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研究生: 蔡明志
Tsai, Ming-Zhi
論文名稱: 高黏度流體鑄膜之實驗分析
指導教授: 劉大佼
Liu, Ta-Jo
口試委員:
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: 96
中文關鍵詞: 溶液鑄膜塗佈甘油羧甲基纖維素
外文關鍵詞: solution casting, coating, glycerol, carboxymethylcelluse
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  • 本研究首先利用高黏度的甘油溶液為實驗流體,藉由改變不同的黏度、塗佈間隙和表面張力,來探討其對溶液鑄膜( solution casting )製程的影響,進而將溶液鑄膜與傳統狹縫式塗佈與淋幕式塗佈進行比較,而了解三種塗佈方法同異之處。
    實驗結果顯示最大塗佈速度會隨著塗液的黏度增加、塗佈間隙增大和表面張力的降低而下降,且這三種變因對塗佈行為的影響上是黏度>表面張力>塗佈間隙效應。而對於流場觀測塗佈液珠時,產生缺陷主要關鍵在塗佈液珠與基材的接觸角,當接觸角大約達到160o時缺陷就產生。另外當以最小濕膜厚度無因次群( t )分別對Reynolds number ( Re )和Capillary number之修正( Ca* )做圖,它會分成兩個區域,這兩個區域分別以Re = 4和Ca* = 5為區隔,當Re < 4時,t隨著Re的增加而變大;當Re > 4時,t不會隨著Re的增加而有變化,另外在Ca* < 5時,t隨著Ca*的增加而變大的趨勢;在Ca* > 5時,t不會隨著Ca*的增加而有太大變化。
    接著對於高分子-CMC溶液進行基礎物性分析,發現不同分子量與取代基數量,對於表面張力沒有影響,但取代基的多寡會影響黏度,另外CMC溶液具有很明顯的剪切稀化效應,並隨著分子量越高或濃度的提高,其彈性的行為會越顯著。
    對CMC溶液進行塗佈實驗,所得到初步結果是最大塗佈速度會隨著塗佈間隙增大而下降,且最大塗佈速度也會隨著分子量越大或DS越小而增加,且分子結構在最大塗佈速度以及塗佈視窗的大小的影響上會比分子量的影響明顯。而在CMC這部分還可以進行更深入的研究,而能夠得到更明確的結果與趨勢。


    謝誌 I 摘要 II 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XII 壹、緒論 1 1.1 溶液鑄膜( solution casting )介紹 1 1.2塗佈技術簡介 3 1.3 狹縫式塗佈( slot coating )介紹 7 1.4 淋幕式塗佈( curtain coating )介紹 10 1.5 研究目的 12 貳、文獻回顧 13 2-1 溶液鑄膜 13 2-2 狹縫式塗佈 15 2-3 淋幕式塗佈 21 □、實驗方法 25 3.1 實驗藥品 28 3-2 分析儀器 29 3-3 實驗儀器 31 3-4 實驗裝置 34 3-5 實驗步驟 38 3-6 Flow-3D軟體模擬理論 43 肆、結果與討論Ⅰ-甘油溶液 46 4-1 塗佈視窗的建立與缺陷的觀察 46 4-2 黏度效應 51 4-3 塗佈間隙效應 54 4-4 表面張力效應 57 4-5操作變數影響塗佈比較 60 4-6 流場觀測與Flow-3D模擬 62 4-7 狹縫式塗佈、溶液鑄膜和淋幕式塗佈的比較 66 4-7-1 塗佈缺陷比較 66 4-7-2 塗佈視窗大小比較 67 4-8 無因次群分析 70 伍、結果與討論II-CMC溶液 74 5-1 CMC溶液之物性分析 74 5-1-1 表面張力 74 5-1-2黏度對剪切速率關係 75 5-1-3儲存模數(G’)與損失模數(G”)對頻率之關係 78 5-2 CMC塗佈實驗 83 5-2-2 塗佈間隙效應 85 5-2-3分子量與分子結構的影響 88 陸、結論 90 柒、參考文獻 92 附錄說明 95

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