T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KOMPLEKS KOASERVASYON METODU İLE ISI DEPOLAMA VE GÜÇ TUTUŞUR ÖZELLİKLİ MİKROKAPSÜL ÜRETİMİ VE TEKSTİL UYGULAMALARI Sena DEMİRBAĞ Danışman Yrd.Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY YÜKSEK LİSANS TEZİ TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ISPARTA 2014

2 2014 [Sena DEMİRBAĞ] ii

3 i

4 ii

5 ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa ĠÇĠNDEKĠLER... i ÖZET... iii ABSTRACT... v TEġEKKÜR... vii ġekġller DĠZĠNĠ... viii TABLOLAR DĠZĠNĠ... x 1. GĠRĠġ Mikrokapsül ve Mikrokapsül Üretim Yöntemleri Mikrokapsül nedir? Mikrokapsül morfolojileri Mikrokapsül üretim yöntemleri Fiziksel mikrokapsülasyon yöntemleri Kimyasal mikrokapsülasyon yöntemleri Kompleks Koaservasyon Faz DeğiĢtiren Maddeler Ve Mikrokapsülasyonu Faz değiģtiren maddenin tanımı Faz değiģtiren maddelerin sınıflandırılması KAYNAK ÖZETĠ Faz DeğiĢtiren Madde Ġçeren Mikrokapsül Üretimi Üzerine ÇalıĢmalar Kompleks Koaservasyon Metodu Kullanılarak Mikrokapsül Üretimi Üzerine ÇalıĢmalar MATERYAL ve METOT Materyal Metot Mikrokapsül üretimi Mikrokapsül karakterizasyonu DSC (Diferansiyel taramalı kalorimetre) analizi Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi SEM-EDX analizi Optik mikroskop analizi FT-IR (Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi) analizi Termogravimetrik (TGA)analizi KumaĢlara mikrokapsül uygulanması ve karakterizasyonu Mikrokapsüllerin kumaģa uygulanması Güç tutuģurluk testi KumaĢların ısı düzenleme özelliklerinin belirlenmesi (T-History düzeneği) ARAġTIRMA BULGULARI Mikrokapsül Karakterizasyonu DSC analiz sonuçları SEM ve optik mikroskop analiz sonuçları TGA analiz sonuçları SEM-EDX analiz sonuçları FT-IR analiz sonuçları Mikrokapsül UygulanmıĢ KumaĢların Karakterizasyonu Güç tutuģurluk test sonuçları T-History analiz sonuçları i

6 5. SONUÇ ve ÖNERĠLER KAYNAKLAR EKLER Ek A. FT-IR spektrumları ÖZGEÇMĠġ ii

7 ÖZET Yüksek Lisans Tezi KOMPLEKS KOASERVASYON METODU ĠLE ISI DEPOLAMA VE GÜÇ TUTUġUR ÖZELLĠKLĠ MĠKROKAPSÜL ÜRETĠMĠ VE TEKSTĠL UYGULAMALARI Sena DEMĠRBAĞ Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı DanıĢman: Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY Bu çalıģmada kompleks koaservasyon metoduyla ısı depolama ve güç tutuģur özellikte mikrokapsül üretimi amaçlanmıģtır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak kompleks koaservasyon metoduyla jelatin/arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat duvarlı, n-eykosan çekirdekli mikrokapsüller üretilmiģtir. Güç tutuģur ve yüksek termal stabiliteli duvar yapısı oluģturmak için mikrokapsül üretim prosesinin farklı aģamalarında duvar yapıya inorganik materyal ilave edilmiģtir. Ġkinci olarak üretilen bu mikrokapsüller karakterize edilmiģtir. Mikrokapsül karakterizasyonu analiz sonuçlarına göre en uygun özelliklere sahip olan mikrokapsüller belirlenmiģ ve pamuklu kumaģa uygulanmıģtır. Son olarak mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların ısı düzenleme ve güç tutuģurluk özellikleri araģtırılmıģtır. ÇalıĢma kapsamında, mikrokapsüllerin morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ile analiz edilmiģtir. Mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma kapasiteleri ve kimyasal yapıları ise sırasıyla DSC ve FT-IR spektroskopisi ile analiz edilmiģtir. Üretilen mikrokapsüllerin termal kararlılıkları TGA (termal gravimetrik analiz) cihazı ile analiz edilmiģtir. Mikrokapsüllerin yapsındaki inorganik maddenin varlığı ise enerji yayıcı X-ıĢını mikro analizi (SEM- EDX) analizi ile araģtırılmıģtır. ÇalıĢma neticesinde, mikrokapsüllerin yüksek ısı depolama kapasitelerine sahip olduğu ve 81,90-114,73 J/g aralığında ısı depoladıkları belirlenmiģtir. SEM-EDX ile inorganik maddelerin mikrokapsüllerin duvar yapısındaki varlığı kanıtlanmıģtır. TGA analizi sonuçlarına göre, inorganik materyalin anyonik ya da katyonik polimer çözeltisine ilave edilmesinin mikrokapsül termal stabilitesini arttırmada daha etkili olduğu sonucuna ulaģılmıģtır. Ayrıca en yüksek termal stabilite alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) inorganik materyal içeren jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüller için ölçülmüģtür. Güç tutuģurluk test sonuçları, inorganik materyal içeren mikrokapsüllerin pamuklu kumaģların güç tutuģur özelliklerini geliģtirdiğini göstermiģtir. T-History sonuçlarına göre mikrokapsül içeren kumaģların yüzeyindeki sıcaklıklık artıģı ham kumaģlar için ölçülen sıcaklıktan yaklaģık olarak 1,65 ºC daha yüksek olarak ölçülmüģtür. iii

8 Anahtar Kelimeler: Faz değiģtiren madde, mikrokapsül, ısı depolama, nanokil, alüminyum oksit (Al 2 O 3 ), güç tutuģurluk, termal stabilite 2014, 109 Sayfa. iv

9 ABSTRACT M.Sc. Thesis PRODUCTION OF FLAME RETARDANT MICROCAPSULES WITH HEAT STORAGE PROPERTY BY COMPLEX COACERVATION AND TEXTILE APPLICATIONS Sena DEMĠRBAĞ Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Textile Engineering Supervisor: Asst. Prof. Dr. Sennur ALAY AKSOY In this study, production of flame retardant microcapsules with heat storage property by complex coacervation was aimed. For this aim, firstly microcapsules having gelatin/gum arabic and gelatin/sodium alginate shell, n-eicosane core were produced by complex coacervation method. Inorganic material was added to shell structure at different steps of microcapsule production process to create shell with flame retardant property and high thermal stability. Secondly prepared microcapsules were characterized. According to the microcapsule characterization analysis, microcapsules having the most suitable properties were determined and applied to cotton fabrics. Finally thermo-regulating and flame retardant properties of microcapsule applied fabrics were investigated. In the scope of study, morphology of microcapsules were analyzed by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Heat storage/releasing capacities and chemical structures of the microcapsules were analyzed by DSC and FT-IR spectroscopy, respectively. Thermal stability of microcapsules was analyzed by TGA (thermal gravimetric analysis) instrument. Inorganic material presence in microcapsule structure was investigated by energy dispersive X-Ray microanalysis (SEM-EDX). As a result of study, it was determined that microcapsules have high heat storage capacities and they store the heat at the range of 81,90-114,73 J/g. Inorganic material presence in shell structure of microcapsules was proved by SEM-EDX. According to TGA analysis results, it was concluded that addition of inorganic material into anionic or cationic polymer solutions is more influential to increase thermal stability of microcapsules. Also, the highest thermal stability was measured for microcapsules with gelatin/sodium alginate shell containing aluminium oxide (Al 2 O 3 ) inorganic material. Flame retardant test results showed that microcapsules containing inorganic material enhanced flame retardant properties of the cotton fabrics. According to T-History v

10 results, temperature on fabric surface containing microcapsules was measured as about 1,65 ºC higher than that of untreated fabric. Key words: Phase change material, microcapsule, heat storage, nano clay, aluminium oxide (Al 2 O 3 ), flame retardant, thermal stability 2014, 109 Pages vi

11 TEġEKKÜR Yüksek lisansım boyunca değerli zamanını bana ayıran, her aģamada benden yardımlarını esirgemeyen bilgi birikiminden ve tecrübesinden yararlandığım danıģman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY a teģekkürlerimi ve Ģükranlarımı sunarım. Tez çalıģmam boyunca ve hayatımın her alanında yanımda olan ve desteğini hiçbir zaman esirgemeyen değerli arkadaģım Müyesser Selda TÖZÜM e çok teģekkür ederim. ÇalıĢmam boyunca gerçekleģtirdiğim araģtırmalarda yardımcı olan ve manevi desteklerini esirgemeyen Sayın Uzman Kasım AKSOY, Sayın ArĢ. Gör. Enfal KAYAHAN ve Sayın ArĢ. Gör. Nazife KORKMAZ a Ģükranlarımı sunarım. ÇalıĢmamdaki DSC analizlerinin gerçekleģtirilmesinde yardımlarını esirgemeyen değerli hocam Sayın Prof. Dr. Cemil ALKAN a teģekkür ederim. Laboratuvar çalıģmalarımda cihazları kullanmama yardımcı olan Ġsmail EMĠROĞLU, Uğur KUTLAY, Ufuk KORKMAZ a teģekkür ederim YL1-12 numaralı, Kompleks Koaservasyon Metodu Ġle Isı Depolama ve Güç TutuĢur Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve Tekstil Uygulamaları baģlıklı proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi, Bilimsel AraĢtırma Projeleri Koordinasyon Birimi BaĢkanlığına teģekkür ederim. Her zaman ve her koģulda yanımda olan, maddi ve manevi her konuda destek olan canım aileme de sonsuz teģekkür ederim Sena DEMĠRBAĞ Isparta-2014 vii

12 ġekġller DĠZĠNĠ viii Sayfa ġekil 1.1. Mikrokapsül yapısına ait Ģematik gösterim... 4 ġekil 1.2. Mikrokaspüllere ait örnek görüntüsü... 4 ġekil 1.3. Mikrokapsüllerin morfolojik görüntüleri... 6 ġekil 1.4. Kompleks koaservasyon yöntemiyle mikrokapsül üretiminin Ģematik gösterimi (a: emülsiyon oluģma aģaması, b: Ġki polimerin kompleks oluģturması, c: polimerlerin çekirdek madde üzerine depozite olması, d:mikrokapsüllerin stabil hale getirilmesi) ġekil 1.5. FDM lerin ısı absorblaması ve yayılmasının Ģematik gösterimi ġekil 1.6. Enerji depolamada kullanılan malzemeler ġekil 3.1. Emülsiyon sistemi ġekil 3.2. Mikrokapsül üretim akıģ Ģeması ġekil 3.3. DSC analiz yöntemi Ģematik gösterimi ġekil 3.4. DSC eğrisi örneği ġekil 3.5. T-History düzeneğinin Ģematik gösterimi ġekil 3.6. T-History düzeneğine ait fotoğraf ġekil 4.1. Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.2. Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait DSC grafiği ġekil 4.3. Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait DSC grafiği ġekil 4.4. Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.5. Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.7. Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.8. Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.9. Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 6 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (üstteki) ve SEM görüntüsü (alttaki) ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki)... 68

13 ġekil Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 6 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil Al 2 O 3 numunesine ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil Nanokil numunesine ait-sem EDX analiz sonucu ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil Jelatin/Arap zamkı duvarlı mikrokapsül ve çıkıģ maddelerine ait FT-IR spektrumları (a:n-eykosan, b:arap zamkı, c: jelatin, d: Numune 1, e: Al 2 O 3, f: Numune 2, g: nano kil, h: Numune 3, ı: Numune 4) ġekil Numune 7 ve Numune 10 mikrokapsüllerine ve çıkıģ maddelerine ait FI-TR spektrumu (a:n-eykosan, b:jelatin, c: sodyum alginat, d: Numune 7 kodlu mikrokapsül e:numune 10 kodlu mikrokapsül f: Al 2 O 3 ) ġekil Ham kumaģ ve mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların T-History ölçümünden elde edilen sıcaklık değiģim grafiği ġekil A.1. N-Eykosan parafine ait FT-IR spektrumu ġekil A.2. AL 2 O 3 nano partikülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.3. Jelatin polimerine ait FT-IR spektrumu ġekil A.4. Sodyum Alginat polimerine ait FT-IR spektrumu ġekil A.7. Numune 4 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.8. Numune 7 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.9. Numune 10 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ix

14 TABLOLAR DĠZĠNĠ Sayfa Tablo 1.1. Mikrokapsül üretim yöntemleri... 6 Tablo 1.2. Faz değiģtiren parafinik maddeler ve ısıl özellikleri Tablo 1.3. Polietilen glikol polimerlerinin molekül ağırlığına bağlı olarak erime sıcaklıkları Tablo 1.4. Yağ asitlerinin avantaj ve dezavantajları Tablo 3.1. Kimyasallar ve kullanım amaçları Tablo 3.2. Mikrokapsüllerin kumaģa uygulanması sırasında kullanılan kumaģa ait özellikler Tablo 3.3. ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüller Tablo 3.3. ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüller (Devam) Tablo 3.4. Mikrokapsüllerin kumaģlara uygulanma koģulları Tablo 3.5. Mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ numunelerine ait bilgiler Tablo 4.1. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllere ait DSC eğrilerinden elde edilen ısıl özellikler Tablo 4.2. Jelatin/Arap zamkı duvar yapılı mikrokapsüllerin TGA analiz sonuçlarına göre baģlangıçta ağırlığı %100 olan mikrokapsüllerin sıcaklığa bağlı olarak kalan ağırlık değerleri (%) Tablo 4.3. Jelatin/sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüllerin TGA analiz sonuçlarına göre baģlangıçta ağırlığı %100 olan mikrokapsüllerin sıcaklığa bağlı olarak kalan ağırlık değerleri (%) Tablo 4.4. Güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin ortalama tutuģma ve yanma süreleri Tablo 4.5. Güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin sınıflandırılması Tablo 4.6. T-History ölçüm sonuçları x

15 1. GĠRĠġ Günümüzde endüstriyel ve teknolojik alandaki yenilikler, artan nüfus ve neden olduğu hızlı kentleģme süreci enerji tüketimini hızla arttırmaktadır. Enerji insanlar için temel bir ihtiyaç haline gelmiģtir. Artan enerji gereksinimine karģın hızla azalan enerji kaynakları enerji kaynağı olarak alternatif kaynaklara yönelme ve enerjinin verimli kullanımı konularını gündeme getirmiģtir. Netice olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımı günümüzde araģtırmaların hız kazandığı bir alan haline gelmiģtir. Enerji tasarrufunun ve verimliliğinin artırılması, yeni enerji kaynaklarının devreye sokulmasından daha ekonomiktir. Ortamda bulunan mevcut enerjiyi daha verimli kullanmak ve ortamın ısısal konforunu arttırmak amacıyla faz değiģtiren madde (FDM) kullanımı önem kazanmıģ ve kısa süreli enerji depolamalarda FDM kullanımı yaygınlaģmıģtır (Güler, 2011). Faz değiģtiren maddeler, belirli sıcaklık aralıklarında fazlarını değiģtirme yeteneğine sahip maddelerdir. Bu maddeler içinde bulundukları ortamın sıcaklığı faz değiģim sıcaklığının üzerine çıktığında, çevreden ısı alırken (gizli ısı), soğuma esnasında bu ısıyı tekrar çevreye yaymaktadırlar. Bu sayede faz değiģtiren maddeler içinde bulundukları ortamda sıcaklığın dalgalanmasını regüle ederek konfor sağlamaktadır (Alay, 2009). Faz değiģim maddeleri ilk kez A.B.D. de uzay endüstrisinde astronot ve uzay araçlarını ani sıcaklık değiģimlerinden korumak amacıyla kullanılmıģtır. Günümüzde ise faz değiģim maddesi içeren tekstiller ısı konforu arttırıcı ve ısıl düzenleyici tekstil ürünleri olarak kullanılmaktadırlar. Isıl enerji depolama, düģük veya yüksek ısı enerjisinin daha sonra kullanılmak üzere geçici olarak depolanmasıdır. Bu özelliği ile enerji gereksinimine paralel olarak enerji kullanımına geçiģ oluģturmaktadır. Isıl enerjiden faydalanma; duyulur ısı kullanımı, gizli ısı kullanımı, kimyasal ısı ve seyreltme (dilüsyon) ısısı kullanımı ile yapılır (Mondal 2008). Duyulur ısı depolanmasında maddenin sıcaklık değiģiminden yararlanılırken gizli ısı depolama da maddenin faz değiģimi esnasında meydana gelen ısı değiģiminden faydalanılır. Gizli ısı depolama, faz değiģimi sırasında yüksek enerji değiģimi meydana geldiğin ve madde dar bir faz değiģtirme sıcaklık aralığında daha 1

16 yüksek depolama kapasitesine sahip olduğu için daha çok tercih edilir (Matilla, 2006). FDM ler termal enerjiyi gizli ısı Ģeklinde depolayan maddelerdir. Isı depolama materyalinin iç enerjisinin önemli oranda değiģmesi, bu materyalin faz değiģtirmesi, ısı depolama materyalinin iç enerjisinin önemli oranda değiģmesi ile gerçekleģir. Faz değiģtiren maddelerin kullanımı günümüzde giderek artarken özellikle faz değiģtirme sıcaklık aralığı insan vücut sıcaklığına yakın olan, parafin esaslı faz değiģtiren maddelerin kullanımının arttığı ve parafinlerin mikrokapsüllenerek farklı yöntemler ile tekstil ürünlerine uygulandığı görülmektedir. Parafinlerin faz değiģtirme sıcaklık aralığının insan vücut sıcaklığına yakın olması yanı sıra yüksek ısıl kapasiteye sahip ve ucuz olmaları, toksik etkilerinin olmaması ve tedarik edilmelerinin kolay olmaları da daha çok tercih edilme nedenlerindendir. Faz değiģtiren madde olan parafinlerin düģük ısıl iletkenliğe sahip olmaları ve faz değiģimi sırasında hacim değiģiminin fazla olması parafinlerin verimliliğini olumsuz yönde etkilemektedir. Parafinlerin bu olumsuz yönlerini elimine etmek için kullanılabilecek en etkili yöntem parafinin kapsül içerisine hapsedilmesidir. Parafinlerin diğer bir olumsuz yanı da kolay yanmalarıdır. Tekstil uygulamaları ve kullanım alanları göz önünde bulundurulduğunda güç tutuģurluğun önemli bir faktör olduğu ortaya çıkmaktadır. Dolayısıyla bu çalıģmada mikrokapsüllenen parafinlerin ısı depolama ve ısı düzenleme amaçlı tekstil uygulamaları dıģında güç tutuģurluk özelliği de kazandırılmaya çalıģılmıģtır. Böylelikle tekstil uygulamaları sırasında sıcaklık sınırlayıcı faktör olmaktan çıkacaktır. Bu çalıģmada parafinlerin kapsüllenmesi ve kapsüllere güç tutuģurluk ve termal stabilite kazandıracak bir duvar yapısı oluģturulması amaçlanmıģtır. Mikrokapsül üretiminde genellikle emülsiyon polimerizasyonu, arayüzey polikondenzasyonu, kompleks koaservasyonu ve süspansiyon polimerizasyonu tercih edilmekte olup bu çalıģmada kompleks koaservasyon metodu tercih edilmiģtir. ÇalıĢmada aynı zamanda üretilen mikrokapsüller kumaģlara uygulunarak kumaģların ısı düzenleme ve güç tutuģurluk özellikleri incelenmiģtir. 2

17 Bu bölümde mikrokapsüller, mikrokapsüllenmiģ parafinler ve kompleks koaservasyon metotları hakkında detaylı bilgiler verilmiģtir Mikrokapsül ve Mikrokapsül Üretim Yöntemleri Mikrokapsül nedir? Mikrokapsül inert bir kabuk içerisine katı, sıvı damlası veya gazın mikro boyutlu olarak kapsüllenmesi ile elde edilen üründür. Maddenin söz konusu kabuğun içerisine kapsüllenmesindeki amaç onu uygun olmayan çevre koģullarına karģı korumak ve söz konusu çevreden izole etmektir. (Boan, 2005; Ghosh, 2006, Alay, 2010). Mikrokapsüller, küçük partikülleri veya damlacıkları kaplayarak küçük kapsüller oluģturup; birçok yararlı özellik vermek amacıyla üretilmiģ maddelerdir (Övez, 2002). Bir maddenin çevresel etkenlerden korunması amacıyla kapsül içerisine yerleģtirildiği mikro ve makro boyutlu kapsül örnekleri doğada çok sayıda mevcuttur. Makro boyutlu kapsüllere yumurta veya tohumlar, mikro boyutlu doğal kapsüllere ise hücre örnek olarak verilmektedir. Mikrokapsülasyonların geliģimi ilk olarak boya içeren kapsüllerin üretimi ile baģlamıģtır. Bu mikrokapsüller kopya amaçlı kağıtlar içine aplike edilmiģtir. Farmokoloji endüstrisi de uzun yıllardır mikrokapsülasyon tekniği kullanmaktadır. Son 10 yıldır mikrokapsülasyon tekniği tarım, gıda, kozmetik ve tekstil gibi farklı alanlarda uygulama alanı bulmuģtur. Mikrokapsülasyon tekniği farklı tip materyallerin özelliklerinin kombine edilme olanağı sunmaktadır (Boan, 2005; Ghosh, 2006; Alay, 2010). Mikrokapsüller mikro boyutludur ve küresel veya düzgün tanecikli Ģekillere sahiptirler (Ghosh, 2006; Alay, 2010). Mikrokapsül boyutu 1μm den 1mm ye (=1000μm) kadar, kapsül hazırlanıģı sırasındaki kullanılan materyal ve yönteme göre değiģiklik gösterir. Mikrokapsüllerin boyutları μm arasındadır μm'den büyük kapsüllere makro-kapsüller, l µm'den küçük olanlara ise nanokapsüller denir (Konuklu, 2008). 3

18 ġekil 1.2 Mikrokapsüller çekirdek ve duvar (kabuk) olmak üzere iki kısımdan oluģmaktadır. ġekil 1.1 de mikrokapsülün yapısını gösteren Ģekil verilmiģtir. Kapsüllenen çekirdek madde katı, sıvı veya gaz formunda olabilir. Çekirdek maddeleri genellikle çözelti, emülsiyon ve dispersiyon olarak kullanılmaktadır. Çekirdek maddenin duvarla uyumu mikrokapsülasyonun verimliliğini geliģtirmek için en önemli ölçüttür. Ayrıca çekirdek maddesinin boyutu difüzyon, geçirgenlik ve kontrollü salınım uygulamalarında önemli rol oynamaktadır. ġekil 1.1. Mikrokapsül yapısına ait Ģematik gösterim (Mookhoek vd.,2008) Uygulama alanına göre boyarmadde, monomer, katalizör, antimikrobiyal ya da güç tutuģur madde, parfüm, faz değiģtiren madde gibi pek çok çekirdek maddesi kapsüllenebilmektedir. Duvar maddesi olarak ise doğal ya da yapay polimerler kullanılmaktadır (Ghosh, 2006; Alay, 2010). ġekil 1.2 de örnek olarak mikrokapsül SEM görüntüsü verilmiģtir. ġekil 1.2. Mikrokaspüllere ait örnek görüntüsü (Boan, 2004) 4

19 Çekirdek maddeyi dıģ ortam Ģartlarından koruma, kontrollü bir Ģekilde istenilen ortama salma gibi temel amaçları yerine getirmek için kullanılmakta olan mikrokapsülasyon tekniğinin bahsedilen temel özellikleri yanında geniģ bir uygulama alanı için pek çok avantajı vardır. Bu avantajlar Ģu Ģekildedir (Gosh, 2006): Kullanılacakları çevre koģullarına uyumlu olmayan bazı maddeleri bu çevre koģullarından korumak, Sıvıları katı formda tutmak Toksik maddeleri uygun ve güvenli bir ortamda tutmak Çekirdek maddenin buharlaģma ve difüzyon hızını düģürmek Kontrollü, uzun süre korunabilir ve zamanlanmıģ bir salınım gerçekleģtirmek Oksidasyon gibi parçalayıcı reaksiyonları önlemek Koku veya tatları maskelemek Amaca yönelik madde salınımı gerçekleģtirmek Mikrokapsül morfolojileri Mikrokapsüllerin morfolojisi çekirdek maddesine ve duvar materyalinin depozisyon iģlemine bağlıdır. Mikrokapsüller morfolojilerine göre tek çekirdekli, çok çekirdekli ve matriks olmak üzere üçe ayrılmaktadır. Tek çekirdekli mikrokapsüller çekirdek etrafına sarılmıģ bir duvar maddeden oluģurken çok çekirdekli mikrokapsüller duvar içerisine yerleģmiģ çok sayıda çekirdek maddesinden oluģmaktadır. Matriks mikrokapsüllerde ise çekirdek madde kabuk içerisinde homojen bir Ģekilde dağılmıģ olarak bulunur (Ghosh, 2006; Alay, 2010). ġekil 1.3 de mikrokapsüllerin morfolojik görüntüleri verilmiģtir. 5

20 ġekil 1.3. Mikrokapsüllerin morfolojik görüntüleri ( Alay, 2010) Mikrokapsül üretim yöntemleri Mikrokapsülasyon tekniklerinde ilk adım çekirdek maddenin polimer içerisine mikro boyutta dağılmasını sağlayabilmek için birbirine karıģmayan iki sıvıdan emülsiyon yapımıdır. Mikrokapsülasyon teknikleri genellikle fiziksel ve kimyasal olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Ancak günümüzde fiziksel yöntemler fiziko-kimyasal ve fiziko-mekanik yöntemler olmak üzere iki gruba ayrılmaktadır. Tablo 1.1 de mikrokapsülasyon için kullanılan önemli yöntemlerden bazıları verilmiģtir (Alay, 2010). Tablo 1.1. Mikrokapsül üretim yöntemleri Kimyasal Yöntemler Süspansiyon polimerizasyonu Dispersiyon polimerizasyonu Emülsiyon polimerizasyonu Polikondenzasyon Fiziko Kimyasal Fiziksel Yöntemler Koaservasyon Tabaka-tabaka toplama Sol-jel enkapsülasyon Süperkritik CO 2 takviyeli mikroenkapsülasyon Fiziko Mekanik Sprey kurutma Çoklu düze püskürtme AkıĢkan yataklı kaplama Merkezkaç teknikleri Vakum, elektrostatik enkapsülayon Bu bölümde söz edilen mikrokapsül üretim yöntemleri tanıtılacak ve çalıģmada kullanılacak olan fiziko-kimyasal yöntemlerden biri olan kompleks koaservasyon yöntemi ayrıntılı bir Ģekilde verilecektir. 6

