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利用農業與工業廢棄物開發隔熱材料及氫氧基磷灰石之研究

為了解決貓王防水漆的問題，作者李坤衡 這樣論述：

封面內頁簽名頁中文摘要ABSTRACT誌謝目錄圖目錄表目錄符號說明第一章 前言 11.1 研究動機 11.2 研究目的 4第二章 文獻回顧 62.1都市熱島效應 62.2 建築隔熱的歷史發展 72.2.1 反照率、色彩及熱傳導與隔熱材料的關聯 102.2.2 廢棄物應用於隔熱材料 132.2.3 水產養殖業廢棄物用於隔熱塗料 142.2.4 農業廢棄物製作成混凝土用於建築行業 152.2.5 使用農業廢棄物作為新的建築物隔熱材料 162.2.6 各式農業廢棄物作為混凝土中的替代骨料 172.3 使用廢棄物製作隔熱材料之製造方法 222.4 氫氧基磷灰石 252.4

.1 天然氫氧基磷灰石 272.4.2 氫氧基磷灰石的性質 282.4.3 磷酸鈣 302.4.4 天然HAp的海洋資源 352.4.5 生物廢棄殼作為天然HAp來源 392.4.6萃取HAp的最佳處理參數 442.4.7 蛋殼廢物使用球磨製備HAp的方法 47第三章 實驗材料與方法 523.1 實驗材料 523.2 實驗藥品 593.3 實驗設備 613.3.1 高溫灰化爐 613.3.2 日照模擬平台 613.3.3 溫度擷取系統 623.3.4 光強度計 633.3.5 數位式千分測厚規 643.3.6 FE-SEM 熱場發射掃描電子顯微鏡 643.3.

7 傅立葉紅外線光譜儀(FT-IR) 653.3.8 X光繞射結構分析儀(XRD) 663.3.9 紫外-可見-近紅外分光光譜儀 683.3.10 行星式球磨機 693.4實驗方法 703.4.1選定測試用錏平板種類 703.4.2 模擬陽光照射選出有潛力成為隔熱素材之廢棄物 713.4.3 模擬陽光照射不同百分比有潛力隔熱素材之廢棄物 713.4.4 模擬陽光照射不同層數有潛力隔熱素材之廢棄物 723.4.5 模擬陽光照射市售油漆混合有潛力隔熱素材之廢棄物 743.4.6 FE-SEM 熱場發射掃描電子顯微鏡實驗過程 763.4.7 X光繞射結構分析之成分分析(XRD)

773.4.8 反射率分析 793.5 合成氫氧基磷灰石 793.5.1 DSHAP方法合成HAp 803.5.2 WMSHAP方法合成HAp 803.5.3 BHHAP方法合成HAp 804.1 隔熱效果測試 824.2 各種類錏平板背景值試驗 834.2.1 錏平板長時間照射的溫度變化 834.2.2 熱電偶誤差測試 844.2.3錏平板於不同溫度下的溫差變化 854.2.4 雙霧面、雙亮面及霧亮面錏平板導熱測試 884.2.5 雙霧面及雙亮面錏平板塗布白漆導熱測試 904.2.6 雙霧面錏平板塗布樹脂導熱測試 924.3 模擬陽光照射有潛力成為隔熱素材之廢棄

物 934.3.1 不同溫度煅燒的淺色系樣品隔熱效果試驗 944.3.2 不同煅燒溫度的暗色系樣品隔熱效果試驗 974.4 模擬陽光照射不同百分比有潛力成為隔熱素材之廢棄物 1104.5模擬陽光照射不同層數有潛力成為隔熱素材之廢棄物 1144.6模擬陽光照射市售油漆混合有潛力隔熱素材之廢棄物 1204.7 FE-SEM 場發射掃描式電子顯微鏡分析 1224.8 XRD晶體結構分析 1334.9 農工業廢棄物煅燒改質粉末之反射率 1414.9.1 市售防曬產品之填充料反射率測定 1414.9.2農工業廢棄物煅燒改質粉末之反射率測定 1444.10農工業廢棄物合成之HAp F

