Bazı parafin ötektik karşımlarının PMMA polimer kabuk ile mikro-nano boyutlarında kapsüllerinin hazırlanması ve ısıl depolama özelliklerinin belirlenmesi
Preparation of microencapsulation of some eutectic mixtures of paraffins with PMMA shell in micro-nano sizes and determination of their thermal energy storage properties
Yazar: CAHİT BİLGİN
Danışman: PROF. DR. AHMET SARI ; PROF. DR. CEMİL ALKAN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışma, çekirdek malzemesi olarak bazı parafin ötektik karışımları ve kabuk malzemesi olarak poli metilmetakrilat (PMMA) kullanılarak hazırlanan mikro veya nano ölçekte yeni bir tip mikro-nano faz değişim malzemelerinin (FDM) emilsiyon polimerizasyonu kullanılarak üretilmesi, karakterizasyonu, ısıl enerji depolama özellikleri ve ısıl kararlılıklarının belirlenmesi üzerine odaklanılmıştır. Böylece, yeterli oranda ısı transferi sağlayabilecek parçacık büyüklüğünde, düzgün küresel yapıda yüksek oranda FDM içeren, 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 çekirdek materyali olarak farklı faz değişim sıcaklıklarına sahip parafin ötektik karışımları (n-tetrakosan-n-oktadekan, n-oktadekan-n-eikosan, n-nonadekan-n-oktadekan, n-heptadekan-n-tetrakosan, n-eikosan-n-tetrakosan, n-eikosan-n-nonadekan, n-eikosan-n-heptadekan, n-heptadekan-n-oktadekan, n-nonadekan-n-tetrakosan, n-nonadekan-n-heptadekan) kullanılmıştır. MMA monomerinin  bu parafin ötektik karşımları etrafında 3 farklı oranda polimerizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak etilen glikol dimetakrilat 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 (PBA) 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:
This study is focused on the characterization and determination of thermal energy stoarage properites and thermal stabilies of the micro/nano encapsulateion of some parafin eutectic mixtures as core material using polymethylacrylate (PMMA) as shell material by using emulsion polymerization method. Thus, the production of a series of new type of micro-nano capsules with the 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 temperatures above the utility temperature were realized. In the scope of the work, eutectic mixtures of paraffins having different phase change temperature were used as core material (n-tetracosenes-n-octadecane, n-octadecane-n-eicosene, n-nonadecane-n-octadecane, n-heptadecane-n-tetracosenes, n-eicosene-n-tetracosenes, n-eicosene-n-nonadecane, n-eicosene-n-heptadecane, n-heptadecane-n-octadecane, n-nonadecane-n-tetracosenes, n-nonadecane-n-heptadecane). MMA monomer polymerisation was carried out around the these ten eutectic mixtures of parafins at three different rates. Etylene glichol dimethacrylate 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 (PBA). 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.