YAPICA KARARLI POLİMETİL AKRİLAT(PMA)/YAĞ ASİDİ KOMPOZİT KARIŞIMLARININ HAZIRLANMASI, KARAKTERİZASYONU VE ENERJİ DEPOLAMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ



Benzer belgeler
BİNALARDA ISIL ENERJİ DEPOLAMA İÇİN YAĞ ASİDİ/VERMİKÜLİT KOMPOZİT KARIŞIMLARININ HAZIRLANMASI VE ENERJİ DEPOLAMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

TÜBiTAK-BİDEB Kimya Lisans Öğrencileri ( Kimyagerlik, Kimya Öğretmenliği ve Kimya Mühendisliği ) Araştırma Projesi Çalıştayı Kimya-2, Çalıştay-2011

Termal Enerji Depolama Nedir

PLAZMA TEKNİĞİ İLE POLİÜRETAN HİDROJELLERİN YÜZEY ÖZELLİKLERİNİN DEĞİŞTİRİLMESİ. Asuman Koç, Tuğba Akkaş, F. Seniha Güner a

ATAKTİK POLİPROPİLENİN MALEİK ANHİDRİD İLE MODİFİKASYONU

Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl:2012 Cilt:27-2

POLİ(VİNİLALKOL KO VİNİLLAURAT),

BAZI YAĞ ASİDİ ESTERLERİNİN SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU VE ENERJİ DEPOLAMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ. Alper BİÇER

GRUP PARAFĠN FDM-MONTMORĠLLONĠTE KOMPOZĠT YAPI MALZEMESĠNĠN ENERJĠ DEPOLAMA ÖZELLĠKLERĠNĠN BELĠRLENMESĠ

Bor Karbür Üretimi ve Karakterizasyonu

T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KİMYA ANABİLİM DALI FAZ DEĞİŞİMLİ ENERJİ DEPOLAMA MADDELERİNDE

T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KİMYA ANABİLİM DALI

FAZ DEĞİŞTİREN MADDELERİN NANO MALZEMELERLE KULLANIMININ ARAŞTIRILMASI* Investigation Using Phase Change Material With Nano Particules

Termal analiz esasları;

YMN62 SICAKLIĞA DUYARLI YENİ POLİMERLER İLE ÇAPRAZ BAĞLI HİDROJEL MATRİKS SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU

Isı Depolama Özellikli Jelatin-Nanokil/n-Eykosan Mikrokapsüllerin Üretimi Ve Karakterizasyonu

Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 5-8 Eylül 2006, Anadolu Üniversitesi, Eskişehir YMN15

FAZ DEĞİŞİM MALZEMELİ KAVİTENİN SAYISAL MODELLENMESİ. Alpay ÖZSÜER Veysel Erdem ZÖRER

METAL OKSALAT HİDRATLARI

T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ

SINAV SÜRESİ 80 DAKİKADIR. BAŞARILAR. Terim Açıklama Örnek

T.C. GAZİOSMANPAŞA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KİMYA ANABİLİM DALI

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi

Kil Nedir? Kristal yapıları birbirinden farklı birkaç mineralin oluşturduğu bir karışımın genel ismidir

( PİRUVİK ASİT + SU + ALKOL ) ÜÇLÜ SIVI-SIVI SİSTEMLERİNİN DAĞILIM DENGESİNİN İNCELENMESİ

Makale. ile ihtiyacın eşitlendiği kapasite modülasyon yöntemleri ile ilgili çeşitli çalışmalar gerçekleştirilmiştir

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

BMM 205 Malzeme Biliminin Temelleri

Mert KILINÇ, Göknur BAYRAM. Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 06531, ANKARA ÖZET

Şekil yılı verilerine göre Dünya birincil enerji arzının kaynaklara göre dağılımı (World Energy Outlook, 2002, IEA).

