Kompleks Koaservasyon Metoduyla Kitosan-Poli (vinil alkol) Duvarlı N-hekzadekan Çekirdekli Mikrokapsüllerin Hazırlanması ve Karakterizasyonu

Yıl 2016, Cilt: 20 Sayı: 2, 0 - , 28.06.2016

Kasım Aksoy Cemil Alkan

Öz

Bu çalışmada, n-hekzadekan içeren mikrokapsüller fiziko kimyasal bir yöntem olan kompleks koaservasyon metoduyla üretilmiştir. Bu yöntemde,  polikatyon ve polianyon polimerlerinin pH değişimine bağlı olarak kompleks oluşturması neticesinde çekirdek madde etrafında polimerce zengin bir duvar oluşumu gerçekleştirilmektedir. Bu yöntemde en önemli nokta pH’ın polimerlerin pozitif veya negatif yüklü olduğu değere ayarlanmasıdır. Bu şekilde oluşturulan kompleks mikrokapsül duvar yapısı daha sonra çapraz bağlayıcı madde ilavesi ile sağlamlaştırılmaktadır. Bu çalışmada mikrokapsüllerin duvar yapısını oluşturmak için polikatyon polimer olarak kitosan(CH), polianyon polimer olarak ise polivinil alkol (PVA) polimeri kullanılmıştır. Çalışmada sırasıyla farklı HLB (Hidrofilik-Lipofilik Denge) değerlerine sahip, Span 20(8,6), Tween 20(16,7) Tween 40(15,6) ve Tween 80(15,0) yüzey aktif maddeler emülsiyonlaştırıcı olarak kullanılmıştır. Mikrokapsül üretiminde duvar/çekirdek oranı 1:1,5 olarak seçilirken duvar oranı 0.5:1 olarak belirlenmiştir. Üretimi gerçekleştirilen kapsüllerin parçacık boyutu ve boyut dağılımı parçacık büyüklüğü dağılım (PSD) analizi, morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM), kimyasal yapıları FT-IR spektroskopisi ve ısı depolama ve yayma özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Kompleks koaservasyon; Kitosan; Polivinil alkol; Faz değiştiren madde