21 Fiziksel mikrokapsülasyon yöntemleri Fiziksel mikrokapsülasyon yöntemiyle kimyasal yönteme göre daha büyük kapsüller elde edilmektedir. Sprey Kaplama: Bu yöntem genel olarak tava kaplama ve sıvı yatak kaplama olmak üzere iki baģlık altında incelenmektedir. a. Tava Kaplama: 19. yüzyılda Upjohn adlı bir eczacı tarafından patenti alınan bu yöntemle büyük öz malzemelerle kaplanmıģ tabletler elde edilir (Çimen, 2007). b. Sıvı Yatak Kaplama: Altta pozisyonlanan spreyleme düzesiyle kapsül duvar malzemesi öz malzemenin sıvılaģtırılmıģ yatağına püskürtülür (Çimen, 2007). Sprey kaplama yöntemi mikrokapsül üretiminde kontrolün zor olmasına karģın düģük maliyeti ve yüksek üretim miktarı ile avantaj sağlamaktadır. Halka Jet: EĢ merkezli iki jetin kullanıldığı bu sistemde içteki jet öz malzemeyi, dıģtaki jet eriyik haldeki kapsül maddesini püskürtür. Püskürtülen kapsül duvar malzemesi katılaģarak suyun jetle püskürtülmesiyle oluģacak damlacıklar boyutunda kapsüller oluģmaktadır (Çimen, 2007). Eğirme Diski: Dönen eğirme diski ile mikrokapsül üretim yönteminde, sıvı duvar maddesi içinde oluģturulmuģ çekirdek süspansiyonu, dönen diske püskürtülmekte ve diskin dönme hareketi vasıtasıyla, duvar maddeler çekirdek maddeler etrafına kaplanmaktadır. KaplanmıĢ tanecikler merkezkaç kuvvetinin etkisi ile diskin kenarlarından fırlatılmaktadır. Daha sonra soğutma iģlemi ile duvar maddenin katılaģması sağlanmaktadır. Bu teknik hızlı, düģük maliyetli, basit ve verimliliği yüksek bir tekniktir (Ghosh, 2006; Alay, 2010). Sprey soğutma: DüĢük üretim miktarı dezavantaj oluģturmasına karģılık çözücü kullanılmaması bir avantajdır. Eriyik haldeki kapsül malzemesi içerisinde bulunan çok küçük boyuttaki öz malzeme spreyle soğutulan kapsül malzemesiyle kaplanır (Çimen, 2007). 7

22 Sprey kurutma: Sprey kurutmada 1-10 mikron büyüklüğünde çekirdek materyal mikro kürecikler halinde polimer çözeltisi içerisinde hapsedilir. Bu çözelti çok ince memeciklerden sıkıģtırılmıģ hava ile içinde sıcak hava bulunan bir kabine aerosol halinde fırlatılır. Çözgen uzaklaģtırılır. Çekirdek-kabuk materyal oranı, viskozite, konsantrasyon ve baģlangıç çözeltisinin sıcaklığı mikrokapsüllerin özelliklerini etkiler (Celep, 2007). Sprey kurutma yöntemi çok yönlü ve uygulama olarak çok kolaydır fakat yüksek ham madde ve iģletim maliyeti, yüksek sıcaklık ve çözücü kullanımı gibi dezavantajları vardır (Çimen, 2007). Sprey sertleģtirme: Toz halindeki öz malzeme etrafında sprey ile sertleģtirilen kapsül malzemesiyle oluģturulur. OluĢan malzemeler sprey altındaki ters akımla toplanır (Çimen, 2007). EĢ-ekstrüksiyon: Bu yöntemde, eģ merkezli bir tüp içerisinden merkezde çekirdek, kenarlarda ise duvar maddesi olacak Ģekilde her iki madde aynı anda bir pompa vasıtasıyla püskürtülmekte ve tüpün ucundaki titreģim hareketi ile damlalar oluģturulmaktadır. Daha sonra duvar, çapraz bağlayıcı, soğutma veya çözelti buharlaģtırma ile sertleģtirilmektedir (Ghosh, 2006) Kimyasal mikrokapsülasyon yöntemleri Bu tekniklerin fiziksel kapsüllemeye göre avantajı daha küçük ve akıģkan maddelerin kapsüllenebilmesidir. Bu bölümde mikrokapsül üretiminde genellikle kullanılan ve en önemli kimyasal mikrokapsülasyon tekniklerinden olan emülsiyon polimerizasyonu, arayüzey polikondenzasyonu, süspansiyon polimerizasyonu hakkında bilgiler verilecektir. Emülsiyon polimerizasyonu: Faz değiģtiren maddelerin kapsüllenmesinde en fazla kullanılan yöntemlerden biri olan emülsiyon polimerizasyonun ilk aģamasında su içinde yağ veya yağ içinde su emülsiyonu oluģturulur. Çekirdek madde ve monomerlerden oluģan emülsiyon ortamına baģlatıcı ilave edilir ve baģlatıcının bozunma sıcaklığına kadar ortam ısıtılır. Bu sırada yüksek devirlerde ( d/dk) mekanik karıģtırma yapılır. Serbest radikal emülsiyon polimerizasyon mekanizması Ģu Ģekilde özetlenebilir: Bir monomer bir yüzey aktif madde 8

23 (emülsiyonlaģtırıcı) ile su içerisinde büyük monomer damlaları (monomer droplet) oluģturacak Ģekilde disperse edilir veya emülsiyonlaģtırılır. Ġlave edilen daha fazla yüzey aktif madde su içinde miselleri oluģturur. Az miktarda monomer, monomer damlasından ayrılarak su içerisinden misellere nüfuz eder. Suda çözünebilen bir baģlatıcı su fazına ilave edilir ve miseller içerisindeki monomer ile reaksiyona girer (Smith-Ewart birinci zaman aralığı). Misellerin toplam yüzey alanı, büyük monomer damlalarınınkinden daha büyüktür, bu yüzden baģlatıcı büyük monomer damlaları yerine misellerle reaksiyona girer. Misel içindeki monomer çabuk bir Ģekilde polimerize olur ve zincir büyümesi sonlandırılır. Bu noktada monomer ile ĢiĢirilmiĢ misel polimer taneciğine dönüģür. Hem monomer damlası hem de polimer taneciği sistemde mevcut olduğu zaman aralığı Smith-Ewart ikinci zaman aralığı olarak değerlendirilir. Monomer damlalarından daha fazla monomer, büyüyen taneciğin içine nüfuz eder ve daha fazla baģlatıcı reaksiyona girer. Sonuç olarak, serbest monomer damlaları kaybolur ve kalan tüm monomer tanecik içinde yerleģtirilir. Bu aģama üçüncü Smith-Ewart zaman aralığı olarak değerlendirilir. Ürün ve monomere bağlı olarak, ilave monomer ve baģlatıcı sürekli olarak ve yavaģ bir Ģekilde ortama ilave edilebilir. Böylece tanecik büyürken bu maddelerin sistemdeki miktarları korunabilir. Son ürün bir polimer taneciğinin sudaki dispersiyonudur. Bu aynı zamanda polimer kolloid, lateks veya yaygın olarak (doğru olmamakla birlikte) emülsiyon olarak bilinir(alay, 2010). Arayüzey polikondenzasyonu: Ara yüzey polimerizasyonu iki faz arasındaki yüzeyde meydana gelir. Bu iģlemde monomerlerden biri ve çekirdek materyali bir çözgen içerisinde çözülmektedir. Diğer monomerler de ikinci bir çözgen içerisinde çözülür. KarıĢtırma ile birinci ve ikinci çözgen emülsiyon haline getirilir. Emülsiyon stabilize olduktan sonra ortama bir baģlatıcı ilave edilerek polimerizasyon reaksiyonu baģlatılır. KarıĢtırma hızı mikrokapsüllerin çaplarını belirlemede en önemli etmendir. Ara yüzey polimerizasyonu birbiri ile karıģmayan iki sıvı fazın ara yüzeyinde çeģitli monomerlerin birbirleri ile reaksiyona girerek dispers fazı hapsedecek Ģekilde film oluģturmalarıdır. Genellikle iki reaktif monomer bulunur. Bunlardan biri çekirdek materyalin çözeltisini veya dispersiyonunu içeren sulu fazda çözülmüģtür. Diğeri ise emülsifiye adımından sonra sulu olmayan fazda çözülür. Su/yağ emülsiyonunun oluģması için uygun bir emülgatörün stabilizatör olarak ilavesi gerekmektedir. Monomerler birlikte difüze olup ara yüzeyde ince bir kaplama oluģturacak Ģekilde 9

24 polimerleģirler. Ortalama polimerizasyon derecesi; monomerlerin reaktifliğine, konsantrasyonlarına, fazları oluģturan maddelere ve ortam sıcaklığına bağlıdır. Reaksiyon monomerler tükenince biter (Celep, 2007). Süspansiyon polimerizasyonu: Süspansiyon polimerizasyonu emülsiyon polimerizasyonu ile benzerlikleri olan fakat aynısı olmayan heterojen polimerizasyon yöntemidir. Süspansiyon polimerizasyonunda konvansiyonel emülsiyon polimerizasyonundan farklı olarak polimerizasyonu baģlatmak için yağda çözünen baģlatıcı kullanılmaktadır. Süspansiyon hazırlamak için suda düģük çözünürlüğe sahip monomerler, su içinde stabilize edici ile karıģtırılarak disperse edilirler. Stabilize edici, kümeleģme (bir araya gelme) ihtimalini azaltarak damlaların kolloid kararlılığını sağlar. Süspansiyon polimerizasyonu ile üretilen tanecikler genellikle 100 μm den daha büyük çaplıdırlar ve milimetrik çaplara ulaģabilirler (Alay, 2010) Kompleks Koaservasyon Bu tez çalıģmasında ısı depolama özelliğinin yanı sıra mikrokapsül üretimi sırasında inorganik materyal ilavesi ile güç tutuģur özellik ve arttırılmıģ termal stabiliteye sahip mikrokapsüllerin üretilmesi için kompleks koaservasyon metodu kullanılmıģtır. Fiziko kimyasal bir teknik olan koaservasyon metodunun temeli faz ayrımına dayanmaktadır. Faz ayrımının ilk sistematik yaklaģımı Bungenberg ve arkadaģları tarafından ortaya çıkarılmıģtır. Koaservasyon olarak isimlendirdikleri yöntem, polimer-zengin faz (koaservent) ve zayıf polimerik faz (koaservasyon ortamı) içerisinde homojen polimer çözeltisinin kısmi olarak çözünmesidir. Günümüzde kompleks koaservasyon metodu ikiye ayrılmıģtır. Bunlar basit ve kompleks koaservasyondur. Ġki yöntem arasındaki tek fark faz ayrımının oluģma Ģeklidir. Basit koaservasyonda çözücü madde faz ayrımı için ilave edilirken kompleks koaservasyonda zıt yüklü iki polimer kullanılmaktadır. Kompleks koaservasyon yöntemi, dispersiyon veya emülsiyonun hazırlanması, çekirdeğin enkapsülasyonu, kapsüllenmiģ partiküllerin stabilizasyonu olmak üzere üç aģamadan oluģmaktadır. Ġlk aģamada çekirdek madde (genellikle yağ) polimer çözeltisi (sulu katyonik polimer) içinde disperse edilmektedir. Ġkinci aģamada ikinci polimer (anyonik, suda çözünebilen) hazırlanan dispersiyona ilave edilmekte ve iki polimer kompleks 10

25 oluģturduğunda, duvar maddesi çekirdek madde üzerine depozite olmaktadır. Bu proses, tuz ilavesi, ph ve sıcaklık değiģimi veya ortamı seyrelterek baģlatılabilmektedir. Ayrıca ikinci polimer ilavesi kontrol edilerek duvar kalınlığı istenilen Ģekilde ayarlanabilmekte ve son aģamada ise hazırlanan mikrokapsüller çapraz bağlayıcı veya ısıl iģlem ile kararlı hale getirilmektedirler (Sarıer, 2012). ġekil 1.4 de kompleks koaservasyon yöntemiyle mikrokapsül üretimi Ģematik olarak gösterilmektedir. Birçok doğal polimer bu metoda uygundur. ÇeĢitli duvar (kabuk) tipleri kullanılmaktadır. Kullanılacak olan kabuk malzemesi uygulanacak olan prosese, istenilen etkilere ve çekirdek maddenin polarizasyonuna, iyon durumuna, reaksiyona girme eğilimine ve parçalanma sıcaklığına göre değiģebilmektedir. ġekil 1.4. Kompleks koaservasyon yöntemiyle mikrokapsül üretiminin Ģematik gösterimi (a: emülsiyon oluģma aģaması, b: Ġki polimerin kompleks oluģturması, c: polimerlerin çekirdek madde üzerine depozite olması, d:mikrokapsüllerin stabil hale getirilmesi) (Augustin ve Hemar, 2009) Kompleks koaservasyon yöntemi pahalı bir teknik olmasına karģı ilaç, gıda ve matbaacılık sektörlerinde kullanılmaktadır. Bu yöntem kullanılırken öz malzeme cinsine göre ve polimerlerin birbirine göre yük durumu iyi incelenip seçilmelidir. Genellikle yavaģ ilerleyen prosesler koaservasyon yönteminde daha iyi sonuç vermektedir. Koaservasyon yöntemi çok yönlü kullanımı ve kapsül malzemelerinin 11

26 doğallıyla avantaj sağlarken kullanılan çözücüler ve sertleģtiricilerin çevre açısından etkileri ile dezavantaja sahip olmaktadır.(çimen, 2007) Faz DeğiĢtiren Maddeler Ve Mikrokapsülasyonu Faz değiģtiren maddenin tanımı Bir halinden baģka bir hale geçerken ısı soğurabilen ya da ısı yayabilen maddelere faz değiģtiren madde (FDM) adı verilir. Bu maddeler, faz değiģtirme aralığı olarak bilinen belirli sıcaklık aralığında, bir fazdan baģka bir faza geçiģ yaparlar (Mattila, 2006). Faz değiģtiren maddeler, faz değiģimi esnasında yüksek miktarda enerji depolama ve depoladığı enerjiyi çevreye verme özelliğine sahip maddelerdir. Faz değiģimi sırasında sıcaklık değiģmemektedir. Dolayısıyla faz değiģtiren maddeler, sınırlı bir sıcaklık aralığında, yüksek miktarda enerjinin depolanmasına olanak tanımaktadırlar (Süpüren, 2007). FDM lerin belli bir sıcaklık altında katıdan sıvıya veya tersi durum olan sıvıdan katıya fiziksel değiģim yapabilme yetenekleri vardır. Katıdan sıvıya faz değiģim boyunca (materyal ısıtıldığında), FDM büyük bir miktar gizli ısı absorbe eder. Gizli ısı, maddenin faz değiģim prosesi boyunca depolanan/yayılan ısıdır. Bu ısı sonra FDM içerisinde depolanır ve zıt bir faz değiģiminde (sıvıdan katıya) soğutma prosesi boyunca dıģarı salınır. ġekil 1.5 de ısı absorblaması ve yayılması Ģematik olarak gösterilmiģtir. 12

27 ġekil 1.5. FDM lerin ısı absorblaması ve yayılmasının Ģematik gösterimi ( Faz değiģtiren maddeler tarafından depolanan ısı miktarını, faz değiģtirme boyunca ve ısınma iģlemi sırasında soğurulan ısıyla karģılaģtırmak için su örnek olarak verilmektedir. Buz erirken yaklaģık olarak 335 J/g gizli ısı soğurmaktadır. Eğer su erime sıcaklığından daha fazla ısıtılırsa, ısınma sırasında, bir derecelik sıcaklık artıģında 4 J/g duyulabilir ısı soğurmaktadır. Söz konusu iki değer karģılaģtırıldığında, faz değiģtirme sırasında soğurulan gizli ısının, ısınma sırasında soğurulan duyulabilir ısının yaklaģık 100 katı olduğu görülmektedir (Mattila, 2006; Alay, 2010). Dört tür faz değiģtirme söz konusudur. Bunlar; Katı-Sıvı Faz DeğiĢtirme Sıvı-Gaz Faz DeğiĢtirme Katı-Gaz Faz DeğiĢtirme Katı-Katı Faz DeğiĢtirme Farklı faz değiģtirme özelliğine sahip ısı depolama özellikli faz değiģim maddeleri bulunmasına rağmen tekstil ürünleri için en uygun faz değiģim maddeleri katı-sıvı 13

28 faz değiģim maddeleridir. Bu nedenle, ısı depolayıcı ve ısı düzenleyici tekstil ürünlerinin üretimi için kullanılan faz değiģim maddeleri denildiğinde katı-sıvı faz değiģtirme özelliğine sahip maddeler akla gelmektedir. Ancak katı-katı faz değiģtiren maddelerin tekstil ürünlerine uygulaması üzerine araģtırmalar da vardır (Mattila, 2006; Mondal, 2008; Alay, 2010). Yüksek oranda gizli ısıyı depolama ve yayma özelliğinden dolayı faz değiģim maddeleri fazla ısınma etkisine karģı kullanılabileceği gibi soğuğu engellemek amaçlı da kullanılabilir. Materyalin kendi sıcaklığı artmadan önce faz değiģim maddeleri ortamda artmaya baģlayan ısıyı soğurarak geçici süreliğine materyalin ısınmasını önleyebilir veya ısınmasını geciktirebilir. Öte yandan soğuma baģladığında materyalin ısısı düģmeden yine faz değiģim maddeleri önce ortama ısı vererek ön ısıtma etkisi ile soğuğa karģı geçici olarak bariyer etkisi gösterebilir (Mattila, 2006). Faz değiģtiren maddelerin sıcaklıkları veya ısıl kapasiteleri yönünden farklılıklar gösterirler. Bu da FDM lerin termal koruma ile ilgili olarak farklı alanlarda kullanılmalarını cazip kılmaktadır. FDM ler binalarda, elektronik aygıtlarda, güneģ enerjisi ile çalıģan çeģitli sistemlerde ve tekstil ürünlerinde ısı yönetiminde kullanılmak üzere araģtırılmakta ve bir kısmı pazarlarda önemli kullanım alanı bulmaktadır Faz değiģtiren maddelerin sınıflandırılması Isı yönetimi yapmanın yöntemlerinden biri, malzemelerin faz değiģtirerek ısı depolaması olarak adlandırılan gizli ve özgül ısı kapasitelerinden yararlanmak ya da kimyasal tepkime yoluyla ısı depolamaktır. Gizli ısı termal enerjiyi depolamanın en etkili yollarından birisidir. Hissedilir ısı depolama metodundan farklı olarak gizli ısı depolama metodu, depolama ve salıverme ısıları arasında küçük sıcaklık farkları ile daha yüksek depolama yoğunluğu sağlar. ġekil 1.6 termal enerji depolamada kullanılan malzemeler için genel sınıflandırmayı göstermektedir (Önder ve Sarıer, 2006). 14

29 MALZEMELER Hissedilir Isı Gizli Isı Kimyasal Enerji Gaz - Sıvı Katı - Sıvı Katı-Gaz Katı - Katı Organikler Parafin vaks, Yağ Asitleri, Polialkoller Anorganikler Hidrat Tuzları Ötektikler Tek Sıcaklık KarıĢımlar Sıcaklık Aralığı Ötektikler Tek Sıcaklık KarıĢımlar Sıcaklık Aralığı ġekil 1.6. Enerji depolamada kullanılan malzemeler (Önder ve Sarıer, 2006) Günümüzde sentetik veya doğal olarak bilinen beģ yüzden fazla FDM vardır. Bu maddelerin faz değiģtirme sıcaklık aralıkları ve ısı depolama kapasiteleri birbirinden farklıdır. Faz değiģim maddeleri organik ve anorganik olmak üzere iki temel gruba ayrılırlar. Anorganik faz değiģim maddeleri yapılarında su molekülü bulunduran tuzlardır. Parafinler, yağ asitleri ve polietilen glikol (PEG) gibi maddeler ise organik faz değiģim maddeleri olup, tekstil ürünleri için çoğunlukla erime sıcaklıkları C aralığında olan parafinler ve PEG tercih edilmektedir (Önder ve Sarıer, 2006). Bunun nedeni bu sıcaklıkların vücut sıcaklığı için en uygun değerler olmasıdır (Alay, 2010). Tuz hidratlar (hidrat tuzları): Anorganik tuzların bazıları kristal yapıları içinde n mol su içerir. Bunlara anorganik hidrat tuzu adı verilir (Önder ve Sarıer, 2006 ). Tuz hidratlarının genel formülleri X(Y) n mh 2 O Ģeklinde olup, yüksek erime gizli enerjisine ve ısıl iletkenliğe sahiptirler (Alay, 2010). Tuz hidratlarının zayıf çekirdekleģme özelliklerinden dolayı donarken aģırı soğuma (supercooling) göstermeleri ve bu maddelerin düzensiz Ģekilde ergimeleri sebebiyle faz ayrıģması meydana gelmektedir. Anorganik hidrat tuzları termal enerji depolamada, yüksek hacimli depolama yoğunlukları (350 MJm 3 ), parafin vakslara oranla daha yüksek 15

30 termal iletkenlikleri (0,5 Wm -1 C -1 ) ve bazı istisnalar hariç daha ucuz olmaları nedeniyle avantajlıdır. Anorganik hidrat tuzlarının hidrasyon dehidrasyon entalpisinin büyüklüğü, zehirli olmama ve ucuz olma gibi olumlu özelliklerinin yanı sıra aģırı soğuma, ardı ardına birkaç ısınma-soğuma çevriminin ardından kolay bozunma gibi olumsuz yanları vardır (Önder ve Sarıer, 2006). Tuz hidratlar ısı depolama yoğunluğu bakımından ısıl enerji depolama (IED) maddelerinin önemli bir sınıfını oluģtururlar. Isı soğurma ve yayma sıcaklık aralıkları C olan, n su molekülü içeren hidrat inorganik tuzlarda ısı depolama ve ısıdüzenleme özellikli tekstil ürünleri üretimi için kullanılabilmektedirler. Glauber tuzları fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından ısıl depolayıcı olarak önemli maddelerdir. Hidrat tuzlar yüksek ısıl depolama kapasiteleri (yaklaģık 350 MJ/m 3 ), yüksek ısıl iletkenlikleri (yaklaģık 0,5 W/m C) ve uygun fiyatları ile ısıl enerji depolama maddeleri olarak uygun maddelerdir. Glauber tuzu (Na 2 SO 4.10H 2 O) 32,4 C erime sıcaklığına ve 347,50 J/g (83, cal/g) ısı depolama kapasitesine sahiptir. Faz değiģtiren madde olarak kullanımı uygun diğer bir inorganik tuz olan manganez (II) nitrat hekzahidrat (Mn(NO 3 ) 2.6H 2 O) ise 125,9 j/g erime ısısı ve 25,8 C erime sıcaklığına sahiptir (Mondal, 2008; Alay, 2010). Düz zincirli hidrokarbonlar (parafinler): Çoğunlukla düz zincirli alkanların bir karıģımı olan, ucuz ve kolay üretilebilen parafinler ısı-depolama ve düzenleme iģlevi olan malzemelerin üretiminde kullanılan en önemli FDM ler olarak bilinir. Hidrofobik yapıdadırlar. Genel formulü C n H 2n+2 olan parafinler, petrol rafinasyonundan yan ürün olarak elde edilir (Önder ve Sarıer, 2006). Parafinlerin temel olarak %75 i alkanlardan oluģmaktadır. Alkanlar ve parafinler organik bileģiklerdir. Parafin, birkaç farklı alkan içerebilmektedir. Dolayısıyla, bu maddeler için erime noktası değil, erime aralığı kavramı söz konusudur. Moleküler ağırlık arttıkça, erime noktası da artma eğilimi göstermektedir. Alkanların farklı karıģımlarını kullanarak, farklı erime noktasına sahip parafinlerin elde edilebilmesi de mümkün olabilmektedir. (Hittle, 2002). Parafinler toksik etkisi düģük, korozyon ve paslanmaya neden olmayan, kimyasal tepkime eğilimi az, bol bulunabilen, kötü kokusu olmayan maddelerdir. Bununla 16

31 birlikte termal iletkenlikleri düģüktür (0.2 W.m C -1 ) ve bu özellikleri, uygulama alanlarını sınırlandırılmaktadır. Ayrıca kolayca yanarlar (Önder ve Sarıer, 2006). Parafin-vaks (lineer uzun zincirli hidrokarbonlar) maddeler günümüzde tekstil ürünleri için tercih edilen ve yaygın kullanım alanına sahip faz değiģtiren maddeleridir. Tablo1.2 de faz değiģtiren parafinik maddelerin ısıl özellikleri verilmiģtir. Tablo 1.2. Faz değiģtiren parafinik maddeler ve ısıl özellikleri (Mondal, 2008) Madde Kimyasal Erime KatılaĢma Entalpi (J/g) Formül Sıcaklığı Sıcaklığı n-hekzadekan C 16 H n-heptadekan C 17 H n-oktadekan C 18 H n-nanodekan C 19 H n-eykosan C 20 H n-henekosan C 21 H Polietilen glikol (PEG): Polietilen glikol en önemli FDM lerden biridir. Polietilen glikolun yapısındaki tekrar eden en küçük birim oksietilen grubudur. Molar kütlesi 20000g.mol -1 den daha az olduğunda, PEG in erime sıcaklığı molar kütlesi ile doğru orantılıdır. Molar kütleleri arasında olan PEG lerin erime noktaları 33 C civarındadır. PEG lerin en önemli avantajlarından biri çözünür olmaları, diğeri de tutuģma sıcaklıklarının yüksekliğidir (Önder ve Sarıer, 2006). Tablo 1.3 de PEG in molekül ağırlığına bağlı olarak erime sıcaklıkları verilmiģtir. Tablo 1.3. Polietilen glikol polimerlerinin molekül ağırlığına bağlı olarak erime sıcaklıkları (Mondal, 2008) Madde Molekül Ağırlığı Erime Sıcaklığı ( C) (YaklaĢık Değer) PEG PEG PEG PEG PEG , PEG , Yağ asitleri: Özellikle uzay ile ilgili uygulamalar için daha uygun olduğu belirtilen diğer gizli ısı depolayıcı maddeler ise yağ asitleri (kaprik, laurik, palmitik ve stearik 17