Poli(Metil Metakrilat-ko-Akrilik Asit) Duvarlı Parafin Çekirdekli Mikrokapsüllerin Pamuklu Kumaşlara Uygulanması

10. Sınıf Kimya Konuları KİMYANIN TEMEL KANUNLARI VE TEPKİME TÜRLERİ Kimyanın Temel Kanunları Kütlenin korunumu, sabit oranlar ve katlı oranlar

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

1,3-bis-(p-iminobenzoik asit)indan Langmuir-Blodgett filmlerinin karakterizasyonu ve organik buhar duyarlılığı

TÜPRAŞ HAM PETROL ÜNİTESİNDE ENERJİ ve EKSERJİ ANALİZİ

Yüzüncü Yıl Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi/ Journal of The Institute of Natural & Applied Sciences 17 (1):6-12, 2012

POLİPROPİLEN-ZEOLİT KOMPOZİTLERİN TERMAL ÖZELLİKLERİNDE SİLAN BAĞLAYICILARIN ETKİSİ

ISI DEĞİŞTİRİCİLERİN TASARIMI [1-4]

Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, 19030,ÇORUM

DİFERANSİYEL TARAMALI KALORİMETRE İLE ZEYTİNYAĞI KARAKTERİZASYONU

Bir katı malzeme ısıtıldığında, sıcaklığının artması, malzemenin bir miktar ısı enerjisini absorbe ettiğini gösterir. Isı kapasitesi, bir malzemenin

GIDALARIN BAZI FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ. Rektörlüğü ne. Fakültemizde bulunan Ar-Ge Laboratuarı 2014 Yılı Faaliyet Raporu ektedir.

LDPE/EVOH Harmanlarının Hazırlanması, Karakterizasyonu ve Bazı Özellikleri

KOMPOZİTLER Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği

Polipirol ve Poliakrilonitril / Kil Kompozitlerin Hazırlanması ve Termal Özelliklerinin İncelenmesi

KYM 101 KİMYA MÜHENDİSLĞİNE GİRİŞ PROBLEM SETİ

Arzu KARLI YÜKSEK LĠSANS TEZĠ KĠMYA ANABĠLĠM DALI DanıĢman: Prof. Dr. Ahmet SARI TOKAT Her hakkı saklıdır

Isıl Enerji Depolama Đçin Poli(etil akrilat)/hekzadekan Mikrokapsüllerinin Üretilmesi ve Karakterizasyonu

POLİMER KİMYASI -4. Prof. Dr. Saadet K. Pabuccuoğlu

Özgür LAFCI. Yüksek Lisans Tezi Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof. Dr. Ahmet SARI. Her hakkı saklıdır.

FAZ DEĞİŞİMİ YOLUYLA ISIL ENERJİNİN DEPOLANMASI VE BU ALANDA YAPILAN ÇALIŞMALAR

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Sb 2 Te 3 ve Bi 2 Te 3 İÇERİKLİ YARI İLETKEN ALAŞIMLARIN ÜRETİMİ ve TERMOELEKTRİK, YAPISAL, MİKROYAPISAL ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ ÖZET

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Oleik Asidin Dimerleşme Reaksiyonu Kinetiğinin İncelenmesi

Karakterizasyon Teknikleri. Malzeme Üretim Laboratuvarı II

GENEL KİMYA. Yrd.Doç.Dr. Tuba YETİM

METİL METAKRİLATIN İZO-BÜTİL METAKRİLAT İLE ÜÇ KOLLU KOPOLİMERLERİNİN SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU VE MONOMER REAKTİVİTE ORANLARININ BELİRLENMESİ

6. Aşağıdaki tablodan yararlanarak X maddesinin ne olduğunu (A, B,C? ) ön görünüz.

HİDROKSİAPATİT NANOPARÇACIKLARININ SENTEZİ

POLĠESTER PERDELĠK KUMAġTA ISIL REGÜLASYON SAĞLAMAYA YÖNELĠK MĠKROKAPSÜL HAZIRLANMASI VE UYGULANMASI

T.C. NİĞDE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERS LİSTESİ

ÖLÇME, DEĞERLENDİRME VE SINAV HİZMETLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

formülü zamanı da içerdiği zaman alttaki gibi değişecektir.

Kimyasal analiz : bir örnekteki bileşenleri v bileşenlerin konsantrasyonların bulmak için yapılan işlemi genel adıdır.

