国立云林科技大学化学工程与化学材料工程学系实务专题报告.doc

- 國 立 雲 林 科 技 大 學 化學工程與化學材料工程學系 實務專題報告 Weissenberg Effect of Polymer Solutions 指導教授：林智汶 博士 學 生：賴信義、張秦政 中華民國一百零一年六月 國 立 雲 林 科 技 大 學 化學工程與化學材料工程學系 實務專題報告 Weissenberg Effect of Polymer Solutions 　　　　　　　 專題生：賴信義、張勤政 　　　　　　　　指導教授：　　　　　（簽名蓋章）　Weissenberg Effect of Polymer Solutions 學生: 賴信義、張勤政 指導教授: 林智汶 博士 國立雲林科技大學 化學工程暨材料工程學系 摘要 本研究探討旨要在高分子溶液本身屬於非牛頓流體的特性進而探討Weissenberg Effect，在特定的高分子溶液在以圓柱體在定點旋轉攪拌時，會有沿著竿壁向上爬升向上延伸的效應，通稱Weissenberg Effect(爬竿效應)。本實驗以聚乙烯醇( polyvinyl alcohol PVA)為基材進行實驗，討論純的聚乙烯醇( polyvinyl alcohol PVA)或加入各項添加物、改變物理或化學性質所造成的影響，並紀錄各項結果。結果顯示:有添加物的聚乙烯醇( polyvinyl alcohol PVA)的效應遠比純的聚乙烯醇( polyvinyl alcohol PVA)明顯，可能是添加物改變了聚合物的結構所造成的影響，而對於其化學結構以FT-IR(紅外線光譜儀)對 PVA膠體進行解析，發現圖譜中 1310cm-1位置有新的波峰生成，證明 有B-O-C鍵存在；可見硼氫化鈉與PVA反應確實可以形成共價鍵 由於本實驗是屬於非牛頓流體的特性，而其他高分子跟聚乙烯醇( polyvinyl alcohol PVA)相比，對於水沒有比較好的選擇性(1)及親水性，因此我們選用聚乙烯醇當此實驗的研究材料。 目錄 摘要 1 目錄 3 第一章 前言 5 1-1緒論 5 1-2 高分子 5 1-3 研究動機 6 第二章 文獻回顧 9 2-1高分子流體的基本性質 9 2-1-1黏彈體（viscoelastic fluid） 9 2-2高分子流體的現象 9 2-3聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol) 13 2-4硼氫化鈉(Sodium tetrahydridoborate)13 第三章 實驗設備與步驟 15 3-1實驗材料與藥品 15 3-2實驗設備 16 3-3實驗流程 17 3-4實驗步驟 19 3-5傅立葉紅外線吸收光譜儀(Fourier Transform Infrared，FT-IR) 21 第四章 結果與討論 22 第五章 結論 25 參考文獻 27 圖目錄 圖1-1模口膨脹效應圖 7 圖2-1彈性記憶效應圖 10 圖2-2無管吸虹效應圖 10 圖2-3 Kay效應圖 11 圖2-4 Weissenberg Effect又稱爬竿效應圖 12 圖2-5 Weissenberg Effect圖 12 圖3-1聚乙烯醇加入硼氫化鈉示意圖 20 第一章 前言 1.1緒論 大自然中的樹枝，獸皮，稻草等天然高分子材料是人類或者類似人類的遠古智能生物最先使用的材料。在歷史的長河中，紙，樹膠，絲綢等從天然高分子加工而來的產品一直同人類文明的發展交織在一起。 到了現代，日常生活中，隨時可見高分子材料製品，若依照機械性質和用途來分，可以分為纖維、塑膠、橡膠、黏著劑和塗料等多種分類。 1.2高分子 高分子(Polymer)這個名詞，源自於希臘文，涵義為有許多(Poly)部分(mer)，就是高分子由一群小分子量的基本分子，鍵結成高分子量的巨大分子，如此鍵結過程稱為聚合反應，原子間的鍵結為共價鍵，而其鍵結的長度和分佈對高分子的行為有很重要的影響。 就液態高分子而論，高分子擁有巨大的分子鏈，使得它擁有一般流體所沒有的特殊性質，例如模口膨脹效應、彈性記憶效應、無管虹吸、Kaye效應、Weissenberg Effect(爬竿效應)等多種高分子液體特有的現象，這是一般的牛頓流體所沒有的現象。 1.3 研究動機 一般在我們日常生活中常看到的溶液，都是由許多小分子分布在其中所構成的，是屬於牛頓流體。而高分子溶液由一群小分子量的基本分子，鍵結成高分子量的巨大分子，如此鍵結過程稱為聚合反應，原子間的鍵結為共價鍵，而其鍵結的長度和分佈對高分子的行為有很重要的影響，也因為巨大的分子鏈所產生的纏繞、糾結，所以展現出與一般流體不一樣的特性，這些特性皆屬於非牛頓流體。 牛頓流體與非牛頓流體 (1)牛頓流體(Newtonian fluid)