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研究生:朱峰億
論文名稱:分散聚合法製備高分子包覆顏料之研究
指導教授:楊長謀
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:材料科學工程學系
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:84
中文關鍵詞:分散聚合法高分子包覆顏料顆粒分散劑的球磨技術苯乙烯甲基丙烯酸丁酯
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摘要
分散聚合可以得到微米級單一分佈的圓球形高分子顆粒,其粒徑大小、分佈範圍狹窄的特性及單一步驟的製程方法,都恰好符合現今新興應用材料的需求,因此分散聚合是極具發展潛力的重要聚合方法。本實驗第一部份是研究以溶劑揮發法獲得分散較佳的粉狀高分子包覆顏料之顆粒。第二部份是以顏色觀察、SEM和plasma etching方式觀察包覆前後顏料表貌的不同。結果發現只有小粒徑的顏料才能被高分子包覆至圓形,且顏料粒徑夠小時,一個高分子顆粒可包覆一顆以上的顏料。第三部份則是在聚合系統中改變顏料含量、穩定劑含量及起始劑含量,觀察顆粒粒徑變化、固相產物產率和下層重量增加的趨勢。結果顯示增加顏料含量,會使下層重量百分比增加;增加穩定劑含量,其固相產物顆粒較小且粒徑趨於均一分佈,而固相產物產率因穩定劑黏度效應遠大於gel effect效應而下降;當起始劑量明顯增加時,高分子包覆顏料顆粒粒徑會增加,同時穩定劑對顆粒的穩定效果也較差。最後,運用了分散劑的球磨技術,以改良高分子對顏料的包覆效果。
※關鍵字:分散聚合、圓球形高分子顆粒、顏料、分散劑、球磨技術

目錄
摘要
目錄…………………………………………………………………………I
圖目錄……………………………………………………………………..III
表目錄……………………………………………………………………..VI
第一章 前言………………………………………………………………1
第二章 文獻回顧………………………………………………………….3
第一節 分散聚合發展過程…………………………………………..3
第二節 分散聚合反應機制探討……………………………………11
第三節 分散聚合反應變因效應的探討……………………………13
2-3-1 兩單體間濃度比例變化探討…………………………….14
2-3-2 起始劑效應……………………………………………….15
2-3-3 穩定劑效應……………………………………………….15
2-3-4 溶劑效應………………………………………………….16
2-3-5 溫度效應………………………………………………….16
第四節 分散聚合的應用…………………………………………....17
第五節 微粒包覆…………………………………………... ………18
2-5-1 微粒包覆的定義及目的………………………………….18
2-5-2 微粒包覆技術的方法及分類…………………………….19
第三章 實驗方法………………………………………………………...23
第一節 實驗藥品……………………………………………………23
第二節 實驗儀器……………………………………………………25
第三節 共聚物PSB之分散聚合反應實驗…………………………27
3-3-1 單體蒸餾處理…………………………………………….27
3-3-2 起始劑2,2’azobisisobutylronitrile (AIBN)再結晶處理………………………………………………………….28
3-3-3 共聚物PSB分散聚合流程……………………………….28
3-3-4 PSB包覆顏料之聚合流程………………………………..29
3-3-5 以球磨方式磨碎顏料…………………………………….30
第四節 PSB共聚物包覆顏料之重量與性質量測………………….33
3-4-1 產物重量分析…………………………………………….33
3-4-2 掃瞄式電子顯微鏡觀察………………………………….33
3-4-3 AFM sample製備……..………………………………….34
3-4-4 以plasma etching包覆顆粒………………... …...………34
第四章 實驗結果與討論………………………………………………...35
第一節 以溶劑揮發技術獲得分散型包覆顆粒……………………35
第二節 分散聚合法得到高分子包覆顏料的結果與觀察…………38
4-2-1 以SEM觀察顏料被PSB包覆的結果……………………38
4-2-2 以plasma etching高分子,觀察被PSB包覆的顏料……38
第三節 分散聚合中,包覆顏料行為的研究………….…………….48
4-3-1 顏料含量對PSB包覆行為的影響……………………….48
4-3-2 穩定劑含量對PSB包覆行為的影響…………………….49
4-3-3 起始劑含量對PSB包覆行為的影響…………………….51
4-3-4 球磨對PSB包覆行為的影響…………………………….52
4-3-5 球磨系統中加入穩定劑對PSB包覆行為的影響……….53
第五章 結論..…………………………………………………………….79
第六章 參考文獻………………………………………………………...81
圖目錄
圖3.1 Irgalite Blue GBP結構圖…………………………………………24
圖3.2 單體蒸餾裝置圖………………………………………………….27
圖4.1 PSB包覆顏料顆粒的SEM照片(溶劑為甲醇)………………….36
圖4.2 PSB包覆顏料顆粒的SEM照片(溶劑為乙醇)………………….36
圖4.3 PSB包覆顏料顆粒的SEM照片(溶劑為去離子水)………….….37
圖4.4 PSB包覆顏料顆粒的SEM照片(溶劑為去離子水)…………….37
圖4.5 Irgalite Blue GBP顏料的SEM照片……………………………..42
圖4.6 Irgalite Blue GBP顏料被包覆完整SEM照片…………………..42
圖4.7 Irgalite Blue GBP顏料未被包覆完整的SEM照片………..…...43
圖4.8 高分子包覆顏料未經蝕刻的SEM照片…………………………43
圖4.9 高分子包覆顏料經蝕刻10min的SEM照片…………………….44
圖4.10 高分子包覆顏料經蝕刻20min的SEM照片……………………44
圖4.11 高分子包覆顏料經蝕刻30min的SEM照片……………………45
圖4.12 小粒徑顏料表貌的AFM圖………………………………………45
圖4.13 包覆顆粒之活性與粒徑關係的曲線圖………………………….46
圖4.14 高分子包覆顏料之行為模式圖………………………………….47
圖4.15 總產物產率對顏料含量的折線圖……………………………….55
圖4.16 固相高分子產量對顏料含量的折線圖………………………….55
