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研究生：	黃世瑋 Huang, Shih-wei
論文名稱：	聚酯混煉水解抑制技術之研究 Studies on the Technology of Inhibiting Hydrolysis in Blending Process of Polyester
指導教授：	林睿哲 Lin, Jui-che
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 化學工程學系 Department of Chemical Engineering
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	84
中文關鍵詞：	本質黏度、水解、PET 、鏈增長劑
外文關鍵詞：	Chain-extenders, PET, Hydrolysis, Intrinsic viscosity
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本研究利用三種不同官能基的鏈增長劑，包括，含酸酐官能基的酸酐-苯乙烯寡共聚合物 (SMA)分子量分別為2000 (SMA1000)及分子量3800 (SMA3000)、環氧官能基的商業級鏈延長劑(TOAGOSEI: XG-4030、UG-4070，BASF:adr-4368-cs)以及含diimide官能基的德國萊茵公司鏈延長劑Stabaxol P，在高溫時經由塑譜儀與聚對苯二甲酸乙二酯(PET)混煉反應，藉此改善PET高分子在混煉過程中水解造成分子量下降的問題。本實驗以測定PET在混煉前後的本質黏度以及分析末端羧基濃度來檢測PET分子量隨加工程序的變化情形。PET聚酯尚未混煉的本質黏度為0.6528 (dL/g)，未添加鏈增長劑經過五分鐘混煉後為0.4662 (dL/g)；當添加鏈增長劑0.5wt%後，以添加SMA3000鏈延長劑的PET分子鏈水解速率最慢，本質黏度為0.5286 (dL/g)；其次是添加UG-4070，本質黏度為0.5100 (dL/g)。本文進一步的以此添加此兩種鏈增長劑為主，研究改變其添加比例時，對防止PET分子鏈水解的影響。在混煉時間五分鐘時，觀察到鏈增長劑SMA3000的最佳添加量為2.0wt%，較理論添加量1.93wt%稍微高一點；而UG-4070的最佳添加量為4.6wt%，較理論添加量4.39wt%來的高。此外、並利用端羧基濃度的測定來驗證其反應機構，結果發現添加SMA3000的端羧基濃度隨著添加比例提高而增加；添加UG-4070的端羧基濃度隨著添加比例提高而減少。而當同時混掺這兩種鏈增長劑到PET進行混煉時，在同樣的添加量前提下，改善效果會較單一種鏈增長劑來的好。

Three types of functional groups of the chain-extenders were used in this study, including poly(styrene-co-maleic anhydride) with Mw.2000 (SMA1000) and Mw.3800 (SMA3000), commercialized epoxy groups compounds (TOAGOSEI: XG-4030,UG-4070, BASF: adr-4368-cs) and diimide groups compound (Rhein Chemie: Stabaxol P). The intrinsic viscosity and its carboxyl group content of the PET/chain-extenders blended mixtures were measured to determine the molecular weight during the blended process in brabender at high temperature. The intrinsic viscosity of pristine poly(ethylene terephthalate) (PET) was 0.6528 (dL/g) before the blending, and then down to 0.4662 (dL/g) after 5 minutes of the blended. Among those chain-extenders used, the hydrolysis rate of the PET could be effectively inhibited by SMA3000 (0.5286 dL/g) and UG-4070 (0.5100 dL/g) when 0.5wt% of the chain-extenders was added in the blend. However, the optimal value of the addition for SMA3000 was 2.0wt% which is higher than the theoretical value of the addition (1.93wt%). In addition, the optimal addition value of the UG-4070 was at 4.63wt% which is higher than the theoretical value of the addition (4.39wt%). Furthermore, the reaction mechanism was demonstrated by measuring the carboxyl group content of the blended mixtures. The carboxyl group content of the PET/SMA3000 was increased with the addition of SMA3000. However, the result of the PET/UG-4070 was the opposite with that of PET/SMA3000. The simultaneously added SMA3000 and UG-4070 into PET was better inhibited hydrolysis rate of the PET than that of PET/SMA3000 or PET/UG-4070 added alone.

