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研究生:林珮君
研究生(外文):Pei Jyun Lin
論文名稱:利用不同鏈轉移係數之可逆加成斷裂 鏈轉移劑於調控迷你乳化聚合反應
論文名稱(外文):RAFT - Mediated Miniemulsion Polymerization with Different Chain Transfer Constant Agents
指導教授:朱侯憲
口試委員:郭人鳳廖德章朱侯憲
口試日期:2014-07-03
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:110
中文關鍵詞:可逆加成斷裂鏈轉移劑迷你乳化聚合2-[(十二基硫硫代碳酰)硫]丙酸
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本論文合成O-ethyl-S-(1-phenylethyl)dithiocarbonate (簡稱CTA1)與2-[[(dodecylsulfanyl)-carbonothioyl]sulfanyl]propanoic acid (簡稱CTA2) 兩種RAFT劑。分別利用上述兩種RAFT劑於調控苯乙烯迷你乳化聚合反應,並測其轉化率、數目平均分子量 (Mn)、分子量分佈 (PDI)、體積平均粒徑 (Dv)、每毫升水溶液中乳液粒子之平均數目 (N) 與每個粒子內的平均自由基數 (n ̅) 等特性。
在乳化聚合中,改變RAFT劑量或起始劑用量,研究各批次之差異。加入長鏈醇後,形成苯乙烯迷你乳化聚合反應,與傳統苯乙烯乳化聚合反應比較,兩者分子量及分子量分佈相當。
若使用鏈轉移係數較高之CTA2於調控反應,其聚合速率較慢。隨著RAFT劑量增加,聚合物分子量與最終乳液粒徑隨之下降。從實驗中發現利用CTA1於調控之反應結果具較佳調控性;隨著起始劑用量增加,聚合速率隨之上升,然而聚合物分子量與最終乳液粒徑並無太大差異;每個粒子內的平均自由基數遠小於一般苯乙烯乳化聚合反應之值 (n ̅ = 0.5)。
Two RAFT agents, O-ethyl-S-(1-phenylethyl) dithiocarbonate (CTA1) and 2 - [[(dodecylsulfanyl)-carbonothioyl] sulfanyl] propanoic acid (CTA2), were prepared in this study.
These RAFT agents were used in the mini-emulsion polymerization of styrene. The conversion of monomer was determined gravimetrically and the number-average molecular weight (Mn), weight-average molecular weight (Mw), the molecular weight distribution (PDI) of the product were determined by using GPC. The volume-average particle diameter (Dv), particle size distribution (Dw / Dn) of the product were determined by using Laser particle analyzer. The particle number per milliliter of aqueous of latex (N), the polymerization rate (Rp) and the average radical number per particle (n ̅) were discussed in this study.
When use a higher coefficient of chain transfer CTA2 in polymerization of styrene, the rate of polymerization is slower than that using the CTA1.
With increasing the weight of RAFT agent in recipe, the molecular weight of the final latex polymer and the particle size of latex decreases. Increasing the weight of initiator, the polymerization rate (Rp) increases, but the polymer molecular weight and the particle size of latex do not vary much. The average radical number per particle value is less than the general emulsion polymerization of styrene. (n ̅=0.5)
致謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
縮寫對照表 XI
第一章 簡介 1
第二章 實驗 18
2-1藥品與預處理 18
2-2 鏈轉移劑合成 25
2-2-1 Xanthate (本論文簡稱CTA1)合成步驟與純化 25
2-2-1-1 CTA1合成步驟 26
2-2-1-2 CTA1純化步驟 28
2-2-2 2-[(dodecylsulfanyl)-carbonothioyl]sulfanyl propanoic acid (本論文簡稱CTA2)合成步驟與純化 30
2-2-2-1 CTA2合成步驟 31
2-2-2-2 CTA2純化步驟 33
2-3利用不同鏈轉移係數之可逆加成-斷裂鏈轉移劑調控於苯乙烯聚合反應 35
2-3-1未加脂肪醇或鏈轉移劑之空白實驗反應步驟 35
2-3-2 利用不同鏈轉移劑調控於苯乙烯迷你乳化聚合反應之實驗步驟 38
2-4分子量測定 43
2-5核磁共振光譜儀 (NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, NMR)分析 43
2-6雷射粒徑分析儀(LASER DIFFRACTION SUBMICRON PARTICLE SIZE ANALYZER, SPSA) 粒徑分析 44
2-7 冷場發射掃描式電子顯微鏡(COLD FIELD EMISSION SCANNING ELECTROCHEMICAL MICROSCOPY AND ENERGY DISPERSIVE SPECTROMETER, FESEM) 44
2-8 計算公式 45
2-8-1轉化率(稱重法)的計算公式 45
2-8-2乳化聚合反應速率的決定 46
2-8-3 其他公式 46
第三章 結果討論 48
3-1鏈轉移劑的合成與鑑定 48
3-1-1鏈轉移劑 CTA1產率計算 48
3-1-2鏈轉移劑CTA1之1H-NMR圖譜 49
3-1-3鏈轉移劑CTA2產率計算 50
3-1-4鏈轉移劑CTA2之1H-NMR圖譜 51
3-2利用不同鏈轉移係數之RAFT劑於調控苯乙烯迷你乳化聚合反應 53
3-2-1苯乙烯乳化聚合實驗 53
3-2-2乳液粒子中聚合物分子量 54
3-2-3乳液之粒徑分析 55
3-2-4乳化聚合反應速率的觀察 56
3-2-5每個粒子內的平均自由基數 57
3-2-6冷場發射掃描式電子顯微鏡 86
結論 91
參考文獻 92
附錄A 94
A-1 單體與溶劑反應性之影響 94
A-1-1實驗器材 94
A-1-2實驗條件 94
A-1-3結果討論 94
A-2溶液聚合溶劑揮發性對轉化率影響 95
A-2-1實驗器材 95
A-2-2實驗條件 95
A-2-3實驗程序 95
A-2-4溶劑揮發重量與體積計算 95
附錄B 97
B-1 使用CTA2鏈轉移劑合成PAA-B-PS團塊共聚物之溶液聚合實驗 97
B-1-1藥品與預處理 97
B-1-1 合成Macro-AA巨鏈轉移劑之實驗步驟 99
B-1-2 PAA-b-PS團塊共聚物的製備 104
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