TIR官能基分析 1554.11農工業廢棄物合成之HAp XRD晶體結構分析 1614.11.1 不同溫度煅燒蝸牛殼使用不同合成方法合成HAp之 X射線繞射光譜 1614.11.2 不同溫度煅燒牡蠣殼使用不同合成方法合成HAp之X射線繞射光譜 1674.11.3 不同溫度煅燒蛋殼使用不同合成方法合成HAp之X射線繞射光譜 1714.11.4 不同溫度煅燒蛤蜊殼使用不同合成方法合成HAp之X射線繞射光譜 1764.12農工業廢棄物合成之HAp 的SEM表面結構分析 1814.12.1 使用DSHAP方法合成HAp之SEM型態分析 1814.12.2 使用BHHAP方法合成HAp之

SEM型態分析 1874.13農工業廢棄物合成之HAp 反射率測定 192第五章 結論 2065.1結論 206參考文獻 218圖目錄Figure 1-1. 研究架構 4Figure 2-2. 至2016年每年生物隔熱相關領域研究論文數量 8Figure 2-3. 與生物隔熱相關研究文獻 10Figure 2-4. 各類工業廢棄物百分比 16Figure 2-5. 花生殼破碎 19Figure 2-6. 鋸木屑 20Figure 2-7. 巨型蘆葦及其灰渣 21Figure 2-8. 稻殼和其灰渣 22Figure 2-9. 各類生物隔熱材料研究論文統計 24Fig

ure 2-10. 天然HAp合成方法總結 28Figure 2-11. 從生物廢棄殼萃取的HAp之SEM圖 43Figure 2-12. 球磨用於蛋殼廢棄物的文章數量 48Figure 2-13. 蛋殼內部構造示意圖 49Figure 2-14. 機械化學的各種應用 50Figure 3-15. 各種廢棄物原料 53Figure 3-16. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉 53Figure 3-17. 不同溫度煅燒牡蠣殼粉 54Figure 3-18. 不同溫度煅燒珪藻土 54Figure 3-19. 不同溫度煅燒蛋殼粉 55Figure 3-20. 不同溫度煅燒玻璃粉 55Fi

gure 3-21. 不同溫度煅燒碳黑 56Figure 3-22. 不同溫度煅燒咖啡渣 56Figure 3-23. 不同溫度煅燒沉香子外殼 57Figure 3-24. 不同溫度煅燒可哥豆夾 57Figure 3-25. 虹牌白色調合漆及龍牌水性水泥漆 58Figure 3-26. 日本GAINA隔熱塗料 58Figure 3-27. 貓王B1-222白色抗熱防水膠 59Figure 3-28. 虹牌0440200W隔熱防水漆 59Figure 3-29. 高溫灰化爐 61Figure 3-30. 日照模擬平台 62Figure 3-31. 溫度擷取裝置及熱電偶式溫度計

63Figure 3-32. 光強度計 63Figure 3-33. 數位式千分測厚規 64Figure 3-34. FE-SEM 熱場發射掃描電子顯微鏡外觀 65Figure 3-35. 本實驗採用之日本島津FTIR-8400S 66Figure 3-36. 高解析X光繞射儀 68Figure 3-37. UV-2600分光光度計 68Figure 3-38. FRITSCH PULVERISETTE 6 行星式球磨機 69Figure 3-39. 實驗所使用之錏平板 70Figure 3-40. 雙亮面錏平板塗布不同層數市售隔熱漆 73Figure 3-41. 市售油