總目錄
中文摘要  …………………………………………………………I
英文摘要  …………………………………………………………III
致謝  ………………………………………………………………IV
總目錄  ……………………………………………………………V
表目錄  ……………………………………………………………VIII
圖目錄  ……………………………………………………………X
第一章	緒論  ……………………………………………………1
第二章	文獻回顧  ………………………………………………3
   2-1  前言  ……………………………………………………3
   2-2  PET回收處理  …………………………………………3
      2-2-1  化學處理方式  ……………………………………3
      2-2-2  物理處理方式  ……………………………………6
      2-2-3  固相縮聚(Solid State Polymerization:SSP)…6
   2-3  鏈增長劑………………………………………………… 7
      2-3-1  鏈增長劑反應原理  ………………………………7
      2-3-2  鏈增長劑添加量影響  ……………………………10
      2-3-3  架橋度(DC)  ………………………………………13
   2-4  末端羧基的濃度測定方法 ………………………………14
   2-5  實驗動機與目的  ………………………………………15
第三章	實驗部分  ………………………………………………16
   3-1  實驗儀器  ………………………………………………16
   3-2  實驗藥品  …………………………………………………16
   3-3  實驗方法  …………………………………………………18
      3-3-1  純PET混煉  ………………………………………18
      3-3-2  PET添加0.5wt%鏈增長劑混煉  …………………19
      3-3-3  改變製程以及鏈增長劑混掺比例混煉  …………19
         3-3-3-1  純PET混煉  …………………………………20
         3-3-3-2  PET添加不同比例鏈增長劑  ………………20
         3-3-3-3  混掺鏈增長劑混煉  …………………………20
   3-4  實驗分析  …………………………………………………21
      3-4-1  本質黏度測定  ……………………………………21
      3-4-2  端羧基的濃度測定  ………………………………22
第四章	結果與討論  ……………………………………………23
   4-1  溶劑對毛細管黏度計影響  ……………………………23
   4-2  鏈增長劑種類影響  ………………………………………23
      4-2-1  本質黏度對時間探討  ……………………………23
      4-2-2  端羧基濃度對時間探討  …………………………28
      4-2-3  混煉溫度對本質黏度探討  ………………………31
      4-2-4  DSC結晶行為  ……………………………………31
   4-3  鏈增長劑添加量影響  ……………………………………33
      4-3-1  本質黏度對時間探討  ……………………………33
      4-3-2  端羧基濃度對時間探討  …………………………37
   4-4  鏈增長劑混掺比例影響  …………………………………38
第五章	結論  ……………………………………………………40
參考文獻  …………………………………………………………80


表目錄
Table  1-1 全球瓶用聚酯產能(單位:萬噸)  …………………41
Table  1-2 PET回收料與新料能源使用比較圖  ……………41
Table  1-3 全球PET回收使用所佔比例(單位:萬噸)  …………42
Table  2-1 PET醇解所得到的產物  …………………………42
Table  2-2 PET經過各種化學處理方法得到的產物整理  …43
Table  4-1 毛細管黏度計之時間校正數值  …………………43
Table  4-2 PET尚未經過混煉稀釋黏度時間  ……………43
Table  4-3 PET混煉稀釋黏度時間  ………………………44
Table  4-4 PET添加SMA1000 (0.5wt%)稀釋黏度時間  ……45
Table  4-5 PET添加SMA3000 (0.5wt%)稀釋黏度時間  ……46
Table  4-6 PET添加XG-4030 (0.5wt%)稀釋黏度時間  ……47
Table  4-7 PET添加UG-4070 (0.5wt%)稀釋黏度時間  ………48
Table  4-8 PET添加BASF adr4368cs (0.5wt%)稀釋黏度時間 49
Table  4-9 PET添加Stabaxol P (0.5wt%)稀釋黏度時間  ……50
Table  4-10 各種環氧基鏈增長劑比較  ………………………51
Table  4-11 各種不同鏈增長劑在混煉五分鐘的CE值  ………51
Table  4-12 245℃混煉純PET稀釋黏度時間  …………………52
Table  4-13 PET在不同製程條件下的分子量比較  …………53
Table  4-14 PET加入添加劑後的熱行為性質  ………………53
Table  4-15 245℃PET添加SMA3000 (1.0wt%)稀釋黏度時間 54
Table  4-16 245℃PET添加SMA3000 (3.0wt%)稀釋黏度時間 55
Table  4-17 245℃PET添加UG-4070 (3.0wt%)稀釋黏度時間 …56
Table  4-18 245℃PET添加UG-4070 (5.0wt%)稀釋黏度時間 …57
Table  4-19 PET添加SMA3000、UG-4070在不同比例下的CE值	58
Table  4-20 PET添加SMA3000 0.5wt%、UG-4070 0.5wt%稀釋黏度時間  …………………………………………59
Table  4-21 PET添加SMA3000 0.5wt%、UG-4070 1.0wt%稀釋黏度時間  …………………………………………60
