Characterization and Textile Application of Microcapsules Containing /N-Octadecane and Produced From Nano Zinc Oxide Dopped Gelatin/Gum Arabic and Chitosan/Gum Arabic

Abstract

 In this study, gelatin/arabic gum/ nano zinc oxide and chitosan/arabic gum/ nano zinc oxide-walled microcapsules containing n-octadecane paraffin as core material were produced by the complex coacervation method. The aim of the study was to functionalize the wall structure of microcapsules by adding nano zinc oxide. For this aim, nano zinc oxide particles were added to the polymer structure used to form the microcapsule wall structure. The heat storage/releasing temperatures and capacities, morphology and chemical structures of the produced microcapsules were investigated by differential scanning calorimetry (DSC), optical microscope and scanning electron microscope (SEM), and by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, respectively. Elemental compositions of the microcapsules were investigated by SEM-EDX analysis. According to the analysis results, it was determined that microcapsules with spherical morphology, paraffin core and thermal energy storage/releasing property were successfully produced. In the study, the antibacterial activity resulting from the presence of nano zinc oxide in microcapsule structure was investigated by quantitative antibacterial test method. According to the test result, microcapsules exhibited antibacterial activity due to the nano zinc oxide added to their structures. Prepared microcapsules were applied to the cotton fabric by pad-dry-cure method and the presence of microcapsules on the fabric structure was proved by SEM analysis. Thermoregulation property of the fabrics was determined by T-History test.    

Keywords

• Microcapsules,n-octadecane,phase change material,nano zinc oxide,antibacterial activity

Nano Çinko Oksit Takviyeli Jelatin/Arap Zamkı ve Kitosan/Arap Zamkından Üretilen ve N-Oktadekan İçeren Mikrokapsüllerin Karakterizasyonu ve Tekstil Uygulaması

Abstract

Bu çalışmada, kompleks koaservasyon metodu ile çekirdek madde olarak n-oktadekan parafin içeren jelatin/arap zamkı/nano çinko oksit ve kitosan/arap zamkı/nano çinko oksit duvarlı mikrokapsüller üretilmiştir. Çalışmada amaç nano çinko oksit ilave ederek mikrokapsüllerin duvar yapısının fonksiyonelleştirilmesidir. Bu amaç için mikrokapsül duvar yapısını oluşturmak için kullanılan polimer yapıya nano çinko oksit partiküller ilave edilmiştir. Üretilen mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma sıcaklık ve kapasiteleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), morfolojileri optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop (SEM), kimyasal yapıları Fourier Transform Infrared (FT-IR) spektroskopisi ile incelenmiştir. Mikrokapsüllerin elementel bileşimleri SEM-EDX analizi ile araştırılmıştır. Analiz sonuçlarına göre küresel morfolojili, parafin çekirdek içeren, ısıl enerji depolama/yayma özellikli mikrokapsüllerin başarıyla üretildiği belirlenmiştir. Mikrokapsül yapısındaki nano çinko oksit varlığından kaynaklanan antibakteriyel aktivite kantitatif antibakteriyel test metodu ile araştırılmıştır. Test sonucuna göre mikrokapsüllerin yapılarına ilave edilen nano çinko oksitten dolayı antibakteriyel aktivite gösterdikleri tespit edilmiştir. Çalışmada üretilen mikrokapsüller emdirme metodu ile pamuklu kumaşa uygulanmış ve kumaş yapısında mikrokapsül varlığı SEM analizi ile teyit edilmiştir. Kumaşların sıcaklık düzenleme özelliği T-history testi ile tespit edilmiştir.  

Keywords

• Mikrokapsül,n-oktadekan,faz değiştiren madde,nano çinko oksit,antibakteriyel aktivite

References

1. Demirbağ, S., (2014), Kompleks Koaservasyon Metodu ile Isı Depolama Özellikli ve Güç Tutuşur Mikrokapsül Üretimi ve Tekstil Uygulamaları, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
2. Demirbağ, S., Alay-Aksoy, S., (2013), İnorganik Madde İlave Edilerek Geliştirilmiş Termal Stabiliteye Sahip Isı Depolama Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve Karakterizasyonu, Tekstil ve Mühendis, 20(92), 27-35.
3. Demirbağ, S., Alay-Aksoy, S., (2016), Encapsulation of Phase Change Materials by Complex Coacervation to Improve Thermal Performances and Flame Retardant Properties of the Cotton Fabrics, Fibers and Polymers, Vol.17, No.3, 408-417. DOI 10.1007/s12221-016-5113-z.
4. Genç, E., Alay-Aksoy, S., (2016), Fabrication of Microencapsulated PCMs with Nanoclay Doped Chitosan Shell and Their Application to Cotton Fabric, Tekstil & Konfeksiyon, 26(2), 180-188.
5. Genç, E., (2016), Tekstil Uygulamaları İçin Fonksiyonel Duvarlı Mikrokapsül Üretimi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
6. Sarı, A., (2011), Faz Değişimi Yoluyla Isıl Enerjinin Depolanması ve Bu Alanda Yapılan Çalışmalar, Kimya Lisans Öğrencileri (Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği ve Kimya Mühendisliği) Araştırma Projesi Eğitimi Çalıştayı Kimya-2 (Çalıştay 2011) 20-28 Temmuz 2011 – Çanakkale.
7. Alay, S., (2010), Isıl Enerji Depolama Özellikli Mikrokapsüller İçeren Akıllı Tekstil Ürünlerinin Geliştirilmesi, SDÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
8. Boan,Y., (2005), Physical Mechanism and Charactarization of Smart Thermal Clothing, The Hong Kong Polytechnic University, PhD Thesis, Hong Kong.

