淡江大學化學工程與材料工程學系碩士班學位論文
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本實驗以原子轉移自由基聚合法 (Atom Transfer Radical Polymerization，ATRP)合成聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene fluoride, PVDF)與甲基丙烯酸甲酯(Methyl methacrylate , PMMA)之接枝共聚物(PVDF-g-PMMA)。利用紫外光-可見光吸收光譜儀(UV-Visible)，探討不同變因對於觸媒系統的影響。合成後的產物以傅利葉紅外線光譜儀(FTIR)與核磁共振光譜儀(NMR)證明接枝共聚物的合成。將此接枝共聚物混掺PMMA後利用乾式成膜法製備薄膜，以熱重損失分析儀(TGA)及微分掃瞄熱分析儀(DSC)測量接枝混掺膜之熱性質的變化。進一步以索式萃取法製備多孔性薄膜後，以廣角X光繞射儀(XRD)、小角度X光散射儀(SAXS)與場發射電子顯微鏡(FESEM)探討薄膜的結構與物性。
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本研究將丁基橡膠與馬來酸酐以化學自由基起始反應，將馬來酸酐接枝於丁基橡膠上，且經由FTIR、末端基滴定分析鑑定後，證實其確實完成接枝反應。其後將丁基橡膠接馬來酸酐接枝馬來酸酐改質橡膠當作相容劑，加入丁基橡膠與有機黏土之溶液摻混系統，並以傳統加硫程序，製備丁基橡膠/奈米黏土複合材料。 經由XRD、TEM分析鑑定可知，丁基橡膠接馬來酸酐接枝馬來酸酐確實可提升有機黏土於丁基橡膠中之分散性。而由TGA、透氧率、DMA及拉力等分析後可確定，丁基橡膠黏土奈米複合材料之熱穩定性、阻氣性與機械性質由於有機黏土分散性的提升也大幅提升。且當丁基橡膠接馬來酸酐添加量達18phr，以及有機黏土添加量達7.5phr時，丁基橡膠各項性質有最佳提升。
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本研究是利用薄膜阻塞模式，分析不同之薄膜對微過濾中之薄膜阻塞與粒子結垢之影響。在實驗中採用平均孔徑相近的三種不同薄膜，分別為 Millipore 公司生產的 Isopore、Durapore 和 MF-Millipore 薄膜，進行 PMMA 粒子懸浮液之恆壓過濾，藉以探討三者間之薄膜阻塞模式與過濾阻力之差異性。本研究基於薄膜阻塞模式的分析建立了薄膜阻塞圖，來關聯阻塞指數、過濾速率與累積粒子量之間的關係。阻力係數並可關聯成阻塞指數的單一函數。由分析結果可知：薄膜阻塞發生在過濾剛開始的一段期間，而當過濾速率或累積粒子量達到臨界值時，阻塞指數會突然下降到零，此時便可改用濾餅過濾模式來解釋。在相同濾速下，MF 薄膜最容易被阻塞，而 Isopore 因為膜孔密度較低而有次高的阻塞指數。若是粒子累積量相同，則 Isopore 有最高的阻塞指數，Durapore 次之，而 MF 膜最低。比較三種薄膜的臨界值發現：MF 膜的臨界點發生在較低之累積粒子量與較高之濾速，其次為 Durapore，而 Isopore 的臨界點則累積粒子量為最高、濾速為最低。造成此種差異是因為薄膜表面形態與孔道結構的差異所致。
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本研究以生物可分解塑膠PHBHHx作為載體，利用雙乳化(Double emulsion, W1/O/W2)溶劑揮發法製造奈米微粒。首先利用NMR、FTIR對PHBHHx做結構鑑定，確認其HHx含量，並且測量分子量和熱性質。利用雙乳化溶劑揮發法製備微粒，內部水相(W1)、油相(O, CHCl3)及外部水相(W2)的體積比為1:5:30，同時於外部水相添加界面活性劑及不同含量之PVA增稠劑，利用超音波細胞破碎機進行乳化，溶劑揮發完畢後，乳液中微粒之粒徑在200-300nm之間，隨著PVA含量從0.2%增加至1%，粒徑從296nm減小至205nm。另外實驗也發現在相同條件下，利用HHx含量為10%之PHBHHx共聚物作為載體所得到之微粒粒徑稍微小於以HHx含量為5%之PHBHHx共聚物作為載體所得之微粒，這是由於PHBHHx10的分子量小於PHBHHx5，而造成油相黏度減小，若降低PHBHHx在油相中之濃度，則由於黏度之降低，也可減小微粒之粒徑。 最後選擇HHx含量為10%的PHBHHx作為載體去包覆鹽酸四環素或稱四環素鹽酸鹽(tetracycline hydrochloride)，利用ATR-FTIR分析微粒，可以得知在微粒的表面上有藥物的殘留，而隨著藥物添加量的增加，殘留量越多。藉由TGA分析發現，PHBHHx的熱裂解溫度約在280oC，而包覆藥物的微粒熱裂解溫度提昇了20 oC。計算不同藥物包覆量微粒的產率(yield，%)、微粒內藥物的含量(loading，%)、包覆率(encapsulation efficiency，%)，所得微粒產率在71-86%之間，承載率在3.5-2.2%之間，而包覆率則在26-54%之間，並且隨著藥物添加量的增加而降低。 將不同藥物含量的微粒置於透析袋中於去離子水中釋放，所有的微粒呈現出非常輕微的突釋現象。藥物釋放過程中，當微粒所含的藥物量越多釋放速率越快，且微粒的釋放屬於一階段模式的釋放行為，80%的藥物都於此階段釋放。
