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普考申論題 106年 [化學工程] 工業化學概要

第 一 題

📖 題組:
為使加工生產的塑膠符合一些特性要求,會在塑膠加工時加入或多或少「添加劑」。請說明下列添加劑的功用:
📝 此題為申論題,共 3 小題

小題 (一)

加工安定劑(Stabilizer)(6 分)

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面對塑膠添加劑的考題,首先聯想塑膠在加工時面臨的嚴苛環境(高溫、高壓、高剪切力)。作答時應點出加工安定劑的核心任務是「防止熱降解與氧化」,並以條列式說明其在維持外觀、物理性質、中和副產物及穩定加工流動性上的具體功用,以獲取完整分數。

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【破題】 「加工安定劑(Stabilizer)」主要用於防止塑膠聚合物在加工過程(如押出、射出成型)中,因高溫、氧氣或機械剪切力作用而發生化學結構破壞與性質劣化。 【論述】

小題 (二)

防焰劑(Flame Retardant)(5 分)

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看到「防焰劑」,應直覺聯想其核心目的為「阻止或延緩塑膠燃燒」。答題時可從「燃燒三要素(熱、氧氣、可燃物)」切入,條列說明防焰劑如何透過吸熱冷卻、隔絕氧氣、稀釋可燃氣體或捕捉自由基等化學與物理機制來達成防焰功用。

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「防焰劑」(Flame Retardant)又稱阻燃劑,是指添加於塑膠材料中,用以提高其抗燃性、延緩燃燒速度、減少發煙量或防止火焰蔓延的化學添加物。 其主要功用與防焰機制包含以下四點: (1) 物理吸熱作用:防焰劑受熱時發生吸熱分解反應(如氫氧化鋁脫水),可大幅吸收燃燒產生的熱能,降低塑膠表面溫度至著火點以下。

小題 (三)

塑化劑(Plasticizer)(5 分)

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看到「塑化劑」,首先直覺聯想其最主要目的為「增加塑膠柔軟度與加工性」。答題時除了點出巨觀的用途(如降低熔融黏度、增加延展性),應進一步以微觀化學視角補充其作用機轉(降低玻璃轉化溫度Tg、削弱高分子鏈間作用力),並舉出常見實例(如PVC的應用與鄰苯二甲酸酯類),能讓短短5分的配分展現高度專業性並穩拿滿分。

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「塑化劑(Plasticizer)」主要用於改善高分子聚合物的柔軟度與加工性能,其主要功用與機轉包含: (1) 增加柔軟性與延展性:使原本堅硬的塑膠(如聚氯乙烯 PVC)變得柔軟,增加其柔韌度與抗衝擊性,擴展其工業與民生用途(如保鮮膜、水管、軟管、電線電纜皮)。 (2) 改善加工性能:加入塑化劑可降低高分子的熔點與熔融黏度,使其在較低溫度下即可進行押出或射出成型加工,提升流動性、減少加工能耗,並避免塑膠因高溫加工而裂解。

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