32 asit) ve onların karıģımlarıdır. Yağ asitlerinin erime sıcaklıkları C, gizli ısı miktarları ise j/g arasında değiģmektedir (Mondal, 2008). Bu özellikler gizli ısı depolama sistem tasarımı açısından son derece önemlidir (Önder ve Sarıer, 2006). Yağ asitleri CH 3 (CH 2 ) n COOH kimyasal formülüyle gösterilen organik faz değiģtiren maddelerdir. Trigliserit adı verilen yağlardan elde edildiklerinden dolayı yağ asitleri olarak adlandırılırlar. Bütün yağ asitleri bir ucunda metil grubu diğer ucunda karboksil grubu taģıyan uzun hidrokarbon zincirlerinden oluģur. Parafinler gibi düģük karbon sayısına sahip yağ asitleri oda sıcaklığında sıvı haldedir. Zincirdeki karbon sayısı arttıkça viskozite değerleri de artar ve daha yüksek karbon sayısına sahip olanlar oda sıcaklıklarında katı halde bulunurlar. Yağ asitleri enerji depolama için gerekli tüm termodinamik, kinetik, kimyasal ve ısıl özelliklere sahiptirler. Tablo 1.4 de gizli ısıl enerji depolama (GIED) sistemlerinde kullanılan yağ asitlerinin faz değiģim maddesi (FDM) olarak kullanılmasındaki avantaj ve dezavantajlar verilmiģtir. Yağ Asitleri [CH 3 (CH 2 ) n COOH] Tablo 1.4. Yağ asitlerinin avantaj ve dezavantajları FDM Avantaj Dezavantaj Faz değiģimi sırasında küçük hacim değiģimi gösterirler. AĢırı soğuma davranıģı göstermezler. Kimyasal kararlılığa sahiptir. Yüksek erime gizli ısısına sahipler. Zehirli ve aģındırıcı değildir. Yüksek maliyetlidirler. DüĢük ısıl iletkenliğe sahiptirler Faz değiģtiren maddelerin mikrokapsülasyonu Faz değiģtiren maddelerin kullanımı ile ilgili bazı güçlükler söz konusudur. Bunlar; (1) tipik ısı depolayıcı madde içerisindeki katılaģma sırasında FDM ısı transfer yüzeyinde donmakta ve böylece ısıl direnç artmaktadır. Ayrıca aģırı soğuma (bir sıvının sıcaklığının, katılaģma meydana gelmeden katılaģma sıcaklığının altına düģmesi) ve zayıf ısıl iletkenlik, FDM lerin verimliliğini olumsuz yönde etkilemektedir; (2) bazı faz değiģtiren maddeler korozif özelliğe sahiptir. Bu tür FDM taģıyacak sistemlerin FDM nin bu özelliği ile uyumlu olması gerekmektedir; (3) faz değiģtiren maddeler genellikle faz değiģimi sırasında büyük hacimsel 18

33 değiģiklik göstermektedir ve bu ısı değiģtirme geometrisini etkilemektedir; (4) bazı faz değiģtiren maddeler toksik etkiye sahiptirler ve tamamen kapalı bir taģıyıcı sistem gerektirirler. Faz değiģtiren maddelerin bahsedilen tüm bu olumsuz yönlerini elimine etmek için kullanılabilecek en etkili yöntem, maddenin kapsül içerisinde hapsedilmesidir (Zou, 2004). Tekstil materyalleri için faz değiģtiren maddelerin mikrokapsül haline getirilmesinin bir nedeni de, faz değiģtiren maddenin örneğin kumaģ gibi tekstil materyaline direkt olarak uygulanması durumunda yıkama sonunda materyalden kolayca uzaklaģmasıdır. Boan mikrokapsülleme ile faz değiģtiren maddelerin uyumsuzluk probleminin çözülebileceğini, maddelerin yüzey-hacim oranı artırılmıģ olduğu için ısı transfer özellikleri geliģtirilebileceğini ifade etmiģtir (Boan, 2005). 19

34 2. KAYNAK ÖZETĠ Literatürde faz değiģim maddesi içeren mikrokapsüllerin tekstil sektörü haricinde inģaat, tarım, elektronik gibi pek çok farklı alanda kullanıldığı ve faz değiģtiren madde içerikli mikrokapsüllerin üretim çalıģmalarında genellikle n-oktadekan baģta olmak üzere parafinler ve parafin-yağ asidi karıģımlarının mikro veya nano kapsüllenmesi konusuna odaklanıldığı görülmektedir. Bu bölümde ilk olarak faz değiģtiren madde içeren mikrokapsül üretimi konusuna odaklanılmıģtır. Yapılan çalıģmalar incelendiğinde mikrokapsül üretiminde genellikle emülsiyon polimerizasyonu, ara yüzey polikondenzasyonu ve kompleks koaservasyonu metotlarının tercih edildiği görülmektedir. Son yıllarda süspansiyon polimerizasyonu ile mikrokapsül üretimi hakkında çalıģmalar dikkat çekmektedir. Bu bölümde ikinci olarak ise tez konusu ile ilgili olarak kompleks koaservasyon metodu ile faz değiģtiren madde ve farklı tür etken maddelerin mikrokapsüllenmesi ile ilgili çalıģmalara odaklanılmıģtır Faz DeğiĢtiren Madde Ġçeren Mikrokapsül Üretimi Üzerine ÇalıĢmalar Cho ve arkadaģları (2002) faz değiģtiren madde içeren mikrokapsül üretimi yaptıkları çalıģmalarında FDM olarak n-oktadekan parafini emülsiyon sisteminde poliüre duvar materyali içerisine mikroboyutta kapsüllemiģlerdir. Poliüre duvar polimerini emülsiyon sisteminde ara yüzey polikondenzasyon polimerizasyonu metoduna göre toluen-2,4-diizosiyanat (TDI) ve dietilentriamin (DETA) monomerleri kullanarak sentezlemiģlerdir. Üretilen poliüre/oktadekan mikrokapsüllerin ısı depolama kapasitelerinin, oktadekan içeriğine bağlı olarak, j/g aralığında değiģtiği tespit edilmiģtir. Kapsül üretim verimliliğinin ise baģlangıçta ilave edilen oktadekan miktarına bağlı olarak % 75,4-87,2 oranında değiģmekte olduğu ve baģlangıçtaki oktadekan miktarı arttıkça kapsüllenme verimliliğinin azaldığı belirlenmiģtir. Mikrokapsüllerin, erime ve kristalizasyon sıcaklıklarının oktadekanın faz değiģtirme sıcaklıkları ile hemen hemen aynı olduğu, boyutlarının 0,1-1 mikron arasında değiģtiği, Ģekillerinin düzgün küresel Ģekilde ve yüzeylerinin ise pürüzsüz olduğu belirtilmiģtir (Cho vd., 2002). 20

35 Zou ve arkadaģları (2004) ısı depolayıcı madde olarak kullanılmak üzere faz değiģim maddesi içeren yaklaģık 2,5 μm çapında poliüre mikrokapsülleri ara yüzey polikondenzasyon yöntemi kullanarak hazırlamıģtır. Faz değiģim maddesi olarak n- hekzadekan, yüzey aktif madde olarak OP (polioksietilen oktilfenil eter), kabuk maddesi olarak ise toluen-2,4 diizosiyanat (TDI) ve 1,6 hekza daimin (HDA) monomerlerini kullanmıģlardır. Elde edilen mikrokapsüllerin termal özellikleri ve kimyasal yapısı üzerine diamin tipinin etkisi FT-IR ve termal analizlerle araģtırılmıģtır. Farklı diaminden üretilmiģ mikrokapsüllerin TG termogramından tüm numunelerde C arasında yaklaģık %50, 450 C ye kadar ise yaklaģık %90 ağırlık kaybının olduğu tespit edilmiģtir. Infrared spektrumu poliüre mikrokapsüllerinin baģarılı bir Ģekilde sentezlendiğini, TG termogramlar n- hekzadekan içeren mikrokapsüllerin bozulmadan 300 C yüksek sıcaklığa kadar dayanabildiğini göstermiģtir. Ayrıca termal döngü testlerinden kapsüllenen parafinin 50 döngüden sonra bile ısı depolama kapasitesini koruduğu görülmüģtür. Üretilen mikrokapsüllerin erime sıcaklıkları 15,52 C, erime entalpileri ise 66,09 j/g olarak belirlenmiģtir. Bu özellikleri ile söz konusu mikrokapsüllerin lif çekimi ile FDM içeren lif üretimi için uygun oldukları belirtilmiģtir. Kim ve arkadaģı (2005) su bazlı poliüretan (WBPU) ile oktadekan içeren mikrokapsül ürettikleri çalıģmalarında, mikrokapsüllerin boyutlarının oktadekan miktarı arttıkça arttığını, emülsiyonlaģtırıcı miktarı arttığında ise küçüldüğünü belirlemiģlerdir. Üretilen mikrokapsüllerin kristalizasyon ve erime sıcaklıklarının sırasıyla 23,5 C ve 30,5 C, erime ve kristalizasyon entalpilerinin ise sırasıyla 236,6 J/g ve 227,6 J/g olduğunu tespit etmiģlerdir. AraĢtırmacılar bu çalıģmada ayrıca, ürettikleri mikrokapsülleri poliamid kumaģ yüzeyine kaplamıģ ve kumaģın su buharı geçirgenliği ve termal karakteristik qmax (J/cm 2 s) ısıl özelliği değeri araģtırmıģlardır. WBPU/oktadekan kaplama yapılmıģ kumaģın qmax değerinin kaplanmamıģ ve sadece WBPU kaplanmıģ kumaģlarınkilere göre daha yüksek olduğunu tespit etmiģlerdir. Bu sonucun WBPU/oktadekan kumaģın, yapısındaki oktadekanın erimesi anında daha yüksek ısı akıģ oranları göstermesinden dolayı daha fazla serinlik hissinin algılanmasından kaynaklanabileceğini ifade etmiģlerdir. KumaĢların su buharı geçirgenliği test sonuçlarına göre ise kaplama sırasında kullanılan emülsiyonlaģtırıcı, sertleģtirici ve kalınlaģtırıcı miktarı artarken su buharı geçirgenliğinin değiģmediği, ancak artan oktadekan miktarına bağlı olarak söz 21

36 konusu değerin azaldığı belirlenmiģtir. Bu sonucun ise, hidrofobik oktadekanın su moleküllerinin geçiģini önlemesinden kaynaklanacağı ifade edilmiģtir. Shin ve arkadaģları (2005) ısı düzenleyici tekstil materyalleri üretiminde kullanılmak üzere faz değiģtiren madde içeren mikrokapsülleri in situ polimerizasyon yöntemiyle hazırlamıģlardır. Faz değiģtiren madde olarak eykosan, kabuk materyali olarak ise melamin ve formaldehit kullanmıģlardır. Mikrokapsüllerin partikül boyutu ve boyut dağılımı, morfolojisi, termal özellikleri ve termal stabilitesi incelenmiģtir. Hazırlanan mikrokapsülleri poliester örme kumaģlara ısı düzenleyici özellikler kazandırmak amacıyla emdirme yöntemiyle uygulamıģlardır. SEM görüntülerinden mikrokapsüllerin küresel Ģekle sahip oldukları, stabilite testi sonuçlarından ise sıcak su ve alkali çözeltisinde karıģtırma boyunca yapılarını koruyacak güce sahip oldukları belirtilmiģtir. Mikrokapsül uygulanmıģ ısı düzenleyici kumaģların ısı depolama kapasitelerinin J/g olduğu ve beģinci yıkamadan sonra kumaģta ısı depolama kapasitesinin % 40 ının kaldığı belirlenmiģtir. Qingwen ve arkadaģları (2007) gümüģ nano tanecikler ile birleģtirilmiģ faz değiģtiren madde içeren mikrokapsüllerin ısıl kararlılığını konvansiyonel mikrokapsüllenmiģ faz değiģtiren maddelerin ısıl kararlılığı ile karģılaģtırmıģlardır. Mikrokapsüller insitu polimerizasyonu ile üretilmiģtir. Faz değiģtiren çekirdek madde olarak bromohekzadekan (PCM BrC16), duvar maddesi olarak ise aminoplast kullanılmıģtır. Konvansiyonel mikrofdmler (mikrokapsüllenmiģ FDM ler) ile karģılaģtırıldığında, nano kompozit kapsüllenmiģ FDM lerin daha yüksek ısıl kararlılığa sahip olduğu bu sonucun, yüzeyde dağılan metal gümüģ nano taneciklerinin duvarın dayanıklılığını ve sertliğini artırmasından kaynaklandığı belirtilmiģtir. Ayrıca konvansiyonel mikrokapsüllerle karģılaģtırıldıklarında nano kompozit FDMler in, nano taneciklerin duvar maddesinin yüzeyine dağıldığı için daha kaba yüzey görünümüne sahip oldukları belirlenmiģtir. SEM yüzey görüntüleri ve EDX analizleri incelendiğinde gümüģ nano taneciklerin duvar maddesinin yüzeyine ve içerisine dağıtıldığı gözlenmiģtir. Bu Ģekilde tanecik dağılımının ise daha kompakt kompozit yapı oluģturduğu belirtilmiģtir. Sánchez ve arkadaģları (2007) polistiren bir polimer kabuk ile farklı FDM lerin mikrokapsülasyonu için süspansiyon polimerizasyonu yöntemini kullanmıģlardır. Faz 22

37 değiģtiren madde olarak PRS parafin vaksı, tetradekan, PEG 800, PEG 1000, Rubitherm RT27, Rubitherm RT20, nanodekan kullanmıģlardır. Sürekli faz olarak su ve polivinilpirrolidon, süreksiz faz olarak stiren, FDM ve baģlatıcı olarak benzoil peroksit kullanmıģlardır. Elde edilen mikrokapsüllerin termal özellikleri, morfolojisi ve partikül boyut dağılımı sırasıyla diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve lazer difraksiyonu ile belirlenmiģtir. DSC sonuçlarından tetradekan, nanodekan parafinleriyle elde edilen mikrokapsüllerin erime ısılarının, PRS parafin vaksıyla elde edilen mikrokapsüllerin erime ısısından daha yüksek olduğu görülmüģtür. SEM görüntülerinden Rubitherm ile elde edilen mikrokapsüllerin düzensiz Ģekiller ve pürüzlü yüzeyler gösterdiği, PRS, nonadekan ve tetradekan ile üretilen mikrokapsüllerin ise geniģ bir partikül boyutu ile küresel bir Ģekillere sahip oldukları gözlenmiģtir. PEG 800 ve PEG 1000 in 1 μm den daha küçük çaplara sahip oldukları görülmüģtür ve bu da PEG polimerinin kapsüllenmediğini ispatlamıģtır. Sonuç olarak çalıģmada bu metotla parafin vakslarının kapsüllenebildiği, ancak PEG in hidrofilik yapısından dolayı kapsüllenemediği belirtilmiģtir. Siddhan ve arkadaģları (2007) ara yüzey polimerizasyonu ile ürettikleri oktadekan içeren poliüre mikrokapsüllerin çekirdek madde içeriğine, enkapsülasyon verimliliğine ve kapsül kararlılığına enkapsülasyon iģleminin, çekirdek-monomer oranının ve FDM-siklohekzan oranının etkisini araģtırmıģlardır. Mikrokapsüller toluen-2, 4 diizosiyanat ve dietilentriamin monomerleri kullanılarak üretilmiģtir. Elde edilen bulgulara göre, mikrokapsüllerin kararlılığı, enkapsülasyon verimliliği ve çekirdek madde içeriğine en fazla etki eden parametreler çekirdek-monomer oranı (CM) ve FDM-siklohekzan (PC) oranı olarak belirlenmiģtir. Kapsülasyon verimliliği CM oranı azaldıkça artmaktadır. PC oranının artıģı ile hem çekirdek içeriği hem de kapsülasyon verimliliği artmaktadır. CM oranı 3,7, PC oranı 6 iken üretilen mikrokapsüller, % 70 çekirdek madde içeriği, % 92 kapsülasyon verimliliği özellikleri ile en iyi mikrokapsüller olarak belirlenmiģtir. En yüksek çekirdek madde içeriği (% 71) siklohekzan kullanılmadan CM oranı 3,7 iken elde edilmiģtir. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin 150 C de 8 saat muameleye ve tekrar eden sıcak sulu yıkamalara karģı dayanıklı oldukları belirlenmiģtir. Ancak üretilen mikrokapsüllerin çözücü ile yıkamaya karģı orta seviyede kararlılığa sahip oldukları ve düģük CM oranlı (1,8 veya 2,5) mikrokapsüllerin CM oranı 3,7 iken üretilmiģ 23

38 mikrokapsüllere göre çözücüye karģı daha iyi kararlılığa sahip oldukları belirlenmiģtir. Fang ve arkadaģları 2008 yılında yaptıkları çalıģmada, ultrasonik yardımlı miniemülsiyon in situ polimerizasyon yöntemini kullanarak oktadekan içeren, polistiren duvarlı nano boyutlu kapsüller üretmiģlerdir. Kapsüllerin nm boyutlarında düzenli, küresel yapılı ve 124,4 J/g ısı depolama kapasitesine sahip olduklarını belirlemiģlerdir. Ayrıca polistiren/oktadekan mikrokapsüllerin TG eğrisinin iki aģamadan ibaret olduğu ve eğrideki ilk aģamanın oktadekanın gaz fazına geçiģine, ikinci aģamanın ise polistirenin bozunmasına karģılık geldiğini belirtmiģlerdir. Fei ve arkadaģları 2008 yılında yaptıkları bir çalıģmada, sprey (aerosol) reaksiyon metodu kullanarak çok fonksiyonlu mikrokapsül üretimi gerçekleģtirmiģlerdir. ÇalıĢma kapsamında, söz konusu metot kullanılarak fazla miktarda çekirdek madde içeren ve fotokatalitik etki gösteren duvara sahip mikrokapsül üretimi gerçekleģtirilmiģtir. ÇalıĢmada, oktadekan faz değiģtiren madde olarak kullanılmıģtır. Titanyum tetra-izopropoksit (TTIP) ise duvar maddesi olarak kullanılmıģtır. Üretilen kapsüller, 0,1-5,0 µm çaplarına ve sırasıyla 92 j/g ve -97 j/g erime ve katılaģma entalpilerine sahiptir. Ayrıca kapsül duvarı yapısındaki titanyum nedeniyle mikrokapsüller antibakteriyel aktivite, UV ıģınlarına karģı koruyucu özellik ve ortamdaki merkaptan kirliliğini elimine etme özelliklerine de sahip çok fonksiyonlu mikrokapsüllerdir. Bu özellikleri ile söz konusu mikrokapsüllerin binalarda ve yeni jenerasyon sağlık-bakım giysilerinde hem sağlığı koruyucu hem de konfor özelliğini geliģtirme amaçlı kullanılabileceği belirtilmiģtir. Salaün ve arkadaģları mikrokapsüllerin kimyasal yapıları ve çekirdek madde içeriği ile iliģkili olarak yapısal modifikasyonları ve ısıl özelliklerinin karģılaģtırılmasını amaçladıkları çalıģmalarında, FDM içeren mikrokapsül içerisine yerleģtirilmiģ polimer nano taneciklerin (NP) mikrokapsüllerin yapı ve termomekanik özelliklerine etkilerini araģtırmıģlardır. ÇalıĢma neticesinde elde edilen bulgulara göre, polimer nano tanecikler mikrokapsüllerin ısıl iletkenliğini azaltmakta, mekanik özelliklerini ise iyileģtirmektedir. Öte yandan depolanan gizli ısı miktarını olumsuz yönde etkilememektedir (Salaün vd.,2008). 24

39 Sanchez ve arkadaģları (2008) ise yaptıkları çalıģmada, kumaģlar için kullanılacak faz değiģtiren madde içeren, minimum tanecik boyutuna, maksimum ısıl depolama kapasitesine sahip mikrokapsül üretimine olanak sunacak mikrokapsül üretim Ģartlarının belirlenmesi amaçlanmıģtır. Bu amaçla yüksek miktarda PRS (Repsol YPF) parafin vaks içeren mikrokapsüllerin üretiminde parafin vaks/stiren kütle oranı, polivinilprolidon(pvp)/stiren kütle oranı ve su/stiren kütle oranının faz değiģtiren mikroksapsüllerin özeliklerine etkisini sayısal olarak belirlemek için deneysel tasarım yaklaģımı geliģtirmiģlerdir. ÇalıĢma neticesinde, % PVP/stiren kütle oranının tanecik boyut dağılımını en fazla etkileyen parametre olduğu ve mikrokapsüllerin ısıl enerji depolama kapasitesinin PRS/stiren oranı ile arttığı tespit edilmiģtir. Aynı araģtırmacılar aynı tarihli diğer bir çalıģmalarında, süspansiyon polimerizasyonuna benzeyen farklı bir teknik ile PRS faz değiģtiren madde içeren polistiren duvarlı mikrokapsül üretimi gerçekleģtirmiģlerdir. ÇalıĢmada, reaksiyon sıcaklığının tanecik boyut dağılımını etkilemediği, ancak molekül ağırlığını önemli seviyede etkilediğini belirlemiģlerdir. KarıĢtırma hızı arttıkça monomer damlalarının küçüldüğü, mikrokapsül çapının azaldığı ve C aralığında, daha yüksek karıģtırma oranlarında (900 dev/dk) PRS/polistiren mikrokapsüller için en uygun özelliklerin elde edilebileceği belirtilmiģtir. ÇalıĢmada ayrıca, parafin çekirdek/duvar oranı arttıkça üretilen mikrokapsüllerin ortalama çaplarının arttığı, parafin PRS/stiren oranı 1 den daha yüksek olduğunda mikrokapsüllenmenin zorlaģtığı, parafin vaksın kapsüllenme oranının % 75,6 olduğu belirtilmiģtir (Sanchez, 2008) Alkan ve arkadaģları (2009) emülsiyon polimerizasyonu ile poli(metil metakrilat) duvarlı, dokasan içerikli mikrokapsül üretimi ve karakterizasyonunu gerçekleģtirmiģlerdir. ÇalıĢmada, ortalama 0,16 μm çaplı, pürüzsüz ve kompakt yüzeyli, erime ve katılaģma sıcaklıkları sırasıyla 41 C ve 40,6 C olan, erime ve katılaģma entalpileri ise sırasıyla 54,6 ve - 48,7 j/g olan mikrokapsül üretimi gerçekleģtirmiģlerdir. Ayrıca mikrokapsüllerin ortalama % 28 oranında dokasan içerdiği ve yüksek ısıl kararlılığa sahip olduğu tespit edilmiģtir. Sarı ve arkadaģları (2009) ısıl enerji depolayıcı olarak kullanılmak üzere, faz değiģtiren madde olarak n-oktakosan içeren, polimetil metakrilat duvarlı 25

40 mikrokapsüllerin üretimi ve karakterizasyonu konulu çalıģma gerçekleģtirmiģlerdir. ÇalıĢmada, erime ve katılaģma sıcaklıkları sırasıyla 53,2 C ve 50,6 C olan, erime entalpisi 86,4 j/g, katılaģma entalpisi - 88,5 j/g olan, kimyasal ve ısıl kararlılığı yüksek mikrokapsül üretimi gerçekleģtirilmiģtir. Söz konusu yüksek ısıl enerji depolama kapasitesine sahip olduğu ifade edilmiģtir. Liang ve arkadaģları (2009) çalıģmalarında faz değiģtiren madde içeren poliüre mikrokapsülleri ara yüzey polikondenzasyon yöntemi kullanarak hazırlamıģlardır. Mikrokapsül duvar yapısının sentezinde toluen-2, 4-diizosiyanat (TDI) ve etilen diamin (EDA) monomer olarak seçilmiģtir. Çekirdek madde olarak bütil stearat kullanılmıģtır. Mikrokapsüller kuru ağırlık analizleri, DSC, Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi (FTIR) ve optik mikroskop ile karakterize edilmiģtir. Sonuçlar mikrokapsüllerin baģarılı bir Ģekilde sentezlendiğini, faz değiģim sıcaklığının yaklaģık 29 C, gizli ısının yaklaģık 80 J/g, partikül çapının μm olduğunu göstermiģtir. FTIR sonuçları çekirdek madde olarak kullanılan bütil stearatın kimyasal yapısının hemen hemen hiç değiģmediğini ve bütil stearatın poliüretan kullanılarak mikrokapsüllenebilmesinin mümkün olduğunu göstermiģtir. Yu ve arkadaģları (2009) polar faz değiģim maddesi olarak n-dodekanol çekirdek maddesinin mikrokapsülasyonunda in situ polimerizasyon yöntemini kullanmıģlardır. Yüzey aktif madde olarak stiren-maleik anhidrit kopolimeri (SMA), kabuk maddesi olarak ise melamin formaldehit reçinesini kullanmıģlardır. MikrokapsüllenmiĢ FDM lerin özellikleri üzerine FDM nin polaritesi ve SMA yüzey aktif madde miktarı etkisi, Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi (FT-IR), taramalı elektron mikroskobu (SEM), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termogravimetrik analiz (TGA) ve lazer partikül çap analizörü kullanılarak karakterize edilmiģtir. Sonuçlar SMA miktarı ve tipinin mikrokapsüllenmiģ FDM lerin morfoloji ve ısıl özelliklerini önemli ölçüde etkilediğini göstermiģtir. Anyonik SMA yüzey aktif maddesinin n- dodekanolün kapsülasyonu için uygun olduğu görülmüģtür. SMA yüzey aktif madde miktarının artması FDM nin polaritesinin artmasına yol açmıģtır. Yüzey aktif madde miktarının n-dodekanole kütlesel oranı % 4,8 olduğunda faz değiģim gizli ısısı ve kapsülasyon verimliliğin sırasıyla maksimum 187,5 J/g ve %93,1 e ulaģtığı görülmüģtür. Sonuç olarak ortalama 30,6 μm çaplı ve 21,5 C faz değiģim sıcaklığına 26

41 sahip düzensiz yapıda küresel mikrokapsüllerin elde edildiği ve enerji depolama için kullanılabileceği tespit edilmiģtir. Zhang ve arkadaģları (2010) çalıģmalarında çekirdek olarak n-oktadekan ve inorganik bir silika kabuktan oluģan mikrokapsüllenmiģ faz değiģtiren maddelerin faz değiģim performansını ve ısıl iletkenliğini geliģtirmeyi amaçlamıģlardır. MikrokapsüllenmiĢ bu FDM leri ağırlıkça farklı n-oktadekan/tetraetoksisilan (TEOS) oranlarında ve farklı ph değerlerinde sol jel prosesi ile sentezlemiģlerdir. FTIR spektroskopisi analiz sonuçları n-oktadekanın baģarılı bir Ģekilde silika kabuk maddesi içine kapsüllendiğini kanıtlamıģtır. SEM görüntüleri silika mikrokapsüllerinin çekirdek-kabuk mikro yapıları ile küresel bir morfoloji sergilediklerini göstermiģtir. Ayrıca ph 2,45 te sentezlenen silika mikrokapsüllerin pürüzsüz ve kompakt bir yüzeye sahip oldukları, 7-16 μm aralığında değiģen partikül boyut dağılımı gösterdikleri tespit edilmiģtir. GeniĢ açılı X ıģın dağılımı (WAXS) analizi silika mikrokapsüllerin içindeki n-oktadekanın kristalinetelerini koruduklarını göstermiģtir. Termogravimetrik analizler bu silika mikrokapsüllerinin iki ayrı adımda bozulduklarını ve ısıl kararlılıklarının iyi olduğunu göstermiģtir. Silika ile mikrokapsüllenmiģ n-oktadekan sol-jel prosesi süresince reaksiyon çözeltisinin asitliği ve çekirdek maddenin yükleme oranının kontrol edilmesiyle iyi bir faz değiģim performansı, yüksek kapsülasyon verimliliği ve iyi antiosmoz özelliğinin elde edilebileceği görülmüģtür. MikrokapsüllenmiĢ n-oktadekanın ısıl iletkenliğinin yüksek ısıl iletkenlikteki silika kabuğun varlığıyla önemli ölçüde arttığı gözlemlenmiģtir. Silva ve arkadaģları (2011) çalıģmalarında tekstil ürünlerinde termal konforu arttırmak amacıyla süspansiyon metoduyla parafin vaksı içeren polistiren mikrokapsüllerini üretmiģlerdir. ÇalıĢmada polivinil alkol (PVA), polivinilprolidin (PVP), Arap zamkı ve jelatin olmak üzere dört farklı süspansiyon stabilizatörü kullanarak mikrokapsüllerin morfolojilerine, boyut dağılımına ve termal özelliklerine etkisini araģtırmıģlardır. Süspansiyon stabilizatör tipinin mikrokapsül boyutu ve morfolojileri üzerinde önemli etkilerinin olduğu ve süspansiyon stabilizatörü olarak jelatin ile PVP kullanılarak elde edilen mikrokapsüllerin küresel ve pürüzsüz yüzeye sahip olduğu görülmüģtür. En düģük partikül boyut ortalamasına PVP ile üretilen 27

