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研究生： 李家豪
CHIA-HAO Li
論文名稱： 半批式壓克力乳化聚合反應及其抗電解質性能
Semibatch Emulsion Polymerizations of Acrylic Monomers and Their Performance in Resisting Externally Added Electrolytes
指導教授： 陳崇賢
Chorng-Shyan Chern
口試委員: 黃延吉
Bing-Joe Hwang
林析右
Shi-Yow Lin
許榮木
none
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： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 79
中文關鍵詞： 半批式乳化聚合反應 、乳漿安定性 、粒徑控制 、臨界凝聚濃度 、二階因次實驗設計
外文關鍵詞： semibatch emulson polymerization, stability of latex, C.C.C(critical coagulation concerntration), 2-factorial experimental design
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    • 本論文主要是以半批式MMA/2-EHA乳化共聚合反應裝備高分子膠體，藉由加入Mg2+來觀察的乳漿粒子抗電解質性能。而乳漿粒子的安定性亦是本論文所要討論的重要課題之一。關於乳漿粒子抗電解質性部分，界面活性劑的用量對於乳漿的抗電解性影響最大，實驗結果顯示隨著非離子型界面活性劑Emuglen985在起始反應器進料濃度的增加，乳漿粒子的抗電解質性亦隨著提升，而當在單體進料中加入陰/非離子型界面活性劑CO-436時，雖然乳漿的抗電解質性亦有提升，但其效果並不顯著。對於乳漿粒子安定性方面，實驗結果顯示CO-436在乳化單體進料的濃度是最重要的因素，CO-436在乳化單體進料濃度高時，濾渣量就會減少。實驗結果亦顯示在高固成份時，乳漿粒子容易失去安定性，故本論文乃藉由各種不同實驗配方以及調整界面活性劑在起始反應器進料及單體進料的濃度，提高乳漿粒子的安定性及抗電解質性。

    The objective of this work is to prepare polymer colloids via semi-batch MMA/2-EHA emulsion polymerization and observe the chemical stability of latexes toward added Mg2+ . The experimental results show that the chemical stability of latexes toward added electrolytes increases with increasing concerntration of Emuglen 985 in the initial reactor charge. The amount of total scraps decreases with increasing the concerntration of CO-436 in the monomer emulsion feed. Experimental results also show that the particles lose their stability rapidly at high solids contents. Both the concerntration of surfactants in the initial reactor charge and in the monomer feed play an important role in the chemical stability of the latex products.

