Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Preparation of silane modified polyacrylate by seeded emulsion polymerization for water repellent coating application
Year (A.D.)
2019
Document Type
Thesis
First Advisor
นันทนา จิรธรรมนุกูล
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Material Science (ภาควิชาวัสดุศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาเอก
Degree Discipline
วัสดุศาสตร์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2019.1566
Abstract
งานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันเพื่อนำมาใช้เป็นองค์ประกอบในสารเคลือบผิวสำหรับงานด้านการสะท้อนน้ำโดยเตรียมผ่านกระบวนการซีดอิมัลชัน และงานวิจัยนี้ได้นำไซโคลไซล็อกเซน (R-D4) ที่ได้จากกระบวนการรีไซเคิลซิลิโคนมาใช้เป็นสารตั้งต้นในการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันโดยใช้สารคู่ควบไซเลน (silane coupling agent) มาทำปฏิกิริยากับอะคริเลตมอนอเมอร์และไซโคลไซล็อกเซน โดยในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาผลกระทบของการแปรเปลี่ยนอุณหภูมิ เวลา ชนิดของสารคู่ควบไซเลน 2 ชนิดได้แก่ ไวนิลไตรเอท็อกซีไซเลน (vinyltriethoxysilane, VTES) และ 2-(เมทาอริโลอิลโพรพิล) ไตรเมท็อกซีไซเลน (2-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate, MPTMS) และปริมาณสารคู่ควบที่ใช้ในการทำปฏิกิริยา ต่อสมบัติทางกายภาพของพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันและฟิล์มแห้งของอิมัลชัน ผลที่ได้พบว่าพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันเตรียมได้โดยใช้สารคู่ควบไซเลนปริมาณร้อยละ 5-9 โดยน้ำหนัก ที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียสเป็นเวลา 7 ชั่วโมง ภายใต้บรรยากาศไนโตรเจน และฟิล์มแห้งของอิมัลชันที่ได้มีสมบัติความไม่ชอบน้ำเพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาณไซเลนเพิ่มขึ้น โดยพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ VTES ปริมาณร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก ให้ฟิล์มที่มีความไม่ชอบน้ำมากกว่าพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วย MPTMS ในปริมาณที่เท่ากัน โดยสมบัติความไม่ชอบน้ำเป็นสมบัติสำคัญสมบัติหนึ่งของฟิล์มซึ่งวัดได้จากค่ามุมสัมผัสของหยดน้ำบนพื้นผิวฟิล์ม พบว่าฟิล์มจากพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ VTES ปริมาณร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก มีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 104.65º ขณะที่ฟิล์มจากพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่เตรียมด้วยสารคู่ควบ MPTMS ในปริมาณเท่ากัน มีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 92.04º ดังนั้นจึงนำพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่ดัดแปรด้วยสารคู่ควบ VTES ร้อยละ 9 โดยน้ำหนัก ไปใช้เตรียมสารเคลือบผิวเชิงประกอบเพื่อช่วยเพิ่มสมบัติความไม่ชอบน้ำ และได้ศึกษาผลกระทบของการแปรเปลี่ยนอัตราส่วนโดยโมลของสารคู่ควบไซเลนต่อไซโคลไซล็อกเซนในการเตรียมพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชัน ปริมาณและชนิดของฟูมซิลิกา ปริมาณและชนิดของออแกโนเคลย์ในสูตรสารเคลือบผิวเชิงประกอบ รวมถึงการศึกษารูปแบบของการเคลือบด้วยวิธีการจุ่มในการขึ้นรูปฟิล์ม จำนวนครั้งในการจุ่มเพื่อขึ้นรูปฟิล์มสารเคลือบ และชนิดของวัสดุพื้นผิวที่ถูกเคลือบต่อสมบัติทางกายภาพของฟิล์มสารเคลือบผิวเชิงประกอบ ผลที่ได้พบว่าสารเคลือบผิวเชิงประกอบที่ประกอบด้วยพอลิอะคริเลตไซล็อกเซนอิมัลชันที่ใช้อัตราส่วนโดยโมลของสารคู่ควบไซเลนต่อไซโคลไซล็เซนในการเตรียมเป็น 1:3 (PASVT9-13) และมีการใช้ออแกโนเคลย์ (NC20A) ปริมาณ 10 phr ร่วมกับ ฟูมซิลิกา (FSH15) ปริมาณ 35 phr เมื่อทำการเคลือบลงบนพื้นผิวแก้วและแผ่นไฟเบอร์ซีเมนต์ด้วยการจุ่มเป็นจำนวน 4 ครั้ง ทำให้พื้นผิวแก้วและแผ่นไฟเบอร์ซีเมนต์ที่ผ่านการเคลือบมีค่ามุมสัมผัสน้ำเท่ากับ 151.34 º และ 150.88 º ตามลำดับ ซึ่งแสดงถึงพื้นผิวมีความไม่ชอบน้ำแบบยวดยิ่งที่มีผลทำให้พื้นผิวเคลือบเกิดการสะท้อนน้ำได้ดี
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
In this research, polyacrylatesiloxane (PAS) was prepared by seeded emulsion polymerization using the cyclosiloxanes (R-D4), obtained from silicone recycling, as a new reagent in PAS preparation. Moreover, in PAS preparation, silane coupling agents was used to modify polyacrylate to react with R-D4. Two different types of silane coupling agents, i.e. vinyltriethoxysilane (VTES) and 3-(trimethoxysilyl) propyl methacrylate (MPTMS) were varied in PAS preparation. The effect of temperature, time, the types of silane and silane contents used in PAS preparation were studied on the physical properties of PAS emulsion and its dried films. The results showed that the PAS emulsion can be prepared by using silane contents of 5-9% by wt at 80ºC for 7 hours under nitrogen atmosphere. It was found that the silane contents in PAS emulsion increased, the water contact angle increased resulting the hydrophobicity of coating films increased. Moreover, the coating films with VTES exhibited a higher water contact angle than those with MPTMS. Modified acrylic emulsion with VTES of 9% by wt provided water contact angle of 104.65° while the coating films with MPTMS showed lower water contact angle of 92.04°. Therefore, the PAS emulsion containing 9%wt of VTES was selected to prepare composite coating formulations to have hydrophobicity. The composite coating formulations were prepared by varying parameters such as the molar ratio of silane to R-D4 in PAS emulsion, amounts and types of fumed silica and organoclay, film fabrication methods (one pot and two pot), and types of substrates (glass and fiber cement board). Physical properties of composite coating films were investigated. The results showed that the composite coating films performed superhydrophobic surface with the one-pot coating formulation using 10 phr of organoclay (NC20A), 35 phr of fumed silica (FSH15) and PAS emulsion with 1:3 of mole ratios of VTES:R-D4 (PASVT9-13). The coating formulations were coated on glass and fiber cement board by dipping for 4 times. The water contact angles of glass surface and fiber cement surface coated with this composite coating formulation were 151.34 º and 150.88 º respectively.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ประมวลกิจจา, วีพอล, "การเตรียมพอลิอะคริเลตดัดแปรด้วยไซเลนโดยซีดอิมัลชันพอลิเมอไรเซชันเพื่อใช้ในงานเคลือบผิวสะท้อนน้ำ" (2019). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 10774.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/10774