漆混合1200℃煅燒蝸牛殼粉 74Figure 3-42. 市售油漆混合未煅燒珪藻土 75Figure 3-43. 市售油漆混合未煅燒蛋殼粉 75Figure 3-44. 市售油漆混合1200℃煅燒蛋殼粉 76Figure 3-45. SEM拍攝過程之局部照片 77Figure 3-46. 檢測分析流程 78Figure 4-1. 錏平板長時間照射的溫度變化 84Figure 4-2. 錏平板長時間照射的溫度平均偏差 85Figure 4-3. 錏平板於40℃的導熱測試 86Figure 4-4. 錏平板於50℃的導熱測試 87Figure 4-5. 錏平板於60℃的導熱測

試 87Figure 4-6. 雙霧面及雙亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-7. 霧亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-8. 雙霧面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-1. 錏平板長時間照射的溫度變化 84Figure 4-2. 錏平板長時間照射的溫度平均偏差 85Figure 4-3. 錏平板於40℃的導熱測試 86Figure 4-4. 錏平板於50℃的導熱測試 87Figure 4-5. 錏平板於60℃的導熱測試 87Figure 4-6. 雙霧面及雙亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-7. 霧亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-

8. 雙霧面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-9. 雙亮面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-10. 雙霧面錏平板塗布樹脂導熱測試 92Figure 4-11. 日本隔熱漆隔熱效果測試 99Figure 4-12. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蝸牛殼粉前後隔熱效果 100Figure 4-13. 錏平板塗布不同溫度煅燒之牡蠣殼粉隔熱效果測試 101Figure 4-14. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蛋殼粉隔熱效果測試 102Figure 4-15. 錏平板塗布不同溫度煅燒之咖啡渣隔熱效果測試 103Figure 4-16. 錏平板塗布不同溫度煅燒之沉香子外殼隔熱

效果測試 104Figure 4-17. 錏平板塗布不同溫度煅燒之可可豆夾隔熱效果測試 105Figure 4-18. 錏平板塗布不同溫度煅燒之珪藻土前後隔熱效果測試 106Figure 4-19. 錏平板塗布不同溫度煅燒之玻璃粉隔熱效果測試 107Figure 4-20. 錏平板塗布不同溫度煅燒之碳黑隔熱效果測試 108Figure 4-21. 錏平板塗布不同樣品前後屋外隔熱溫差比較 109Figure 4-22. 錏平板塗布不同樣品前後屋內隔熱溫差比較 109Figure 4-23. 雙霧面錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度蝸牛殼粉隔熱效果測試 111Figure 4-24.

雙霧面錏平板塗布不同百分比1200℃煅燒牡蠣殼粉隔熱效果測試 112Figure 4-25. 雙霧面錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度珪藻土隔熱效果測試 112Figure 4-26. 雙霧面錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度蛋殼粉隔熱效果測試 113Figure 4-27. 使用過雙霧面錏平板 113Figure 4-28. 雙霧面錏平板使用前後塗布1200℃煅燒蛋殼粉隔熱效果測試 114Figure 4-29. 雙亮面錏平板塗布不同層數(厚度)樣品隔熱效果測試(均溫) 117Figure 4-30. 雙亮面錏平板塗布不同層數(厚度)樣品隔熱效果測試(溫差) 118Figure

4-31. 熱能與隔熱層隔熱機制示意 119Figure 4-32. 隔熱塗料隔熱機制示意 119Figure 4-33. 隔熱材料與市售由漆混合隔熱效果 121Figure 4-34. 隔熱材料與調合漆混合之凝結現象 121Figure 4-35. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉之SEM影像 124Figure 4-36. 不同溫度煅燒牡蠣殼粉之SEM影像 125Figure 4-9. 雙亮面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-10. 雙霧面錏平板塗布樹脂導熱測試 92Figure 4-11. 日本隔熱漆隔熱效果測試 99Figure 4-12. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蝸