    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……………………………………………………………… viii 第一章 緒論……………………………………………………… 1 1-1乳化聚合反應機構………………………………………… 1 1-2乳漿品質及安定性………………………………………… 3 1-3 乳化聚合反應的應用……………………………………… 4 第二章 文獻回顧………………………………………………… 5 2-1 粒子核心形成機構………………………………………… 5 2-1-1 微胞體粒子成核……………………………………… 5 2-1-2 均質粒子成核………………………………………… 6 2-1-3 凝聚粒子成核………………………………………… 7 2-1-4 乳化單體粒滴成核…………………………………… 8 2-2 乳漿粒子的安定性………………………………………… 9 2-3 其它………………………………………………………… 16 第三章 實驗設備與方法………………………………………… 19 3-1 實驗藥品………………………………………………… 19 3-2 實驗儀器及設備………………………………………… 20 3-3 實驗方法………………………………………………… 21 3-3-1 半批式乳化聚合反應之實驗方法…………………… 21 3-3-2 臨界凝聚濃度測量之實驗方法……………… 22 3-3-3 實驗程序…………………………………………… 22 第四章 結果與討論……………………………………………… 31 4-1 二階因次實驗設計法…………………………………… 31 4-1-1 粒子粒徑分析………………………………………… 31 4-1-2 粒子安定性數據分析………………………………… 37 4-1-3 臨界凝聚濃度的測定與分析………………………… 39 4-1-3-1 臨界凝聚濃度(critical coagulation concentration，C.C.C)之測量方法…………… 42 4-1-3-2 臨界凝聚濃度(C.C.C)之分析………………… 43 4-2 粒子粒徑控制與不同非離子型界面活性劑之乳漿安定性與抗電性比較……………………………………………… 46 4-2-1 粒子粒徑的控制………………………………………… 46 4-2-2不同非離子型界面活性劑之乳漿安定性與抗電性比較 47 4-3乳漿粒徑、安定性之分析與討論………………………… 49 4-4 不同配方下乳漿臨界凝聚濃度(C.C.C)之比較與討論… 57 第五章 結論與建議……………………………………………… 64 第六章 參考文獻………………………………………………… 66 圖目錄 圖 2-1 不同Hamaker常數導致能量障蔽變化情況………………. 12 圖 2-2 不同的表面電位導致能量障蔽變化情況………………… 13 圖 2-3 不同κ值導致能量障蔽變化情況………………………… 14 圖 4-1-1 二階因次實驗分析之等粒徑曲線圖……………………… 40 圖 4-1-3 二階因次實驗分析之等濾渣分率………………………… 40 圖 4-1-2 粒子之形成、成長與安定性之演變情形………………… 41 圖 4-1-4 各實驗點的粒徑對log[Mg2+]作圖………………………… 45 圖 4-1-5 二階因次實驗分析之等C.C.C曲線圖……………………. 45 圖 4-3-1 固含量25%時粒子粒徑對Emuglen 985濃度作圖……… 53 圖 4-3-2 固含量25%時濾渣百分率對Emuglen 985濃度作圖…… 53 圖 4-3-3 固含量40%時粒子粒徑對不同濃度Emuglen 985作圖… 56 圖 4-3-4 固含量40%時濾渣百分率對不同濃度CO-436作圖……… 56 圖 4-4-1 Emuglen 985在不同濃度時之粒徑對Log[Mg2+]………… 59 圖 4-4-2 Emuglen 985在不同濃度時之粒徑對Log[Mg2+]…………. 59 圖 4-4-3 Emuglen 985在不同濃度時之粒徑對Log[Mg2+]………… 60 圖 4-4-4 C.C.C對不同濃度之Emuglen 985作圖…………………. 60 圖 4-4-5 CO-436在不同濃度時之粒徑對Log[Mg2+]作圖…………… 63 圖 4-4-6 C.C.C對不同濃度之CO-436作圖………………………… 63 表目錄 表3-1 二階因次實驗設計法之配方與變名稱…………………. 24 表3-2 二階因次實驗設計法之配方與變數名稱………………. 25 表3-3 種子乳漿(CO-436=3%)之實驗方………………………… 26 表3-4 乳漿粒徑控制、安定性及抗電性比較之實驗配方……… 27 表3-5 乳漿安定性及抗電性控制之實驗配方表(固含量=25%) 28 表3-6 乳漿安定性及抗電性控制之實驗配方表(固含量=40%) 29 表3-7 乳漿安定性及抗電性控制之實驗配方表(固含量=40%) 30 表4-1 二階因次實驗設計法之乳漿粒子粒徑、總濾渣量及固含量………………………………………………………… 31 表4-2 最終乳漿粒子粒徑分析………………………………… 33 表4-3 總濾渣量分析…………………………………………… 34 表4-4 臨界凝聚濃度分析……………………………………… 35 表4-5 各實驗點之C.C.C以及粒子於C.C.C時之粒徑大小數據 42 表4-6 不同非離子型界面活性劑於種子乳化聚合反應中之粒徑數據…………………………………………………… 46 表4-7 不同非離子型界面活性劑之濾渣率以及臨界凝聚濃度(C.C.C)…………………………………………………… 47 表4-8 Emuglen 985在不同濃度時乳漿粒子粒徑……………… 49 表4-9 固含量=25%時Emuglen 985在不同濃度時乳漿固體殘渣百分率…………………………………………………… 50 表4-10 固含量=40%時Emuglen 985在不同濃度時乳漿固體殘渣百分率…………………………………………………… 52 表4-11 CO-436在不同濃度時之濾渣百分率…………………… 55 表4-12 Emuglen 985在不同濃度時乳漿之臨界凝聚濃度……… 57 表4-13 Emuglen 985在不同濃度時乳漿之臨界凝聚濃度……… 61 表4-14 CO-436在不同濃度時乳漿之臨界凝聚濃度…………… 62

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