Table  4-22 PET添加SMA3000 0.5wt%、UG-4070 2.5wt%稀釋黏度時間  …………………………………………61
Table  4-23 添加兩種鏈增長劑與單種鏈增長劑的分子量比較 62



圖目錄
Figure  1-1  PET稽核認證回收量統計  …………………………63
Figure  2-1  PET的甲醇解圖示。實線代表無觸媒存在，虛線則有…………………………63  
Figure  2-2  各種PET化學處理方法  ……………………………64
Figure  2-3  PET在鹼性溶液下添加相轉移觸媒的可能水解機制65
Figure  2-4  利用鏈增長劑(chain extender)使PET鏈段再結合65
Figure  2-5  利用環氧鏈增長劑使低分子鏈段再結合  …………66
Figure  2-6  PET酯化(Esterification)和轉酯化(transesterification)
反應…………………………………………………67
Figure  2-7  添加鏈增長劑2,2’-bis(2-oxazoline)對PET聚酯所造成的影響(a)本質黏度，(b)端羧基濃度  ……………67
Figure  4-1  PET尚未經過混煉的[η]圖  …………………………68
Figure  4-2  純PET的[η]隨時間變化趨勢  ………………………68
Figure  4-3  PET的熱重分析(TGA)  ………………………………69
Figure  4-4  PET的差式掃描熱分析(DSC)  ………………………69
Figure  4-5  PET添加各種鏈增長劑的[η]隨時間變化趨勢  ……70
Figure  4-6  苯乙烯-丙烯酸酯類結構圖  ...................70
Figure  4-7  PET添加各種鏈增長劑在混煉5分鐘後的分子量比較71
Figure  4-8  PET添加各種鏈增長劑0.5wt%的端羧基濃度(混煉 
            5min)  …………………………………………………71
Figure  4-9  純PET在不同混煉條件下的[η]隨時間趨勢圖  ……72
Figure  4-10  PET添加各種添加物的結晶度隨混煉時間變化 …72
Figure  4-11  PET添加添加物的DSC結晶曲線  …………………73
Figure  4-12  PET添加添加物的DSC熔融曲線  …………………73
Figure  4-13  PET的Lamellar thickness (lc) distribution evolution	 ......74
Figure  4-14  PET添加不同比例SMA3000的[η]比較圖  ………74
Figure  4-15  PET添加SMA3000混煉5min在不同比例下的分子
             量  ……………………………………………………75
Figure  4-16  PET添加不同比例UG-4070的[η]比較圖  …………75
Figure  4-17  245℃PET添加UG-4070混煉5min在不同比例下的
             分子量  ………………………………………………76
Figure  4-18  PET添加不同比例SMA3000、UG-4070的[η]比較圖76
Figure  4-19  PET添加SMA3000在不同比例下端羧基濃度(混煉
             5min)  ………………………………………………77
Figure  4-20  PET添加UG-4070在不同比例下端羧基濃度(混煉
             5min)  ………………………………………………77
Figure  4-21  PET添加混合添加劑SMA3000、UG-4070的[η]比較圖  ……………………………………………………78
Figure  4-22  固定SMA3000 0.5wt%，改變UG-4070添加比例的
             分子量  ………………………………………………78
Figure  4-23  PET添加SMA3000、UG-4070以及混合的[η]比較圖79
                                    

[1]再生塑料市場應用研討會 (2007)
[2]McMahon W.; Birdsall G.R.; Johnson G.R.; Camilli C.T., J. Chem. Eng. Data, 4(1),57-59 (1959)
[3]Buxbaum L.H., Angew. Chem. Int. Ed, 7(3),182-190 (1968)
[4]Allen N.S.; Edge M.; Mohammadian M.; Jones K., Pol. Deg. Stab, 43, 229-237 (1994)
[5]Magdy Y. Abdelaal, Tariq R. Sobahi, Mohamed S. I. Makki, International Journal of Polymeric Materials, 57,73–80 (2008)
[6]John R. Campanelli, M. R. Kamal,D. C. Cooper, J. Appl. Polym. Sci.,48,443-451 (1993)
[7]Inata H., Matsumura S., J Appl Polym Sci , 32, 5193-5202 (1986)
[8]Inata H., Matsumura S., J Appl Polym Sci , 32, 4581-4594 (1986)
[9]Inata H., Matsumura S., J Appl Polym Sci , 33, 3069-3079 (1987)
[10]Inata H., Matsumura S., J Appl Polym Sci , 34, 2609-2617 (1987)
[11]Inata H., Matsumura S., J Appl Polym Sci , 34, 2769-2776 (1987)
[12]Bikiaris D. N., Karayannidis G. P., J Polym Sci Part A: Polym Chem ,33,1705-1714 (1995)
[13]Bikiaris D. N.; Karayannidis G. P., J Polym Sci Part A: Polym Chem, 34,1337-1342 (1996)