牛殼粉前後隔熱效果 100Figure 4-13. 錏平板塗布不同溫度煅燒之牡蠣殼粉隔熱效果測試 101Figure 4-14. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蛋殼粉隔熱效果測試 102Figure 4-15. 錏平板塗布不同溫度煅燒之咖啡渣隔熱效果測試 103Figure 4-16. 錏平板塗布不同溫度煅燒之沉香子外殼隔熱效果測試 104Figure 4-17. 錏平板塗布不同溫度煅燒之可可豆夾隔熱效果測試 105Figure 4-18. 錏平板塗布不同溫度煅燒之珪藻土前後隔熱效果測試 106Figure 4-19. 錏平板塗布不同溫度煅燒之玻璃粉隔熱效果測試 107Figure

4-1. 錏平板長時間照射的溫度變化 84Figure 4-2. 錏平板長時間照射的溫度平均偏差 85Figure 4-3. 錏平板於40℃的導熱測試 86Figure 4-4. 錏平板於50℃的導熱測試 87Figure 4-5. 錏平板於60℃的導熱測試 87Figure 4-6. 雙霧面及雙亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-7. 霧亮面錏平板導熱測試 89Figure 4-8. 雙霧面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-9. 雙亮面錏平板塗布白漆導熱測試 91Figure 4-10. 雙霧面錏平板塗布樹脂導熱測試 92Figure 4-11. 日本隔

熱漆隔熱效果測試 99Figure 4-12. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蝸牛殼粉前後隔熱效果 100Figure 4-13. 錏平板塗布不同溫度煅燒之牡蠣殼粉隔熱效果測試 101Figure 4-14. 錏平板塗布不同溫度煅燒之蛋殼粉隔熱效果測試 102Figure 4-15. 錏平板塗布不同溫度煅燒之咖啡渣隔熱效果測試 103Figure 4-16. 錏平板塗布不同溫度煅燒之沉香子外殼隔熱效果測試 104Figure 4-17. 錏平板塗布不同溫度煅燒之可可豆夾隔熱效果測試 105Figure 4-18. 錏平板塗布不同溫度煅燒之珪藻土前後隔熱效果測試 106Figure 4

-19. 錏平板塗布不同溫度煅燒之玻璃粉隔熱效果測試 107Figure 4-20. 錏平板塗布不同溫度煅燒之碳黑隔熱效果測試 108Figure 4-21. 錏平板塗布不同樣品前後屋外隔熱溫差比較 109Figure 4-22. 錏平板塗布不同樣品前後屋內隔熱溫差比較 109Figure 4-23. 雙霧面錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度蝸牛殼粉隔熱效果測試 111Figure 4-24. 雙霧面錏平板塗布不同百分比1200℃煅燒牡蠣殼粉隔熱效果測試 112Figure 4-25. 雙霧面錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度珪藻土隔熱效果測試 112Figure 4-26. 雙霧面

錏平板塗布不同百分比不同煅燒溫度蛋殼粉隔熱效果測試 113Figure 4-27. 使用過雙霧面錏平板 113Figure 4-28. 雙霧面錏平板使用前後塗布1200℃煅燒蛋殼粉隔熱效果測試 114Figure 4-29. 雙亮面錏平板塗布不同層數(厚度)樣品隔熱效果測試(均溫) 117Figure 4-30. 雙亮面錏平板塗布不同層數(厚度)樣品隔熱效果測試(溫差) 118Figure 4-31. 熱能與隔熱層隔熱機制示意 119Figure 4-32. 隔熱塗料隔熱機制示意 119Figure 4-33. 隔熱材料與市售由漆混合隔熱效果 121Figure 4-34. 隔

熱材料與調合漆混合之凝結現象 121Figure 4-35. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉之SEM影像 124Figure 4-36. 不同溫度煅燒牡蠣殼粉之SEM影像 125Figure 4-37. 不同溫度煅燒珪藻土之SEM影像 126Figure 4-38. 不同溫度煅燒蛋殼粉之SEM影像 127Figure 4-39. 不同溫度煅燒玻璃粉之SEM影像 128Figure 4-40. 不同溫度煅燒咖啡渣之SEM影像 129Figure 4-41. 不同溫度煅燒沉香子外殼之SEM影像 130Figure 4-42. 不同溫度煅燒可哥豆夾之SEM影像 131Figure 4-43.

