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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:呂友韋
研究生(外文):Yu-Wei Lu
論文名稱:環保型壓克力壓敏膠提升耐黃變性之研究
論文名稱(外文):Environment Friendly Acrylic Pressure-Sensitive Adhesive To Enhance The Yellowing Resistance
指導教授:方旭偉方旭偉引用關係
指導教授(外文):Hsu-Wei Fang
口試委員:段安華蘇孝農蔡德華
口試日期:2012-07-19
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:化學工程研究所
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:82
中文關鍵詞:包裝膠帶環保性耐黃變性耐水性
外文關鍵詞:Packaging tapeenvironmentalyellowing resistancewater resistance
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基於市場競爭成本及環保上的考量,在包裝膠帶上,將油性壓克力系統轉換為水性壓克力系統成為壓敏膠工業當急之務;而一般水性壓克力系統也不能稱得上是環保,雖然沒有溶劑,但當膠水排至水中,細菌會將壬基酚聚乙氧基醇(NPEO)分解成壬基酚(NP),且因其結構與荷爾蒙相似,會干擾本身內分泌系統,進而影響生物個體的生長、發育、恆定的維持以及生殖等作用,甚至危及後代的健康;且一般水性系統其耐黃變性及耐水性能,也相當不好,因此本實驗將以環保、耐黃變性及耐水性做主軸,分別探討各變因的關係及尋找最佳配方比例。
本製程所製備的環保型膠水,當單體比丙烯酸丁酯(BA):丙烯酸(AA):丙烯酸-2-羥乙基酯(2HEA)為96:2:2時、溫度在76℃、攪拌速度在每分鐘140轉下、反應時間5小時下可以得到較佳的整體性能,並以此作為基礎配方條件。在基礎配方條件下,分別修改乳化劑、起始劑、還原劑、中和劑、抗氧化劑、消泡劑、流平劑等;藉由改變不同的添加劑,尋找最佳配方。
改變乳化劑的種類,當使用反應型及非反應型乳化劑,相同添加量下,反應型膠水凝聚力有稍加提昇,耐水實驗效果較好,但耐黃變性較差;若非反應型乳化劑的添加量增加,耐水性也會接近反應型乳化劑。改變起始劑種類,相同添加量下,物性方面沒有特別差異,耐黃變性也有輕微的影響;當添加量提高,黏著力(Adhesion,ATS)會上升,凝聚力(Cohesion,COH)鋼板則下降;反之,若添加量減少,黏著力(ATS)會下降,凝聚力(COH)鋼板則上升。改變還原劑,對於耐黃變性無顯著影響,但對於反應後單體氣味有改善,表示反應更完全。改變中和劑,對物性沒有影響,相較於氨水對耐黃變性也有相當的幫助;且也改善一般膠水中氨水的不適味。添加抗氧化劑,對於耐黃變性有相當顯著的幫助。改變消泡劑,對於製膠段放膠時及上膠段塗佈時也有相當的幫助,添加過多會影響到物性。改變流平劑,對於塗佈及乾燥後的膠面也有相當的幫助,添加過多會影響到膠面。添加有架橋效果的單體(如A.A),對於環保型膠水物性控制方面,能有不錯的架橋效果.
本研究綜合以上各點,耐黃變性,主要影響的變因有起始劑、乳化劑、中和劑、抗氧化劑;耐水性,主要影響的變因為乳化劑,且與粒徑大小有關;對於操作性與塗佈性,消泡劑與流平劑對膠水會有幫助。