42 mikrokapsüller sahipken parafin içeriği en yüksek olarak Arap zamkı ile üretilen mikrokapsüllerde bulunmuģtur. Li ve arkadaģları (2011) çalıģmada faz değiģtiren maddelerin mikrokapsülasyonunu baģarılı bir Ģekilde süspansiyon polimerizasyon yöntemi kullanarak gerçekleģtirmiģlerdir. Çekirdek madde olarak n-oktadekan, kabuk maddesi olarak ise stiren 1, 4 - butilen glikol diakrilat kopolimeri (PSB), stiren divinilbenzen kopolimeri (PSD), stiren-divinilbenzen-1,4-bütilen glikol diakrilat kopolimer (PSDB) ve polidivinilbenzen kullanılmıģtır. ÇalıĢmada mikrokapsül oluģumu üzerine baģlatıcı tipinin ve polimerizasyon sıcaklığının etkisi sistematik olarak araģtırılmıģtır. Farklı kopolimer kabuklardan oluģan mikrokapsüllerin morfolojisi, çekirdek-kabuk yapısı ve kabuk kalınlıkları SEM ile analiz edilmiģtir. TGA eğrileri mikrokapsüllerin ısıl kararlılığı üzerine FDM içeriğinin ve farklı kopolimer kabukların etkisinin önemsiz olduğunu göstermiģtir. Suda çözünen amonyum persülfat (APS) ile baģlatılan sistem ile karģılaģtırıldığında yağda çözünen 2,2 azobisizobütironitril (AIBN) ile baģlatılan sistemin süspansiyon polimerizasyon prosesi boyunca n-oktadekanın mikrokapsüllenmesi için daha uygun görüldüğü ve polimerizasyon sıcaklığının AIBN ile baģlatılan sistemde 85 C nin altında olacağı tespit edilmiģtir. SEM analizi ise tüm mikrokapsüllerin 30 dakika 200 C ısı uygulamasından sonra bozulmadan kaldığını göstermiģtir. Ancak ısı uygulaması görmüģ kapsüllerin tümünün entalpiye sahip olmadıkları tespit edilmiģtir. Ma ve arkadaģları (2012) çalıģmalarında çekirdek madde olarak parafin ve bütil stearat maddelerini ara yüzey polimerizasyon yöntemi ile poliüre/poliüretan duvar yapısı içerisine baģarılı bir Ģekilde kapsüllemiģlerdir. MikrokapsüllenmiĢ faz değiģtiren maddelerin faz değiģim sıcaklığı karıģtırılan iki maddenin bileģimine göre ayarlanmıģtır. Mikrokapsüllerin SEM analizi sonucuna göre, kapsüller küresel Ģekillere ve 5-15 μm arasında değiģen parçacık boyutlarına sahiptir. Diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) sonuçlarından kapsüllenen çekirdek oranının %40-60 olduğu tespit edilmiģtir. Elde edilen mikrokapsüllerin 7 gün boyunca 50 C de ve 500 kez ısıl döngü testine maruz bırakıldıktan sonra ısıl performanslarını ve stabilitelerini korudukları gözlemlenmiģtir. Ayrıca bu mikrokapsüllerin mükemmel bir ısıl dayanıklılığa sahip oldukları ve ancak 190 C nin üzerinde oldukça yüksek sıcaklıklarda üç adımda ayrıģtıkları görülmüģtür (Ma, 2012a). 28

43 Ma ve arkadaģları (2012) yaptıkları diğer bir çalıģmada ise faz değiģim sıcaklıkları birbirlerine yakın olan mikrokapsüllenmiģ faz değiģtiren maddeleri in situ polimerizasyon metodu ile hazırlamıģlardır. Çekirdek madde olarak bütil stearat ve parafin, kabuk maddesi olarak ise polimetil metakrilat-ko-divinilbenzen kopolimeri kullanmıģlardır. ÇalıĢmada mikrokapsüllerin yapısal ve ısıl özelliklerini belirlemek amacıyla SEM ve DSC analizlerini uygulamıģlardır. SEM görüntülerinden mikrokapsüllerin pürüzsüz, kompakt bir yüzeye ve küresel Ģekillere sahip olduğu görülmüģtür. Mikrokapsüllerin ortalama parçacık boyutunun yaklaģık 5-10 μm olduğu, kabuk kalınlığının ise kabuk maddelerinin bileģenlerine göre değiģtiği ve nm arasında olduğu görülmüģtür. DSC sonuçlarından ise elde edilen mikrokapsüllerde %50 85 oranında çekirdeğin kapsüllendiği tespit edilmiģtir. Mikrokapsüller C sıcaklık aralığında 50 kez ısıtma ve soğutma döngüsü altında test edilmiģtir. 50 kez ısıl döngüden sonra bile mikrokapsüllerin kararlılığını koruduğu gözlemlenmiģtir. Ayrıca belirli miktarlarda bütil stearat ve divinilbenzenin arttırılmasının mikrokapsüllerin özelliklerini iyileģtirdiği gözlemlenmiģtir. Bütil stearat ve divinilbenzen arttıkça mikrokapsüllerin kabuk kalınlıklarının arttığı ve daha küresel Ģekillere sahip oldukları görülmüģtür (Ma, 2012b). Chen ve arkadaģları (2012) çalıģmada çekirdek olarak n-dodekanol faz değiģim maddesi ve kabuk maddesi olarak polimetil metakrilat (PMMA) içeren nanokapsülleri miniemülsiyon polimerizasyonu ile sentezlemiģlerdir. Yüzey aktif madde olarak polimerize edilebilir DNS-86 ve ikinci bir yüzey aktif madde olarak ise heksadekan (HD) kullanmıģlardır. Kullanılan yüzey aktif maddelerin nanokapsüllerin özellikleri üzerine etkisi araģtırılmıģtır. Polimerize edilebilir yüzey aktif madde miktarının nanokapsüllerin ısı depolama özellikleri, ortalama çapları ve çap dağılımı ve morfolojisi üzerine olumlu etkiye sahip oldukları görülmüģtür. Elde edilen nanokapsüller Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi (FTIR), geçirimli elektron mikroskobu (TEM), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termogravimetrik analizler (TGA) ve lazer partikül çap analizörü ile karakterize edilmiģtir. Sonuçlar nanokapsüllerin ısıl özelliklerinin heksadekan (HD) ilave yöntemleri ve polimerize edilebilir DNS-86 ve HD miktarlarından etkilendiğini göstermiģtir. Su fazına heksadekan (HD) ilavesinin n-dodekanolün kapsülasyonu için yardımcı olduğu görülmüģtür. DNS-86 nın n-dodekanola kütlesel oranı %3 ve HD nin n-dodekanola kütlesel oranı %2 olduğunda nanokapsüllerin faz değiģim gizli ısısı ve kapsülasyon 29

44 verimliliğinin sırasıyla maksimum 98,8 J/g ve % 82,2 e ulaģtığı görülmüģtür. 150 nm ortalama çaplı ve 18,2 C faz değiģim sıcaklığına sahip nanokapsüllerin enerji depolama için iyi bir potansiyele sahip oldukları görülmüģtür. TEM görüntüleri ise 100 nm den 200 nm ye değiģen partikül boyutu ve çekirdek-kabuk yapısı ile nanokapsüllerin homojen küresel Ģekilli olduklarını göstermiģtir (Chen, 2012a). Chen ve arkadaģları (2012) baģka bir çalıģmada, çekirdek madde olarak n-dodekanol faz değiģim maddesi, kabuk olarak stiren-bütil akrilat kopolimerden elde edilmiģ nanokapsülleri redoks baģlatıcı kullanarak miniemülsiyon polimerizasyonu ile sentezlemiģlerdir. BaĢlatıcı olarak benzoil peroksit ve sodyum formaldehit sülfoksilat kullanmıģlardır. Yüzey aktif madde olarak ise dodesilbenzen sülfonik asit sodyum tuzu (LAS) kullanmıģlardır. Nanokapsüllerin morfolojisi, partikül boyutu, çözülme indeksi, termal özellikleri ve yapısı geçirimli elektron mikroskobu (TEM), lazer partikül çap analizörü, diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), termogravimetrik analizler (TGA) ve Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmiģtir. Ara yüzey redoks baģlatıcısı olarak kullanılan benzoil peroksit (yağda çözünen oksidant) ve sodyum formaldehit sülfoksilatın (suda çözünen indirgeyici) n- dodekanolün % 98,4 verimlilikle kapsüllenmesinde katkısı olduğu görülmüģtür. 1:1 kütlesel oranında monomer/n-dodecanol kullanıldığında nanokapsüllerin faz değiģim entalpisi ve kapsülasyon verimliliği sırasıyla 109,2 J/g ve % 98,4 e yükselmiģtir. Nanokapsüllerin termal bozunma sıcaklığı yaklaģık 195 C olarak tespit edilmiģtir. 18,4 C faz değiģim sıcaklığında, küresel, 100 nm ortalama çapında elde edilen nanokapsüllerin iyi bir enerji depolama potansiyeline sahip oldukları görülmüģtür. TEM görüntülerinden ise nm aralığında değiģen partikül boyutu ile nanokapsüllerin homojen küresel Ģekilli çekirdek kabuk yapısında oldukları ispatlanmıģtır (Chen, 2012b). Wang ve arkadaģları (2012) çekirdek madde olarak parafin içeren poli(metil metakrilat) duvarlı mikrokapsül üretiminde baģlatıcı olarak ultraviyole radyasyonu kullanımını araģtırmıģlardır. Elde edilen mikrokapsüllerin yapı karakteristikleri ve ısıl özellikleri çeģitli tekniklerle belirlemiģlerdir. Diferansiyel taramalı kalorimetri analizi sonuçlarına göre mikrokapsüllerin erime ve donma sıcaklıkları 55,8 C ve 50,1 C ve gizli ısı değerleri 106,9 J/g ve -112,3 J/g olarak belirlenmiģtir. FTIR ve morfoloji analiz sonuçlarından parafinin polimetilmetakrilatın üç boyutlu ağ yapısı 30

45 içinde baģarılı bir Ģekilde kapsüllendiği görülmüģtür. SEM analizi ve partikül boyut dağılımı (PSD) analizlerinden mikrokapsüllerin pürüzsüz, kompakt bir yüzeye ve 0,21 µm ortalama çapa sahip oldukları görülürken, mikrokapsüllerdeki kapsüllenen maksimum parafin oranı % 66 olarak bulunmuģtur. Uygulanan ısı depolama/salma testi ve hızlandırılmıģ ısıl döngü deneyine göre mikrokapsüllerin 3000 ısıl döngüye maruz kalmalarına rağmen iyi bir ısıl dayanıklılığa ve kimyasal kararlılığa sahip olduğu görülmüģtür. Elde edilen mikrokapsüllerin iyi ısıl dayanıklılıkları ve ısıl özelliklerinden dolayı enerji depolama maddesi olarak kullanılabileceği görülmüģtür. Tüm bu sonuçlara dayanarak mikrokapsüllenmiģ parafin kompozitlerin ısıl enerji depolama amaçları için iyi bir potansiyele sahip olduğu, ayrıca ultraviyole radyasyon tarafından baģlatılmaya dayalı metodun mikrokapsüllenmiģ FDM üretmek için uygun bir yöntem olduğu belirlenmiģtir. Zhang ve arkadaģları (2012), termal enerji depolama malzemesi olarak kullanılmak üzere poli(metil metakrilat-ko-akrilik asit) duvarlı, erime sıcaklığı C olan parafin içeren mikrokapsül üretimi ile ilgili çalıģmalarında, emülsiyon polimerizasyonu metodu ile mikrokapsül üretimi gerçekleģtirmiģlerdir. Kapsül üretiminde Tween 80 ve Span-60 olmak üzere iki yüzey aktif madde ve baģlatıcı olarak AIBN kullanılmıģtır. ÇalıĢmada metil metakrilat: akrilik asit oranı 3:1, 4:1, 5:1 ve 6:1 olarak seçilmiģ ve üretilen mikrokapsüllerin 60 C erime sıcaklığında 113 J/g ısı depolayabildikleri belirlenmiģtir. Kapsüllerin 400 dev/dk karıģtırma hızı ile üretimde ortalama 32 µm boyutlarına sahip oldukları belirlenmiģtir. Ayrıca mikrokapsüllerin iyi termal dirence ve alkali direncine sahip oldukları da ifade edilmiģtir Kompleks Koaservasyon Metodu Kullanılarak Mikrokapsül Üretimi Üzerine ÇalıĢmalar Hawlader ve arkadaģları (2000) parafinik faz değiģtiren maddeleri jelatin/arap zamkı polimerlerinden oluģan duvar yapı içerisine kompleks koaservasyon metodu ile kapsüllenmiģlerdir. ÇalıĢmada çapraz bağlayıcı madde olarak ise formaldehit kullanmıģlardır. KapsüllenmiĢ FDM lerin performansını kapsülasyon oranı, hidrofilite, parçacık boyutu ve enerji depolama kapasitesi açısından değerlendirilmiģtir. Polimerin çekirdek maddeye oranı arttıkça kapsüllenme oranının 31

46 arttığını belirlemiģlerdir. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin parçacık boyutunun µm arasında değiģtiği ve kapsüllenme oranına göre yüksek ısı depolama ve yayma kapasitesine (20-90 J/g) sahip oldukları belirtilmiģtir (Hawlader vd, 2000). Udin ve arkadaģları, mikrofdmler in özelliklerine periyodik çalıģmanın etkisini araģtırdıkları çalıģmalarında basit koaservasyon metodu ile mikrokapsül üretmiģlerdir. ÇalıĢmanın sonucunda, mikrokapsüllenmiģ parafin vaksların boyutlarının yaklaģık 500 μm, enerji depolama kapasitelerinin j/g olduğu ve 100 ısıl devir sonrasında söz konusu mikrokapsüllerin yapılarını, kimyasal özelliklerini ve ısıl enerji depolama kapasitelerini koruduklarını belirlemiģlerdir. ÇalıĢma neticesinde elde ettikleri bulgulara göre mikrokapsüllerin çabuk boģalan ve dolan solar enerji depolama sistemleri için uygun olduğunu ifade etmiģlerdir (Udin vd., 2002). Hawlader ve arkadaģları (2003) baģka bir çalıģmalarında ise güneģ enerjisi depolama maddesi olarak kullanmak üzere erime sıcaklığı C olan parafinin kompleks koaservasyon ve sprey-kurutma metotları ile mikrokapsülasyonunu gerçekleģtirmiģlerdir. Koaservasyon yöntemi ile mikrokapsülasyonda duvar maddesi olarak jelatin ve Arap zamkı, çapraz bağlayıcı madde olarak ise formaldehit ya da gluteraldehit kullanmıģlardır. Sprey kurutma yöntemiyle mikrokapsülasyonda ise devirde çalıģan Buchi 191 Mini-Spray Dryer kullanılmıģtır. Kullanılan çapraz bağlayıcı maddenin mikrokapsülasyon verimliliğini etkileyen en önemli faktör olduğu tespit edilmiģtir. Sonuçlar 8 ml nin üzerindeki miktarlarda çapraz bağlayıcı maddenin kapsülasyon verimliliğini azalttığını göstermiģtir. Duvar/çekirdek madde oranının artmasının kapsülasyon verimliliğini arttırdığı görülmüģtür. Emülsiyonun homojenleģme süresinin kritik bir noktaya (10 dakika) kadar artmasıyla da kapsülasyon verimliliğinin arttığı görülmüģtür. Ġki farklı metotla üretilen mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma kapasiteleri DSC ile yüzey morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiģtir. SEM sonuçları iki yöntemle de elde edilen mikrokapsüllerin uniform bir yapıya ve küresel Ģekle sahip olduklarını göstermiģtir. DSC sonuçlarında ise sprey kurutma metodu ile elde edilen mikrokapsüllerin koaserve edilmiģ örneklere göre daha düģük bir ısı kapasitesine sahip oldukları görülmüģtür. Her iki yöntem kullanılarak üretilen mikrokapsüllerin 32

47 çekirdek/duvar oranına bağlı olarak ısı depolama/yayma değerlerinin j/g aralığında yer aldığı belirlenmiģtir (Hawlader vd., 2003). Özonur ve arkadaģları (2006) hindistan cevizi yağ asidi karıģımının mikrokapsülasyonu için koaservasyon yöntemini kullanmıģlardır. Faz değiģtiren madde yani çekirdek madde olarak doğal hindistan cevizi ve yağ asidi karıģımını kullanmıģlardır. Koaservasyon için üre formaldehit, melamin formaldehit, b-naftolformaldehit reçineleri ve Arap zamkı-jelatin kullanılmıģtır. Faz geçiģ sıcaklığı ve mikrokapsüllenmiģ FDM lerin termal enerji depolama için uygunluğu ısıtma ve soğuma eğrilerinden belirlenmiģtir. Mikrokapsüllenmeyen hindistan cevizi ve yağ asidi karıģımının C aralığında eridiği görülürken, mikrokapsüllenmiģ FDM nin C sıcaklık aralığında eridiği ve bu sıcaklık aralığında mikrokapsüllenmeyen hindistan cevizi ve yağ asidi karıģımı için faz geçiģinin olmadığı görülmüģtür. FTIR spektrumu hindistan cevizi ve yağ asidi karıģımının kimyasal stabilitesinin mikrokapsülasyondan etkilenmediğini göstermiģtir. ÇalıĢmanın sonucunda jelatin-arap zamkının hindistan cevizi ve yağ asidi karıģımı için en iyi kapsül duvar materyali olduğu sonucuna varılmıģtır. Deveci ve Basal ın çalıģmalarında (2009) faz değiģtiren madde içeren mikrokapsülleri ipek fibroin ve kitosanın kompleks koaservasyonu ile hazırlanmıģtır. Faz değiģtiren madde olarak n- eykosan, emülsiyonlaģtırıcı olarak Span 20, çapraz bağlayıcı olarak ise gluteraldehit kullanmıģlardır. Ġpek proteini/kitosan (SF/CHI) oranının, çapraz bağlayıcı maddenin yüzdesinin ve n-eykosan maddenin mikrokaspülasyon verimliliği üzerine etkisini incelemiģlerdir. Mikrokapsüllerin boyut dağılımı ve yüzey morfolojisi optik ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiģtir. En yüksek mikrokapsülasyon verimliliğinin %1,5 n-eykosan maddesi, % 0,9 çapraz bağlayıcı madde ve SF/CHI oranının 20 olduğu durumda elde edildiği gözlenmiģtir. SF/CHI oranının 5 ten düģük olduğunda mikrokapsüllerin yoğun, homojen ve gözeneksiz bir duvara sahip oldukları, SF/CHI oranının 20 den yüksek olduğunda ise mikrokapsüllerin süngerimsi, kaba bir dıģ yüzeye ve pürüzsüz bir iç yüzeye sahip oldukları görülmüģtür. SF/CHI oranının ve eykosanın artmasının hem mikrokapsülasyon verimliliğini hem de mikrokapsül boyutunu arttırdığı sonucuna varılmıģtır. Kapsül duvarının mekanik dayanımını arttırmak için ekstra bir tabakanın gerektiği belirtilmiģtir. DüĢük eykosan içeriğinde çapraz bağlayıcı madde 33

48 içeriğindeki artıģın mikrokapsül boyutu ve mikrokapsülasyon verimliliğinde pozitif bir etkiye sahip olduğu görülmüģtür. Sonuç olarak çalıģmada SF/CHI duvar sisteminin faz değiģtiren bir maddeyi kapsüllemek için kullanılabileceği kanıtlanmıģtır. Bayés-García ve arkadaģları (2010) faz değiģtiren maddelerin mikrokapsülasyonu üzerine yaptıkları çalıģmalarında farklı koaservasyon metotları kullanmıģlardır. Ġlk koaservasyonda jelatin ve Arap zamkı (J/AZ), ikinci koaservasyonda sterilize edilmiģ jelatin ve Arap zamkı (SJ/AZ), son koaservasyonda ise agar-agar ve Arap zamkı (AA/AZ) kullanmıģlardır. Bu üç yöntem ile elde edilen mikrokapsüllerin ısıl ve morfolojik özellikleri sırasıyla DSC, termo optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop (SEM) ile incelenmiģtir. Taramalı elektron mikroskop analiz sonuçları tüm mikrokapsüllerin üniform ve küresel Ģekle sahip olduklarını fakat AA/AZ ile elde edilmiģ mikrokapsüllerin diğer iki yönteme göre daha pürüzsüz ve kompakt bir yüzeye sahip olduklarını göstermiģtir. Bu farkın da AA/AZ yönteminde mikrokapsüllerin kurutulma iģleminin dondurularak yapılmıģ olmasından kaynaklandığı tespit edilmiģtir. J/A ile elde edilen mikrokapsüllerin çaplarının 1-45 μm, SJ/AZ ile elde edilen mikrokapsüllerin çaplarının 3-45 μm, AA/AZ ile elde edilen mikrokapsüllerin çaplarının ise 0,5-17 μm arasında olduğu gözlenmiģtir. J/AZ ile elde edilen mikrokapsüllerde yaklaģık bir ay depolamadan sonra mikroorganizma oluģumu gözlenirken, SJ/AZ ile elde edilmiģ mikrokapsüllerde yaklaģık iki ay depolama süresinde bile mikroorganizma oluģumu gözlenmemiģtir. DSC sonuçlarından ise SJ/AZ ve AA/AZ ile mikrokapsüllenmiģ FDM lerin aynı entalpi değerlerine sahip oldukları sonucuna ulaģılmıģtır. Ayrıca SJ/AZ ve AA/AZ nın mikrokapsülasyon oranlarının birbirlerine yakın değerlerde olduğu görülmüģtür (%48-%49). Sonuç olarak üç yöntemle de hazırlanan mikrokapsüllerin enerji depolama için kullanılabilecekleri tespit edilmiģtir. Jan-Xia ve arkadaģları yapmıģ oldukları çalıģmalarında tatlı portakal yağını kapsüllemek için kompleks koaservasyon metodunu kullanmıģtır. ÇalıĢmada duvar materyali olarak soya proteini izolatı (SPI) ve Arap zamkı kullanılırken ph, iyoniklik gücü, SPI/Arap zamkı oranı, çekirdek materyalin kapsüllenmesi araģtırılmıģtır. Analizler sonucunda SPI/Arap zamkı koaservasyonu optimum ph 4 olarak bulunurken iyonik güç arttıkça bu iki biopolimer arasındaki koaservasyonun azaldığı 34

49 tespit edilmiģtir. Ayrıca en yüksek koaservat verimliliğinin SPI/Arap zamkı oranı 1:1 iken elde edildiği belirlenmiģtir. SEM görüntü sonuçlarına göre ise boģluksuz küresel yapıda mikrokapsüllerin üretildiği görülmüģtür (Jan-Xia, 2011). Dong ve arkadaģları, jelatin ve Arap zamkını duvar materyali olarak kullandıkları çalıģmalarında nane yağını kompleks koaservasyon metoduyla kapsüllemiģler ve farklı dispersiyon ortamlarında mikrokapsüllerin salınım oranını araģtırmıģlardır. Sıcak suda mikrokapsüllerin önce hızlı bir salınım yaparken daha sonra yavaģ bir salınım yaptıkları ve bunun çekirdek/duvar materyali oranı ile iliģkili olduğunu bulmuģlardır. Mikrokapsüllerin soğuk suda ise 40 gün boyunca nane yağının sadece %7 sini saldığını belirlemiģlerdir (Dong vd, 2011). Li ve arkadaģları (2012) yaptıkları çalıģmada, jelatin-arap zamkı, poliüretan ve stiren esaslı kopolimer kabuklar ile çekirdek madde olarak n-oktadekan içeren mikrokapsüller üretmiģlerdir. Mikrokapsüller sırasıyla kompleks koaservasyon, ara yüzey polimerizasyon ve süspansiyon polimerizasyon ile üretilmiģtir. Ayrıca dıģ duvar olarak poliüretan ve iç duvar olarak stiren-divinilbenzen kopolimer yapısına sahip yeni bir mikrokapsül üretimi araģtırılmıģtır. Bu araģtırmada sitren ve divinilbenzen hem yardımcı çözücü hem de duvar oluģturucu monomer olarak kullanılmıģtır. Mikrokapsül ve makrokapsüllerin morfolojisi ve yapısı taramalı elektron mikroskop (SEM) ve optik mikroskop (OM) ile karakterize edilmiģtir. Farklı kopolimer duvarlarının kimyasal yapılarını belirlemek için FTIR kullanılmıģtır. Faz değiģim sıcaklıklarını ve entalpilerini ölçmek için DSC kullanılmıģtır. Mikrokapsül duvarı olarak PU sentezinde 2,4-diizosiyanat toluen kullanıldığında mikrokapsüllerin erime entalpilerinin 60 J/g dan düģük olduğu belirlenmiģtir. Öte yandan izoporen diizosiyanat monomeri kullanılarak sentezlenen PU duvarlı mikrokapsüller ile jelatin/arap zamkı duvarlı mikrokapsüllerin mekanik özelliklerinin zayıf olduğu belirlenmiģtir. Mikrokapsül duvar olarak stiren divinilbenzen esaslı kopolimer (PSD) ve PU dıģ duvarlı, stiren divinilbenzen kopolimer iç duvarlı kompozit (PUSD) yapı oluģturulduğunda mikrokapsül erime ısılarında çok az fark olduğu ancak morfolojik özellikler açısından PUSD duvarlı mikrokapsüllerin avantajlı olduğu sonucuna ulaģılmıģtır. Sonuç olarak PSD duvarlı mikrokapsüllerin ısıl düzenleyici tekstil ve giyim, ısıl enerji depolama alanlarında umut verici olacağı sonucuna ulaģılmıģtır. 35