Ç.Ü Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi Yıl 2018 Cilt: 35-1

2016 yılında başlayan/devam eden Yüksek Lisans 2 18 Doktora -- 4 TOPLAM 2 23

ENERJİ YÖNETİMİ VE POLİTİKALARI

KMM 302 KİMYA MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI I

HİDROLOJİ. Buharlaşma. Yr. Doç. Dr. Mehmet B. Ercan. İnönü Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

tmmob makina mühendisleri odası uygulamalı eğitim merkezi Buhar Kazanı Verim Hesapları Eğitimi

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/9) Akreditasyon Kapsamı

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Sol-jel Prosesleri Ders Notları

MMM 2011 Malzeme Bilgisi

Konsantre Elde Edilmesi

EYVAH ŞEKERĐM KAYBOLDU!!!!! 9. SINIF 4. ÜNĐTE KARIŞIMLAR

Döküm Prensipleri. Yard.Doç.Dr. Derya Dışpınar. İstanbul Üniversitesi

Faz Dönüşümleri ve Faz (Denge) Diyagramları

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ PROGRAMI

Araçlar: Çıkarma Parçaları şu şekilde etiketlenmiştir:

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ LİSANS EĞİTİM-ÖĞRETİM PLANI (NORMAL VE İKİNCİ ÖĞRETİM)

Serüveni. 1.ÜNİTE: KİMYA BİLİMİ Kimyanın Sembolik Dili #3

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

Key words: starch; grafting; methyl methacrylate; azobisisobutyronitrile II. Amaç ve Kapsam Bu projenin temel amacı, nişasta üzerine radikalik bir baş

Meteoroloji. IX. Hafta: Buharlaşma

DÜŞÜK SICAKLIKTA BERRAK ÇÖZELTİLERDEN MFI TİPİ TOZ ZEOLİT SENTEZİ

SIFIR ENERJİ BİNASI BİNA TEKNEOLOJİSİNDE YENİ EĞİLİMLER

Yüzey Pürüzlülüğü Ölçüm Deneyi

YENİ BİR İLETKEN POLİMER: POLİ(3,8 DİAMİNOBENZO[c]SİNNOLİN) ELEKTROKİMYASAL ÜRETİMİ VE ELEKTROKROMİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

RM39 SU + PROPİYONİK ASİT + OLEİL ALKOL SİSTEMİ ÇÖZÜNÜRLÜK DENGELERİNİN İNCELENMESİ

T.C. GAZĠOSMANPAġA ÜNĠVERSĠTESĠ. Bilimsel AraĢtırma Projeleri Komisyonu SONUÇ RAPORU. Proje No:2011/109

Kızartılıp Dondurulmuş Ürünlerin Mikrodalgada Isıtılması İçin Kaplama Maddesi Tasarımı

ETOKSİLE EDİLMİŞ ALKİL ETER YÜZEY AKTİF MADDE MİNERAL YAĞI İKİLİ KARIŞIMLARININ FAZ DENGE DİYAGRAMLARININ OLUŞTURULMASI

Abs tract: Key Words: Sennur ALAY AKSOY Arzu KURU

MOL KAVRAMI I. ÖRNEK 2

GAZ ABSORPSİYON/DESORPSİYON SİSTEMLERİ TASARIMI

Transkript:

YAPICA KARARLI POLİMETİL AKRİLAT(PMA)/YAĞ ASİDİ KOMPOZİT KARIŞIMLARININ HAZIRLANMASI, KARAKTERİZASYONU VE ENERJİ DEPOLAMA ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ Ali KARAİPEKLİ a*, Cemil ALKAN a, Ahmet SARI a a Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, 60150, TOKAT * Ali Karaipekli: Gaziosmanpaşa Üniversitesi,, Fen-Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, 60150, TOKAT e-posta adres: akaraipekli@gop.edu.tr ÖZET Bu çalışmada, gizli ısı enerji depolama (GIED) için yapıca kararlı faz değişim maddeleri (FDM) olarak polimetil akrilat (PMA)/yağ asidi kompozit karışımlarının hazırlanması, karakterize edilmesi ve ısıl özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Karışımlarda enerji depolayıcı madde olarak kullanılan yağ asitleri destek maddesi olarak kullanılan PMA polimeri içerisinde kütlece % 30 oranında hapsedilmiştir. Söz konusu yapıca kararlı kompozit FDM ler optik mikroskop ve FTIR spektroskopi metotları ile karakterize edildi. Kompozit FDM lerin erime/katılaşma sıcaklıkları, erime/katılaşma gizli ısıları ve ısıl karalılıkları diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ve termo gravimetrik analiz (TGA) yöntemleriyle belirlendi. Ayrıca söz konusu yapıca kararlı kompozit FDM ler 5000 kez ısıl dönüşüme maruz bırakıldı ve ısıl dönüşümler sonrasında iyi bir ısıl güvenilirliğe sahip oldukları belirlendi. Elde edilen bulgular PMA nın yağ asitleri ile fiziksel ve kimyasal olarak uygun olduğunu ve hazırlanan kompozitlerin GIED uygulamaları için önemli bir potansiyele sahip olduklarını göstermiştir. Anahtar Kelimeler: Yapıca kararlı kompozit, Enerji depolama, FDM, Yağ asidi, PMA. GİRİŞ Isıl enerji depolama, enerji verimliliği ve enerjinin muhafaza edilmesi için faydalı bir araçtır. Faz değişim maddeleri(fdm) kullanılarak gizli ısı enerji depolama (GIED), faz değişimi süresince hemen hemen sabit bir sıcaklıkta birim hacim başına büyük miktarda enerji depolama ve boşaltma avantajı sağlamasından dolayı en ilgi çekici ısıl enerji depolama metotlarından biridir[1]. Ortam sıcaklığı arttığında FDM molekülleri arasındaki bağlar zayıfladığı için FDM katı halden sıvı hale geçer. Bu işlem endotermik bir işlem olduğundan dolayı FDM ısı absorplar. Ortam sıcaklığı azaldığında ise FDM katı faza geri döner ve absorpladığı ısıyı ortama geri verir[2]. FDM ler birçok uygulamada potansiyel olarak kullanılmaktadırlar[3]. Fakat herhangi bir FDM ısıl enerji depolama sisteminde kullanılacağı zaman bazı dezavantajlar ortaya çıkmaktadır. Bu dezavantajlar; (1) GIED sisteminde katılaşma periyodu süresince FDM nin ısı değiştirici yüzeyinde katılaşması ve bundan dolayı ısıl direnç oluşturması, (2) bazı FDM lerin metal depolama kaplarını korozyana uğratması, (3) FDM lerin faz değişimi süresince büyük hacim değişimine uğraması ve bu nedenle basit depolama kaplarının kullanımını sınırlaması, (4) bazı FDM lerin son derece zehirli olmaları ve tamamen sızdırmaz depolama kapları gerektirmeleri. Buna rağmen, FDM nin polimer