Replacing solvent base acrylic adhesives by a more environmental friendly water base system for not only market cost competition, but rather more importantly for benign considerations in pressure-sensitive adhesive industry has been prevailing and imperative. Generally water-based acrylic system itself can not be regarded as environmental even though there is no solvent due to the fact of certain ingredients such as Nonylphenol polyethylene glycol ether (NPEO) will decompose to Nonyl Phenol(NP) in which its structure to be similar to human hormones that will interfere with own endocrine system. Eventually the development of individual organisms; constant maintenance and reproductive role; and health of future generations will be affected.
Generally, yellowing resistance and water resistance for water base system are also a disadvantageous due to the nature of the composition ingredients itself.
In lieu of this, main objective of this thesis will be focused on environmentally friendly; yellowing resistance; and water repellant performance. Also, relationship among all experimental variables will be studied so as to obtain an optimum reaction formula.
Adhesive formula prepared by a monomer ratio of n-butyl acrylate(BA): acrylic acid(AA): 2-Ethylhexyl acrylate(2EHA) of 96:2:2; the temperature at 76 ℃; stirring speed of 140 rpm; and under the reaction time of 5 hours can obtain an overall better performance . The basis of formulation conditions were further modified by emulsifier, initiator, reducing agent, neutralizing agent, antioxidant, defoamer, and leveling agent.
Using different type of emulsifiers, reactive and non-reactive, to compare adhesive properties and water repellant ability were studied and evaluated. Adhesive force(ATS) and Cohesive force (COH) of each composition using different amount of initiators, reducing agents and oxidation agents were detailed analyzed in this thesis. Antioxidants effect to yellowing resistance was implemented.


中文摘要...i
英文摘要...iii
誌謝...v
目錄...vi
表目錄...ix
圖目錄...xi

第一章 緒論...1

第二章 文獻回顧...2
2.1膠帶的歷史與黏著理論...2
2.1.1 膠帶的歷史...2
2.1.2 黏著理論...3

2.2包裝膠帶簡介...8

2.3乳化聚合反應...10
2.3.1粒子成核理論...11
2.3.2乳化劑之靜電與立體障礙的安定效應...14
2.3.3自由基聚合之反應機構...15

2.4乳化劑的功用...17
2.4.1乳液之類型...17
2.4.2乳化劑之類型...18
2.4.3界面活性劑之機械穩定性...20

2.5環境荷爾蒙之影響...22
2.5.1環境荷爾蒙的種類...23

第三章 材料及研究方法...25
3.1研究架構...25

3.2實驗器材...26
3.2.1實驗室反應設備...26
3.2.2Pilot & 放大反應設備...28
3.2.3塗怖設備...28
3.2.4實驗藥品...29

3.3水膠製備流程圖...33
3.3.1乳化聚合實驗方法...34

3.4成膠檢驗流程及方法...35
3.4.1檢測成膠固含量(s.c%)...35
3.4.2檢測成膠黏度(c.ps)...35
3.4.3檢測成膠粒徑...36
3.4.4實驗室塗佈...36

3.5基本物性檢測...37
3.5.1樣品厚度檢測...37
3.5.2膠帶初黏力(Tack)檢測...38
3.5.3膠帶黏著力(Adhesion,ATS)檢測...38
3.5.4膠帶凝聚力(Cohesion,COH)檢測...39
3.5.5崩箱實驗...40
3.5.6耐黃變測試...41
3.5.7耐水性測試...42

3.6成膠塗佈實驗設備...42
3.6.1小型刮刀式塗佈機試機...42
3.6.2大型刮刀式塗佈機試機...43
3.6.3大型線棒式塗佈機試機...43

3.7感壓性黏著劑物性分析...44
3.7.1初期黏著力(Tack)...44
3.7.2黏著力(Adhesion,ATS)...45
3.7.3凝聚力(Cohesion,COH)...45
3.7.4粒徑分析儀(Particle Size Analyzer)...46
3.7.5流變儀...47
3.7.6色彩測試儀...49

第四章 結果與討論...52

4.1尋找基本配方...52

4.2尋找最佳溫度條件...54

4.3尋找最佳攪拌機轉速條件...55

4.4尋找最佳反應時間條件...57

4.5以最佳反應條件測試乳化劑...57
4.5.1乳化劑替換...57
4.5.2耐水性測試...61

4.6以最佳反應條件測試起始劑耐黃變性情況...65

4.7以最佳反應條件,還原劑、中和劑 抗氧化劑,耐黃變性檢測...67
4.7.1添加中和劑氨水與氫氧化鈉的比較...67
4.7.2添加還原劑SFS與FF6的比較...68
4.7.3添加抗氧化劑 BHT及 #1010的比較...69

4.8以最佳反應條件測試流平劑及塗佈性測試...69

4.9調整消泡劑量,降低氣泡對於塗佈的影響...70

4.10最佳耐黃變配方確認及放大測試...71
4.10.1最佳配方比例...71
4.10.2各反應器之製程條件...72
4.10.3放大物性比較...73

第五章 結論...75

第六章 參考文獻...76

第七章 符號彙整...81



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