50 Yanga ve arkadaģları (2013) çalıģmalarında vanilya yağı içren koku mikrokapsüllerini üretmiģlerdir. Duvar materyali olarak kitosan ve Arap zamkını kullandıkları çalıģmalarında vanilyanın kontrollü salınımını ve gıda sektöründe baharat uygulamaları için termostabilitesini geliģtirmeyi amaçlamıģlardır. Mikrokapsüllerin karakarterizasyonu için SEM, FT-IR, kontrollü salınım analizleri, termal analiz ve partikül boyut analizi uygulamıģlardır. Vanilya yağı/kitosan oranı 2:1 olduğunda mikrokapsüllenme veriminin %92,4 olduğu ve 30 gün sonunda mikrokapsüllerde % 60 oranında vanilya yağının kaldığı görülmüģtür. Sonuç olarak literatürde kompleks koaservasyon metodu kullanılarak mikrokapsül duvar materyaline inorganik materyal ilavesi ile güç tutuģur ve termal stabiliteyi arttırmaya yönelik bir çalıģmaya rastlanılmamıģtır. Ancak MikroFDM lerin tekstillere uygulanma koģulları düģünüldüğünde özellikle emdirme ve kaplama metotlarında mikrokapsüllerin kumaģa sabitlenebilmesi için yüksek sıcaklıkta fikse iģlemine ihtiyaç duyulmaktadır. Fakat yüksek sıcaklıklarda mikrokapsüllerin duvar yapısı bozunabilmektedir ve dolayısıyla mikrokapsüllerin kumaģlara uygulanması sırasında sıcaklık sınırlayıcı bir faktör olmaktadır. Ayrıca parafinik faz değiģtiren maddelerin iyi ısı regülasyon özelliklerinin yanı sıra kolay yanma gibi negatif özelliğe de sahiptirler. Bu nedenlerden dolayı bu çalıģmada faz değiģtiren madde içerikli mikrokapsüllerin üretiminde mikrokapsül duvar yapısına inorganik materyal ilave edilerek güç tutuģur özelliğe ve yüksek termal dirence sahip mikrokapsül üretimi araģtırılmıģtır. 36

51 3. MATERYAL ve METOT Bu tez çalıģmasında kompleks koaservasyon metodu ile hem ısı depolama özelliğine hem de güç tutuģur özelliğe sahip mikrokapsül üretiminin gerçekleģtirilmesi ve tekstillere uygulanması amaçlanmıģtır. Bu hedef doğrultusunda parafin esaslı faz değiģtiren madde kompleks koaservasyon metoduyla mikrokapsüllenmiģ ve kapsül üretimi sırasında mikrokapsüllere güç tutuģur ve ısıl direnç özelliği kazandıracak Ģekilde duvar yapıya inorganik nano materyaller ilave edilmiģtir. ÇalıĢma kapsamında öncelikli olarak mikrokapsül üretimi sırasında inorganik materyal ilavesi ile güç tutuģur özellikli ve termal stabilitesi arttırılmıģ mikrokapsüllerin üretilmesine odaklanılmıģtır. Bu aģamada, iki farklı inorganik materyal mikrokapsül üretiminin farklı aģamalarında mikrokapsül duvar yapısına ilave edilmiģtir. Üretilen mikrokapsüllerin ısıl özellikleri, morfolojileri ve kimyasal yapıları karakterize edilmiģtir. Böylece inorganik maddenin mikrokapsül üretim prosesinin hangi aģamasında ilave edilmesi durumunda kapsül özelliklerinin daha etkili Ģekilde geliģtirildiği araģtırılmıģtır. ÇalıĢmanın son aģamasında ise üretilen mikrokapsüller içerisinden en etkili özelliğe sahip kapsüller kumaģlara uygulanmıģ ve kumaģlara güç tutuģurluk testleri yapılmıģtır. Aynı zamanda mikrokapsüllerin uygulandığı kumaģların ısı düzenleme özellikleri de incelenmiģtir Materyal ÇalıĢmanın mikrokapsül üretim aģamasında faz değiģtiren madde olarak n-eykosan, duvar materyalleri olarak Arap zamkı, sodyum alginat ve jelatin polimerleri kullanılmıģtır. Span 20 emülsiyonlaģtırıcı (yüzey aktif madde) olarak, nano kil ve alüminyum oksit (Al 2 O 3 ) ise inorganik yapıda güç tutuģurluk ve termal direnç artırıcı takviye materyalleri olarak kullanılmıģtır. Mikrokapsül duvar yapısını stabil hale getirmek için ise gluteraldehit çapraz bağlayıcı olarak kullanılmıģtır. Tablo 3.1 de mikrokapsül üretim sırasında kullanılan kimyasallara ait özellikler ve kullanım amaçları verilmiģtir. 37

52 Tablo 3.1. Kimyasallar ve kullanım amaçları Kimyasal Adı Kimyasal yapısı KullanılıĢ Amacı n-eykosan Çekirdek madde Arap zamkı Duvar materyali Duvar materyali Jelatin (Type A) Sodyum alginat Duvar materyali Nano kil, hidrofilik bentonit Mikrokapsüll ere güç tutuģur özellik kazandırmak için kullanılmıģtır. Alüminyum oksit Mikrokapsüll ere güç tutuģur özellik kazandırmak için kullanılmıģtır. 38

53 Tablo 3.1. Kimyasallar ve kullanım amaçları (devam) Kimyasal Adı Kimyasal yapısı KullanılıĢ Amacı Tanik asit Yüzeyi nötralize etmek için kullanılmıģtır. Gluteraldehit(%25) Mikrokapsül üretimi sırasında çapraz bağlayıcı olarak kullanılmıģtır. Span 20 Mikrokapsül üretimi sırasında emülsiyon oluģumu için kullanılmıģtır. ÇalıĢmanın ikinci aģamasında üretilen mikrokapsüllerin kumaģa uygulaması sırasında ise Anteks (Antalya) firmasından temin edilen pamuklu dokuma kumaģ kullanılmıģtır. KumaĢa ait özellikler Tablo 3.2 de verilmiģtir. Tablo 3.2. Mikrokapsüllerin kumaģa uygulanması sırasında kullanılan kumaģa ait özellikler KumaĢ Cinsi Çözgü sıklığı (tel/cm) KumaĢ Sıklığı Atkı sıklığı (tel/cm) Pamuklu

54 3.2. Metot Mikrokapsül üretimi ÇalıĢma kapsamında mikrokapsül üretimi kompleks koaservasyon metodu ile gerçekleģtirilmiģtir. Kompleks koaservasyon metodu, katyonik karakterli bir polimer ve anyonik karakterli bir baģka polimer arasında kompleks oluģturma esasına dayanmaktadır. ÇalıĢmada iki farklı polimer duvar yapısına sahip mikrokapsül üretimi gerçekleģtirilmiģ ve bu mikrokapsüllerin üretimlerinin farklı aģamalarında inorganik materyal (nano kil veya Al 2 O 3 ) ilavesi gerçekleģtirilerek farklı denemeler yapılmıģtır. Mikrokapsül üretimi SDÜ Tekstil Mühendisliği Laboratuarında bulunan Wise Stir HS-50A2 marka mekanik karıģtırıcı, sirkülasyonlu su banyosu ve reaksiyon kabından oluģan emülsiyon sistemi kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. ġekil 3.1 de emülsiyon sistemine ait fotoğraf verilmiģtir. ġekil 3.1. Emülsiyon sistemi Mikrokapsül üretiminin ilk aģamasında çekirdek madde olan n-eykosan jelatin-su polimer çözeltisi içerisinde yüzey aktif madde ilave edilerek su içinde yağ emülsiyonu oluģturulmuģtur. Ġkinci aģamada ise anyonik karakterli polimerin (sodyum alginat veya Arap zamkı) sulu çözeltisi emülsiyona damla damla ilave edilmiģ ve ph iki polimerin elektrolit olduğu ph 4-5'e ayarlanmıģtır. Böylece polimer-polimer kompleks oluģumu baģlatılmıģ ve bu polimerlerin çekirdek madde üzerinde depozite olması sağlanmıģtır. Çözelti yaklaģık 1 saat karıģtırıldıktan sonra 40

55 Na 2 CO 3 (sodyum karbonat)ilavesi ile ph 9 a ayarlanmıģtır ve kompleks oluģumu durdurulmuģtur. Son aģamada ise çapraz bağlama prosesi ile mikrokapsüller stabil hale getirilmiģtir. Bu aģamada reaksiyon ortamı 5 C ye kadar soğutulup 0,8 g glutaraldehit çözeltisi ilave edilmiģ ve 15 dakika karıģtırılmıģtır. Bu aģamadan sonra %10 luk tanik asit çözeltisi mikrokapsül çözeltisine ilave edilmiģ ve 10 saat bekletilmiģtir. Yıkama, filtreleme ve kurutma prosesleri ile mikrokapsül üretimi tamamlanmıģtır. Mikrokapsül üretim prosesinde polimer çözelti konsantrasyonu % 2,5 olarak kullanılmıģ ve 1500 devir/dk karıģtırma hızında çalıģılmıģtır. Çekirdek madde/duvar maddesi oranı ise 1,5:1 olarak seçilmiģtir (Demirbağ ve Alay-Aksoy, 2013a). ġekil 3.2. Mikrokapsül üretim akıģ Ģeması 41

56 ġekil 3.2 de kompleks koaservasyon metodu ile mikrokapsül üretim prosesine ait iģ akıģ Ģeması verilmiģtir. ÇalıĢmada jelatin/arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat (SA) duvar yapısına sahip mikrokapsüllere güç tutuģur özellik kazandırmak ve termal direncini arttırmak amacıyla inorganik materyallerin mikrokapsül duvar yapısına ilavesi söz konusu mikrokapsül üretim prosesinin farklı aģamaların gerçekleģtirilmiģtir. Tablo 3.3 de çalıģmada üretilen mikrokapsüller içerikleri ve inorganik materyallerin yapıya ilave edilme aģaması verilmiģtir. Tablo 3.3. ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüller Numune Kodu Numune 1 Numune 2 Numune 3 Numune 4 Numune 5 Üretilen Mikrokapsülün Ġçeriği %2,5 Jelatin/Arap zamkı /n-eykosan %2,5 Jelatin/Arap zamkı/ n-eykosan/al 2 O 3 %2,5 Jelatin/Arap zamkı n-eykosan/ Nano kil %2,5 Jelatin /Arap zamkı/ n-eykosan/ Al 2 O 3 %2,5 Jelatin /Arap zamkı/ n-eykosan/ nano kil Ġnorganik Madde Ġlave AĢaması Ġnorganik madde olan Al 2 O 3 mikrokapsül üretimi sırasında ph 9 a ayarlanarak kompleks oluģumu durdurulduktan sonra ilave edilerek 30 dk karıģtırılmıģtır. Ġnorganik madde olan nano kil mikrokapsül üretimi sırasında ph 9 a ayarlanarak kompleks oluģumu durdurulduktan sonra ilave edilerek 30 dk karıģtırılmıģtır. Ġnorganik madde olan Al 2 O 3 mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polianyon özellikli Arap zamkı ile karıģtırılarak damla damla ilave edilmiģtir. Ġnorganik madde olan nano kil mikrokapsül üretiminin ilk aģamasında ilave edilmiģtir. Mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polikatyon özellikli jelatin polimeri ile karıģtırılmıģtır. Ġlave Edilen Ġnorganik Madde Miktarı 1 gr 0,5 gr 0,5 gr 0,5 gr Numune 6 Numune 7 Numune 8 Numune 9 %2,5 Jelatin/ Nanokil /neykosan %2,5 Jelatin /SA/neykosan %2,5 Jelatin /SA/neykosan/nanokil %2,5 Jelatin /SA/ n- eykosan/ nano kil Nano kil polianyon özellikli duvar materyali olarak kullanılmıģtır. 1,25 gr Ġnorganik madde olan nano kil mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polianyon özellikli sodyum alginat ile karıģtırılarak ilave edilmiģtir. Ġnorganik madde olan nano kil mikrokapsül üretiminin ilk aģamasında ilave edilmiģtir. Mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polikatyon özellikli jelatin polimeri ile karıģtırılmıģtır. 1,25 gr 0,5 42

57 Tablo 3.3. ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüller (Devam) Numune Kodu Numune 10 Üretilen Mikrokapsülün Ġçeriği %2,5 Jelatin /SA/ n-eykosan/ Al 2 O 3 Ġnorganik Madde Ġlave AĢaması Ġnorganik madde olan Al 2 O 3 mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polianyon özellikli sodyum alginat ile karıģtırılarak damla damla ilave edilmiģtir. Ġlave Edilen Ġnorganik Madde Miktarı 1,25 gr Tablo 3.3 de de verildiği gibi Al 2 O 3 ve nanokil inorganik materyallerinin mikrokapsül duvar yapısına ilavesi dört farklı aģamada gerçekleģtirilmiģtir. Ġlk olarak mikrokapsül üretimi sırasında ph 9 olarak ayarlanıp kompleks oluģumu durdurulduktan sonra inorganik materyal ilavesi gerçekleģtirilmiģtir. Ġkinci olarak inorganik materyaller anyonik karakterli polimerin sulu çözeltisine ilave edilerek mikrokapsül duvar yapısına katılmıģtır. Üçüncü olarak ise inorganik materyaller mikrokapsül üretiminin ilk aģamasında katyonik karakterli polimer çözeltisinin içerisine katılarak mikrokapsül duvar yapısına ilave edilmiģtir. Ayrıca nanokil inorganik materyaller direkt olarak ikinci polimer gibi düģünelerek mikrokapsül üretimi gerçekleģtirilmiģtir Mikrokapsül karakterizasyonu ÇalıĢmada mikrokapsül karakterizasyonu için Diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Enerji Yayıcı X-ıĢını Mikro Analizi (SEM-EDX), optik mikroskop, Termogravimetrik Analiz (TGA), Fourier DönüĢüm Ġnfrared Spektroskopisi (FT-IR) analizi olmak üzere altı farklı analiz uygulanmıģtır DSC (Diferansiyel taramalı kalorimetre) analizi ÇalıĢmada n- eykosan içerikli mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma özelliklerinin incelenmesi için DSC (diferansiyel taramalı kalorimetre) cihazı kullanılmıģtır. DSC analizi ile faz değiģtiren madde içerikli mikrokapsüllerin erime entalpisi (ΔH m ) ve katılaģma entalpisi (-ΔH c ) ile erime ve katılaģmanın baģladığı sıcaklıklar ölçülmüģtür. ÇalıĢma kapsamındaki DSC analizleri GaziosmanpaĢa Üniversitesi 43

58 (Tokat), Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümünde mevcut Perkin Elmer marka DSC cihazı kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. Isıl analizler dakikada 10 C ısıtma/soğutma oranında, C aralığında, azot (N 2 ) atmosferinde gerçekleģtirilmiģtir. DSC analiz yönteminde iki adet numune kabı bulunmaktadır. Bu numune kaplarının birinde analiz edilecek numune bulunurken diğer numune kabı referansdır. Yöntemde örnek ve referans madde aynı anda ısıtılır ve sıcaklıklarının eģit olması sağlanır. Bu sırada örneğe verilen ısı izlenir (Saçak, 2010). ġekil 3.3 de DSC analiz yöntemi Ģematik olarak gösterilmiģtir. ġekil 3.3. DSC analiz yöntemi Ģematik gösterimi ( dsc.htm) ġekil 3.4 de ise örnek bir DSC eğrisi gösterilmiģtir. Eğriler değerlendirilirken öncelikle numune için erime sıcaklığı, DSC pikinin maksimum eğimli kısmından temel çizgiye çizilen teğetin temel çizgiyi kestiği nokta olarak belirlenir. Faz değiģim gizli ısısı ise DSC eğrisinde gözlenen ilgili pikin altında kalan alanın sayısal integrasyonu ile belirlenir. Faz değiģim sıcaklıkları ve faz değiģim ısıları bir program yardımıyla belirlenir (Kaya, 2007). 44

59 ġekil 3.4. DSC eğrisi örneği ( Taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin morfolojilerini analiz etmek için SEM (Taramalı elektron mikroskobu) analizi kullanılmıģtır. ÇalıĢmada SEM analizi masraflar projeden karģılanmak üzere Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Merkezi AraĢtırma Laboratuarında mevcut, iletken materyal kaplama özellikli Phillips XL- 30S FEG marka SEM cihazında gerçekleģtirilmiģtir SEM-EDX analizi Mikrokapsül üretiminin farklı aģamalarında ilave edilen inorganik materyallerin mikrokapsül yapısındaki varlığını incelemek için enerji yayıcı X-ıĢını mikro analizi (SEM-EDX) yapılmıģtır. SEM-EDX analizi, elemental birleģimler hakkında bilgi edinmek için yüksek enerji elektronlarının uyarıları sonrasında numuneden yayılan X ıģınlarının karakteristik spektrumlarının kullanıldığı mikro analitik bir tekniktir. Enerji dağılımlı X ıģını spektroskopisi (EDX) numune yüzeyi üzerinden 2µm derinliğe kadar numunenin esas birleģimi hakkında bilgi sağlar (Qingwen vd, 2007). Mikrokapsüllerin SEM-EDX analiz masrafları projeden karģılanmak üzere Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Merkezi AraĢtırma Laboratuarında mevcut, iletken materyal kaplama özellikli Phillips XL-30S FEG marka SEM cihazında gerçekleģtirilmiģtir. 45

60 Optik mikroskop analizi Üretilen mikrokapsüllerin morfolojisini incelemek amacıyla optik mikroskop görüntüleri alınmıģtır. SDÜ Tekstil Mühendisliği Bölüm Laboratuarında mevcut olan Motic marka optik mikroskop cihazı ile görüntüleri alınarak mikrokapsüllerin morfolojileri ve boyut dağılımları hakkında bilgi edinilmiģtir FT-IR (Fourier dönüģüm infrared spektroskopisi) analizi Kızılötesi (IR) absorbsiyon spektroskopisinde IR ıģınları molekülün titreģim hareketleri tarafından soğurulmaktadır. Bu yöntem ile moleküler bağ karakterizasyonu yapılarak; katı, sıvı, gaz veya çözelti halindeki organik bileģiklerin yapısındaki fonksiyonel gruplar, iki bileģiğin aynı olup olmadığı, yapıdaki bağların durumu, bağlanma yerleri ve yapının aromatik yada alifatik olup olmadığı belirlenebilmektedir. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin kimyasal yapısını incelemek için FT-IR analizi yapılmıģtır. FT-IR analizi masrafları projeden karģılanmak üzere Süleyman Demirel Üniversitesi Deneysel ve Gözlemsel Öğrenci AraĢtırma Ve Uygulama Merkezi nde mevcut olan Perkin Elmer Spectrum BX cihazı kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. Analizler oda sıcaklığında, KBr pellet tekniği ile 4 cm -1 çözünürlükte, cm -1 orta infrared bölgesinde 2 cm -1 aralıklar ile 16 tarama sayısıyla yapılmıģtır Termogravimetrik (TGA)analizi TGA, numune ağırlığının yani kütlesinin, numunenin sıcaklığına ya da zamana göre ölçümüdür. Numune genel olarak sabit sıcaklık değerinde ısıtılır ya da sabit bir sıcaklıkta tutulur. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin termal kararlılıklarını belirlemek için TGA analizi gerçekleģtirilmiģtir. TGA analizi, numune sabit bir ısıtma hızında ısıtılırken numunede meydana gelen kütle kaybının sıcaklık veya zamanın bir fonksiyonu olarak kaydedildiği yöntemdir. TGA analizi Ġzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, 46

61 Merkezi AraĢtırma Laboratuarında hizmet alımı Ģeklinde gerçekleģtirilmektedir. TGA analizi C aralığında azot gazı kullanılarak yapılmıģtır KumaĢlara mikrokapsül uygulanması ve karakterizasyonu Bu bölümde ilk aģamada üretilmiģ olan iki farklı duvar yapıya sahip mikrokapsüller kumaģa uygulanmıģ ve bu kumaģların güç tutuģur özellikleri ile ısı düzenleme özellikleri araģtırılmıģtır Mikrokapsüllerin kumaģa uygulanması Mikrokapsüllerin pamuklu kumaģlara uygulanması sırasında emdirme yöntemi kullanılmıģtır. Mikrokapsüllerin kumaģa emdirme iģlemi SDÜ, Tekstil Mühendisliği Bölüm Laboratuarında mevcut olan fulard (Ataç-FY 350 Laboratuvar Tipi YatayFluar) ve fikse (Werner Mathis Marka DHe Model Laboratuvar Buharlı Fikse Cihazı) cihazları kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. ÇalıĢma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin emdirme yöntemiyle dokuma kumaģlara uygulanmasında ilk olarak emdirilecek mikrokapsül sulu dispersiyonları hazırlanmıģtır. Distile su içerisine konsantrasyonu 350 g/l olacak Ģekilde mikrokapsül karıģtırılmıģtır. Sulu ortamda mikrokapsülleri homojen bir Ģekilde dağıtabilmek için karıģım homojenizatör (Ika T18 Ultra-Turrax) kullanılarak 5000 devir/dakika hızda 1 saat karıģtırılmıģtır. Mikrokapsüllerin homojen bir Ģekilde dağılımını sağladıktan sonra çözelti içerisine çapraz bağlayıcı ve katalizatör ilave edilip bir müddet daha karıģtırılmıģtır. ÇalıĢmada mikrokapsüllerin pamuklu dokuma kumaģlara uygulanmasında dimetilol dihidroksi etilen üre (DMDHEU) esaslı Fixaprete F-Eco (BASF) çapraz bağlayıcısı kullanılırken katalizatör olarak MgCl 2 kullanılmıģtır. Tablo 3.4 de kumaģlara emdirme yöntemiyle mikrokapsül uygulama koģulları verilmiģtir. 47

62 Tablo 3.4. Mikrokapsüllerin kumaģlara uygulanma koģulları KumaĢ Pamuklu dokuma kumaģ Mikrokapsül deriģimi Çapraz bağlayıcı deriģimi Katalizatör deriģimi 350 g/l 60 g/l 15 g/l Emdirme Ģartları ve fiske 2 bar basınç, 2 m/dak hız 80 ºC 5 dk. Kurutma 150 ºC 1dk fikse Tablo 3.4 de verilen uygulama koģulları çalıģma kapsamında üretilen bütün kapsüller için aynıdır. Tablo 3.5 de mikrokapsül uygulanmıģ kumaģlar mikrokapsüllere ait kodlar ile n eykosan içerikli mikrokapsüllerin duvar yapısı verilmiģtir. Tablo 3.5. Mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ numunelerine ait bilgiler KumaĢ kodu Uygulanan n-eykosan içerikli mikrokapsül kodu mikrokapsüllerin duvar yapıları K1 Numune 1 Jelatin/Arap zamkı K2 Numune 2 Jelatin/ Arap zamkı/ Al 2 O 3 K3 Numune 3 Jelatin/Arap zamkı/nano kil K4 Numune 4 Jelatin/ (Arap zamkı+ Al 2 O 3 ) K5 Numune 5 (Jelatin +nano kil)/arap zamkı K6 Numune 7 Jelatin/sodyum alginat K7 Numune 8 Jelatin/ (sodyum alginat+ nano kil) K8 Numune 9 (Jelatin +nano kil)/sodyum alginat K9 Numune 10 Jelatin/(sodyum alginat+ Al 2 O 3 ) K10 Sadece çapraz bağlayıcı uygulanmıģ Güç tutuģurluk testi ÇalıĢmanın bu aģamasında mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların güç tutuģurluk özellikleri araģtırılmıģtır. Mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların güç tutuģurluk testleri SDÜ, Tekstil Mühendisliği Bölüm Laboratuarında mevcut olan BV AFC Auto marka 45 eğimli güç tutuģurluk test cihazında ASTM D ( Standard Test Method for Flammability of Apparel Textiles, reapproved in 2001) standardına uygun olarak gerçekleģtirilmiģtir. Test sonrası kumaģların tutuģma ve yanma süreleri ve yanma karakteristikleri kaydedilerek not edilmiģtir. Her bir numune için bu iģlemler 5 kere tekrarlanmıģ ve numunelerin yanma sürelerinin aritmetik ortalamaları alınarak numunelerin tutuģma sınıfları belirlenmiģtir. 48

63 KumaĢların ısı düzenleme özelliklerinin belirlenmesi (T-History düzeneği) ÇalıĢmada üretilen ısı depolama özellikli mikrokapsüllerin DSC, SEM ve TGA analiz sonuçları değerlendirilerek en iyi özelliklere sahip olan mikrokapsüller belirlenmiģ ve emdirme yöntemi ile kumaģa uygulanmıģtır. Bu bölümde çalıģmada üretilen ısı depolama özellikli mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların ısı düzenleme özellikleri araģtırılmıģtır. Uygulama sonrası ısı depolama özelliği kazandırılmıģ pamuklu kumaģların yaydıkları ve soğurdukları ısıdan kaynaklanan sıcaklık değiģimini belirlemek için kapalı ve yalıtımlı bir kutu içinde zamana karģı sıcaklık değiģimini (dinamik ısı düzenleme) ölçebilen sistem (T-history) kurulmuģtur. Sisteme ait Ģematik gösterim ve fotoğraf sırasıyla ġekil 3.5 ve ġekil 3.6 da verilmiģtir. Sistem yalıtımlı poliüretan köpükten mamul kutu ve bu kutu içerisine yerleģtirilmiģ Kimo KTH-350-P marka Nem ve Pt 100 sıcaklık sensörleri ( C arasında, 0.1 C hassasiyet ile ölçüm yapabilen) ve sensörlerin ölçtüğü değerleri kaydeden bir veri kaydediciden oluģmaktadır. T-history sisteminde iki adet yalıtımlı kutu yer almakta olup kutulardan birisi kontrol amaçlı olarak test sırasında ortam sıcaklığında değiģim olup olmadığını belirlemek için kullanılmıģtır. ġekil 3.5. T-History düzeneğinin Ģematik gösterimi (Kuru, 2012) 49

64 ġekil 3.6. T-History düzeneğine ait fotoğraf T-history ölçümlerinde mikrokapsül uygulanmamıģ ve uygulanmıģ kumaģ numuneleri için belirli bir zaman aralığında kumaģ yüzeyinin sıcaklığı ölçülmüģtür. Ölçümler sonucunda her bir numune için zamana karģı sıcaklık grafikleri elde edilmiģtir. Soğuk ortamda yapılacak olan ölçümler öncesinde numuneler yapısındaki mikrokapsüllerin çekirdek maddesi olan n-eykosanın erime sıcaklığından daha yüksek sıcaklıkta ütü yardımıyla ısıtılmıģtır. Böylece ölçüm ortamında kumaģ yapsındaki FDM nin faz değiģimini gerçekleģtirmesi olanağı sağlanmıģtır. Değerlendirmede, ham kumaģ (mikrokapsül içermeyen kumaģ) ve mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ yüzey sıcaklık değiģimleri kıyaslanmıģtır. Bu amaçla hem ham kumaģ için hem de mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ için ölçülen maksimum sıcaklık ile ölçümün ilk baģladığı minimum sıcaklık arasındaki fark hesaplanmıģtır. 50

