Yağ asitleri ötektiklerinin polistiren kabuk içinde kapsüllenmesi ve ısı depolama özelliklerinin incelenmesi
Encapsulation in the polystyrene shell of fatty acid eutectic mixture and determination of their thermal energy storage properties
Yazar: AYŞE ALTINTAŞ
Danışman: PROF. DR. CEMİL ALKAN ; PROF. DR. AHMET SARI
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Enerji = Energy ; Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu çalışmada yağ asidi ötektik karışımlarının polistiren (PS) kabuk içerisinde emülsiyon polimerizasyonu metoduyla mikro veya nano ölçekte kapsülleyerek yeni tip mikro-nano faz değişim malzemelerinin (FDM) üretilmesi hedeflenmiştir. Böylece yeterli oranda ısı transferi sağlayabilecek parçacık büyüklüğünde, düzgün küresel yapıda yüksek oranda FDM kapsülleyen, ardışık ısıtma ve soğutma işlemleri sonucunda akma göstermeyen, kullanım ömrü uzun, kullanım sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda bozunmayan yeni tip bir seri mikro/nano kapsüllerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında kapsüllerin çekirdek materyali olarak farklı faz değişim sıcaklıklarına sahip yağ asidi ötektik karışımları (laurik asit-kaprik asit, laurik asit-stearik asit, laurik asit-miristik asit, kaprik asit-stearik asit, kaprik asit-miristik asit, palmitik asit-kaprik asit, palmitik asit-stearik asit, miristik asit-stearik asit, miristik asit-palmitik asit) kullanılmıştır. Stiren monomerinin  yağ asidi ötektik karşımları etrafında 3 farklı oranda polimerizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak divinilbenzen ve yüzey aktif madde olarak ise triton X-100 kullanılmıştır. Üretilen mikro-nano kapsüllerin morfolojileri polarize optik mikroskop (POM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Mikro-nano kapsüllerin parçacık büyüklüğü ortalama partikül çap dağılımı parçacık büyüklüğü analizörü (PSD) ile belirlenmiştir. Üretilen mikro-nano kapsüllerin erime-katılaşma sıcaklıkları ve entalpileri diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) tekniğiyle, ısıl kararlılıkları termogravimetrik analiz (TGA) ve ısıl enerji depolama ömürleri ısıl döngü cihazı (thermal cycler) ile ölçülmüştür. Isıl döngü öncesi ve sonrası kapsüllerin kimyasal karakterizasyonu fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi kullanılarak incelendi. Ayrıca, üretilen kapsüllerin ısıl iletkenlikleri de ölçüldü.

Abstract:
In this study, it is aimed on the fabrication of micro-nano encapsulation of some fatty acid eutectic mixtures in the polysytrene (PS) shell in micro-nano size by a new type of micro-nano phase change materials (PCMs) by an emulsion polymerization method. Thus, the production of a series new type micro-nano capsules with particle sizes which provide adequate heat transfer, uniform spherical structure, including high PCM content, not being show leakge behavior after successive heating and cooling processes, long usage life, nondegradable at temperature above the utility temperature were realized. The prepared micro-nano capsules are  composed of core and wall material. In the scope of the work,eutectic mixtures of fatty acid having different phase change temperature were used as core material (lauric acid-capric acid, lauric acid-stearic acid, lauric acid-miristic acid, capric acid-stearic acid, capric acid-miristic acid, palmitic acid-capric acid, palmitic acid-stearic acid, miristic acid-stearic acid, miristic acid-palmitic acid). PS monomer polymerisation was carried out around the these ten eutectic mixtures of fatty acid at three different rates. Diviynlbenzene as crooslinking and triton X-100 as surface active agent were used. The morphologies of the produced micro-nano capsules were characterized by polarized optical microscopy (POM) and scanning electron microscopy (SEM) technique. The average particle diameter of the micro-nano capsules were determined by particle size analyzer (PSD). The melting and freezing temperatures and latent heat values of the capsules were measured by using differential scanning calorimetry (DSC) and also their thermal stability and thermal energy storage lifes were determined by using thermogravimetric analysis (TGA) and thermal cycler. The chemical structures of the capsules before and after the thermal cycling were investigated by using Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic methods. Besides, the thermal conductivities of the fabricated capsules were maesured.