içerisinde hapsedilmesiyle hazırlanan yapıca kararlı FDM ler yukarıda bahsedilen problemleri ortadan kaldırabilir. Bu nedenle, birçok araştırmacı polimerler ile kapsüllenmiş FDM lerin geliştirilmesi ve pratik GIED uygulamalarında kullanılmaları üzerine yönelmiştir. Yapıca kararlı kompozit FDM lerin hazırlanmasında kullanılabilecek FDM ler arasında yağ asitleri; yüksek ısı depolama kapasitesi, uygun faz değişim sıcaklığı, kolay bulunabilme, aşırı soğuma davranışı göstermeme, düşük buhar basıncı, zehirli olmama, kendi kendine çekirdekleşebilme davranışı, uzun süreli kullanım periyodun sonrası iyi ısıl ve kimyasal kararlılığa sahip olma gibi birçok üstün özelliklerinden dolayı diğer FDM lere kıyasla yoğun ilgi toplamaktadırlar[4-6]. PMA polimeri çok amaçlı polimerlerden biridir ve mükemmel ısıl ve kimyasal dirence sahip olması, son derece iyi mekanik özellik göstermesi, kolay işlenebilir ve ucuz olmasından dolayı birçok endüstriyel uygulamada yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. Ayrıca, PMA polimeri geleneksel metotlar kullanılarak kolaylıkla üretilebilmektedirler[7]. Bu nedenle, yapıca kararlı kompozit FDM lerin hazırlanmasında destek madde olarak kullanımı uygundur. Bu çalışmada, GIED uygulamaları için yapıca kararlı FDM ler olarak PMA/yağ asidi kompozitlerinin (PMA/KA, PMA/LA, PMA/MA ve PMA/PA) hazırlanması, optik mikroskop ve FTIR analizleri ile karakterize edilmesi, DSC ve TGA analizleri ile ısıl güvenirlik ve ısıl kararlılıklarının belirlenmesi amaçlanmıştır. DENEYSEL ÇALIŞMALAR PMA polimerinin sentezi için metil akrilat monomeri(%99) Aldrich firmasından temin edildi ve indirgenmiş basınç altında destile edilerek saflaştırıldı. α,α-izobisizobutironitril (AIBN) Merck firmasından temin edildi ve başlatıcı olarak kullanıldı. Bu çalışmada FDM olarak kullanılan yağ asitleri kaprik asit (KA, 98% saflıkta, e.n.:32.14 o C), laurik asit (LA, 98% saflıkta, e.n: 44.15 o C), miristik asit (MA, % 98 saflık, e.n: 52.44 o C) ve palmitik asit (PA, 98% saflık, e.n:61.70 o C) dir ve bu yağ asitleri Merck firmasından temin edilmiştir. Kompozit karışımların hazırlanmasında çözücü olarak kullanılan toluen(merck) ekstra bir saflaştırma işlemi yapılmadan kullanılmıştır. PMA polimeri çözelti polimerizasyonu metodu kullanılarak sentezlenmiştir. Metil akrilat monomer(%99) indirgenmiş basınçta iki defa destillendi ve daha sonra kullanılıncaya kadar -20 o C de depolandı. Metal akrilat monomerinin polimerleşmesi 70 o C de başlatıcı olarak AIBN kullanılarak toluen içerisinde gerçekleştirildi. Elde edilen polimer methanol içerisinde toplandı ve monomer karşılık %3 oranında fosfor penta oksit kullanılarak kurutuldu[8]. PMA/yağ asidi kompozitleri çözücü uçurma metodu kullanılarak hazırlandı. PMA ve yağ asitleri ayrı kaplarda toluen içerisinde çözüldü ve yağ asidi çözeltileri PMA içerine damla damla ilave edildi. Erimiş haldeki yağ asidinin akma davranışı göstermediği maksimum kapsüllenme oranını belirlemek için farklı kütle bileşimlerinde (% 20, 30, 40, 50, 60 ve 70) yağ asidi içeren karışımlar hazırlandı. Daha sonra toluen vakum altında ısıtılarak uzaklaştırıldı. Yapıca kararlı (akma davranışı göstermeyen) PMA/yağ asidi kompozitleri Optik mikroskop (OM, Leica DM EP) ve FTIR spektroskopi analizleriyle karakterize edildi. PMA, KA, LA, MA, PA ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin FTIR spektrumları Jasco 430 model FT-IR spektromestresi kullanılarak alındı.

Yapıca kararlı PMA/yağ asidi kompozitlerinin erime ve katılaşma gibi ısıl özellikleri Perkin Elmer Jade, DSC cihazı kullanılarak ölçüldü. Sıcaklık kalibrasyonu için referans olarak indiyum kullanıldı. Analizler saf yağ asitleri ve karışımlar için 0-80 C sıcaklık aralığında, 5 C/dak. ısıtma hızında ve azot atmosferinde gerçekleştirildi. Erime ve katılaşma sıcaklıkları ilgili erime ve katılaşma piklerinin maksimum eğimli kısmından temel çizgiye çizilen teğetin temel çizgiyi kestiği noktaya eşlenik gelen sıcaklık olarak alındı. Gizli ısı kapasitesi DSC pikleri altında kalan alanın integrali hesaplanarak belirlendi. Termogravimetrik analizler (TGA), Perkin-Elmer TGA7 termal analizör kullanılarak yapıldı ve analizler statik atmosferde, 10 C/dak. tarama hızında ve 30-600 C sıcaklık aralığında gerçekleştirildi. Isıl dönüşüm testleri yapıca kararlı kompozit FDM lerin ısıl özelliklerindeki değişimleri belirlemek için yapıldı. Bir ısıl dönüşüm FDM nin ardışık olarak erime ve katılaşma işlemine tabi tutulmasından oluşur. Isıl dönüşüm testleri hazırlanan yapıca kararlı kompozit FDM ler için ardışık olarak 5000 ısıl dönüşüme kadar gerçekleştirildi ve bu dönüşümler BIOER TC-25/H model ısıl döngü cihazı kullanılarak yapıldı. Isıl dönüşümler sonrasında kompozit FDM lerin ısıl ve kimyasal kararlılıklarını belirlemek için DSC ve FTIR analizleri de uygulandı. SONUÇLAR VE TARTIŞMA PMA polimeri içerisinde maksimum yağ asidi hapsetme oranını belirlemek için kütlece % 20, 30, 40, 40 ve 60 oranında yağ asidi içeren kompozitler hazırlandı. Yağ asitlerinin her birinin PMA nın polimer matriksi içerisinde erimiş halde yağ asidi sızıntısı olmaksızın maksimum kütlece %30 oranında hapsedilebildiği belirlenmiştir. Diğer bir ifadeyle kompozitler içerisindeki yağ asidi yüzdesi %30 ın üzerine çıktığı zaman erimiş yağ asidi kompozitten sızmaya başlayacaktır. Yapıca kararlı PMA/KA, PMA/LA, PMA/MA ve PMA/PA (70/30 wt.%) kompozit FDM lerin optik mikroskop görüntüleri Şekil 1 de gösterilmiştir. Bu şekillerden görülebileceği gibi kompozitlerin yüzeyi üzerinde sadece tek faz bulunmaktadır. Bu durum, yağ asitlerinin PMA polimeri içerisinde başarılı bir şekilde hapsedildiği anlamına gelmektedir. Optik mikroskop görüntülerinde görülen bu tek faz davranışı kompoziti meydana getiren iki bileşenin fiziksel olarak uygun olduğunu ortaya koymaktadır. Şekil 1. Yapıca kararlı PMA/yağ asidi kompozitlerinin optik mikroskop görüntüleri Yapıca kararlı kompozit FDM lerin FTIR analizleri PMA ve yağ asitleri arasındaki etkileşimlerin açığa çıkarılmasına olanak sağlar. Yağ asitleri, PMA ve kompozit FDM lerin FTIR spektrumları Şekil 2 de verilmiştir ve bu spektrumlardan elde edilen önemli absoprsiyon bantları Tablo 1 de listelenmiştir. Tablo 1 den görülebileceği gibi kompozitlerin bileşenlerinin karakteristik absorpsiyon

