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研究生:郭文豪
研究生(外文):Kou,Wen-Hao
論文名稱:添加三偏磷酸鈉、硼酸、甘油與山梨醇改質 生物可分解木薯澱粉/聚乙烯醇薄膜之研究
論文名稱(外文):The modification of biodegradable Tapioca Starch/PVA films with sodium trimetaphoshate, boric acid, glycerol and sorbitol
指導教授:楊森源楊森源引用關係
指導教授(外文):Yang Sung-Yeng
口試委員:黃繼遠李豐祥潘建亮楊森源
口試日期:2012-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:高苑科技大學
系所名稱:化工與生化工程研究所
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:87
中文關鍵詞:木薯澱粉三偏磷酸鈉硼酸山梨醇聚乙烯醇甘油
外文關鍵詞:Tapioca StarchSodium trimetaphosphateboric acidsorbitolPVAglycerol
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在傳統石化塑膠產品中擁有價格低廉、易於加工、質量輕、堅固耐用、耐腐蝕等優點,但是因安定性過高非常不易分解,而且燃燒容易產生有毒物質(如戴奧辛)造成二次汙染,對於環境衝擊相當大;目前生物降解材料研究分為四個方向:(1)合成聚合物/澱粉共混物(2)聚乙烯醇降解聚合物(3)可降解聚合物/澱粉共混(4)純澱粉基材料。
本研究中,以糊化澱粉/聚乙烯醇材料加入甘油,透過添加硼酸、三偏磷酸鈉、碳酸鈣(CaCO3)、過氧化二異丙苯(DCP),利用刮刀成型法製備成薄膜,並探討改變交連劑的使用量對熱學性質與機械性質的變化,以求得薄膜的最佳熱學與機械性質之配方;本研究也同時探討了改變增塑劑的變化。
本實驗所使用之基材為10g澱粉與10g甘油所製備之薄膜,透過實驗探討聚乙烯醇添加量(2g~10g)、硼酸添加量(0.1g~0.4g)、三偏磷酸鈉添加量(0.1g~0.4g)、硼酸與三偏磷酸鈉混合添加量(0.1g~0.4g)、添加助劑碳酸鈣、添加改質劑過氧化二異丙苯等,對生物可分解薄膜熱學與機械性質之關係,以求得反應最佳配方。
實驗結果發現聚乙烯醇為8g、硼酸為0.3g、三偏磷酸鈉0.3g,所製備之薄膜其抗張強度達到11.5N,伸長量達到310mm,為本實驗之最佳化條件,而添加碳酸鈣與過氧化二異丙苯會使強度下降、伸長量減少,故後續實驗便不再探討。
本實驗也同時探討將增塑劑改變為山梨醇,並發現將增塑劑改變為山梨醇時抗張強度可達到147N,伸長量為15mm,由此發現添加不同增塑劑時對薄膜之性質會有大幅度的改變。

The plastic products from petrochemical materials traditionally have such good merits as low-cost, easy-process, light-weight, durable, corrosion-resistant characteristics, but it can cause secondary pollution resulting in considerable impact in environment because they are not easy to decompose due to their high stability and the toxic substances (eg dioxins) were produced when burned. In this study, the boric acid, sodium trimetaphosphate, calcium carbonate (CaCO3), and peroxide dicumyl (DCP) were added into mixture of gelatinized starch/polyvinyl alcohol (PVA) and glycerol. Then, the film was prepared by scraper molder. The impact of thermal and mechanical properties of biodegradable thin films was further investigated by adding various amount of cross-linking agents or plasticizers to obtain the best formula. The biodegradable film was prepared by using 10g starch and 10g glycerol as basic materials in this experiment. Then, the relationship between thermal and mechanical properties of biodegradable films effected by the parameters such as 2~10g polyvinyl alcohol、0.1~0.4g boric acid、0.1~0.4g sodium trimetaphosphate、0.1g~0.4g mixture of boric acid and sodium trimetaphosphate、calcium carbonate additive、dicumyl peroxide modifier、sorbitol plasticizer were studied to obtain the best response formula.The experimental results have shown that the best formula of film preparation is 8g PVA, 0.3g boric acid, and 0.3g sodium trimetaphosphate and has 11.5N ensile strength and 310mm elongation. The tensile strength and elongation of film are 147N and 15mm by using sorbitol plasticizer. It is demonstrated that different plasticizer can significantly affect the nature of the film.
摘要 I
Abstract III
致謝 V
總目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XI
第一章前言 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目標 2
第二章文獻回顧 4
2-1分解性塑膠的種類 4
2-1-1光降解性塑膠(Photodegradable Plastics) 4
2-1-2 崩解性塑膠(Disintegrable Plastics) 4
2-1-3生物可分解塑膠(Biodegradable Plastics) 5
2-2 聚乙烯醇特性 7
2-3 澱粉結構與組成 9
2-3-1 直鏈澱粉 9
2-3-2 支鏈澱粉 10
2-4 澱粉糊化(gelatinization) 11
2-5塑化劑之塑化原理 13
2-6三偏磷酸鈉(STMP) 14
2-7 甘油(glycerol) 15
2-8 山梨醇 17
2-9 硼酸(Boric acid) 18
第三章實驗方法與材料 20
3-1 實驗材料 20
3-2 實驗設備 21
3-3 PVA/澱粉薄膜製備實驗流程 22
3-3-1 PVA含量確定 22
3-3-2硼酸含量確定 23_Toc329769008
3-3-3三偏磷酸鈉含量確定 24
3-3-4硼酸與三偏磷酸鈉含量確定 25
3-3-5添加CaCO3於薄膜之流程 26
3-3-6添加DCP於薄膜之流程 27
3-3-7改變增塑劑為山梨醇之製程 28
3-4 實驗步驟 29
3-4-1 實驗前置處理 29
3-4-2 不同醇類的混合比較 29
3-5 測試標準 33
3-5-1 拉伸測試(Tensile test) 33
3-5-2 熱重量分析儀測試(TGA test) 34
第四章結果與討論 35
4-1 Starch+PVA +甘油的比例確定 37
4-2 添加硼酸與三偏磷酸鈉之比例 39
4-2-1 添加硼酸(Boric acid,BA) 39
4-2-2 添加三偏磷酸鈉(Sodium trimetaphosphate,ST) 43
4-2-3 同時添加硼酸與三偏磷酸鈉 47
4-3 添加助劑CaCO3作為改質劑(C) 52
4-4添加交連劑DCP作為改質劑(D) 57
4-5 以山梨醇為增塑劑的性質 62
4-6 兩種增塑劑的比較 67
第五章結論 71
參考文獻 72

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