65 4. ARAġTIRMA BULGULARI ÇalıĢmada n-eykosan içerikli jelatin/arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin üretimleri sırasında farklı aģamalarda Al 2 O 3 veya nanokil ilavesiyle termal stabilitesi yüksek ve güç tutuģur özellikte mikrokapsül üretimi amaçlanmıģtır. Bu bölümde, öncelikli olarak çalıģma kapsamında üretilen bu mikrokapsüllerin ısıl özelliklerini, morfolojilerini ve kimyasal yapılarını belirlemek için uygulanan analiz sonuçları verilmiģtir. Ġkinci olarak üretilen mikrokapsüllerin uygulandığı kumaģların karakterizasyonu için uygulanan güç tutuģurluk ve ısı düzenleme özelliklerine ait analiz sonuçları verilmiģtir Mikrokapsül Karakterizasyonu Ġnorganik takviye materyali ilave edilmiģ ve edilmemiģ jelatin/arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllerin morfolojik, ısıl ve kimyasal karakterizasyon sonuçları bu bölümde verilmiģtir. Ayrıca elde edilen sonuçlar literatürde mevcut bulgular göz önünde bulundurularak değerlendirilmiģtir DSC analiz sonuçları Jelatin/sodyum alginat, jelatin/ Arap zamkı duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin ve farklı aģamalarda mikrokapsül yapısına inorganik madde ilavesi ile elde edilmiģ mikrokapsüllerin ısı depolama özelliklerini incelemek için yapılan DSC analiz sonuçları bu bölümde verilmiģtir. ġekil 4.1 de Numune 1 kodlu n- eykosan içerikli jelatin/arap zamkı polimer yapısına sahip mikrokapsül numunesine ait DSC eğrisi verilmiģtir. DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin 34,86 C de 103,20 (J/g) ısı depolamakta, 33,78 C de -94,57 (J/g) ısı yaymakta ve yüksek oranda ısı depolama ve yayma kapasitelerine sahip olduğu görülmektedir. Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma sıcaklıkları kullanılan parafine ait faz değiģtirme sıcaklıklarına (erime sıcaklığı: 36,1 C; katılaģma sıcaklığı: 30,6 C) çok yakın değerler olarak ölçülmüģtür (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013a,b).. 51

66 ġekil 4.1. Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.2 de nano materyal olarak Al 2 O 3 içeren jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip n-eykosan içerikli mikrokapsüllere (Numune 2) ait DSC eğrisi verilmiģtir. Mikrokapsül üretim prosesinde ph 9 olarak ayarlandıktan sonra Al 2 O 3 ilave edilerek üretilmiģ bu mikrokapsül numunesine (Numue 2) ait DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsül numunesinin 81,90 J/g ısı depoladığı ve -75,52 J/g ısı yaydığı görülmüģtür. Mikrokapsüllerin erime ve katılaģma sıcaklıklarının (ısı depolama ve yayma sıcaklıkları) sırasıyla 35,05 C ve 34,86 C olduğu ve n-eykosana ait faz değiģtirme sıcaklıklarına yakın değerler olduğu görülmüģtür. Ayrıca mikrokapsüllerin aynı duvarlı ve çekirdekli nano materyal içermeyen kapsüllere göre daha düģük ve ısı depolama ve yayma kapasitesine sahip oldukları belirlenmiģtir (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013a) 52

67 ġekil 4.2. Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait DSC grafiği ġekil 4.3 de n-eykosan içerikli jelatin/arap zamkı/nano kil duvar yapısına sahip ve mikrokapsül üretim prosesinde ph 9 a ayarlandıktan sonra nanokil ilave edilerek üretilmiģ mikrokapsül numunesine ait DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin 34,90 C de 89,28 J/g ısı depolamakta, 34,81 C de -82,91 J/g ısı yaymakta olduğu görülmektedir (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013a). Ayrıca yine mikrokapsüllerin erime ve katılaģma sıcaklıklarının n-eykosana ait olan erime ve katılaģma sıcaklıklarına yakın oldukları görülmektedir. Ancak Numune 1 kodlu kapsüllere göre daha az enerji depoladıkları belirlenmiģtir. ġekil 4.3. Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait DSC grafiği 53

68 ġekil 4.4. ile ġekil 4.5. de ise inorganik nano materyallerin iyoniklik durumu dikkate alınarak duvar yapıya ilave edildiği jelatin/arap zamkı duvarlı mikrokapsüllere ait DSC sonuçları verilmiģtir. Numune 4 kodlu jelatin/arap zamkı+al 2 O 3 mikrokapsüllerin üretiminde Al 2 O 3 düģük ph değerlerinde (ph=4) katyonik karakter gösterdiği için (Zheng, 2009) mikrokapsül üretim prosesinde anyonik karakterli Arap zamkı polimerinin sulu çözeltisine ilave edilmiģtir. Bu mikrokapsüllere ait DSC eğrisi incelediğinde kapsüllerin 35,94 C 88,58 J/g ısı depolarken, 32,76 C -83,28 J/g ısı yaydığı belirlenmiģtir. Mikrokapsülün erime ve katılaģma sıcaklıklarının n- eykosana ait erime ve katılaģma sıcaklıklarına yakın olduğu da dikkat çekmektedir (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b). Benzer Ģekilde nano Al 2 O 3 ilavesi sonrası jelatin/arap zamkı duvarlı ısı depolama kapasitelerinde bir miktar azalma olduğu açıktır. ġekil 4.4. Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.5 de ise Jelatin+nanokil/Arap zamkı mikrokapsülüne (Numune 5) ait DSC eğrisi verilmiģtir. Bu mikrokapsüllerin üretimi sırasında düģük ph değerlerinde anyonik karakter gösteren nano kil ph değeri 4 olarak ayarlanmıģ jelatin/su çözletisine ilave edilerek jelatin ve nanokil arasında elektrostatik etkileģim ile kompleks oluģturulması hedeflenmiģtir. Söz konusu mikrokapsüllere ait DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin 98,90 J/g ısı depoladığı ve -93,54 J/g ısı yaydığı görülmektedir. Ayrıca mikrokapsüllerin 35,06 C erime sıcaklığına ve 34,78 C katılaģma sıcaklığına sahip olduğu ve bu değerlerin çekirdek maddenin erime ve katılaģma sıcaklıklarına yakın olduğu görülmektedir. Ayrıca nano kil sonrası ısı depolama kapasitesinin Numune 1 e ait değerlere daha yakın olduğu tespit edilmiģtir. 54

69 ġekil 4.5. Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.6 da ise mikrokapsül üretimi sırasında polikatyon jelatin polimeri ile anyonik karakterde nano kilin ph 4 de oluģturulan koaservasyonu ile üretilmiģ jelatin/nanokil/n-eykosan yapısında mikrokapsüle ait DSC eğrisi verilmiģtir. Numune 6 olarak isimlendirilen n-eykosan içerikli jelatin/nano kil duvar yapısına sahip bu mikrokapsüllere ait DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma özelliklerinin iyi olduğu ve sırasıyla 103,04 J/g, -91,42 J/g olduğu görülmektedir. Ayrıca mikrokapsülün erime sıcaklığının 35,63 C, katılaģma sıcaklığının 29,64 C olduğu ve çekirdek madde olan n-eykosana yakın olduğu görülmektedir. ġekil 4.6. Numune 6 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi(demirbağ ve Alay Aksoy, 2013c) 55

70 ġekil 4.7-ġekil 4.10 da ise sırasıyla jelatin/sodyum alginat duvarlı veya nano kil ve nano Al 2 O 3 ilave edilmiģ jelatin/sodyum alginat duvarlı n-eykosan içerikli mikrokapsüllere ait DSC eğrileri verilmiģtir. Nano materyal ilavesiz jelatin/ sodyum alginat duvar materyaline sahip Numune 7 kodlu mikrokapsülün DSC eğrisi ġekil 4.7 de verilmiģtir. Eğri incelendiğinde mikrokapsülün ısı depolama ve yayma kapasitesinin iyi olduğu ve 98,53 J/g ısı depolarken, -93,23 J/g ısı yaydığı gözükmektedir. Aynı zamanda mikrokapsülün erime ve katılaģma sıcaklıkları incelendiğinde çekirdek madde olarak kullanılan faz değiģtiren maddenin erime ve katılaģma sıcaklıklarıyla hemen hemen aynı olduğu belirlenmiģtir. ġekil 4.7. Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.8 de n-eykosan içerikli jelatin/sodyum alginat + nanokil mikrokapsülüne (Numune 8) ait DSC eğrisi ġekil 4.8 de verilmiģtir. Söz konusu mikrokapsüllerin üretimi sırasında anyonik karakterli nanokil yine anyonik karakterli sodyum alginat çözeltisi içerisine karıģtırılarak ph 4 de kompleks oluģturulmuģtur. DSC eğrisi incelendiğinde bu mikrokapsüllerin 97,08 J/g ısı depoladığı,-82,12 J/g ısı yaydığı tespit edilmiģtir (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b). Ayrıca mikrokapsülün erime ve katılaģma sıcaklıklarına bakıldığında çekirdek maddenin erime katılaģma sıcaklıklarıyla hemen hemen aynı olduğu ve ısı depolama kapasitelerinin ise Numune 7 kodlu kapsüllere yakın olduğu belirlenmiģtir. 56

71 ġekil 4.8. Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi ġekil 4.9 da jelatin+ nano kil/ sodyum alginat duvar yapısına sahip n-eykosan içerikli mikrokapsüle ait DSC eğrisi verilmiģtir. Bu mikrokapsüllerin üretiminde anyonik karakterli nanokil katyonik karakterli jelatin polimer çözeltisi içerisine karıģtırıldıktan sonra jelatin çözeltisi+nanokil karıģımı ile sodyum alginat çözeltisi arasında ph 4 de kompleks oluģturulmuģtur. DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin oldukça yüksek ısı depolama ve yayma kapasitesine sahip olduğu görülmektedir. Mikrokapsülün ısı depolama kapasitesi 114,73 J/g iken ısı yayma kapasitesi-105,07 J/g dır. Mikrokapsüllerin erime ve katılaģma sıcaklıklarının ise n- eykosana yakın olduğu görülmektedir. Öte yandan nanokil ilave edilmiģ kapsüllerin daha yüksek ısı depolama ve yayma kapasitelerine sahip olduğu açıktır. ġekil 4.9. Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi 57

72 Numune 10 kodlu jelatin/sodyum alginat+ Al 2 O 3 duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsülllere ait DSC eğrisi ġekil 4.10 da verilmiģtir. Bu mikrokapsüllerin üretiminde katyonik karakterli Al 2 O 3 anyonik karakterli sodyum alginat çözeltisine karıģtırılmıģtır. Mikrokapsülere ait DSC eğrisi incelendiğinde mikrokapsüllerin 99,26 J/g ısı depoladığı ve -91,53 J/g ısı yaydığı görülmüģtür. Erime ve katılaģma sıcaklıklarının sırasıyla 35,51 C, 34,80 C olduğu ve bu değerlerin çekirdek maddesi olan n-eykosanın erime ve katılaģma sıcaklıklarına yakın olduğu görülmektedir (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b). Kapsüllerin ısı depolama/yayma kapasiteleri ise jelatin/sodyum alginat duvarlı kapsüllere ait değerlere yakın olarak ölçülmüģtür. ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait DSC eğrisi Tablo 4.1. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllere ait DSC eğrilerinden elde edilen ısıl özellikler Numune kodu Ġlave edilen inorganik materyal miktarı Erime Sıcaklığı ( C) 58 Erime Entalpisi (J/g) KatılaĢma Sıcaklığı ( C) KatılaĢma Entalpisi (J/g) Numune ,86 103,20 33,78-94,57 Numune 2 1 gr 35,05 81,90 34,86-75,52 Numune 3 0,5 gr 34,90 89,28 34,81-82,91 Numune 4 0,5 gr 35,94 88,58 32,76-83,28 Numune 5 0,5 gr 35,06 98,90 34,78-93,54 Numune 6 1,25 gr 35,63 103,04 29,64-91,42 Numune ,38 98,53 32,68-93,27 Numune 8 1,25 gr 35,57 97,08 30,58-82,12 Numune 9 0,5 gr 35,42 114,73 32,37-105,07 Numune 10 1,25 gr 35,51 99,26 34,80-91,53

73 Literatürde yapılan çalıģmalar incelendiğinde farklı yöntemlerle üretilmiģ n-eykosan içerikli ve farklı duvar yapısına sahip mikrokapsüller için J/g değiģen erime entalpileri elde edildiği görülmüģtür (Lan vd, 2004; Sarıer ve Önder 2007; Alkan vd, 2011; Silva 2011). ġekil ve Tablo 4.1 deki DSC verileri literatürdeki bulgular göz önünde bulundurularak incelendiğinde çalıģmada üretilen mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma kapasitelerinin iyi olduğu ve mikrokapsüllerin 81,90-114,73 J/g aralığında ısı depolarken (-83,28)-(-105,07) J/g ısı yaydığı görülmektedir. Aynı zamanda erime ve katılaģma sıcaklıklarının n-eykosanın faz değiģtirme sıcaklıklarına (Te=36,1 C ve Tk=30,6 C) çok yakın olduğu görülmüģtür. Ayrıca jelatin/arap zamkı duvar yapılı mikrokapsüllerin duvar yapısına inorganik materyal ilavesinin mikrokapsüllerin entalpilerini ilave edilen inorganik materyal miktarı ile doğru orantılı olarak düģürdüğü görülürken bu düģüģe rağmen mikrokapsüllerin oldukça iyi ısı depolama ve yayma kapesitelerine sahip olduğu görülmüģtür. Ġnorganik materyal ilavesi jelatin/ sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüllerin entalpsini olumsuz yönde etkilemezken Numune 9 kodlu (jelatin+nanokil)/ sodyum alginat mikrokapsülün entalpisini arttırmıģtır SEM ve optik mikroskop analiz sonuçları Bu bölümde çalıģma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin SEM ve optik mikroskop görüntüleri verilmiģ ve görüntülerden kapsül morfolojileri incelenmiģtir. ġekil 4.11 de Numune 1 kodlu n- eykosan içerikli jelatin/arap zamkı mikrokapsülüne ait SEM ve optik mikroskop görüntüleri verilmiģtir. Optik mikroskop görüntüsü incelendiğinde mikrokapsüllerin homojen boyut dağılımına sahip oldukları ve küresel bir morfolojiye sahip oldukları görülmektedir. SEM görüntüleri incelendiğinde küresel morfolojiye sahip mikrokapsül üretiminin gerçekleģtiği ancak yer yer mikrokapsüllerin kurumaları sırasında birbirlerine yapıģmalarından kaynaklanan morfolojik bozunmaların meydana geldiği görülmektedir. Ayrıca mikrokapsüllenmenin gerçekleģmediği polimer yapıların varlığı da görülmektedir. 59

74 ġekil Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay- Aksoy, 2013a,b) ġekil Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay- Aksoy, 2013a) 60

75 Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait SEM ve optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde(ġekil 4.12) Numune1 e ait görüntülerdeki gibi optik mikroskop görüntülerinden mikrokapsüllerin küresel morfolojiye sahip oldukları görülürken SEM görüntülerinden küresel tanecikli yapının oluģumuna ilave olarak kapsüllenmenin gerçekleģmediği polimerik yapıların oluģumu da dikkat çekmektedir. Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait ġekil 4.13 deki optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin boyutlarının hemen hemen aynı olduğu ve mikrokapsüllerin küresel bir yapıya sahip olduğu görülmüģtür. SEM görüntüleri incelendiğinde diğer iki mikrokapsül görüntülerine benzer Ģekilde küresel morfolojinin bozunduğu kapsül yapıları görülebilmektedir. ġekil Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay- Aksoy, 2013a) 61

76 ġekil 4.14 de optik mikroskop ve SEM görüntülerine göre Numune 4 kodlu mikrokapsüller küresel bir morfolojiye ve homojen boyut dağılımına sahiptir. ġekil Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay-Aksoy,2013b) Numune 5 kodlu jelatin+nanokil/arap zamkı duvarlı mikrokapsüllere ait SEM ve optik mikroskop görüntüleri ġekil 4.15 de verilmiģtir. Mikrokapsüle ait optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin küresel bir yapıya sahip oldukları ancak SEM görüntülerine göre küresel formu kaybettikleri ve mikrokapsül oluģmamıģ polimer parçalarının olduğu görülmektedir. 62

77 ġekil Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) Numune 6 kodlu jelatin/nanokil duvarlı mikrokapsüle ait optik mikroskop ve SEM görüntüleri ġekil 4.16 da verilmiģtir. Optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin küresel bir yapıya sahip oldukları ancak homojen bir boyut dağılımına sahip olmadıkları görülmektedir. SEM görüntüleri incelendiğinde ise mikrokapsüllerin küresel morfolojiye sahip oldukları ancak kapsüllenmemiģ polimer parçacıklarının var olduğu görülmektedir. 63

78 ġekil Numune 6 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay-Aksoy, 2013c) ġekil 4.17 de verilen jelatin/sodyum alginat duvarlı Numune 7 kodlu mikrokapsüllere ait optik mikroskop görüntülerine bakıldığında mikrokapsüllerin homojen boyut dağılımına sahip oldukları görülmüģtür. Aynı zamanda mikrokapsüllerin morfolojileri küreseldir. Mikrokapsüllere ait SEM görüntülerinde mikrokapsül oluģmamıģ büyük polimer parçacıklarının varlığı da görülmektedir. 64

79 ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay-Aksoy,2013b) Jelatin/sodyum alginat+nanokil duvarlı, Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop ve SEM görüntüleri ġekil 4.18 de verilmiģtir. Optik mikroskop ve SEM görüntülerine göre mikrokapsüllerin küresel bir yapıda oldukları görülmektedir. 65

80 ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (üstteki) ve SEM görüntüsü (alttaki) Numune 9 kodlu, jelatin+nanokil/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüllere ait SEM ve optik mikroskop görüntüleri ġekil 4.19 da verilmiģtir. Söz konusu mikrokapsüllere ait optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin küresel bir yapıya sahip oldukları ancak SEM görüntülerinde küresel formu kaybettikleri ve mikrokapsül oluģmamıģ polimer parçalarının olduğu görülmektedir. 66

81 ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) ġekil 4.20 de verilen Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop görüntülerinden mikrokapsüllerin boyutlarının birbirine yakın olduğu ve küresel bir morfolojiye sahip oldukları belirlenmiģtir. SEM görüntüleri incelendiğinde ise daha önceki bulgulara benzer Ģekilde mikrokapsüllerin birbirine yapıģmasından kaynaklı küreselliğin kaybolduğu yapılar ve mikrokapsül oluģmamıģ polimer parçacıkları da görülmektedir. 67

82 ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop (alttaki) ve SEM görüntüsü (üstteki) (Demirbağ ve Alay-Aksoy,2013b) ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin genel olarak optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin küresel yapıya ve homojen boyut dağılımına sahip oldukları görülürken SEM görüntüleri incelendiğinde tanecikli mikrokapsül oluģumu gözlenmesine rağmen mikrokapsüllerin küresel morfolojilerinde bozulmaların meydana geldiği görülmektedir. Ayrıca SEM görüntülerinde mikrokapsül oluģumunun gerçekleģmediği polimer parçacıkları da görülmektedir. Optik mikroskop görüntüleri mikrokapsül üretiminin son aģamasında ve çapraz bağlama sonrasında alınırken, SEM görüntüleri mikrokapsüller yıkanıp kurutulduktan sonra alınmaktadır. Optik mikroskop ve SEM görüntülerinde tespit edilen farklı mikrokapsül Ģekil ve yapısı arasındaki farklılığın mikrokapsüllerin kurutulmaları sırasında birbirlerine tutunmalarından ve kümeleģmelerinden kaynaklandığı belirlenmiģtir. Ancak proses ile tanecikli yapılı toz halinde mikrokapsüller elde edilmektedir. 68

83 TGA analiz sonuçları Bu bölümde üretilen mikrokapsüllerin termal kararlılıklarını belirlemek için yapılan TGA analiz sonuçları verilmiģtir. ġekil Numune 1 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013a,b) ġekil 4.21 de Numune 1 kodlu n-eykosan içerikli jelatin/arap zamkı mikrokapsülüne ait TGA eğrisi verilmiģtir. Mikrokapsül yapısına nano materyal ilave edilmemiģ Numune 1 numunesine ait TGA eğrisi incelendiğinde mikrokapsülün ayrıģmasının üç aģamada gerçekleģtiği ve ilk ayrıģmanın C aralığında gerçekleģtiği görülmektedir. Bu aģamada gerçekleģen kütle kaybı % 6 olup kapsül yapısındaki suyun uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır. Ġkinci bozunma adımı C aralığında gerçekleģmekte olup bu adımda toplam kütle kaybı % 42,7 olarak belirlenmiģtir. Literatür bulgularında da açıklandığı gibi bu aralıktaki kütle kaybı faz değiģtiren madde olarak kullanılan n- eykosanın uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır (Basal vd, 2011). Diğer kütle kaybı ise C arasında gerçekleģmiģtir. Bu basamakta ise duvar materyalleri parçalanmaya baģlamıģtır. 400 C sonunda mikrokapsül kütlesinin % 22 sinin kaldığı görülmektedir. 69

84 ġekil Numune 2 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013a) ġekil 4.22 de verilen Numune 2 kodlu jelatin/arapzamkı/al 2 O 3 mikrokapsülüne ait TGA eğrisi incelendiğinde ağırlık kaybının üç basamakta gerçekleģtiği görülmektedir. Ġlk basamak C aralığında olup mikrokapsül yapısında bulunan suyun uzaklaģmasından kaynaklı % 4 lük bir kütle kaybı söz konusudur. Mikrokapsül yapısındaki n-eykosanın C aralığında bozunmaya baģladığı ve bu aģamada kütle kaybının % 36 olduğu görülmüģtür. Bu basamakta meydana gelen kütle kaybı çekirdek madde olan n-eykosanın uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır. Ġnorganik madde içermeyen Numune 1 kodlu jelatin/arapzamkı mikrokapsülü ile karģılaģtırıldığında bu adımdaki ağırlık kaybının yaklaģık % 7 daha az olduğu görülmektedir. Üçüncü basamakta ağırlık kaybının C aralığında olduğu ve 400 C sonunda mikrokapsül ağırlığının % 30 unun kaldığı görülmektedir. 70

85 ġekil Numune 3 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay-Aksoy, 2013a) ġekil 4.23 de verilen Numune 3 kodlu jelatin/arap zamkı/nano kil mikrokapsülüne ait TGA eğrisi incelendiğinde kütle kaybının yine üç basamakta gerçekleģtiği görülmektedir. Önemli seviyede ağırlık kaybının C arasında gerçekleģtiği ve çekirdek madde olan n-eykosanın uzaklaģmasından dolayı mikrokapsülün ağırlığının yaklaģık % 39'unu kaybettiği görülmektedir. Üçüncü bozunma adımında yani C de polimerlerin ayrıģması sonucu mikrokapsüllerin ağırlığının % 29 unu kaybettiği tespit edilmiģtir. Ġnorganik materyalin ph 9 ayarlandıktan sonra ilave edilmesiyle elde edilen jelatin/arap zamkı duvar yapılı Numune 2 ve Numune 3 kodlu mikrokapsüllerin TGA eğrileri Numune 1 kodlu inorganik materyal içermeyen jelatin/ Arap zamkı duvar yapısına sahip mikrokapsülün TGA eğrisi ile karģılaģtırıldığında inorganik materyalin bu aģamada ilavesi ile mikrokapsüllerin termal kararlılığını çok az da olsa arttırdığı görülmektedir. Bu artıģ Al 2 O 3 içeren Numune 2 kodlu mikrokapsüller için daha yüksek olarak belirlenmiģtir. 71

86 ġekil Numune 4 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay-Aksoy, 2013b) Mikrokapsül üretimi sırasında duvar yapısına nano Al 2 O 3 ilave edilmiģ Numune 4 kodlu jelatin/arapzamkı mikrokapsül numunesine ait ġekil 4.24 de verilen TGA eğrisi incelendiğinde, mikrokapsül bozunmasının üç basamakta gerçekleģmekte olduğu görülmektedir. Ġlk basamak olan C arasında gerçekleģen çok küçük kütle kaybı mikrokapsül yapısında absorbe edilen suyun buharlaģmasından kaynaklanmaktadır. Mikrokapsül termal bozunmasının ikinci basamağının 152 C de baģladığı ve 232 C de sonlandığı görülmektedir. Bu basamakta parafin olarak kullanılan n-eykosanın uzaklaģtığı ve mikrokapsülün kütlesinin % 32 sini kaybettiği görülmüģtür. Üçüncü aģamanın C arası gerçekleģtiği ve mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polimerlerin ayrıģması sonucu mikrokapsül kütlesinin % 42 sini kaybederek 400 C sonunda mikrokapsül kütlesinin yaklaģık % 20 sinin kaldığı görülmektedir. 72

87 ġekil Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil 4.25 de jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip nanokil ilaveli Numune 5 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi verilmiģtir. Eğri incelendiğinde mikrokapsül numunesinin bozunmasının üç basamakta gerçekleģtiği görülmektedir. Ġlk basamak ºC arasında gerçekleģirken bu basamakta %5 lik bir kütle kaybı mevcut olup bu kayıp mikrokapsüllerin absorblamıģ olduğu suyun uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır ºC arasında gerçekleģen ikinci basamakta mikrokapsül ağırlığının % 43 ünü kaybetmiģtir. Literatürdeki bulgularda göz önünde bulunduruluğunda bu aralıktaki kütle kaybı mikrokapsül çekirdek maddesi olan n- eykosanın uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır. Son basamakta ise mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polimerlerin parçalanması sonucunda mikrokapsül numunesi kütlesinin yaklaģık % 34 ünü kaybetmiģ ve 400 ºC sonunda mikrokapsül numunesinin % 15 i kalmıģtır. 73

88 ġekil Numune 6 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013c) ġekil 4.26 da jelâtin / nanokil duvar yapısına sahip Numune 6 kodlu mikrokapsül numunesine ait TGA eğrisi verilmiģtir. TGA eğrisi incelendiğinde mikrokapsülün bozunmasının üç basamakta gerçekleģtiği görülmektedir. Ġlk basamağın C arasında gerçekleģtiği ve literatürde n-eykosanın kompleks koaservasyon ile mikrokapsüllendiği baģka bir çalıģmada da belirtildiği gibi C aralığındaki gerçekleģen çok küçük kütle kaybının mikrokapsül yapısında absorbe edilen suyun buharlaģmasından kaynaklandığı düģünülmektedir (Basal vd, 2011). Ġkinci basamak bozunmanın ise C arasında gerçekleģtiği ve bu aģamada mikrokapsüllerin kütlesinin yaklaģık olarak % 40 ını kaybettiği görülmektedir. Bu basamaktaki kütle kaybının sebebi mikrokapsül yapısında bulunan parafinin uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır. En son basamakta ise C arasında mikrokapsülün kütlesinin % 33 ünü kaybettiği ve 400 C sonunda kütlesinin % 19 u kaldığı görülmektedir. 74

89 ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b) Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil 4.27 de verilmiģtir. Ġnorganik materyal içermeyen jelâtin/sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüle ait TGA eğrisi incelendiğinde mikrokapsülün bozunmasının üç basamakta gerçekleģtiği ve ilk basamağın C aralığında gerçekleģtiği ve bunun yapıdaki suyun uzaklaģmasından kaynaklandığı görülmektedir. Ġkinci basamağın 147 C de baģladığı ve 232 C de sonlandığı görülmektedir. Bu basamakta parafin olarak kullanılan n- eykosanın uzaklaģtığı ve mikrokapsülün kütlesinin % 42 sini kaybettiği görülmektedir. Üçüncü basamaktaki mikrokapsül duvar yapısını oluģturan polimerlerin ayrıģması sonucu meydana gelen kütle kaybının C arasında gerçekleģtiği ve 400 C sonunda mikrokapsülün kütlesinin % 22 sinin kaldığı görülmektedir. ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi 75