bantlarında bazı önemsiz kaymalar olduğu görülmektedir. Bu frekans kaymalarının yağ asitlerindeki OH grubu ve PMA daki karbonil grubu arasındaki etkileşimlerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Benzer sonuçlar farklı polimer/fdm karışımları içinde elde edilmiştir[9]. Şekil 2. Yapıca kararlı kompozit PMA/yağ asidi kompozitlerinin FT-IR spektrumları Tablo 1. Yağ asitleri ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin FT-IR bantları Dalgasayısı (cm -1 ) PCM ν(c=o) δ(ch 2 ) ν(c-o) ν(oh) KA 1712 1413 1282 941 LA 1698 1430 1276 933 MA 1698 1431 1288 937 PA 1698 1428 1294 937 PMA/KA 1710 1409 1276 943 PMA/LA 1698 1428 1247 935 PMA/MA 1700 1430 1293 937 PMA/PA 1700 1436 1292 935

Yağ asitleri ve yapıca kararlı PMA/yağ asidi kompozitlerinin DSC termogramları Şekil 3 de gösterilmiştir. Bu termogramlardan elde edilen ısıl özellikler Tablo 2 de verilmiştir. Tablo 2 den görülebileceği gibi yapıca kararlı kompozit FDM lerin içerisindeki yağ asitlerinin faz değişim sıcaklıklarında azalma olmasına rağmen, kompozitlerin faz değişim sıcaklıkları saf haldeki yağ asilerinin faz değişim sıcaklıklarına yakındır. Saf yağ asitlerinin gizli ısı değeri ve kompozit FDM lerin kütle yüzdesi kullanılarak hesaplanan teorik gizli ısı değerleri Tablo 3 de verilmiştir. Bu tabloda verilen datalar ile Tablo 3 deki datalar mukayese edildiğinde kompozitlerin erime ve katılaşma gizli ısılarının hesaplanan değerlerden biraz faklı olduğu görülebilir. Bu sonuçların kompozitin bileşenleri arasındaki etkileşimlerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Şekil 3. Saf yağ asitleri ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin DSC eğrileri Tablo 3. Saf yağ asitleri ve PMA/yağ asidi kompozitlerinin ölçülen ısıl-fiziksel özellikleri FDM Erime sıcaklığı ( o C) Erime gizli ısısı (kj/kg) Katılaşma sıcaklığı ( o C) Katılaşma gizli ısısı (kj/kg) KA 31.35 172.40 25.86 172.67 LA 44.15 178.74 41.48 177.66 MA 54.39 196.04 51.45 198.30 PA 62.73 217.45 58.82 213.98 PMA/KA 29.06 52.46 27.67-53.56 PMA/LA 42.29 54.18 38.80-52.42 PMA/MA 49.61 58.04 49.80-59.34 PMA/PA 58.77 66.73 57.93-64.14

