PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF HEAT STORING MICROCAPSULES WITH ENHANCED THERMAL STABILITY BY ADDING INORGANIC MATERIALS

Year 2013, Volume: 20 Issue: 92, 26 - 35, 31.12.2013

Sena Demirbağ Sennur Alay Aksoy

https://doi.org/10.7216/130075992013209203

Cited By: 7

Abstract

Phase change materials (PCMs) are materials that supply thermal regulation by heat absorbing and releasing at certain phase change temperatures. Usage of microencapsulated paraffins as PCM attracts attention in textile industry. In this study, production of microencapsulated paraffin was carried out by complex coacervation. The aim is to increase the thermal stability of microcapsules with heat storage property. For this aim, inorganic Al2O3 (aluminum oxide) was added in microcapsule structure. Gelatin, sodium alginate and gum Arabic polymers were used to form microcapsule wall structure. Thermal properties of microcapsules such as enthalpy and phase change temperature and thermal stability were analyzed by DSC (Differential scanning calorimetry) and TGA (Thermogravimetric Analysis) instruments, respectively. Morphology of microcapsules was characterized by optical microscopy and SEM (Scanning electron microscopy), as chemical structures of them were analyzed by FT-IR spectroscopy.

Keywords

Microcapsule, FDM, Gelatin, Gum Arabic, Sodium alginate.

İNORGANİK MADDE İLAVE EDİLEREK GELİŞTİRİLMİŞ TERMAL STABİLİTEYE SAHİP ISI DEPOLAMA ÖZELLİKLİ MİKROKAPSÜL ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Abstract

Faz değiştiren maddeler (FDMler) belirli faz değiştirme sıcaklıklarında ortamdaki ısı enerjisini soğurmak ve yaymak suretiyle ısı regülasyonu sağlayan maddelerdir. Faz değiştiren madde olarak özellikle mikrokapsüllenmiş parafinlerin tekstilde kullanımı dikkat çekmektedir. Bu çalışmada komplekskoaservasyon metodu ile mikrokapsüllenmiş parafin üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada amaç ısı depolama özellikli bu mikrokapsüllerin termal stabilitesinin arttırılmasıdır. Bu amaç doğrultusunda inorganik materyal olan Al2O3 (alüminyum oksit) mikrokapsüllerin duvar yapısına ilave edilmiştir. Mikrokapsülün duvar yapısını oluşturmak için jelatin, sodyum alginat ve Arap zamkı polimerleri kullanılmıştır. Mikrokapsüllerinentalpi ve faz değişim sıcaklıkları gibi ısıl özellikleri DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre), termal kararlılıkları ise TGA (termal gravimetrik analiz) cihazı ile analiz edilmiştir. Mikrokapsüllerinkimyasal yapıları FT-IR spektroskopisi ile analiz edilirken morfolojileri optik mikroskop ve SEM (elektron taramalı mikroskop) ile karakterize edilmiştir.

Keywords

Mikrokapsül, FDM, Jelatin, Arap zamkı, Sodyum alginat.

References

• Güler Z., Kut D., (2011), Polyester Perdelik Kumaşta Isıl Regülasyon Sağlamaya Yönelik Mikrokapsül Hazırlanması ve Uygulanması, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 16, 1.
• Mondal S.,(2008), Phase Change Materials for Smart Textiles-An Overview, Applied Thermal Engineering, 28, 1536-1550.
• Konuklu, Y.,(2008), Mikrokap süllenmiş Faz Değiştiren Maddelerde Termal Enerji Depolama ile Binalarda Enerji Tasarrufu, Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilim- leri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı, 1-16.
• Mattila, H.R., (2006), Intelligent Textiles and Clothing, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England.
• Qiu, X.,Li, W., Song, G., Chu, X., Tang, G., (2012), Fabrication and Characterization of Microencapsulated N- Octadecane with Different Crosslinked Methylmethacrylate- Based Polymer Shells, Solar Energy Materials& Solar Cells, 98, 283–293.
• Li, W.,Zhang, X., Wang, X., Tang, G., S, H., (2012), Fabrication and Morphological Characterization of Microencapsulated Phase Change Materials (MicroPCMs) and Macrocapsules Containing Micro PC Ms for Thermal Energy Storage, Energy, 38, 249-254.
• Li, W.,Song, G., Tang, G., Chu, X., Ma, S., Liu, C.,(2011), Morphology, StructureandThermalStability of MicroencapsulatedPhaseChangeMaterialwithCopolymer Shell, Energy, 36, 785-791.
• Deveci, S.S., Basal,G., (2009), Preperation of PCM Microcapsules By ComplexCoacervation Of Silk Fibroin And Chitosan, Collaid Polymer Science, 287(12), 1455-1467.
• Bayés-García, L., Ventolá, L., Cordobilla, R., Benages, R., Calvet, T., Cuevas-Diarte, M.A., (2010), Phase Change Ma- terials (PCM) Microcapsules with Different Shell Composi- tions: Preparation, Characterization and Thermal Stability, Solar Energy Materials & Solar Cells 94, 1235-1240
• Önder, E., Sarıer N., Çimen, E., (2008),Encapsulation of Phase Change Materials by Complex Coacervation to Im- prove Thermal Performances of Woven Fabrics, Thermo- chimica Acta, 467 (1–2), 63–72.
• Qingwen, S., Yi, L., Jianwei, X., J.Y., H., Yuen, M., (2007), Thermal Stability Of Composite Phase Change Material Microcapsules Incorporated With Silver Nano-Particles, Polymer 48(11),3371-3323.
• Demirbağ, S., Aksoy, S., (2013), Faz Değiştiren Mad- deİçeren Mikrokapsüllerin Termal Stabilitesini Arttırma Üz- erine Bir Araştırma, 14. Ulusal, 1. Uluslararası-Tekstil Tek- nolojisi ve Kimyasındaki Son Gelişmeler Sempozyumu, 8-10 Mayıs, Bursa, Türkiye
• Zheng, Q., Wang, X.,Tian, J., Liu, T., Huang, C., Wang, J., Xu, J., (2009), Synthesis and characterization of LaPO4- coated a-Al2O3 powders, Ceramics International 35, 897–900.
• Basal, G., Deveci, S., Yalçın, D., Bayraktar, O., (2011), Properties of n-Eicosane-Loaded Silk Fibroin-Chitosan Microcapsules, Journal of Applied Polymer Science, 121, 1885–1889
• Litvinov, J., Wang, J., George, J., Cjinwagso, P., Brankovic, S., Willson, R., Litvinov, D., (2013), Development of Pinhole-Free Amorphous Aluminum Oxide Protective Layers for Biomedical Device Applications, Surface & Coatings Technology, 224, 101-108.