圖4.17 固相高分子產率對顏料含量的折線圖………………………….56
圖4.18 下層重量對顏料含量的折線圖………………………………….56
圖4.19 下層重量百分比對顏料含料的折線圖………………………….57
圖4.20 加入1 wt% 顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)….58
圖4.21 加入1 wt% 顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*40K)…..58
圖4.22 加入0.25 wt%顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)….59
圖4.23 加入0.25 wt%顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*30K)…59
圖4.24 加入0.05 wt%顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*6K)….60
圖4.25 加入0.05 wt%顏料所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*15K)...60
圖4.26 加入4 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)…….61
圖4.27 加入4 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*20K)…….61
圖4.28 加入8 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)…….62
圖4.29 加入8 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*30K)…….62
圖4.30 加入16 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)….63
圖4.31 加入16 wt% PVP所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*20K)….63
圖4.32 總產物產率對穩定劑含量的折線圖…………………………….64
圖4.33 固相高分子產量對穩定劑含量的折線圖……………………….64
圖4.34 固相高分子產率對穩定劑含量的折線圖……………………….65
圖4.35 上層重量對穩定劑含量的折線圖……………………………….65
圖4.36 加入0.01 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)……………………………………………………….…...66
圖4.37 加入0.01 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*40K)…………………………………………………………....66
圖4.38 加入0.025 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*10K)…………………………………………………………....67
圖4.39 加入0.025 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*30K)…………………………………………………………....67
圖4.40 加入0.05 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*5K)……………………………………………………………..68
圖4.41 加入0.05 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*30K)………………………………………………………...….68
圖4.42 加入0.3 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*2K)…………………………………………………………......69
圖4.43 加入0.3 wt% AIBN所聚合PSB包覆顏料的SEM照片(*5.01K)………………………………………………………….69
圖 4.44 總產物產率對AIBN含量的折線圖…………………………….70
圖 4.45 固相高分子產量對AIBN含量的折線圖……………………….70
圖 4.46 固相高分子產率對AIBN含量的折線圖…………………….…71
圖 4.47 未經球磨,球磨24hr、48hr和72hr顏料的粒徑分佈圖………....71
圖 4.48 未球磨時Irgalite Blue GBP顏料的SEM照片………………….72
圖 4.49 球磨後Irgalite Blue GBP顏料的SEM照片(*2.5K)………..…..72
圖 4.50 球磨後Irgalite Blue GBP顏料的SEM照片(*11K)………….…73
圖 4.51 球磨24hr Irgalite Blue GBP顏料的AFM照片………………....73
圖 4.52 球磨48hr Irgalite Blue GBP顏料的AFM照片……………..…..74
圖 4.53 球磨72hr Irgalite Blue GBP顏料的AFM照片……..…………..74
圖 4.54 下層重量百分比對球磨時間的趨勢圖…………………...…….75
圖 4.55 球磨系統中未添加穩定劑所聚合PSB包覆顏料的的SEM照片………………………………………………………………….75
圖4.56 球磨系統中加入80 wt% 的穩定劑所聚合PSB包覆顏料的SEM照片……………………………………………………………….76
圖4.57 球磨系統中加入20 wt% 的穩定劑所聚合PSB包覆顏料的SEM照片……………………………………………………………….76
圖4.58 球磨系統中加入10 wt% 的穩定劑所聚合PSB包覆顏料的SEM照片……………………………………………………………….77
圖 4.59 高分子包覆過多顏料之行為模式圖…………………...……….78
表目錄
表3.1 苯乙烯與甲基丙烯酸丁酯之共聚合反應基本配方表…………...29
表3.2 苯乙烯與甲基丙烯酸丁酯聚合包覆顏料之基本配方表………...30
表3.3 各批次分散聚合包覆成份表……………………………………...31

第六章 參考文獻
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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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