Tablo 3. PMA/yağ asidi kompozit FDM lerin hesaplanan gizli ısı değerleri Kompozit FDM Erime gizli Katılaşma gizli ısısı (kj/kg) ısısı (kj/kg) PMA/KA 51.72 51.80 PMA/LA 53.62 53.30 PMA/MA 58.81 59.50 PMA/PA 65.23 64.19 5000 ısıl dönüşüm sonrasında yapıca kararlı kompozit FDM lerin DSC eğrileri Şekil 4 de gösterilmiştir. PMA/yağ asidi kompozit karışımlarının erime sıcaklıkları 5000 ısıl dönüşümden sonra (-3.04)-(3.64) o C aralığında değişiyorken, katılaşma sıcaklıkları (-2.16)-(2.79) o C aralığında değişmektedir. Bu sonuçlar göz önüne alındığında PMA/yağ asidi kompozitlerinin faz değişim sıcaklıklarındaki değişimler bakımından iyi bir güvenilirliğe sahip oldukları söylenebilir. Diğer taraftan, 5000 ısıl dönüşüm sonrasında PMA/KA, PMA/LA, PMA/MA ve PMA/PA kompozitlerinin erime gizli ısıları sırasıyla 1.98%, 1.71%, 1.24% ve 1.90%, katılaşma gizli ısıları ise -6.57%, 0.91%, 7.88% ve 2.34% oranında değişmektedir. Gizli ısı değerlerindeki bu değişimler ısıl enerji depolama uygulamaları için önemsiz büyüklüktedir. Şekil 4. Isıl dönüşüm sonrasında yapıca kararlı kompozit FDM lerin DSC eğrileri Tekrarlanan ısıl dönüşümler sonrasında PMA/yağ asidi kompozit karışımlarının kimyasal kararlılıkları FTIR analizleri ile incelenmiştir ve elde edilen FTIR spektrumları Şekil 5 de gösterilmiştir. Karakteristik piklerin şekli ve frekans değerleri ısıl dönüşüm sonrasında değişmemiştir. Bu da karışımların kimyasal yapılarının ısıl dönüşümlerden etkilenmediğini göstermektedir. Bu nedenle hazırlanan PMA/yağ asidi kompozit karışımlarının 5000 ısıl dönüşüm sonrasında iyi bir ısıl güvenilirliğe sahip olduğu söylenebilir.

PMA ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin ısıl kararlılıkları TG analizleri ile incelendi. PMA ve yapıca kararlı kompozitler için elde edilen TG eğrileri Şekil 5 de verilmiştir ve kompozit FDM lerin bozunma sıcaklık dataları Tablo 4 de gösterilmiştir. Şekil 5 den görülebileceği gibi PMA nın %5 lik kütle kaybı 178 o C de başlamaktadır ve 456 o C de sonlanmaktadır. Yapıca kararlı kompozit FDM lerin TG eğrileri iki bozunma basamağına sahiptir. Bu eğrilerde birinci basamak kompozit içerisindeki yağ asidinin bozunma basamağı, ikinci basamak ise PMA nın bozunma basamağıdır. PMA nın bozunma sıcaklığı yağ asidi varlığından dolayı artmıştır. PMA nın kararlılığındaki bu artış yağ asidi varlığından dolayı polimer zincirinin hareketlerinin kısıtlanmasıyla ilişkili olabilir. Sonuç olarak, hazırlanan kompozit FDM lerin iyi bir ısıl kararlılığa sahip oldukları söylenebilir. Şekil 5. PMA ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin TG eğrileri Tablo 4. PMA ve yapıca kararlı kompozit FDM lerin bozunma sıcaklıkları ve % kütle kayıpları Bozunma sıcaklık aralığı, o C % kütle kaybı PMA 1. Basamak 178-478 97,08 PMA/KA 1. Basamak 135-276 36,66 2. Basamak 276-475 61,99 PMA/LA 1. Basamak 148-280 42,58 2. Basamak 280-465 55,72 PMA/MA 1. Basamak 145-300 41,75 2. Basamak 300-467 55,80 PMA/PA 1. Basamak 172-299 29,25 2. Basamak 299-470 69,27