[14]Bikiaris D. N.; Karayannidis G. P., J Appl Polym Sci, 60, 55-61 (1996)
[15]Guo B. H.; Chan C. M., J Appl Polym Sci , 71, 1827-1834 (1999)
[16]Satish Baliga ,Wing T. Wong, J. Polym. Sci., Polym. Chem., 27,2071-2082 (1989)
[17]C. Lorenzetti, P. Manaresi, C. Berti, G. Barbiroli, J. Polym. Environ , 14,89–101(2006)
[18]Shukla S.R., Kulkarni K.S., J. Appl. Polym. Sci. , 85, 1765-1770 (2002)
[19]U.R. Vaidya and V.M. Nadkarni , J. Appl. Polym. Sci.,38,1179-1190(1989)
[20]H. Kurokawa, M. Ohshima, K. Sugiyama, H. Miura,Polymer Degradation and Stability,79 ,529–533 (2003)
[21]Sandro Donnini Mancini , Maria Zanin, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 46,135–144 (2007)
[22]Yoshioka T.; Okayama N.; Okuwaki A, Ind. Eng. Chem. Res, 37, 336–340 (1998)
[23]Yoshioka T.; Sato T.; Okuwaki A.,J. Appl. Pol. Sci , 52, 353–1355 (1994)
[24]Mehrabzadeh M.; Shodjaei S.; Khosravi M., Iran. Pol. J,9, 37–40(2000)
[25]Mishra S., Goje A.S.; Zope V.S., Pol-Plast. Tech. Eng, 42 (4), 581–603(2003)
[26]Mishra S.; Goje A.S.; Zope V.S., Pol. Reac. Eng , 11 (1), 79–99 (2003)
[27]Campanelli J.R.; Kamal M.R.; Cooper D.G., J. Appl. Pol. Sci , 48,443–451 (1993)
[28]Kao C.Y.; Wan B.Z.; Cheng W.H.,Ind. Eng. Chem. Res, 37, 1228–1234(1998)
[29]B.-Z. Wan, C.-Y. Kao and W.-H. Cheng, Industrial & Engineering Chemistry Research, 40 , 509-514 (2001)
[30]R. Lopez-Fonseca, J.R. Gonzalez-Velasco, J.I. Gutierrez-Ortiz ,Chemical Engineering Journal,146,287–294 (2009)
[31]Sandro Donnini Mancini, Maria Zanin, Polymer-Plastics Technology and Engineering, 46,135–144 (2007)
[32]M.B. Polk, L.L. Leboeuf, M. Shah, C.-Y.Won, X. Hu,W. Ding ,Polym. Plast. Technol.Eng. ,38 ,459–470 (1999)
[33]J. Das, A.B. Halgeri, V. Sahu, P.A. Parikh, Indian J.Chem.Technol,14,173–177 (2007)
[34]S. A. Cruz, M. Zanin, J. Appl. Polym. Sci. , 99, 2117– 2123 (2006)
[35]Huimin Yu, Keqing Han, Muhuo Yu , J. Appl. Polym. Sci., 94, 971–976(2004)
[36]Yoon K. H.; Polk M. B.; Park J. H.; Min B.G.; Schiraldi D.A., Polym Int,54, 47-53 (2005)
[37]Zeng J.; Kumar S.; Iyer S.; Schiraldid A.; Gonzailezr R. I., High Perform Polym,17, 403-424 (2005)
[38]Ciolacu F.C.L.; Choudhury N.R.; Dutta N.; Kosior E.,Macromolecules ,40, 265-272 (2007)
[39]Zhiyong Zhou, Nianwei Yin, Yong Zhang, Yinxi Zhang, J. Appl. Polym.Sci.,107,825–830 (2008)
[40]Inata H.; Morinaga T.; Matsumura S.,J. Appl. Polym. Sci.,35, 1705(1988)
[41]Pohl H.A. ,Anal Chem, 26,1614-1616 (1954)
[42]N.B. Sanches, M.L. Dias, E.B.A.V. Pacheco , Polymer Testing 24,688-693 (2005)
[43]Lixin Yang, Xuesi Chen, Xiabin Jing , Polymer Degradation and Stability,93,1923–1929 (2008)
[44]Shimaa M. Elsaeed, Reem K. Farag , J. Appl. Polym. Sci.,112, 3327–3336 (2009)
[45]X.-F. Lu, J.-N. Hay, Polymer, 42, 9423–9431 (2001)

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