90 Numune 8 kodlu jelatin/sodyum alginat+nanokil miktokapsülüne ait TGA eğrisi ġekil 4.28 de verilmiģtir. TGA eğrisi incelendiğinde mikrokapsülün kütle kaybının üç basamakta gerçekleģtiği görülmektedir. Ġlk basamağın olduğu C arasındaki küçük kütle kaybının literatürde de belirtildiği gibi mikrokapsülün yapısında absorbe edilen suyun uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır (Basal vd, 2011). Ġkinci basamakta mikrokapsülün kütlesinin % 40 ını kaybettiği görülürken 400 ºC sonunda kütlesinin % 19 unun kaldığı görülmektedir. ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi ġekil 4.29 da verilen Numune 9 kodlu jelatin+nano kil/sodyum alginat mikrokapsülüne ait TGA eğrisi incelendiğinde mikrokapsül numunesinin bozunmasının üç basamakta gerçekleģtiği ve ºC arasında gerçekleģen ilk basamaktaki mikrokapsül yapısındaki suyun uzaklaģması kaynaklı küçük bir kütle kaybının olduğu görülmektedir. Ġkinci basamağın 175 ºC de baģlayıp 260 ºC de son bulduğu görülürken mikrokapsül kütle kaybının % 51 olduğu görülmüģtür. Ġkinci basamaktaki kütle kaybı mikrokapsül çekirdek maddesini oluģturan n-eykosanın uzaklaģmasından kaynaklanmaktadır. Üçüncü basamak 260 ºC ile 400 ºC arasında gerçekleģirken 400 ºC sonunda mikrokapsülün kütlesinin % 14 ünün kaldığı görülmektedir. 76

91 ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait TGA eğrisi (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b) Mikrokapsül üretimi sırasında Al 2 O 3 ilave edilmiģ jelatin/sodyum alginat duvar yapısına sahip Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait ġekil 4.30 da verilen TGA eğrisi incelendiğinde, mikrokapsülün bozunmasının üç basamakta gerçekleģtiği ve ilk basamakta mikrokapsüllerin yapısındaki mevcut suyun uzaklaģmasından kaynaklı kütle kaybının olduğu görülmüģtür. Ġkinci basamağının ise C arasında gerçekleģtiği ve bu basamakta mikrokapsül kütlesinin % 36 sını kaybettiği görülmektedir C arasında gerçekleģen üçüncü basamak bozunmada ise mikrokapsüllerin kütlesinin % 32 sini kaybettiği görülmektedir. 400 C sonunda mikrokapsül kütlesinin %25 inin kaldığı görülmektedir. Tablo 4.2. Jelatin/Arap zamkı duvar yapılı mikrokapsüllerin TGA analiz sonuçlarına göre baģlangıçta ağırlığı %100 olan mikrokapsüllerin sıcaklığa bağlı olarak kalan ağırlık değerleri (%) Numune kodu Ġlave edilen inorganik materyal miktarı 150 C Termal bozunma sonrası kalan ağırlık %'si 200 C 210 C 220 C 230 C 240 C 250 C Numune 1 -- % 96 %83 % 76 %67 %56 %49 %45 Numune 2 1 gr % 95 %86 %82 %77 %69 %63 %58 Numune 3 0,5 gr %93,5 %85,5 %80,5 %74 %65 %56,5 %52 Numune 4 0,5 gr % 94 %81,5 %73,5 %64,5 %53 %50 %48 Numune 5 0,5 gr % 94 %87,5 %84 %79 %73,5 %66 %56 Numune 6 1,25 gr % 94 %75,5 %66 %56 %52 %51 %49 77

92 Jelatin/Arapzamkı duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin C sıcaklık aralığında kalan kütle miktarlarının verildiği Tablo 4.2 incelendiğinde aynı miktar nanokilin farklı aģamalarda ilave edilmesiyle üretilen Numune 3 ve Numune 5 kodlu mikrokapsüllerin kalan kütle miktarları arasındaki farkın yüksek sıcaklıklarda arttığı ve nanokilin katyonik karakterli polimer çözeltisine ilavesinin daha etkili olduğu görülmüģtür. Al 2 O 3 inorganik materyalinin farklı miktar ve aģamalarda ilavesiyle üretilen Numune 2 ve Numune 4 kodlu mikrokapsüllerin kalan kütle miktarları incelendiğinde Numune 4 kodlu mikrokapsülün Al 2 O 3 miktarı Numune 2 kodlu mikrokapsülün yarısı olmasına rağmen C aralığında kalan kütle miktarlarının birbirine yakın olduğu görülmüģtür. Dolayısıyla jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin termal stabilitesini arttırmada Al 2 O 3 inorganik materyalinin anyonik karakterli polimer çözeltisine ilavesinin termal stabiliteyi arttırmada daha etkili olduğu görülmüģtür. Tablo 4.3. Jelatin/sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüllerin TGA analiz sonuçlarına göre baģlangıçta ağırlığı %100 olan mikrokapsüllerin sıcaklığa bağlı olarak kalan ağırlık değerleri (%) Numune kodu Numune 7 Numune 8 Numune 9 Numune 10 Ġlave edilen inorganik materyal miktarı -- 1,25 gr 0,5 gr 1,25 gr Termal bozunma sonrası kalan ağırlık %'si 150 C 200 C 210 C 220 C 230 C 240 C 250 C % 93 %78 %68 %58 %50 %47 %36,5 % 95 %80,5 %72 % 67 %56 %51,5 %49,5 % 98 %86,5 %82 %76 %69 %59 %50 %95 %83,5 %78 %71 %63 %57 %55 Tablo 4.3 de jelatin/sodyum alginat duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin C sıcaklık aralığında kalan kütle miktarları verilmiģtir. Farklı miktar ve aģamalarda nanokil ilavesiyle üretilen Numune 8 ve Numune 9 kodlu mikrokapsüllerin kalan kütle miktarları karģılaģtırıldığında, Numune 9 kodlu mikrokapsülün içerdiği nanokil miktarı çok daha az olmasına rağmen kapsüllerin C sıcaklık aralığında kalan kütle miktarlarının aynı olduğu görülmüģtür. Dolayısıyla jelatin/sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüllerde nanokilin katyonik karakterli polimer 78

93 çözeltisine ilavesinin termal stabiliteyi arttırmada daha etkili olacağı sonucuna ulaģılmıģtır. Nanokil ve Al 2 O 3 inorganik materyalin aynı miktar ve aģamada ilave edilmesiyle üretilen Numune 8 ve Numune 10 kodlu mikrokapsüllerin kalan kütle miktarlarına bakıldığında jelatin/ sodyum alginat duvar yapısına Al 2 O 3 ilavesinin nanokile göre termal stabiliteyi daha fazla arttırtırdığı görülmüģtür. ġekil ve Tablo de verilen TGA analiz sonuçları incelendiğinde inorganik materyal ilavesi ile mikrokapsüllerin termal stabilitelerinin arttığı görülürken termal stabiliteyi arttırmada ilave edilen inorganik materyalin türünün, miktarının ve ilave edilme aģamasının etkili olduğu görülmüģtür. En yüksek termal dayanıklılığın ise jelatin sodyum alginat duvar yapısına sahip mikrokapsülün anyonik polimer çözeltisine Al 2 O 3 ilavesi ile üretilen Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait olduğu görülmüģtür SEM-EDX analiz sonuçları ÇalıĢmada üretilen inorganik materyal ilaveli mikrokapsüllerin yapısında inorganik materyalin varlığı SEM-EDX analizi ile araģtırılmıģtır. Bu amaçla mikrokapsüller ile mikrokapsüllerin yapısına ilave edilen nano kil ve Al 2 O 3 materyallerinin de SEM- EDX analizi yapılarak inorganik materyalleri oluģturan bileģimler incelenmiģ ve bunların mikrokapsül yapısında var olup olmadığı araģtırılmıģtır. ġekil de sırasıyla Al 2 O 3 ve nanokile ait SEM-EDX analiz sonuçları verilmiģtir. ġekil 4.31 deki Al 2 O 3 ait SEM-EDX analizine ait spektrum incelendiğinde numunenin ağırlığının % 49,31 i O (Oksijen) atomu iken % 43,12 si Al (Alüminyum) elementinden ibarettir. Yapıda ağırlıkça % 7,57 oranında C (Karbon) elementi varlığı tespit edilmiģtir. 79

94 ġekil Al 2 O 3 numunesine ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil 4.32 deki nanokile ait SEM-EDX analiz sonucu incelendiğinde nano kilin ağırlıkça % 51,31 inin O elementi, %25,61 Si (Silisyum) ve % 8,85 ini Al elementinden oluģtuğu belirlenmiģtir. Ağırlığının %14 ünü ise C (% 6.42), Na (Sodyum), Mg (Magnezyum), Ca (Kalsiyum), Fe (Demir) oluģturmaktadır. ġekil Nanokil numunesine ait-sem EDX analiz sonucu ġekil 4.33 de n-eykosan içerikli jelatin/sodyum alginat duvar yapısına sahip Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu verilmiģtir. SEM-EDX analiz sonucuna bakıldığında Numune 7 kodlu mikrokapsülün ağırlıkça % 65,44 i C atomu içermektedir. Mikrokapsüllerin % 34,27 oranında O atomu içerirken % 0,29 oranında Na elementi içerdikleri tespit edilmiģtir. 80

95 ġekil Numune 7 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu N-eykosan içerikli jelatin/sodyum alginat+ nanokil mikrokapsülüne (Numune 8) ait SEM -EDX analiz sonucu ġekil 4.34 de verilmiģtir. Jelatin/sodyum alginat+ nanokil duvar yapısına sahip söz konusu mikrokapsüllerin inorganik materyal içermeyen jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüllerden farklı olarak Mg, Al ve Si elementleri içerdiği tespit edilmiģtir. Mikrokapsül yapısında tespit edilen Mg, Al ve Si elementlerinin ağırlıkça oranları sırasıyla % 0,35, % 0,94 ve % 2,94 olup bu elementlerin varlığı kapsül yapısındaki nanokilin varlığını ispatlamaktadır. Nitekim EDX analiz sonuçlarına göre nano kil yapısında büyük oranda silisyum ve sırasıyla daha az oranlarda Al ve Mg elementi varlığı tespit edilmiģtir. Ayrıca sadece jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsül yapısında tespit edilen Na elementi oranı ile kıyaslandığında mikrokapsül yapısındaki artan sodyum elementi miktarının nanokilden kaynaklandığı sonucuna ulaģılmıģtır. ġekil Numune 8 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu 81

96 Numune 9 kodlu jelatin+nanokil/sodyum alginat mikrokapsülüne ait ġekil 4.35 de verilen SEM-EDX analiz sonucu incelendiğinde Numune 9 kodlu mikrokapsül yapısında Numune 7 kodlu mikrokapsül yapısından farklı olarak yapıdaki nano kil varlığından kaynaklanan % 1,36 Si, % 0,19 Mg ve % 0,55 oranında Al elementi varlığı tespit edilmiģ ve yapıdaki Na elementi oranının da arttığı tespit edilmiģtir. ġekil Numune 9 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu ġekil 4.36 da verilen Numune 10 kodlu jelatin/sodyum alginat+ Al 2 O 3 mikrokapsülüne ait SEM-EDX analiz sonucu verilmiģtir. Analiz sonuçları incelendiğinde mikrokapsül yapısında % 3,15 oranında Al elementi varlığının ortaya çıktığı görülmektedir. Bu bulgu mikrokapsül duvar yapısındaki Al 2 O 3 varlığını göstermektedir. ġekil Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait SEM-EDX analiz sonucu 82

97 ġekil daki SEM-EDX analiz sonuçları incelendiğinde jelatin/sodyum alginat yapısına sahip mikrokapsüllerden farklı olarak inorganik yapıda nanokil ve Al 2 O 3 içeren aynı duvarlı mikrokapsüllerin Mg, Si ve Al elementleri içerdikleri tespit edilmiģ olup bu bulgular mikrokapsül yapısındaki nano kil ve Al 2 O 3 varlığını kanıtlamaktadır FT-IR analiz sonuçları ÇalıĢmada üretilen Jelatin/sodyum alginat ve jelatin/arap zamkı duvar yapılarına sahip inorganik madde içeren ve içermeyen mikrokapsüllerin kimyasal karakterizasyonu Fourier DönüĢümlü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi yöntemi kullanılarak gerçekleģtirilmiģtir. Ġki farklı inorganik madde ve duvar polimeri kullanılarak üretilen her bir mikrokapsül türü için n-eykosan, polimer, inorganik materyal ve mikrokapsüle ait IR spektrumları birlikte değerlendirilerek mikrokapsül oluģumu, n-eykosanın kapsüllenme durumu ve inorganik materyalin varlığı açıklanmıģtır. Bu bölümde, çalıģmada üretilen mikrokapsüllerin bir kısmının FT-IR spektroskopisi ile kimyasal yapısı incelenmiģtir. ġekil 4.37 de jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin ve mikrokapsüllerin üretimi için kullanılan n-eykosan, jelatin, Arap zamkı, Al 2 O 3 ve nano kile ait IR spektrumları verilmiģtir. ġekil 4.38 de ise jelatin/sodyum alginat duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin IR spektrumları ile kapsül üretimi için kullanılan n-eykosan, jelatin, sodyum alginat, Al 2 O 3 ve nano kile ait IR spektrumları birlikte gösterilmiģtir. 83

98 ġekil Jelatin/Arap zamkı duvarlı mikrokapsül ve çıkıģ maddelerine ait FT-IR spektrumları (a:n-eykosan, b:arap zamkı, c: jelatin, d: Numune 1, e: Al 2 O 3, f: Numune 2, g: nano kil, h: Numune 3, ı: Numune 4) 84

99 ġekil 4.37 de verilen FT-IR analizi sonuçlarına göre (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013 a); Mikrokapsüllerin spektrumundaki 3422 cm -1 dalga boyundaki büyük ve geniģ pik Arap zamkındaki OH ve jelatindeki N-H gerilme piklerinin ve nano kile ait 3431 cm -1 dalga boyundaki OH gerilme piklerinin birleģimidir. Mikrokapsüllerin spektrumundaki 2917 cm -1 ve 2840 cm -1 dalga boyundaki pikler C-H gerilmesine ait pikler olup parafine ait karakteristik piklerdir. Bu pikler kapsüllerin yapısındaki parafin varlığını açıklamaktadır cm -1 aralığı C-N gerilme pikine ait olup bu pik jelatin FT-IR spektrumunda 1084 cm -1 olarak ortaya çıkmıģtır. Bu pik jelatine ait karakteristik pik olup mikrokapsüllere ait spektrumda (Numune 1: 1078 cm -1, Numune 2: 1079 cm -1, Numune 3: 1079 cm -1, Numune 4: 1078 cm -1 ) ortaya çıkmıģtır. Bu pikler mikrokapsüllerin yapısındaki jelatinin varlığını göstermektedir. Literatürden elde edilen bilgiye göre 460 ve 540 cm -1 dalga boylarındaki pikler Al-O 6 gerilmesine ait piktir (Litvinov vd, 2013). Bu pik Al 2 O 3 FT-IR spektrumunda 571 cm -1, nano kilde 462 cm -1 olarak ortaya çıkmıģtır. Bu pikler Al 2 O 3 ve nanokile ait karakteristik pikler olup Al 2 O 3 'e ait olan pik Numune 2 kodlu mikrokapsülde 564 cm -1 ve Numune 4 kodlu mikrokapsülde 534 cm -1 dalga boyunda çıkarken, nanokile ait olan karakteristik pik Numune 3 kodlu mikrokapsülde 460 cm -1 olarak ortaya çıkmıģtır. Mikrokapsüllerdeki bu pikler mikrokapsüllerin yapsındaki Al 2 O 3 ve nano kilin varlığını göstermektedir. 85

100 ġekil Numune 7 ve Numune 10 mikrokapsüllerine ve çıkıģ maddelerine ait FI-TR spektrumu (a:n-eykosan, b:jelatin, c: sodyum alginat, d: Numune 7 kodlu mikrokapsül e:numune 10 kodlu mikrokapsül f: Al 2 O 3 ) ġekil 4.38 deki mikrokapsüllere ait FT-IR spektrumu incelendiğinde (Demirbağ ve Alay Aksoy, 2013b): Numune 7 ve Numune 10 kodlu mikrokapsüllere ait spektrumdaki 3422 cm -1 dalga boyundaki büyük ve geniģ pik ise sodyum alginattaki OH ve jelatindeki N-H gerilme piklerinin birleģimidir. Mikrokapsüllerin spektrumundaki 2917 cm -1 ve 2840 cm -1 dalga boyundaki C-H gerilmesine ait olan pikler parafine ait karakteristik pikler olup kapsüllerin yapısındaki parafinin varlığının ispatıdır. 86

101 Numune 7 ve Numune 10 kodlu mikrokapsüllerin FT-IR spektrumunda ortaya çıkan 1636 cm- 1 dalga boyundaki büyük pik jelatin ve sodyum alginatın yapısındaki karbonil gruplarına ait birleģik pik olup jelatin ve sodyum alginatın Numune 7 ve Numune 10 kodlu mikrokapsüllerdeki varlığını göstermektedir. 460 ve 540 cm- 1 dalga boylarındaki pikler Al-O 6 gerilmesine ait piklerdir (Litvinov vd, 2013). Bu pikler Al 2 O 3 FT-IR spektrumunda 571 cm -1 de ortaya çıkarken Numune 10 kodlu mikrokapsüle ait spektrumda ise 563 cm -1 dalga boyunda ortaya çıkmıģtır. Bu pik Al 2 O 3 e ait karakteristik pik olup Al 2 O 3 in Numune 10 kodlu mikrokapsüldeki varlığını gösterir Mikrokapsül UygulanmıĢ KumaĢların Karakterizasyonu ÇalıĢmada ısı depolama özellikli mikrokapsül üretiminin yanı sıra mikrokapsüllerin duvar yapısına inorganik materyal ilavesi ile termal stabilite ve güç tutuģurluk özellik kazandırılması amaçlanmıģtır. Mikrokapsül karakterizasyonu bölümünde mikrokapsül duvar yapısına inorganik materyal ilavesinin termal stabiliteye olan etkisi açıklanmıģtır. Bu bölümde ise üretilen mikrokapsüllerin güç tutuģur özelliklerini incelemek için üretilen mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģlar ile yapılan güç tutuģurluk test sonuçları verilmiģtir. Aynı zamanda mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların ısı düzenleme özelliklerini belirlemek için yapılan T-History analiz sonuçlarıda bu bölümde verilmiģtir Güç tutuģurluk test sonuçları Duvar yapısına inorganik madde ilave edilmiģ mikrokapsüllerin kumaģlara güç tutuģurluk özellik kazandırıp kazandırmayacağını araģtırmak için mikrokapsüller kumaģlara emdirme metodu ile uygulanmıģ ve kumaģlara güç tutuģurluk testi yapılmıģtır. Ayrıca çalıģmada mikrokapsüllerin kumaģa bağlanmasında kullanılan F- Eco çapraz bağlıyıcısıda aynı koģullarda tek baģına pamuklu kumaģa uygulanarak çapraz bağlayıcının güç tutuģurluğa etkisi olup olmadığı incelenmiģtir. Bu kumaģ K10 olarak isimlendirilmiģtir. Mikrokapsül uygulanmamıģ ham kumaģın, inorganik materyal içermeyen mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların ve inorganik materyal içeren mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların tutuģma ve yanma süreleri belirlenmiģtir. 87

102 Her bir kumaģ örneği için hesaplanan ortalama yanma süreleri esas alınarak kumaģların güç tutuģurluk dereceleri ASTM D standardına göre sınıflandırılmıģtır. Test sırasında 1 saniyeden baģlayarak 3-4 saniyeye kadar tutuģma süreleri ayarlanmıģ ve kumaģ örneği için tutuģmanın baģladığı süre kaydedilmiģtir. Test sonrası numunenin test uzunluğunun yanması için gerekli süre yanma süresi olarak kaydedilmiģtir. Test her bir numune için 5 defa tekrarlanmıģ ve ortalama tutuģma süreleri ile ortalama yanma süreleri belirlenmiģtir. Tablo 4.4 de güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin tutuģma ve yanma süreleri verilmiģtir. Tablo 4.4. Güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin ortalama tutuģma ve yanma süreleri Numune kodu Uygulanan mikrokapsül yapısı Ortalama tutuģma süresi (sn) Ortalama yanma süresi (sn) Ham kumaģ 2,4 19,24 K1 Jelatin/Arap zamkı 2,4 18,08 K2 Jelatin/ Arap zamkı/ Al 2 O 3 3,6 28,58 K3 Jelatin/Arap zamkı/nano kil 4 25,26 K4 Jelatin/ (Arap zamkı+ Al 2 O 3 ) 4 28,36 K5 (Jelatin +nano kil)/arap zamkı 3,6 32,12 K6 Jelatin/sodyum alginat 3 24,08 K7 K8 K9 K10 Jelatin/(sodyum alginat+ nano kil) (Jelatin +nano kil)/sodyum alginat Jelatin/(sodyum alginat+ Al 2 O 3 ) Sadece çapraz bağlaycı F- ECO 3,6 28, ,72 3,6 26,28 2,2 15,2 Tablo 4.4 deki veriler incelendiğinde, ham kumaģın tutuģması için alevin kumaģa 2,4 saniye temas ettirilmesi gerekirken, sadece çapraz bağlayıcı uygulanmıģ K10 kodlu kumaģın tutuģması için 2,2 saniye yeterli olmuģtur. Öte yandan bu kumaģların tutuģmaya baģladıktan sonraki yanma sürelerine bakıldığında süre ham kumaģ için 19,24 saniye iken çapraz bağlayıcı uygulanmıģ kumaģ için 15,2 saniye olarak ölçülmüģtür. Bu sonuçlara göre tek baģına çapraz bağlayıcının kumaģların güç tutuģur özelliklerini azalttığı sonucuna ulaģılabilir. 88

103 Tablo 4.4 de verilen tutuģma ve yanma sürelerine göre mikrokapsül uygulanmıģ kumaģlara ait güç tutuģurluk test sonuçları değerlendirildiğinde, inorganik madde içermeyen jelatin/arap zamkı duvarlı ve jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsül uygulanmıģ sırasıyla K1 ve K6 kodlu kumaģların tutuģma süreleri 2,4 ve 3,0 saniye olarak hesaplanmıģtır. Bu numunelere ait yanma süreleri ise 18,08 saniye ve 24,08 saniye olarak belirlenmiģtir. Bu sonuçlara göre inorganik madde içermeyen jelatin/arap zamkı duvarlı mikrokapsüllerin kumaģların tutuģma süreleri üzerinde etkisi yokken yanma sürelerini bir miktar kısalttığı sonucuna ulaģılmaktadır. Jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüllerin ise hem tutuģma hem de yanma sürelerini arttırdığı dolayısıyla kumaģların güç tutuģurluk özelliklerini geliģtirdiği belirlenmiģtir. Ġnorganik madde içeren mikrokapsüllerin uygulandığı jelatin/arap zamkı duvarlı mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların güç tutuģurluk test sonuçlarına göre, mikrokapsül duvar yapısına kapsül üretiminin son aģamasında ph 9 a ayarlandıktan sonra alimünyum oksit veya nano kil ilave edilmiģ mikrokapsüllerin uygulandığı K2 ve K3 kodlu kumaģların tutuģma süreleri sırasıyla 3,6 ve 4,0 saniye iken yanma süreleri ve yanma süreleri sırasıyla 28,58 ve 25,26 saniye olarak ölçülmüģtür. Buna göre inorganik madde içeren kumaģların güç tutuģurluk değerleri hem ham kumaģ hem de inorganik madde içermeyen mikrokapsüllerin uygulandığı kumaģlara göre önemli derecede geliģme göstermiģtir. Her iki numuneye ait sonuçlar kıyaslandığında alüminyum oksitli mikrokapsül içeren kumaģ için tutuģma süresi daha kısa olmasına rağmen yanma süresi daha fazla olarak belirlenmiģtir. Yine jelatin/arap zamkı duvarlı ve mikrokapsül üretimi sırasında anyonik karakterli Arap zamkı polimer çözeltisine katyonik karakterli aliminyum oksit ilave edilerek ve katyonik karakterli jelatin polimer çözeltisine anyonik nanokil ilave edilerek üretilmiģ mikrokapsüllerin uygulandığı sırasıyla K4 ve K5 kodlu kumaģların güç tutuģurluk test sonuçlarına göre, kumaģların hem tutuģma hem de yanma sürelerinin ham kumaģlara ve inorganik madde içermeyen kapsül uygulanmıģ kumaģlara göre önemli seviyede arttığı belirlenmiģtir. Özellikle nano kil içeren K5 kodlu kumaģ için yanma süresinin 32 saniyeye kadar arttığı belirlenmiģtir. Ayrıca K3 ve K5 kodlu kumaģlara aplike edilen mikrokapsüller aynı miktar nano kil içermesine rağmen yanma özellikleri açısında tutuģma süreleri ve yanma süreleri arasında fark tespit edilmiģtir. K2 ve K4 kodlu kumaģlara ait güç tutuģurluk test sonuçları incelendiğinde mikrokapsül 89

104 yapısına ilave edilen Al 2 O 3 miktarı azalmıģ olmasına rağmen jelatin/arap zamkı+ Al 2 O 3 mikrokapsülü uygulanmıģ kumaģların güç tutuģurluk özellikleri daha iyi olarak belirlenmiģtir. Bu durumun Al 2 O 3 ün mikrokapsül üretimi sırasında anyonik polimer çözeltisine ilave edilmesi nedeniyle kapsül yapısına daha iyi tutunmasından kaynaklanabileceği sonucuna ulaģılmıģtır. Tablo 4.4 de verilen sonuçlara göre herhangi bir inorganik madde içermeyen jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüllerin uygulandığı K6 kodlu kumaģ için tutuģma süresi 3 saniye, yanma süresi 24,08 saniye olarak ölçülmüģ olup kumaģın güç tutuģurluk özelliğinin ham kumaģa göre daha iyi olduğu sonucuna ulaģılmıģtır. Öte yandan inorganik madde içeren K7, K8 ve K9 kodlu kumaģların tutuģma süreleri sırasıyla 3,6 saniye, 3 saniye ve 3,6 saniye olarak ölçülmüģtür. Aynı kumaģların ortalama yanma süreleri ise 28,58 saniye, 21,72 saniye ve 26,28 saniye olarak ölçülmüģtür. Bu sonuçlara göre sodyum alginat polimer çözeltisine nano kil ilave edilerek üretilen mikrokapsüller kumaģlara uygulandığında kumaģların güç tutuģurluk özellikleri önemli seviyede artıģ göstermiģtir. Ancak mikrokapsül üretiminin ilk aģamasında ve daha az miktarda nanokil ilavesi durumunda üretilen mikrokapsüllerin uygulandığı kumaģların güç tutuģurluk özelliklerinde geliģme sağlanamamıģtır. Öte yandan, jelatin/sodyum alginat duvar yapısına alimünyum oksidin sodyum alginat çözeltisine ilave edilmesi ile üretilmiģ mikrokapsüllerin uygulandığı kumaģların güç tutuģurluk özellikleri de önemli seviyede geliģmiģtir. Sonuç olarak hem ilave edilen inorganik materyal türü hem de materyal miktarı ve ilave edilme biçiminin mikrokapsüllerin kumaģların güç tutuģurluk özelliklerine olan katkısı üzerinde etkisi olduğu belirlenmiģtir. Ancak mikrokapsül yapısına ilave edilen inorganik maddelerin mikrokapsüllere güç tutuģur özellik kazandırdığı sonucuna ulaģılmıģtır. Tablo 4.5 de güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin ASTM D standardına göre sınıflandırılması verilmiģtir. ASTM D standardına göre 3,5 ve 3,5 saniyenin üstünde tutuģan kumaģların sınıfı Class 1 olarak belirtilmiģ ve bu kumaģların tekstil giyimleri için uygun olduğu belirtilmiģtir. Buna göre ham kumaģ ile inorganik materyal içeren ve içermeyen mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu 90