不同溫度煅燒碳黑之SEM影像 132Figure 4-44. 未煅燒蝸牛殼之X射線衍射光譜 135Figure 4-45. 600℃煅燒蝸牛殼之X射線衍射光譜 135Figure 4-46. 1200℃煅燒蝸牛殼之X射線衍射光譜 136Figure 4-47. 未煅燒牡蠣殼之X射線衍射光譜 136Figure 4-48. 600℃煅燒牡蠣殼之X射線衍射光譜 137Figure 4-49. 1200℃煅燒牡蠣殼之X射線衍射光譜 137Figure 4-50. 未煅燒蛋殼之X射線衍射光譜 138Figure 4-51. 600℃煅燒蛋殼之X射線衍射光譜 138Figure 4-

52. 1200℃煅燒蛋殼之X射線衍射光譜 139Figure 4-53. 未煅燒珪藻土之X射線衍射光譜 139Figure 4-54. 600℃煅燒珪藻土之X射線衍射光譜 140Figure 4-55. 1200℃煅燒珪藻土之X射線衍射光譜 140Figure 4-56. 不同市售防曬材料反射率測定 143Figure 4-57. 不同市售美妝防曬材料反射率測定 144Figure 4-58. 不同溫度處理蝸牛殼粉反射率測定 150Figure 4-59. 不同溫度處理牡蠣殼粉反射率測定 151Figure 4-60. 不同溫度處理珪藻土反射率測定 151Figure 4-

61. 不同溫度處理蛋殼粉反射率測定 152Figure 4-62. 不同溫度處理玻璃粉反射率測定 152Figure 4-63. 不同溫度處理碳黑反射率測定 153Figure 4-64. 不同溫度處理咖啡渣反射率測定 153Figure 4-65. 不同溫度處理沉香子外殼反射率測定 154Figure 4-66. 不同溫度處理可哥豆夾反射率測定 154Figure 4-67. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉使用不同合成方法合成HAp顆粒之FTIR吸收光譜 157Figure 4-68. 不同溫度煅燒牡蠣殼粉使用不同合成方法合成HAp顆粒之FTIR吸收光譜 158Figure 4-69

. 不同溫度煅燒蛋殼粉使用不同合成方法合成HAp顆粒之FTIR吸收光譜 159Figure 4-70. 不同溫度煅燒蛤蜊殼粉使用不同合成方法合成HAp顆粒之FTIR吸收光譜 160Figure 4-71. 未煅燒蝸牛殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 165Figure 4-72. 600℃煅燒蝸牛殼粉使用不同方法方法合成HAp之X射線繞射光譜 166Figure 4-73. 1200℃煅燒蝸牛殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 166Figure 4-74. 未煅燒牡蠣殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 170Figure 4-75. 600℃煅燒牡蠣殼粉

使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 170Figure 4-76. 1200℃煅燒牡蠣殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 171Figure 4-77. 未煅燒蛋殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 175Figure 4-78. 600℃煅燒蛋殼粉使用DSHAP方法合成HAp之X射線繞射光譜 175Figure 4-79. 1200℃煅燒蛋殼粉使用DSHAP方法合成HAp之X射線繞射光譜 176Figure 4-80. 未煅燒蛤蜊殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 180Figure 4-81. 600℃煅燒蛤蜊殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜

180Figure 4-82. 1200℃煅燒蛤蜊殼粉使用不同方法合成HAp之X射線繞射光譜 181Figure 4-83. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉使用DSHAP方法合成Hap之SEM圖 183Figure 4-84. 不同溫度煅燒牡犡殼粉使用DSHAP方法合成Hap之SEM圖 184Figure 4-85. 不同溫度煅燒蛋殼粉使用DSHAP方法合成Hap之SEM圖 185Figure 4-86. 不同溫度煅燒蛤蜊殼粉使用DSHAP方法合成Hap之SEM圖 186Figure 4-87. 不同溫度煅燒蝸牛殼粉使用BHHAP方法合成Hap之SEM圖 188Figure 4-88.

