การเตรียมและวิเคราะห์สมบัติของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์/เฟอร์โรฟลูอิด เพื่อใช้เป็นวัสดุป้องกันการคายประจุจากไฟฟ้าสถิต Preparation and Characterization of Poly(vinyl alcohol)/ferrofluid Composite for Use as Anti Electrostatic Discharge Material

Abstract

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้ได้สังเคราะห์เฟอร์โรฟลูอิดโดยวิธีการตกตะกอนร่วมระหว่างไอออน (III) คลอไรด์ เฮกซะไฮเดรต และไอออน (II) คลอไรด์ เตตระไฮเดรต อัตราส่วน 2:1 ในสารละลายแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ และใช้เตตระเมทิล แอมโมเนียม-ไฮดรอกไซด์เป็นสารลดแรงตึงผิว พบว่าความหนืดของเฟอร์โรฟลูอิดที่สังเคราะห์ได้มีค่าเท่ากับ 6.5 cP โครงสร้างทางเคมีของอนุภาค Fe₃O₄ ในเฟอร์โรฟลูอิดถูกตรวจสอบโดยเทคนิคเอกซ์เรย์ ดิฟแฟรกชัน และฟูริเออร์ ทรานสฟอร์ม อินฟราเรด สเปกโทรสโคปี ลักษณะพื้นผิว การกระจายตัว และขนาดของอนุภาคของ Fe₃O₄ ศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จากนั้นนำเฟอร์โรฟลูอิดที่สังเคราะห์ได้มาใช้เป็นสารตัวเติมนำไฟฟ้า ในการเตรียมพอลิไวนิลแอลกอฮอล์/เฟอร์โรฟลูอิด คอมโพสิต โดยใช้ปริมาณเฟอร์โรฟลูอิด 0, 5, 10, 15 และ 20% w/w และใช้กลูตารัลดีไฮด์เป็นสารเชื่อมขวาง (0.5% w/w เทียบกับน้ำหนักของพอลิไวนิลแอลกอฮอล์) ศึกษาสมบัติของคอมโพสิตที่เตรียมขึ้น ได้แก่ สมบัติเชิงกลด้วยการทดสอบแรงดึง สัณฐานวิทยา ความต้านทานไฟฟ้าเชิงพื้นผิว และการบวมตัวในน้ำ เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เป็นวัสดุป้องกันการคายประจุจากไฟฟ้าสถิต ผลการทดลองที่ได้แสดงให้เห็นว่า คอมโพสิตที่สังเคราะห์ได้มีสมบัติเชิงกล สัณฐานวิทยา สภาพต้านทานไฟฟ้าเชิงพื้นผิว และการบวมตัวในน้ำ เปลี่ยนแปลงไปตามปริมาณของ Fe₃O₄ และคอมโพสิตที่เตรียมโดยใช้ปริมาณเฟอร์โรฟลูอิด 10% w/w เหมาะสมที่จะใช้เป็นวัสดุป้องกันการคายประจุจากไฟฟ้าสถิต

Abstract

In this project, ferrofluid was synthesized by a co-precipitation method between iron (III) chloride hexahydrate and iron (II) chloride tetrahydrate with a 2:1 ratio in ammonium hydroxide solution, using tetramethyl ammonium hydroxide as a surfactant. The synthesized ferrofluid exhibited the viscosity of 6.5 cP. The chemical structure of Fe₃O₄ particle was investigated using X-ray diffraction (XRD) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR). Scanning electron microscopy (SEM) analysis was carried out to study the surface, dispersion as well as particle size of Fe₃O₄. The synthesized ferrofluid was later used as a conductive filler in the preparation of polyvinyl alcohol/ferrofluid composites, at various ratios e.g., 0 ,5 ,10 ,15 and 20% w/w. Glutaraldehyde (0.5% w/w by weight of the polyvinyl alcohol) was used as a crosslinker. In order to evaluate the potential for use as anti-electrostatic discharge material, the properties of the prepared composites, such as mechanical properties, surface morphology, surface resistivity, and swelling ratio in water, were also investigated. The experimental results showed that the prepared composites exhibited the variation in mechanical properties, morphology, surface resistivity, and swelling ratio in water, depending on the Fe₃O₄ content. In conclusion, 10%w/w ferrofluid was the suitable amount for preparing the composite for use as anti-electrostatic discharge material.