Kaynakça

• [1] Aksoy, K. 2015. Fonksiyonel Gruplara Sahip Polimerlerin Isıl Enerji Depolama Amaçlı Faz Değişim Maddelerinin Mikro-Kapsüllenmesinde Kullanılması. Gaziosmanpaşa Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 197s, Tokat, Türkiye.
• [2] Aksoy, K., Alkan, C. 2013. Preparatıon of Microencapsulated PCMs in chitosan and sodium alginate by complex coacervation. 8th International Conference Textile Science-TEXSCI, 23-25 September, Liberec, Czech Republic, 50-51.
• -
• [3] Aksoy, K., Alkan, C. 2014. Kompleks Koaservasyon Metoduyla Faz Değiştiren Maddenin Kitosan/Sodyum Alginat İle Mikroenkapsülasyonu. V. Ulusal Polimer Bilim Ve Teknolojisi Kongresi, 1-4 Eylül, Tokat, Türkiye, 26-27.
• [4] Boan, Y. 2005. Physical Mechanism and Charactarization of Smart Thermal Clothing. The Hong Kong Polytechnic University, PhD Thesis, 233s, Hong Kong.
• [5] Mondal, S. 2008. Phase Change Materials For Smart Textiles-An Overview. Applied Thermal Engineering, 28, 1536-1550.
• [6] Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Zhu, H.J. 2000. Preperation and Evaluation of A Novel Solar Storage Material: Microencapsulated Parafin. International Journal of Sustainable Energy, 20, 227-238.
• [7] Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Khin, M.M. 2003. Microcapsulated PCM Thermal- Energy Storage System. Applied Energy, 74, 195-202.
• [8] Udin, M., Zhu, H., Hawlader, M. 2002. Effects Of Cyclic Operation On The Characteristics Of A Microencapsulated PCM Storage Material. International Journal of Solar Energy, 22, 105-114.
• [9] Özonur, Y., Mazman M., Paksoy H.Ö. 2003. Termal enerji depolaması için parafinin mikrokapsüllenmesi, Türkiye 9. Enerji Kongresi,24-27 Eylül, İstanbul, Türkiye.
• [10] Bhattacharyya, A., Argillier, J-F. 2005. Microencapsulation by Complex Coacervation : Effect of Cationic Surfactants. J.Surface Sci.Technol , (21), 161-168.
• [11] Önder, E., Sarıer, N., Çimen, E. 2008. Encapsulation of phase change materials by complex coacervation to improve thermal performances of woven fabrics. Thermochimica Acta, 467, 63-72.
• [12] Deveci, S.S., Başal, G. 2009. Preparation of PCM Microcapsules by Complex Coacervation of Silk Fibroin And Chitosan.Colloid Polymer Science, 287, 1455-67.
• [13] Bayés-García, L., Ventolá, L., Cordobilla, R., Benages, R., Calvet, T., Cuevas-Diarte, M.A. 2010. Phase Change Materials (PCM) Microcapsules with Different Shell Compositions: Preparation, Characterization and Thermal Stability. Solar Energy Materials & Solar Cells, 94, 1235-1240.
• [14] Güler, Z., Kut, D. 2011. Poliester perdelik kumaşta ısıl regülasyon sağlamaya yönelik mikrokapsül hazırlanması ve uygulanması. Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 16, 105-115.
• [15] Sadrameli, S.M., Malekipirbazari, M., Dorkoosh, F., Sharifi, H. 2014. Synthetic and physical characterization of phase change materials microencapsulated by complex coacervation for thermal energy storage applications. International Journal of Energy Research, 38, 1492–1500.
• [16] Konuklu, Y., Unal, M., Paksoy, H.O. 2014a. Microencapsulation of caprylic acid with different wall materials as phase change material for thermal energy storage. Solar Energy Materials and Solar Cells, 120, 536–542.
• [17] Konuklu, Y., Paksoy, H.O. 2015. The Preparation and Characterization of Chitosan-Gelatin Microcapsules and Microcomposites with Fatty Acids as Thermal Energy Storage Materials. Energy Technology, 3, 503-508.
• [18] Salaün, F., Chole, B. 2014. Preparation of microcapsules by complex coacervation of gum Arabic and chitosan. Carbohydrate Polymers, 99, 608-616.
• [19] Alkan, C., Sarı, A., Karaipekli, A., Uzun, O. 2009. Preparation, Characterization and Thermal Properties of Microencapsulated Phase Change Materials For Thermal Energy Storage. Solar Energy Material Solar Cells, 93, 143-47.
• [20] Wang, Y., Shi, H., Xia, T.D., Zhang, T., Feng, H.X. 2012. Fabrication and Performances of Microencapsulated Paraffin Composites with Polymethylmethacrylate Shell Based on Ultraviolet Irradiation- Initiated.Materials Chemistry and Physics, 135, 181-187.
• [21] Sarı, A., Alkan, C., Bilgin, C. 2014. Micro/nano encapsulation of some paraffin eutectic mixtures with poly(methyl methacrylate) shell: Preparation, characterization and latent heat thermal energy storage properties. Applied Energy, 136, 217-227.
• [22] Alkan C., Sarı C., Karaipekli A. 2011. Preparation Thermal Properties and Thermal Reliability of Microencapsulated N-Eicosane As Novel Phase Change Material For Thermal Energy Storage. Energy Conversion and Management, 52, 687-692.
• [23] Alay, S., Göde, F., Alkan, C. 2009. Isıl Enerji Depolama İçin Poli(etil akrilat)/Hekzadekan Mikrokapsüllerinin Üretilmesi ve Karakterizasyonu. Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3, 33-46.
• [24] Konuklu, Y., 2014. Microencapsulation of phase change material with poly(ethylacrylate) shell for thermal energy storage. International Journal of Energy Research, 38, 2019-2029.
• [25] Sarı, A., Alkan, C., Kahraman, D., Biçer, A. 2014. Micro/nanoencapsulated n-heptadecane with polystyrene shell for latent heat thermal energy storage. Solar Energy Materials and Solar Cells, 126, 42-50.
• [26] Sarı, A., Alkan, C., Kahraman, D., Kızıl, Ç. 2015. Micro/nano encapsulated n-tetracosane and n-octadecane eutectic mixture with polystyrene shell for low-temperature latent heat thermal energy storage applications. Solar Energy, 115, 195-203.
• [27] Cho, J.S., Kwon, A., Cho, C.G. 2002. Microencapsulation of Octadecane as a Phase-Change Material by Interfacial Polymerization in a Emulsion System. Colloid Polymer Science, 280, 260-266.
• [28] Rui, Y., Yan, Z., Xin, W., Yinping, Z., Qingwu, Z. 2009. Preparation of n-tetradecane containing microcapsules with different shell materials by phase separation method. Solar Energy Materials, 93, 1817-1822.
• [29] Qiu, X., Song, G., Chu, X., Li, X., Tang, G. 2013. Microencapsulated n-alkane with p(n-butyl methacrylate-co-methacrylic acid) shell as phase change materials for thermal energy storage. Solar Energy, 91, 212–220.
• [30] Shin, Y., Yoo, D.I., Son, K. 2005. Development of Thermoregulating Textile Materials with Microencapsulated Phase Change Materials (PCM). II. Preparation and Application of PCM Microcapsules. Journal of Applied Polymer Science, 96, 2005-10.
• [31] Salaün, F., Devaux, E., Bourbigot, S., Rumeau, P., Chapuis, P.O., Saha, S.K., Volz, S. 2008. Polymer Nanoparticles to Decrease Thermal Conductivity of Phase Change Material. Thermochimica Acta, 477, 25-31.
• [32] Yu, F., Chen, Z.H., Zeng, X.R. 2009. Preparation, Characterization, and Thermal Properties of MicroPCMs Containing N-Dodecanol by Using Different Types of Styrene-Maleic Anhydride As Emulsifier. Colloid Polymer Science, 287, 549–560.
• [33] Xiong, C., Song, S., Dong, L., Qu, Z., Ren, J. 2014. Microencapsulated capric–stearic acid with silica shell as a novel phase change material for thermal energy storage. Applied Thermal Engineering, 70, 546–551.
• [34] Islem, Y., Marguerite, R. 2015. Chitin and chitosan preparation from marine sources. Structure, properties and applications. Marine Drugs, 13, 1133-1174.
• [35] Parlak, R. 2011. Elektro Çekim Yöntemi İşlem Parametrelerinin Polivinil alkol (PVA) Nano Liflerin Yapısal Özelliklerine, Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 111s, İstanbul, Türkiye.
• [36] Taşkın, N. 2008. Yakıt Pillerinde Kullanılmak Üzere Polivinil Alkol Bazlı Kompozit Memran Sentezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 118s, Ankara, Türkiye
• [37] Supaphol, P. 2008. Chuangchote, S.: “on The Electrospinning of Poly(vinyl alcohol) Nanofiber Mats: A Revisit”, Journal of Applied Polymer Science, 108, 969-978.