Développement de revêtements acryliques à haute efficacité énergétique

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Depuis plusieurs décennies, l’accroissement de la performance des finis demeure l’une des principales requêtes des décideurs en bâtiment. Il s’agit d’un défi majeur pour l’industrie du bois qui doit négocier avec un matériau qui, bien que très attrayant, est composé de matière organique sensible aux attaques photochimiques et biologiques, en plus d’être poreux et mou. Or, de récentes avancées suggèrent que les finis pourraient accomplir, outre leurs rôles de protection usuels, des fonctions innovantes telles que l'auto-nettoyage et le contrôle passif de l’énergie. Des revêtements réfléchissant les infrarouges et limitant par le fait même les coûts en climatisation ont été développés et sont maintenant exigés dans plusieurs régions chaudes, telles que la Californie et la Grèce. Ces finis ne sont malencontreusement pas adaptés au climat canadien qui est dominé par des périodes froides pendant lesquelles les batiments doivent être chauffés. L'application de finis absorbant et réfléchissant les infrarouges (la chaleur) de façon transitoire permettrait de limiter les coûts en chauffage et en climatisation des ménages canadiens. Des revêtements acryliques extérieurs pour le bois à haute efficacité énergétique adaptés au climat canadien seront développés par le programme proposé. Ces revêtements permettront d'absorber les infrarouges, c'est-à-dire la chaleur, en période froide et réfléchiront ces derniers en période chaude. La température extérieure transitoire entre l'absorption et la réflection des infrarouges sera fixée à 18oC. Selon plusieurs études, il s'agit de le température transitoire entre un besoin en climatisation et en chauffage. Ces revêtements seront basés sur l'utilisation du dioxyde de vanadium (VO2), un matériau thermochrome qui peut absorber ou encore réfléchir les infrarouges, et ce fonction de la température. Des nanoparticules de dioxyde de vanadium (VO2) seront préparées à l'aide d'un procédé en solution basé sur l'utilisation du métavanadate d’ammonium. Celles-ci seront dopées avec du tungstène et du molybdène afin de diminuer la température de transition entre l'état semi-conducteur et l'état métallique qui est de 68oC pour le dioxyde de vanadium pur. Une fois ces nanoparticules synthétisées et caractérisées afin d'en déterminer la taille, la morphologie et la température de transition, elles seront encapsulées grâce à la polymérisation par mini-émulsion au coeur de nanoparticules acryliques. De cette façon, les nanoparticules de VO2 seront protégées du milieu environnant et leur effet thermochrome perdurera. Les monomères qui seront utilisés afin de faire la synthèse de la résine acrylique sont le butyl acrylate, le méthacrylate de méthyle et l’acide acrylique. Le ratio BA/MMA sera varié afin d’obtenir une température de transition de 10-15oC, optimale pour les finis extérieurs.Des formulations de finis acryliques extérieurs en phase aqueuse pour le bois seront préparées à partir des résines nanocomposites thermochromes développées. Une version claire de ce fini sera préparée, de même qu’une version opaque noire. La performance de ces revêtements sera évalué selon deux critères principaux: l'efficacité du comportement thermochrome et la résistance au vieillissement des finis. L’impact de ces finis sur les besoins en climatisation et en chauffage d'installations réelles (ex. maison) sera évalué ultérieurement.