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本研究主要是以幾丁聚醣(CS)為材料，先利用鄰苯二甲酸酐和幾丁聚醣的胺基反應，藉以保護具有生物活性的胺基以及增加幾丁聚醣在有機溶劑中的溶解性；接著利用3-異丙烯基-α,α-二甲基卞基異氰酸鹽（TMI）與經鄰苯二甲酸酐修飾後的幾丁聚醣上的-OH基反應，使幾丁聚醣擁有雙鍵。再利用聯胺水溶液反應以去除鄰苯二甲酸酐保護基而得到我們所需的產物（CS-TMI），再將此產物加入不同比例的氮-異丙基丙烯醯胺單體，利用光聚合反應聚合形成幾丁聚醣接枝聚氮-異丙基丙烯醯胺共聚物。利用FTIR、NMR可以知道利用苯酸酐保護了大量的胺基、並且成功的接上TMI於幾丁聚醣醣環的-OH上，並留有雙鍵，利用元素分析可以知道 TMI 的取代度為0.25。利用重量法計算幾丁聚醣接枝聚氮-異丙基丙烯醯胺共聚物的單體轉化率、接枝效率及接枝比值，結果發現單體轉化率和接枝比值隨著單體添加量的增加而增加，最大的接枝比值可以到達3.42，而接枝效率則都維持在90％左右。所合成出來的共聚物同時擁有溫度敏感性以及酸鹼敏感性。將此共聚物進行結構分析、熱分析、膨潤比、LCST、細胞培養等測試。測試結果顯示此共聚物為接枝型共聚物，由於擁有幾丁聚醣鏈段，在酸性環境下膨潤性最大，而溫度敏感性則隨著PNIPAAm接枝量的增加而越明顯，共聚物的LCST值則和純的PNIPAAm一樣維持在32oC，並且無細胞的毒性。
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本文前段所研究單元為，單行程與雙行程交流系統在薄膜透析中加入外回流裝置的影響，其中雙行程中為透餘相取雙通道並分為A-B與B-A兩種。在回流操作的影響下，試著增加流體速度克服因為回流時而與入口進料混合而降低了質傳驅動力(濃度的不同)，並考慮能得到多少的改善現象。後段的薄膜萃取中，同樣是在較大的進料體積流率或較高的進料濃度下可得到改善的現象，這些都可在理論中完整驗證出來。在薄膜萃取雙行程部份為透餘相與透析相皆為雙通道與透析系統中雙行程部分只有透餘相雙通道有所區別。在單行程與雙行程兩種系統比較上，單行程回流質傳已可達到改善現象，而在同樣條件下的雙行程系統中，雙行程模式可更提供流體速度的增加，使雙行程系統能比單行程系統更提高了質傳效果。結論為在此兩種理論研究結果可證明提高濃度、提高兩相體積流率皆能有效地提高質傳效率。
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關於平板薄膜透析操作之質傳問題在理論上可以類比於平板式熱交換器的熱傳方式。本文主要探討回流裝置的加入對於平板式薄膜透析系統的改善情形，薄膜透析的外回流效益是在並流的單行程雙相及雙行程的透餘相模式中研究下運作。藉由回流操作產生因流速增加所得到的可期效益中大量的效能增進是可以做到的。由於進料的再混合，回流操作克服了減少質量傳送驅動力(濃度差)會產生的負面效益。回流可以增加薄膜透析的效能，特別是對於具有大進料體積流率的流體，或者是高濃度的進料溶液。再者，雙行程操作比單行程更有效益，因為流速的增加會使質量傳送係數增加。
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本研究主要探討混合微粒子懸浮液之掃流薄膜過濾特性，實驗系統為0.15和0.8μm之聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）粒子混合溶液，進行過濾操作，以薄膜阻擋懸浮液中PMMA粒子。探討懸浮液成分、液體速度、氣體速度、薄膜傾斜角度和操作壓力等濾速之影響，以尋求提升掃流薄膜過濾之效能。除此之外，研究中還進行濾餅之粒徑分佈分析，以瞭解操作條件對濾餅組成之影響。 實驗結果顯示：（1）於掃流過濾中，提高液體掃流流速，對濾速提升之效果不佳。（2）多相流動能有效的提升過濾效能。（3）薄膜傾斜角度為180°時，掃流速度對濾速提升之效果明顯。（4）比較不同成分懸浮液之濾速，懸浮液成分中小粒徑粒子含量越高則濾速越低。（5）粒徑較大之粒子較容易被掃流流體帶走。