9. Mattila, H.R., (2006), Intelligent Textiles and Clothing, Woodhead Publishing Limited, 506p. Cambridge.
10. Çakar, A., (2015), Antibakteriyel Özellikli Kumaş Üretimi Üzerine Bir Araştırma, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, Isparta.
11. Perelshtein, I., Applerot, G., Perkas, N., Wehrschetz-Sgl, E., Hasmann, A., Guebitz, M.G., Gedanken, A., (2009), Antibacterial Properties of In Situ Generated and Simultaneously Deposited Nanocrystalline ZnO on Fabrics Applied Materials & Interfaces 1(2), 361-366.
12. Selvam, S. Rajiv-Gandhi, R., Suresh, J., Gowri, S., Ravikumur, S., Sundrarajan, M., (2012), Antibacterial Effect of Novel Synthesized Sulfated Β-Cyclodextrin Crosslinked Cotton Fabric and Its Improved Antibacterial Activities with Zno, TiO2 and Ag Nanoparticles Coating, International Journal of Pharmaceutics 434, 366-374.
13. Sancar –Beşen, B., Balcı, O., Orhan, M., Güneşoğlu, C., Tatlı, İ.İ., (2015), Ozonlanmış Yağlar ile İşlem Uygulanmış Dokusuz Yüzeylerin Antibakteriyel Etkinliklerinin İncelenmesi, Tekstil ve Mühendis, 22: 100, 25-31
14. Aksoy, K., (2015), Fonksiyonel Gruplara Sahip Polimerlerin Isıl Enerji Depolama Amaçlı Faz Değişim Maddelerinin Mikro-Kapsüllenmesinde Kullanılması, Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tokat
15. Alay-Aksoy, S., Alkan, C., Tözüm, M.S., Demirbağ, S., Altun-Anayurt, R., Ulcay, Y. (2017), Preparation and Textile Application of Poly(methyl methacrylate-co-methacrylic acid)/ n-Octadecane and n-Eicosane Microcapsules, The Journal of Textile Institute, 108(1), 30-41.
16. El-tahlawy, K. F., El-bendary, M.A., Elhendawy, A.G., Hudson, S.M. (2005), The Antimicrobial Activity of Cotton Fabrics Treated with Different Crosslinking Agents and Chitosan, Carbohydrate Polymers, 60(4), 421-430.
17. Zhang, Z., Chen, L., Ji, J., Huang, Y., Chen, D. (2003), Antibacterial Properties of Cotton Fabrics Treated with Chitosan, Textile Research Journal, 73(12), 1103-1106.
18. Shin, Y., Yoo, D.I., Jang, J. (2001), Molecular Weight Effect on Antimicrobial Activity of Chitosan Treated Cotton Fabrics, Journal of Applied Polymer Science, 80(13), 2495–2501.
19. Sirelkhatim, A., Mahmud, S., Seeni, A., Kaus, N.H.M., Ann, L.C., Bakhori, S.K.M., Hasan, H., Mohamad, D. (2015), Review on Zinc Oxide Nanoparticles: Antibacterial Activity and Toxicity Mechanism, Nano-Micro Letters, 7(3), 219–242
20. Sricharussin, W., Threepopnatkul, P., Neamjan, N. (2011), Effect of Various Shapes of Zinc Oxide Nanoparticles on Cotton Fabric for UV-blocking and Anti-bacterial Properties, Fibers and Polymers, 12(8), 1037-1041.
21. Singh, G., Joyce, E.M., Beddow, J., Mason, T.J. (2012), Evaluation of Antibacterial Activity of ZnO Nanoparticles Coated Sonochemically onto Textile Fabrics, World Journal of Microbiology and Biotechnology, 2(1), 106-120.
22. Rajendran, R., Balakumar, C., Ahammed, H.A., Jayakumar, S., Vaideki, K.,. Rajesh, E.M., (2010), Use of Zinc Oxide Nano Particles for Production of Antimicrobial Textiles, International Journal of Engineering, Science and Technology, 2(1), 202-208.