นวัตกรรมสเปรย์เคลือบผิววัสดุด้วยโลหะออกไซด์สำหรับสะท้อนความร้อน

Abstract

งานวิจัยมีวัตถุประสงค์ในการเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนต ซึ่งเป็นวัสดุสะท้อนรังสีอินฟราเรดชนิดใหม่ด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบแขวนลอยโดยกลไกโยกย้ายไอโอดีน (เอ็มเอส ไอทีพี) สำหรับสะท้อนความร้อน ขั้นแรกทำการสังเคราะห์อนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตด้วยปฏิกิริยาสภาวะของแข็งของอะลูมิเนียมออกไซด์กับเหล็กออกไซด์ ทำการเคลือบอนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตที่เตรียมได้ด้วยกรดโอเลอิกที่อัตราส่วน 1 ต่อ 1 ทำให้อนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตมีความไม่ชอบน้ำและกระจายตัวในวัฏภาคอินทรีย์ได้ดี ขั้นที่สอง อนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตที่เคลือบด้วยกรดโอเลอิกจะถูกกักเก็บในเปลือกพอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-บิวทิลอะคริเลต-ไดไวนิลเบนซีน) (พี(เอ็มเอ็มเอ-บีเอ-ดีวีบี)) ที่เตรียมโดย เอ็มเอส ไอทีพี ใช้ปริมาณสูงสุดของอนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตที่เคลือบด้วยกรดโอเลอิกเป็น 30 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก พบว่าการใช้เอ็มเอ็มเอต่อบีเอต่อดีวีบีที่อัตราส่วน 40 ต่อ 40 ต่อ 20 ทำให้ได้ไมโครแคปซูลทรงกลมที่มีความเสถียรทางคอลลอยด์สูงและมีประสิทธิภาพการกักเก็บสูง (93 เปอร์เซ็นต์) ขั้นสุดท้าย สารแขวนลอยของไมโครแคปซูลที่เตรียมได้ถูกใช้เป็นสเปรย์และสามารถเคลือบลงบนวัสดุรองรับด้วยตัวเองได้ง่ายโดยปราศจากการใช้สารตัวเชื่อมภายนอกเนื่องจากมีส่วนของพีบีเอที่มีอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วต่ำเป็นองค์ประกอบในเปลือกพอลิเมอร์ พอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่ได้มีเปอร์เซ็นต์การเคลือบติดสูง (90 เปอร์เซ็นต์) มีการสะท้อนรังสีอินฟราเรดที่ดีใกล้เคียงกับของอนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตตั้งต้นนอกจากนี้ ประสิทธิภาพการควบคุมอุณหภูมิในเทอมของผลต่างอุณหภูมิของกระจก (15-16 องศาเซลเซียส) และเมทัลชีท (12-13 องศาเซลเซียส) ที่ถูกเคลือบด้วยพี(เอ็มเอ็มเอ-บีเอ-ดีวีบี)/อนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนต มีค่าสูงกว่าของกระจกและเมทัลชีทเปล่า (3-4 องศาเซลเซียส) อย่างมาก ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่าสามารถเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลกักเก็บอนุภาคไมโครไอรอนอะลูมิเนตที่มีประสิทธิภาพการกักเก็บสูงพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลที่ได้สามารถสะท้อนรังสีอินฟราเรดควบคุมอุณหภูมิและมีคุณสมบัติในการเคลือบลงบนวัสดุรองรับต่าง ๆ ด้วยตัวเองได้ดีมาก ซึ่งน่าจะเป็นตัวเลือกใหม่ที่ดีสำหรับงานด้านทำความเย็น

The research aims to prepare polymer microcapsules encapsulated iron aluminate (FeAl[subscript2]O[subscript4]) microparticles as new infrared (IR)-reflective materials by microsuspension iodine transfer polymerization (ms ITP) for heat reflection. Firstly, FeAl[subscript2]O[subscript4] microparticles were synthesized by a solid-state reaction of aluminum oxide with iron oxide. Then, the prepared FeAl[subscript2]O[subscript4] microparticles were coated with oleic acid (o-FeA[subscript2]O[subscript4]) at a ratio of 1: 1. This made the microparticles to be hydrophobic and well dispersed in the organic phase. Secondly, the coated o-FeAl[subscript2]O[subscript4] particles were encapsulated in the poly(methyl methacrylate-butyl acrylate-divinyl benzene) (P(MMA-BA-DVB)) shell prepared by ms ITP. A maximum 30 wt% of o-FeAl[subscript2]O[subscript4] particles was used. It was found that using MMA: BA: DVB at a ratio of 40: 40: 20 resulted in high colloidal stable spherical microcapsules and high encapsulation efficiency (93%). Finally, the obtained microcapsule suspension was used as a spray and easily self-coated onto the substrate without an external binder because of incorporating a low Tg PBA component in the polymer shell. The obtained polymer microcapsules showed a high percentage add-on (90%) with good IR reflection, close to that of the pristine FeAl[subscript2]O[subscript4] particles. Moreover, the temperature control efficiency in terms of [vartriangleT] of P(MMA-BA-DVB)/o-FeAl[subscript2]O[subscript4] -coated glass (15-16 degree Celsius) and metal sheets (12-13 degree Celsius) was much higher than that of the bare glass and metal sheets (3-4 degree Celsius). Therefore, it could be concluded that the polymer microcapsules can be prepared to encapsulate o-FeAl[subscript2]O[subscript4] with a high encapsulation efficiency. Also, the microcapsule obtained exhibited excellent IR reflection, temperature control, and self-coating property on various substrates. Thus, they could be a good novel candidate for cooling applications.