SONUÇLAR FDM ler olarak yağ asitlerinin (KA, LA, MA ve PA) destek madde olarak PMA nın polimer matriksi içerisinde kapsüle edilmesiyle ısıl enerji depolama sistemleri için yeni tip yapıca kararlı FDM ler hazırlandı. Yağ asitlerinin her biri PMA nın polimer matriksi içinde kütlece %30 oranında başarılı bir şekilde hapsedilmiştir. Bu orana sahip kompozitler içerdikleri yağ asidinin erime sıcaklığının üzerine ısıtılsa bile kompozitlerden sızma gözlenmemiştir. Hazırlanan yapıca kararlı PMA/KA, PMA/LA, PMA/MA ve PMA/PA kompozit karışımları optik mikroskop ve FTIR spektroskopi metotları ile karakterize edildi. Elde edilen sonuçlar yağ asitlerinin hidroksil grubu ve PMA nın karbonil grubu arasında etkileşimlerin olduğunu göstermiştir. Dahası, yapıca kararlı kompozitlerin erime ve katılaşma sıcaklıkları ve gizli ısıları DSC tekniği ile belirlenmiştir. DSC sonuçları söz konusu kompozit FDM lerin GIED uygulamaları için uygun faz değişim sıcaklığına ve tatmin edici gizli ısı depolama kapasitelerine sahip olduklarını göstermiştir. TGA sonuçları söz konusu kompozit FDM lerin yüksek sıcaklıklara karşı dirençli olduklarını ve iyi bir ısıl kararlılığa sahip olduklarını gösterdi. Ayrıca ısıl dönüşüm testleri yapıca kararlı kompozit FDM lerin iyi bir ısıl güvenilirliğe sahip olduklarını göstermiştir. Elde edilen tüm bulgular göz önünde bulundurularak gizli ısı enerji depolama maddeleri olarak hazırlanan yapıca kararlı kompozit FDM lerin ek bir depolama işlemi gerektirmemeleri, yağ asitlerinin reaktivitesini ve dış ortamla etkileşimini azaltmaları ve tatmin edici ısıl-fiziksel özellikleri bakımından pratik amaçlı ısıl enerji depolama uygulamaları için önemli bir yere sahip oldukları söylenebilir. Kaynaklar [1] Abhat, A. Low temperature latent thermal energy storage system: Heat storage materials, Solar Energy, 30, 313-332, 1983. [2] Dincer, I., Rosen, M.A. Thermal Energy Storage Systems and Applications, Wiley, Chichester, UK, 2002. [3] Zalba, B., Marin, J.M., Cabeza, L.F., Mehling, H. Review on thermal energy storage with phase change: materials, heat transfer analysis and applications, Applied Thermal Engineering, 23, 251 283, 2003: [4] Tunçbilek, K., Sarı, A., Tarhan, S., Ergüneş, G., Kaygusuz, K. Lauric and palmitic acids eutectic mixture as latent heat storage material for low temperature heating applications, Energy, 30, 677-692, 2005. [5] Roxas-Dimaano, M.N., Watanabe, T. The capric and lauric acid mixture with chemical additives as latent heat storage materials for cooling application, Energy, 27, 869-888, 2002. [6] Rozanna, D., Chuah, T.G., Salmiah, A., Choong Thomas, S.Y., Sa`ari, M. Fatty acids as phase change materials (PCMs) for thermal energy storage: a Review, International Journal of Green Energy, 1, 1 19, 2004. [7] Sorenson, W.R., Campwell, T.W., Preparative methods of polymer chemistry, Interscience Publishers, INC., New York, 184, 1961. [8] Simionescu, C.I., Chiriac, A., Influence of a magnetic field on radicalic polymerization of butyl methacrylate, Colloid & Polymer Science, 270, 753-758, 1990. [9] Sarı A, Alkan C, Kolemen U, Uzun O. Eudragit S (methyl methacrylate methacrylic acid copolymer)/fatty acid blends as form-stable phase change material for latent heat thermal energy storage. Journal of Applied Polymer Science 2006; 101:1402 1406.