105 kumaģların tümünün 3,5 saniyenin üstünde yanma sürelerine sahip oldukları ve ASTM D standardına göre Sınıf 1 olarak sınıflandırıldıkları görülmüģtür. Tablo 4.5. Güç tutuģurluk testi uygulanmıģ numunelerin sınıflandırılması Numune kodu Sınıfı Ham kumaģ Sınıf 1 K1 Sınıf 1 K2 Sınıf 1 K3 Sınıf 1 K4 Sınıf 1 K5 Sınıf 1 K7 Sınıf 1 K8 Sınıf 1 K9 Sınıf 1 K10 Sınıf T-History analiz sonuçları Bu bölümde ısı depolama özellikli mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģların ısı düzenleme özelliklerini incelemek için yapılan T-History ölçüm sonuçları verilmiģtir. T-History ölçümleri ile kumaģ yapısında mevcut mikrokapsüllerin içerdiği faz değiģtiren madde olan n-eykosanın faz değiģimi sırasında ısı yayması nedeni ile kumaģ yüzeyinde meydana gelen sıcaklık değiģimi ölçülmüģtür. T-History ölçümleri üretilen mikrokapsüllerin DSC, SEM, TGA analiz sonuçlarına göre en iyi değerlere sahip olan Numune 9 kodlu mikrokapsülün uygulandığı K8 kumaģı ve Numune 10 kodlu mikrokapsülün uygulandığı K9 kumaģı için yapılmıģtır. Ölçümler hem mikrokapsül uygulanmamıģ ham kumaģ için hem de mikrokapsül uygulanmıģ K8 ve K9 kumaģları için aynı koģullarda 3 er kez tekrarlanmıģ ve zamana karģı kumaģ yüzeylerinde ölçülen sıcaklık değerlerindeki değiģim belirlenmiģtir. Ölçüm sonucunda ham kumaģ ve mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ yüzeylerinde sıcaklık farkı kumaģ yapısındaki FDM nin varlığından kaynaklanacaktır. ġekil 4.39 da ham kumaģ ve mikrokapsül uygulanmıģ K8 ile K9 kodlu kumaģlarına ait T-History 91

106 ölçümlerinden hesaplanan ve Tablo 4.6 da da verilen kumaģ yüzey sıcaklık farkı ortalama değerlerinin kumaģ türüne göre değiģim grafikleri verilmiģtir. Tablo 4.6. T-History ölçüm sonuçları KumaĢ Kodu Ham kumaģ K8 K 9 Test Sayısı Ölçümün baģladığı sıcaklık (ºC) KumaĢ yüzeyinde ölçülen maksimum sıcaklık (ºC) Sıcaklık farkı (ºC) 1 1,08 4,62 3,54 2 0,72 3,59 2,87 3 0,79 3,40 2,61 1 1,11 5,81 4,7 2 0,76 5,68 4,92 3 0,14 4,43 4,29 1 1,30 5,75 4,45 2 0,79 5,87 5,08 3 0,56 5,00 4,44 ġekil Ham kumaģ ve mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların T-History ölçümünden elde edilen sıcaklık değiģim grafiği ġekil 4.39 da verilen grafiğe göre sıcak ortamdan soğuk ortama götürülen ham pamuklu kumaģ yüzeyinde ölçülen minimum ve maksimum sıcaklıklar arasındaki fark 3 ºC civarındadır. n-eykosan içerikli jelatin/(sodyum alginat+al 2 O 3 ) mikrokapsülünün uygulandığı K9 kodlu kumaģ için sıcaklık farkı ortalama değeri 92

107 4,65 ºC iken (jelatin+nanokil)/ sodyum alginat mikrokapsülünün uygulanmıģ olduğu K8 kodlu kumaģın yüzeyindeki ortalama sıcaklık farkı 4,63 olarak ölçülmüģtür. Ham kumaģ ve mikrokapsül içeren kumaģların sıcak ortamdan soğuk ortama geçirildiğindeki sıcaklık farkı kıyaslandığında K9 kumaģının yüzey sıcaklık değeri 1,65 ºC artarken K8 kumaģının yüzey sıcaklık değerinin 1,63 ºC arttığı görülmektedir. Mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların yüzey sıcaklık değerlerindeki bu artıģ kumaģların yapısında bulunan mikrokapsülün çekirdek maddesi olan n- eykosanın sıvı fazdan katı faza geçmesi sırasında ortama ısı yaymasından kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla K8 ve K9 kumaģlarının sıcak ortamdan soğuk ortama gelindiğinde ham kumaģa göre yaklaģık olarak 1,65 ºC daha sıcak tutacağı söylenebilir. Ayrıca mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların yüzey sıcaklığındaki artıģ mikrokapsüllerin kumaģlara bağlandığının ve kumaģ yapısındaki varlığının kanıtıdır. 93

108 5. SONUÇ ve ÖNERĠLER Isı depolama özellikli mikrokapsül üretiminin yanı sıra güç tutuģur özellikte mikrokapsül üretimi ve tekstillere uygulanmasının amaçlandığı bu tez çalıģmasında öncelikli olarak kompleks koaservasyon metodu kullanılarak jelatin/arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat olmak üzere iki farklı duvar materyal yapısına sahip mikrokapsüllerin üretimi gerçekleģtirilmiģtir. Mikrokapsül üretim prosesinin farklı aģamalarında nanokil veya Al 2 O 3 nano partikülleri mikrokapsül duvar yapısına ilave edilerek mikrokapsüllerin duvar yapısının termal stabilitesinin artırılması ve güç tutuģur özellik kazandırılması amaçlanmıģtır. ÇalıĢmada üretilen mikrokapsüllerin ısı depolama kapasitelerinin 81,90-114,73 J/g aralığında olduğu ve faz değiģtirme sıcaklıklarının çekirdek madde olarak kullanılan n-eykosannın faz değiģtirme sıcaklıklarına yakın olduğu tespit edilmiģtir. Mikrokapsüllerin ısı depolama kapasiteleri literatürde elde edilen bulgular ile karģılaģtırıldığında kapsüllerin yüksek ısı depolama/yayma kapasitesine sahip olduğu ve tekstil materyallerine uygulanabileceği sonucuna ulaģılmıģtır. Mikrokapsüllerin optik mikroskop sonuçlarına göre küresel morfolojiye ve genel olarak homojen boyut dağılımına sahip oldukları görülmüģtür. Ancak SEM görüntülerine göre, mikrokapsüllerin küresel morfolojilerinin yer yer bozulmalar gösterdiği belirlenmiģtir. Optik mikroskop ve SEM görüntülerinde belirlenen mikrokapsül morfoloji farkının mikrokapsüllerin kurutulmaları sırasında birbirlerine tutunmalarından ve küçük parçacık boyutları nedeni ile mikrokapsüllerin kümeleģme eğilimi göstermelerinden kaynaklandığı sonucuna ulaģılmıģtır. Ancak proses ile tanecikli yapılı toz halinde mikrokapsüller elde edilmekte ve tekstillere uygulanabilmektedir. KümeleĢmiĢ mikrokapsül gruplarını dağıtmak için mikrokapsüllerin tekstil uygulaması öncesi flotte içerisinde iyi bir Ģekilde karıģtırılmasının faydalı olacağı önerilmektedir. Mikrokapsüllerin yapısındaki inorganik materyalin varlığı SEM-EDX analizi ile belirlenmiģtir. SEM-EDX analizi sonucunda test edilen mikrokapsüllerin yapısında inorganik materyalleri oluģturan elementlere rastlanmıģ olup inorganik materyallerin mikrokapsül yapısındaki varlığı kanıtlanmıģtır. 94

109 TGA analiz sonuçlarına göre inorganik materyal ilavesi ile mikrokapsüllerin termal kararlılıkları artarken mikrokapsüle ilave edilen inorganik materyalin türü, miktarı ve ilave aģaması termal stabiliteyi arttırmayı etkilediği sonucuna ulaģılmıģtır. ÇalıĢmada jelatin/sodyum alginat duvar yapılı mikrokapsüllerin termal stabilitelerinin daha iyi olduğu ve en iyi etkinin Al 2 O 3 anyonik polimer çözeltisine ilavesi ile gerçekleģtiği görülmüģtür. Bu kapsülün tekstil uygulamalarının yapıldığı C aralığında inorganik materyal içermeyen mikrokapsüle göre % 20 daha az kütle kaybettiği görülmüģtür. FT-IR analiz sonuçlarında mikrokapsül numunelerinin yapısını oluģturan maddelere ait karakteristik pikler mikrokapsülün yapısında tespit edilmiģ olup mikrokapsüllerin kompleks koaservasyon yöntemi ile baģarılı bir Ģekilde üretildiği belirlenmiģtir. Ayrıca inorganik materyal içeren mikrokapsül numunelerinin yapısındaki inorganik materyalin varlığı SEM-EDX analizi yanında FT-IR analizinde de ispatlanmıģtır. ÇalıĢmanın ikinci aģamasında kumaģların güç tutuģur özelliklerini incelemek amacıyla inorganik materyal ilaveli ve ilavesiz mikrokapsüller kumaģlara uygulanmıģtır. Güç tutuģurluk test sonuçları incelendiğinde ham kumaģ ve mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların 3,5 saniyenin üstünde yanma sürelerine sahip oldukları ve ASTM D standardına göre Sınıf 1 olarak sınıflandırıldıkları görülmüģtür. Ġnorganik materyal ilaveli mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģların ham kumaģ ve inorganik materyal içermeyen kumaģa oranla tutuģma ve yanma sürelerinde artıģ gözlemlenmiģtir. Özellikle bu artıģın jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip Al 2 O 3 ve nanokil katkılı mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģlarda daha fazla olduğu görülmektedir. Ham kumaģa ve inorganik materyal katkısız jelatin/arap zamkı duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģlara göre söz konusu kumaģların ortalama 1,6 saniye daha geç tutuģtuğu görülmüģtür. Duvar yapılarında inorganik materyal bulunduran mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģların tutuģma ve yanma sürelerindeki artıģlar mikrokapsüllerin duvar yapısında bulunan Al 2 O 3 ve nanokil nanopartiküllerinden kaynaklandığı tespit edilmiģtir. 95

110 T-History ölçüm sonuçlarına göre jelatin/(sodyum alginat+al 2 O 3 ) ve (jelatin+nanokil)/sodyum alginat duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin uygulanmıģ olduğu kumaģ numunelerinin sıcak ortamdan soğuk ortama gelindiğinde yüzey sıcaklıklarındaki artıģın ham kumaģa göre sırasıyla 1,65 ºC ve 1,63 ºC daha fazla olduğu görülmüģtür. Bu da mikrokapsül uygulanmıģ kumaģların ham kumaģa oranla soğuk ortamda yaklaģık olarak 1,65 ºC daha sıcak hissettireceği anlamına gelmektedir. Ayrıca mikrokapsül uygulanmıģ kumaģ yüzey sıcaklığındaki bu artıģ mikrokapsüllerin kumaģ yapsındaki varlığının ispatıdır. Sonuç olarak bu çalıģma ile doğal esaslı polimerler kullanılarak iki farklı duvar yapısına ve yeterince yüksek ısı depolama kapasitesine sahip ısı depolama özellikli mikrokapsüller baģarılı bir Ģekilde üretilmiģtir. Ayrıca kompleks koaservasyon metodu ile mikrokapsül üretimi sırasında nano kil ve alimünyum oksit nano partiküllerin iyoniklik durumları dikkate alınarak mikrokapsül duvar yapısına ilave edilmesi durumunda hem kapsüllerin termal direçlerinin artırılabileceği hem de kapsüllere ve dolayısıyla bu kapsüllerin uygulanacağı kumaģlara güç tutuģur özellik kazandırılabileceği sonucuna ulaģılmıģtır. Bu yönü ile de çalıģmanın ileride yapılacak bu tür çalıģmalar için alt yapı oluģturacağı düģünülmektedir. 96

111 KAYNAKLAR Alay, S., Isıl Enerji Depolama Ġçin Poli (Etil Akrilat)/ Hekzadekan Mikrokapsüllerin Üretilmesi Ve Karakterizasyonu. Electronic Journal of Textile Technologies, cilt 3, no 3, Alay, S., Isıl Enerji Depolama Özellikli Mikrokapsüller Ġçeren Akıllı Tekstil Ürünlerinin GeliĢtirilmesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Süleyman Demirel Üniversitesi. 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(1), 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, 1. Augustin A., Hemar Y., 2009, Nano- and Micro-Structured Assemblies For Encapsulation Of Food Ingredients, Chemical Society Reviews, 38, Basal, G., Deveci, S., Yalçın, D., Bayraktar, O., 2011, Properties of n-eicosane- Loaded Silk Fibroin-Chitosan Microcapsules, Journal of Applied Polymer Science,Vol. 121, 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, Boan, Y., Yi-Lin K., Yi L., Chap Yung Y., Qingwen S.,2004, Thermal Regulating Functional Performance Of PCM Garments, international journal of clothing science and technology, Vol. 16 Iss: 1/2, pp Boan, Y., Physical Mechanism and Charactarization of Smart Thermal Clothing. The Hong Kong Polytechnic University, PhD Thesis, 267p, Hong Kong. Celep ġ.,2007, Nano Teknoloji ve Tekstil Uygulama Alanları, Yüksek lisans tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 182. Chen, Z.H., Yu, F., Zeng, X.R., Zhang, Z.G., 2012, Preparation, Characterization and Thermal Properties of Nanocapsules Containing Phase Change Material N- Dodecanol by Miniemulsion Polymerization with Polymerizable Emulsifier, Applied Energy, 91,

112 Chen, C., Chen, Z., Zeng, X., Fang, X., Zhang, Z., 2012, Fabrication and Characterization of Nanocapsules Containing N-Dodecanol by Miniemulsion Polymerization Using Interfacial Redox Initiation, Colloid Polymer Science, 290: 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, Çimen, E., Mikrokapsülleme Yöntemiyle Dokuma KumaĢlara Yeni Özellikler Katma Olanakları, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ġstanbul Teknik Üniversitesi. Demirbağ S., Alay Aksoy S., 2013, Faz DeğiĢtiren Madde Ġçeren Mikrokapsüllerin Termal Stabilitesini Arttırma Üzerine Bir AraĢtırma, 14. Ulusal ve 1. Uluslararası Tekstil Teknolojisi ve Kimyasındaki Son GeliĢmeler Sempozyumu, 8-10 Mayıs, 2013, Bursa, Türkiye Demirbağ,S., Alay Aksoy, S., 2013, Ġnorganik Madde Ġlave Edilerek GeliĢtirilmiĢ Termal Stabiliteye Sahip Isı Depolama Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve Karakterizasyonu, Tekstil ve Mühendis Dergisi,20:92, Demirbağ, S., Alay Aksoy, S., 2013.Isı Depolama Özellikli Jelatin-Nanokil/n- Eykosan Mikrokapsüllerin Üretimi Ve Karakterizasyonu, Teknolojik AraĢtırmalar Dergisi,Cilt 7 Sayı 3 Deveci, S.S., BaĢal, G., 2009, Preparation of PCM Microcapsules by Complex Coacervation of Silk Fibroin And Chitosan, Colloid Polymer Science, 287(12), Dong Z., Maa Y., Hayatc K., Jiab C., Xiab S., Zhangb X., 2011, Morphology and Release Profile Of Microcapsules Encapsulating Peppermint Oil By Complex Coacervation, Journal of Food Engineering, 104, 3, Fang, Y., Kuang, S., Gao, X., Zhang, Z., 2008, Preparation and Characterization of Novel Nanocapsulated Phase Change Materials. Energy Conversion and Management, 49, Fei, B., Lu, H., Qi, K., Shi, H., Liu, T., Li, X., Xin, J.H., 2008, Multi-Functional Microcapsules Porduced by Aerosol Reaction. Aerosol Science, 39 (12), Ghosh, S.K., Functional Coatings by Polymer Microencapsulation. Wiley- VCH Verlag GmbH&Co.KGaA, 357p. Germany. Güler, Z., Kut, D., 2011, Polyester Perdelik KumaĢta Isıl Regülasyon Sağlamaya Yönelik Mikrokapsül Hazirlanmasi Ve Uygulanması, Uludağ Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 16, Sayı 1. 98

113 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 (4), Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Khin, M.M., 2003, Microcapsulated PCM Thermal- Energy Storage System, Applied Energy, 74, Hittle, D., 2002, Phase Change Materials in Floor Tiles for Thermal Energy Storage, Colorado State University Fort Collins. Jun-xiaa, X., Hai-yana, Y., Jiana Y., 2011, Microencapsulation Of Sweet Orange Oil By Complex Coacervation With Soybean Protein Ġsolate/Gum Arabic, Food Chemistry, 125, 4, Kaya, K., Isıl Enerji Depolama Amaçlı Polipropilen/Parafin KarıĢımının Hazırlanması ve Isıl Özelliklerin Belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, GaziosmanpaĢa Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı, Tokat. Kim, E.Y., Kim, H.D., 2005, Preperation and Properties of Microencapsulated Octadecane with Waterborne Polyurethane, Journal of Applied Polymer Science, 96, Konuklu, Y., 2008,MikrokapsüllenmiĢ Faz DeğiĢtiren Maddelerde Termal Enerji Depolama ile Binalarda Enerji Tasarrufu, Fen Bilimleri Enstitüsü, Çukurova Üniversitesi. Kuru. A, 2012, Tekstil Elyaf Teleflerinden Isi Depolama Özelliğine Sahip Isi Yalitim Malzemesi Üretimi, Süleyman Demirel Üniversitesi, YL Tezi, 115, Isparta Lan X., Tan Z., Zou G., Sun L., Zhang, T., 2004, Microencapsulation of N-Eicosane as Energy Storage Material, Chinese Journal of Chemistry, 22, Liang, C., Lingling, 2009, X., Hongbo, S., Zhibin, Z., Microencapsulation of Butyl Stearate as A Phase Change Material by Interfacial Polycondensation in A Polyurea System, Energy Conversion and Management, 50, Li, W., Song, G., Tang, G., Chu, X., Ma, S., Liu, C., 2011, Morphology, Structure and Thermal Stability of Microencapsulated Phase Change Material with Copolymer Shell, Energy, 36, Li, W., Zhang, X., Wang, X., Tang, G., S, H., 2012, Fabrication and Morphological Characterization of Microencapsulated Phase Change Materials (MicroPCMs) and Macrocapsules Containing MicroPCMs for Thermal Energy Storage, Energy, 38, 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. 99

114 Ma, Y., Chu, X., Tang, G., Yao, Y., 2012, Adjusting Phase Change Temperature of Microcapsules by Regulating Their Core Compositions, Materials Letters, 82, (a) Ma, Y., Chu, X., Li, W., Tang, G., 2012, Preparation and Characterization of Poly (Methyl Methacrylate-co-Divinylbenzene) Microcapsules Containing Phase Change Temperature Adjustable Binary Core Materials, Solar Energy, 86, (b) Mattila, H.R., Intelligent Textiles And Clothing, Woodhead Publishing In Textiles, 506p, Cambridge, England. Mookhoek S., Blaiszik B.,2008, Fischer H., Sottos N., Whitecg S., Zwaaga S., Peripherally Decorated Binary Microcapsules Containing Two Liquids, Journal of Materials Chemistry, 18. Mondal S., Phase Change Materials For Smart Textiles-An Overview. Applied Thermal Engineering, 28, Önder, E., Sarıer, N., 2006, Sıcaklık Düzenleme ĠĢlevi Olan Akıllı Tekstil Ürünlerinin Tasarımı, TÜBĠTAK, Proje no: MĠSAG 238 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, Övez, B., Yüksel, M., Parfümlerin Çapraz Bağlı Mikrokapsüllerden YavaĢ Salgılanmaları, Ekoloji Çevre Dergisi, 43, Özonur, Y., Mazman, M., Paksoy, H.Ö., Evliya, H., 2006, Microcapsulation of Coco Fatty Acid Mixture for Thermal Energy Storage with Phase Change Material. International Journal of Energy Research, 30, Qingwen, S., Yi, L., Jianwei, X., Hu, J.Y., Yuen, M., 2007, Thermal Stability of Composite Phase Change Material Microcapsules Incorporated With Silver Nano-Particles, Polymer, 48, Saçak, M., Polimer Kimyası. Gazi Kitabevi, 90-92, Ankara. Salaun, 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, Sánchez, L., Sánchez, P., Lucas, A., Carmona, M., Rodríguez, J.F., 2007, Microencapsulation of PCMs with A Polystyrene Shell, Colloid Polymer Science, 285,

115 Sánchez, L., Lacasa, E., Carmona, M., Rodriguez, J.F., Sanchez, P., 2008, Applying and Experimental Design to Improve the Characteristics of Microcapsules Containing Phase Change Materials for Fabrics Uses, Industrial Engineering Chem, Research, 47 (23), Sánchez, L., Sánchez, P., Carmona, M., Lucas, A., Rodriguez, J.F., 2008, Influence of Operation Conditions on The Microencapsulation of PCMs by Means of Suspension-Like Polymerization, Colloid Polymer Science, 286: Sarı, A., Alkan, C., Karaipekli, A., Uzun, O., 2009, Microencapsulated N- Octacosane As Phase Change Material For Thermal Energy Storage, Solar Energy, 83 (10), Sarıer N.,Önder E., 2007, The Manufacture Of Microencapsulated Phase Change Materials Suitable For The Design Of Thermally Enhanced Fabrics, Thermochimica Acta, 452, 2, Sarıer N., Önder E., 2012, Organic Phase Change Materials and Their Textile Applications: An Overview, 540, 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, Siddhan, P., Jassal, M., Agrawal, A.K., 2007, Core Content and Stability of N- Octadecane-Containing Polyura Microcapsules Produced by Interfecial Polymerization, Journal of Applied Polymer Science, 106, Silva L., Rodríguez J., Sánchez P, 2011, Influence Of Different Suspension Stabilizers On The Preparation Of Rubitherm RT31 Microcapsules, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Su J., Wang X., Wang S., Zhao Y., Huang Z., 2012, Fabrication and Properties Of Microencapsulated-Paraffin/Gypsum-Matrix Building Materials For Thermal Energy Storage, Energy Conversion and Managemen, 55, Süpüren,G., Faz DeğiĢtiren Maddelerle Kombine Edilen Tekstil Ürünlerinin GeliĢtirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Ege Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı, 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, 3-4, 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,

116 Yanga Z., Penga Z., Li J.,, Li S., Kongc L., Li P., Wang Q., 2013,Development and Evaluation Of Novel Flavour Microcapsules Containing Vanilla Oil Using Complex Coacervation Approach, Food Chemistry, ) 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: 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, Zhang, H., Wang, X., Wu, D., 2010, Silica Encapsulation of N-Octadecane Via Sol Gel Process: A Novel Microencapsulated Phase-Change Material with Enhanced Thermal Conductivity and Performance, Journal of Colloid and Interface Science, 343, Zhang, M., Tong, X.M., Zhang, H., Qiu, J.H., 2012,Preparation and Characterization of Poly (MMA-co-AA)/Paraffin Microencapsulated Phase Change Material for Thermal Energy Storage, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 34:5, Zou, G.L., Lan, X.Z., Tan, Z.C., Sun, L.X., Zhang T., Microencapsulation of n-hexadecane as a Phase Change Material in Polyurea, 20(1): Zou, G.L., Tan, Z.C., Lan, X.Z., Sun, L.X., Zhang, T., Preperation and Characterization of Microencapsulated Hexadecane Used for Thermal Energy Storage. Chinese Chemical Letters, 15 (6), Ġnternet sitesi: EriĢim tarihi: EriĢim tarihi: EriĢim tarihi:

117 EKLER Ek A. FT-IR spektrumları 103

118 Ek A. FT-IR spektrumları ġekil A.1. N-Eykosan parafine ait FT-IR spektrumu ġekil A.2. AL 2 O 3 nano partikülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.3. Jelatin polimerine ait FT-IR spektrumu 104

119 ġekil A.4. Sodyum Alginat polimerine ait FT-IR spektrumu ġekil A.5. Numune 1 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.6. Numune 2 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu 105

120 ġekil A.7. Numune 3 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.7. Numune 4 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu ġekil A.8. Numune 7 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu 106

121 ġekil A.9. Numune 10 mikrokapsülüne ait FT-IR spektrumu 107

122 ÖZGEÇMĠġ Adı Soyadı : Sena DEMĠRBAĞ Doğum Yeri, Yılı : Isparta, 1988 Medeni Hâli Yabancı Dili E-posta : Bekâr : Ġngilizce : sena.demirbag@gmail.com Eğitim Durumu Lise : Gürkan Lisesi (Yabancı Dil Ağırlıklı) ( ) Lisans (1) Yüksek Lisans : Süleyman Demirel Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi, Tekstil Mühendisliği Bölümü ( ) : Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı (2011-Devam ediyor.) Mesleki Deneyim 1. Menderes Tekstil A.ġ ( Yaz Stajı) 2. Beta Konfeksiyon Tekstil Tic. San. Ltd. ġti. (Yaz stajı) Yayınlar: Demirbağ,S., Alay Aksoy, S., 2013, Ġnorganik Madde Ġlave Edilerek GeliĢtirilmiĢ Termal Stabiliteye Sahip Isı Depolama Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve Karakterizasyonu, Tekstil ve Mühendis Dergisi,20:92, Demirbağ, S., ALAY AKSOY, S., 2013.Isı Depolama Özellikli Jelatin-Nanokil/n- Eykosan Mikrokapsüllerin Üretimi Ve Karakterizasyonu, Teknolojik AraĢtırmalar Dergisi,Cilt 7 Sayı 3. Tözüm, M.S., Demirbağ, S., Alay Aksoy S., Isı Depolayan Mikrokapsül UygulanmıĢ KumaĢların Isı Düzenleme Özelliklerinin AraĢtırılması. Tekstil ve Mühendis Dergisi,