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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:潘柏宏
論文名稱:剪切流場之高分子酯交換反應
指導教授:楊怡寬
學位類別:碩士
校院名稱:東海大學
系所名稱:化學工程學系
學門:工程學門
學類:化學工程學類
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:155
中文關鍵詞:酯交換反應剪切流場PETPCL
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本研究企圖瞭解不同之剪切流場對於兩聚酯高分子PE(Polyethylene
Terephthalate)與PCL(Polycaprolactone)之酯交換反應之影響,並與靜
態反應結果比較。研究結果顯示270℃下,兩聚酯之靜態反應於15min內是
緩慢的;若於系統中加入剪切流場,則能提高其酯交換反應程度達約
3~75%。於RDAⅡ流變儀下,單向剪切之反應程度隨剪切率升高而增加;週
期性返覆剪切之反應程度則隨頻率與strain升高而增加。單向剪切操作之
反應程度優於週期性返覆剪切操作,且單向剪切於剪切率50s-1下之反應
程度比所有週期性返覆剪切結果多達約10~40%。剪切流場能提升酯交換反
應程度主要是因其能提高異相高分子間之質傳能力所致。

This study attempts to discern the influences of different
shear flows in transesterification between PET (Polyethylene
Terephthalate) and PCL(Polycaprolacone) at temperature 543K.
The extent of transesterification in each blend was determined
using proton NMR and molecular weight was determined using GPC.
In the one way shear tests in RDAⅡ, the extents of
transesterification increase with shear rate, while in the
oscillatory shear tests, they increase as frequency and strain
increases. The results indicate that the raising of the rate of
transesterification is probably due to the enhancement of the
mass transfer rate by the flow fields.

中文摘要…………………i
英文摘要………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………iii
圖目錄…………………………………………………………………ix
表目錄…………………………………………………………………xv
第一章‧緒論…………………………………………………………1
第二章‧文獻回顧與理論……………………………………………3
2-1 前言………………………………………………………………3
2-2 PET之熱劣解、水解、氧化與溶劑間作用對酯交換及酯
化反應性之影響………………….………………………………5
2-2-1 PET之熱劣解……………….…………………………………5
2-2-2 PET之水解………….……….……………….………………8
2-2-3 PET之氧化………………….…………………………………11
2-2-4 PET與溶劑間之反應……….…………………………………13
2-3 PET劣化之動力學……………….………………………………14
2-4 —COOH基團對PET熱氧化(Thermooxidative)穩定性
之探討…………………………….……………….……………15
2-5 PCL熱劣解之反應機構與動力學….……………………………18
2-6 聚酯高分子特有之酯交換(transesterification)特性….…22
2-7 PCL分子量與流變之探討…………………….…………………36
2-8 聚合物之結晶態…………………………………………………39
2-8-1 結晶形態之模型理論……….…………….…………………39
2-8-2 高分子晶性之決定因素………………………..……………41
2-8-3 受熱之過渡作用……………………………………………..42
2-8-4 聚合物之球晶………………………………………………..43
2-9 高分子之流變行為………………………………………………50
2-9-1 高分子之單向剪切流變行為………………………………..50
2-9-2 高分子之週期性反覆剪切流變行為………………………..51
2-10 流動對於反應之影響………………………………………….52
2-10-1 兩相界面之總表面積……….……………….……….……52
2-10-1-1簡單剪切流………………..…….……………….……..52
2-10-1-2 剪切流場下之非牛頓流體系統………...…….……….54
2-10-2 高分子間之質傳能力………….……………………………54
2-10-3 高分子間之互溶性………………………………………….55
2-10-4 聚酯高分子可能發生之劣化與酯交換反應………..….…55
第三章‧實驗方法、藥品、器材、步驟……………………………56
3-1實驗方法簡述……………………………………….……………56
3-2 實驗藥品…………………………………………………………56
3-3 實驗器材…………………………………………………………57
3-4 實驗步驟…………………………………………………………58
3-4-1 樣品配置………………………………………………….….58
3-4-2 靜態高溫烘箱測試……………………………………….….59
3-4-3 流變實驗………………………………………………….….59
3-4-3-1 單向剪切流變實驗……………………………………....59
3-4-3-2 週期性反覆剪切流變實驗……………………………....60
3-4-4 反應物溫度達平衡所需時間之預估………………………..61
3-4-4-1 靜態反應…………………………………………………..61
3-4-4-2 流變反應……………….………………………………...61
3-4-5 反應程度之測試……………….…………………………….62
3-4-5-1 萃取率之測定……………………….…………………...62
3-4-5-2 反應接枝程度之測量……….…………………………...63
3-4-5-3 分子量之測定…………………..………………………..63
第四章‧結果與討論………………………….…………………….64
4-1 PET與PCL於靜態反應下薄膜表面之SEM探討….…………....64
4-2 靜態反應之NMR 結果…………………………………………..71
4-2-1 PET與PCL酯交換之產物……………………………………..71
4-2-2 酯交換程度探討………….…………………….……………78
4-2-2-1 各種PET與PCL莫耳分率之計算…………………………..78
4-2-2-2 反應時間對酯交換程度之影響……………………………79
4-2-2-3 PCL分子量對酯交換程度之影響…………………….…..80
4-2-3 PET單體所佔分率之探討…………………………………….81
4-2-3-1 不同反應時間……………………………………………..81
4-2-3-2 不同PCL分子量………………....…………………..….82
4-3 靜態反應中薄膜之萃取…………………………………………83
4-4 單向剪切與週期性反覆剪切之流變性探討……………………85
4-4-1 單向剪切測試之流變性……………………………………..85
4-4-2 週期性反覆剪切測試之流變性…………….……………….86
4-5 流變反應之NMR結果………………………….….………….…87
4-5-1 單向剪切反應之NMR結果………………….…………..…..87
4-5-2 週期性反覆剪切反應之NMR結果………….……………....89
4-6 GPC測分子量之結果…………………………………………….91
4-6-1靜態反應之GPC結果…………………………………………..91
4-6-2單向剪切流變反應之GPC結果……..………………………..94
4-6-3週期性反覆剪切流變反應之GPC結果…………..…………..95
4-7 剪切流場對酯交換反應影響之討論……………………………96
4-7-1 兩相界面之總表面積………………………………………..96
4-7-2 高分子間之質傳能力……………..…………………………96
4-7-3 單向剪切測試與週期性反覆剪切測試之優劣……………..99
4-8 反應速率常數值之探討……………………….………………100
第五章‧結論……………………………………….………………146
5-1 SEM觀察…………………………………………………………146
5-2 單向剪切與週期性反覆剪切測試之流變性分析…………….147
5-2-1 單向剪切測試…………………………………………….…147
5-2-2 週期性反覆剪切測試…………………………………….…147
5-3 1H-NMR分析酯交換反應程度………………………………….148
5-3-1 靜態反應程度……………………………………………….148
5-3-2 單向剪切反應程度……………………………………….…148
5-3-3 週期性反覆剪切反應程度…………………...……………149
5-3-4 剪切流場對酯交換反應影響之討論……………...………150
5-4 GPC之分析………………………………………………..……151
5-4-1靜態反應之GPC結果………………………………………...151
5-4-2單向剪切流變反應之GPC結果……………………………...151
5-4-3週期性反覆剪切流變反應之GPC結果……………………...151
第六章‧建議事項…………………………….……………………152
參考文獻……………………………………….……………………153

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