安定劑GPC圖....................78 圖4-5-9 Na2S2O8為起始劑、共同安定劑MW6100之最終乳漿GPC圖......................................................79 圖4-5-10 AIBN為起始劑、共同安定劑 MW6100之最終乳漿GPC圖......................................................79 圖4-5-11 Na2S2O8為起始劑、共同安定劑MW32000之最終乳漿GPC 圖......................................................80圖4-5-12 AIBN為起始劑、共同安定劑 MW32000之最終乳漿GPC 圖......................................................80 圖4-5-13 Na2S2O8為起始劑、共同安定劑 MW87000之最終乳漿GPC 圖......................................................81 圖4-5-14 AIBN為起始劑、共同安定劑 MW87000之最終乳漿GPC 圖......................................................81 表目錄 表1-1-1 乳液的差異......................................5 表3-3-1 高分子型共同安定劑配方..........................27 表3-3-2 迷你乳液配方....................................29 表3-3-3 迷你乳化聚合配方................................32 表3-3-4 迷你乳液代號對照表..............................36 表4-1-1 各組不同分子量共同安定劑的老化速率..............45 表4-1-2 稀溶液，黏度與分子量的關係......................54 表4-1-3 臨界分子量與奧斯瓦老化速率的關係................55 表4-1-4 在共同安定劑含量12%，各分子量老化速率的關係.....56 表4-3-1 STY/ Na2S2O8 各組迷你乳化聚合反應實驗乳漿粒子數關 係......................................................70 表4-3-2 STY/ AIBN 各組迷你乳化聚合反應實驗乳漿粒子數的關 係......................................................70 表4-3-3 Na2S2O8/ AIBN 乳漿粒子數的關係..................71 表4-4-1 MMA/ Na2S2O8 迷你乳化聚合反應實驗乳漿粒子.......74

    1. W. D. Harkins, J. Am. Chem. Soc., 69, 1428 (1947)
    2. W. D. Harkins, J. Polym. Sci., 5, 217 (1950)
    3. W. V. Smith, R. W. Ewart, J. Chem. Phys., 16, 592 (1948)
    4. B. Jacobi, Angew. Chem., 64, 539 (1952)
    5. W. J. Priest, J. Phys. Chem., 56, 1077 (1952)
    6. R. M. Fitch and C. H. Tsai, in “Polym. Colloids”, R. M. Fitch ed.,
    Plenum, New York, p. 73 (1980)
    7. R. M. Fitch and L. B. Shih, Prog. Colloid Polym. Sci., 56,1 (1975)
    8. G. Lichti, R. G. Gilbert and D. H. Napper, J. Polym. Sci., Polym.
    Chem.Ed., 21, 269 (1983)
    9. J. Ugelstad, F. K. Hansen and S. Lange, Die Makromol. Chem.,
    175,507 (1974).
    10. J. Ugelstad, M. S. El-Aasser and J. W. Vanderhoff, Polym. Lett.,
    11,503 (1973).
    11. F. K. Hansen and J. Ugelstad, J. Polym. Sci., Part A : Polym.
    Chem.,17, 3047 (1979).
    12. Hansen, F. K. and J. Ugelstad, J. Polym. Sci., Part A : Polym.
    Chem.,17, 3047 (1979).
    13. 徐治平, 林天賜, 化工, 第45 卷, 第2 期, 14 (1998)
    14. V. K. LaMer, J. Colloid Sci., 19, 291 (1964)
    15. P. Taylor, R. H. Ottewill, Colloids Surfaces A: Phys. Chem. Eng.
    Aspects, 88, 303 (1994)
    16. Wagner CZ. EleKtrochem, 65, 7/8, 581, (1961)
    17. Lifshitz IM, Skezov VV. Zh Exp Teor Fiz, 35, 2, 8, 479 (1958)
    85
    18. A. S. Kablnov, K. N. Makarov, A. V. Pertzov and E. D. Shchukin,
    J.Colloid Interface Sci., 138, 98 (1990).
    19. P. Taylor, Colloids Surfaces A: Phys. Chem. Eng. Aspects, 99, 175
    (1995).
    20. Taylor MA. Synthesis of polymer dispersions. In: Urban D, Takamura
    K, editors. Polymer dispersions amd their industrial applications.
    Weinheim: Wiley-VCH; 2002. p. 15-40
    21. Kabalnov AS, Pertzov AV, Shchukin ED. Colloid Surf., 24, 19
    (1987)
    22. Kabalnov AS, Makarov KN, Pertzov AV, Shchukin ED. Journal of
    Colloid and Interface Science, 138, 1, 1990, 98-104.
    23. R. Aveyard, B.P. Binks, J. Esquena, P.D.I. Fletcher, R. Buscall,
    S.Davis, Langmuir 15 (1999) 970.
    24. F.L. Calderon, P. Poulin, Current Opinion Colloid Interface Sci.
    4(1999) 223.
    25. K. Landfester, Macromol. Rapid Comm. 2001, 896-936.
    26. Butte A, Storti G, Morbidelli M., Macromolecules, 33, 3485,
    (2000)
    27. Bon SAF, Bosveld M, Klumperman B and German AL,
    Macromolecules, 30, 324, 1997
    28. de Brouwer H, Tsavalas JG, Monteiro MJ, Macromolecules, 33,
    9239 (2000)
    29. 蕭福田，碩士論文，台灣科技大學化工系研究所，1997。
    30.呂鴻基，碩士論文，台灣大學材料科學與工程研究所，2007。
    31. Wiley, Polymer handbook. J. Brandrup, E. H. Immergut, editors. With
    86
    the collaboration of W. McDowell.,1999
    32. Richard P. Wool, Macromolecules ,1993, 26, 1564-1569
    33.Wiley,Introduction to Physical Polymer Science,p533-p537
    34.Wiley,Introduction to Physical Polymer Science,p112-p115
    35.高分子導論，徐武軍
    36. Chern CS. Liou YC. “ Styrene Miniemulsion Polymerization
    Initiated by 2,2'-Azobisisobutyronitrile”, Journal of Polymer
    Science Part APolymer Chemistry 1999;37(14):2537-2550.
    37. Alduncin JA. Forcada J. Asua JM. “Miniemulsion Polymerization
    Using Oil-Solubl Initiators”,Macromolecules1994;27(8):2256-2261
    38.Odian, G., Principles of Polymerization, 2nd ed., Wiley: New York,
    1981, 196.
    39.Brandrup, J.; Immergut, E.H.; Grulke, E.A. Eds., Polymer Handbook,
    4th ed., Wiley: New York, 1999, II, 3.
    40. J. L. Reimers and F. J. Schork,Predominant, Droplet Nucleation in
    Emulsion Polymerization
    41. Klaus Tauer, Polymer, 46, 2005, 1385-1394
    42.F. Joseph Schork, Yingwu Luo , Wilfred Smulders, James P. Russum·
    Alessandro Butte, Kevin Fontenot, Miniemulsion Polymerization
    43. J. UGELSTAD and P.C_ M0RK ,Swelling of Oligomer- Polymer
    Particles. New Methods of Preparation.
    44. K. Fuchs, Chr. Friedrich, J. Weese, Macromolecules 1996, 29,
    5893-5901
    45. Richard P. Wool, STRENGTH OF POLYMER INTERFACES,1990

    QR CODE