不同溫度煅燒牡犡殼粉使用BHHAP方法合成Hap之SEM圖 189Figure 4-89. 不同溫度煅燒蛋殼粉使用BHHAP方法合成Hap之SEM圖 190Figure 4-90. 不同溫度煅燒蛤蜊殼粉使用BHHAPP方法合成Hap之SEM圖 191Figure 4-91. 未煅燒蝸牛殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 199Figure 4-92. 600℃煅燒蝸牛殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 200Figure 4-93. 1200℃煅燒蝸牛殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 200Figure 4-94. 未煅燒牡蠣殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 201Figure 4-

95. 600℃煅燒牡蠣殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 201Figure 4-96. 1200℃煅燒牡蠣殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 202Figure 4-97. 未煅燒蛋殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 202Figure 4-98. 600℃煅燒蛋殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 203Figure 4-99. 1200℃煅燒蛋殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 203Figure 4-100. 未煅燒蛤蜊殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 204Figure 4-101. 600℃煅燒蛤蜊殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 204Figure 4-102. 1200℃煅

燒蛤蜊殼粉生產之氫氧基磷灰石反射率測定 205表目錄Table 2‑1從不同天然來源萃取的HAp特性 30Table 2‑2 從海洋來源萃取HAp的方法 38Table 2‑3 從水生或海洋來源使用不同方法萃取的HAp的性質 38Table 2‑4從廢棄生物殼萃取HAp的方法 43Table 2‑5用於萃取純HAp的煅燒溫度 45Table 2‑6用於萃取純HAp的氫氧化鈉濃度 46Table 2‑7用於萃取HAp的組合方法 46Table 2‑8 利用蛋殼和球磨合成HAp的基本實驗條件 51Table 4‑1 不同市售防曬產品之填充料反射率 142Table 4‑2 不同

市售美妝防曬材料反射率測定 143Table 4‑3 不同溫度煅燒蝸牛殼粉之反射率 146Table 4‑4 不同溫度煅燒牡蠣殼粉之反射率 146Table 4‑5 不同溫度煅燒珪藻土之反射率 147Table 4‑6 不同溫度煅燒蛋殼粉之反射率 147Table 4‑7 不同溫度煅燒玻璃粉之反射率 148Table 4‑8 不同溫度煅燒碳黑之反射率 148Table 4‑9 不同溫度煅燒咖啡渣之反射率 149Table 4‑10 不同溫度煅燒沉香子外殼之反射率 149Table 4‑11 不同溫度煅燒可哥豆夾之反射率 150Table 4‑12 未煅燒蝸牛殼使用不同方法合

成HAp反射率 193Table 4‑13 600℃煅燒蝸牛殼使用不同方法合成HAp反射率 194Table 4‑14 1200℃煅燒蝸牛殼使用不同方法合成HAp反射率 194Table 4‑15 未煅燒牡蠣殼使用不同方法合成HAp反射率 195Table 4‑16 600℃煅燒牡蠣殼使用不同方法合成HAp反射率 195Table 4‑17 1200℃煅燒牡蠣殼使用不同方法合成HAp反射率 196Table 4‑18 未煅燒蛋殼使用不同方法合成HAp反射率 196Table 4‑19 600℃煅燒蛋殼使用不同方法合成HAp反射率 197Table 4‑20 1200℃煅燒蛋殼使

用不同方法合成HAp反射率 197Table 4‑21 未煅燒蛤蜊殼使用不同方法合成HAp反射率 198Table 4‑22 600℃煅燒蛤蜊殼使用不同方法合成HAp反射率 198Table 4‑23 1200℃煅燒蛤蜊殼使用不同方法合成HAp反射率 199