Kompleks koaservasyon metodu ile ısı depolama ve güç tutuşur özellikli mikrokapsül üretimi ve tekstil uygulamaları
Production of flame retardant microcapsules with heat storage property by complex coacervation and textile applications
Yazar: SENA DEMİRBAĞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SENNUR ALAY AKSOY
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Bu çalışmada kompleks koaservasyon metoduyla ısı depolama ve güç tutuşur özellikte mikrokapsül üretimi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak kompleks koaservasyon metoduyla jelatin/Arap zamkı ve jelatin/sodyum alginat duvarlı, n-eykosan çekirdekli mikrokapsüller üretilmiştir. Güç tutuşur ve yüksek termal stabiliteli duvar yapısı oluşturmak için mikrokapsül üretim prosesinin farklı aşamalarında duvar yapıya inorganik materyal ilave edilmiştir. İkinci olarak üretilen bu mikrokapsüller karakterize edilmiştir. Mikrokapsül karakterizasyonu analiz sonuçlarına göre en uygun özelliklere sahip olan mikrokapsüller belirlenmiş ve pamuklu kumaşa uygulanmıştır. Son olarak mikrokapsül uygulanmış kumaşların ısı düzenleme ve güç tutuşurluk özellikleri araştırılmıştır.

Çalışma kapsamında, mikrokapsüllerin morfolojileri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve optik mikroskop ile analiz edilmiştir. Mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma kapasiteleri ve kimyasal yapıları ise sırasıyla DSC ve FT-IR spektroskopisi ile analiz edilmiştir. Üretilen mikrokapsüllerin termal kararlılıkları TGA (termal gravimetrik analiz) cihazı ile analiz edilmiştir. Mikrokapsüllerin yapsındaki inorganik maddenin varlığı ise enerji yayıcı X-ışını mikro analizi (SEM-EDX) analizi ile araştırılmıştır.
 
Çalışma neticesinde, mikrokapsüllerin yüksek ısı depolama kapasitelerine sahip olduğu ve 81,90-114,73 J/g aralığında ısı depoladıkları belirlenmiştir. SEM-EDX ile inorganik maddelerin mikrokapsüllerin duvar yapısındaki varlığı kanıtlanmıştır. TGA analizi sonuçlarına göre, inorganik materyalin anyonik ya da katyonik polimer çözeltisine ilave edilmesinin mikrokapsül termal stabilitesini arttırmada daha etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca en yüksek termal stabilite alüminyum oksit (Al2O3) inorganik materyal içeren jelatin/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüller için ölçülmüştür.

Güç tutuşurluk test sonuçları, inorganik materyal içeren mikrokapsüllerin pamuklu kumaşların güç tutuşur özelliklerini geliştirdiğini göstermiştir. T-History sonuçlarına göre mikrokapsül içeren kumaşların yüzeyindeki sıcaklıklık artışı ham kumaşlar için ölçülen sıcaklıktan yaklaşık olarak 1,65 ºC daha yüksek olarak ölçülmüştür.

Abstract:
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 (Al2O3) inorganic material.  

Flame retardant test results showed that microcapsules containing inorganic material enhanced flame retardant properties of the cotton fabrics. According to T-History results, temperature on fabric surface containing microcapsules was measured as about 1,65 ºC higher than that of untreated fabric