Bina yapı malzemelerinde kullanılacak organik esaslı mikrokapsüllenmiş faz değiştiren maddelere güç tutuşurluk özelliği kazandırılması
Enhancing inflammability properties of organic based microencapsulated phase change materials used in building consruction materials
Yazar: BERK KAZANCI
Danışman: PROF. DR. HALİME ÖMÜR PAKSOY
Çukurova Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Binalar dünyada enerji ihtiyacının en fazla olduğu sektörlerdendir. Binalarda enerji verimliliğini arttırmak üzere yapı malzemelerinde termal enerji depolama (TED) sistemleri geliştirilmiştir. Bunların en yaygın olanı faz değiştiren maddeler (FDM) ile gizli ısı depolama sistemleridir. Uygun ısıl özellikleri bakımından tercih edilen parafin içerikli FDM'lerin yüksek yanıcılık özellikleri dezavantaj oluşturmaktadır. Bu çalışma ile organik FDM'lere güç tutuşurluk özelliği kazandırılması amaçlanmıştır. Yapılan deneysel çalışmalarda parafin FDM kullanılarak polistiren kabuk maddesi ile emülsiyon polimerizasyonu ile mikrokapsüllenmiştir. Yeni bir yaklaşımla alev geciktirici malzeme mikrokapsüllenmiş FDM (mFDM)'ye polimerizasyon sırasında eklenmiştir. Alev geciktirici malzeme olarak orto fosforik asit (OFA) ve pentaeritritol (PER) uygulanmıştır. Sentezlenen örneklerin karakterizasyonu TGA, DSC, FT-IR, SEM analizleriyle ve güç tutuşurluk özelliklerinin belirlenmesinde ise yanma ısısı tayini, tutuşmazlık testi ve alevlenme testi yapılmıştır. Sonuçlar alev geciktiricilerin toz haldeki mFDM'lerin yanıcılığını olumlu yönde değiştirdiğini göstermiştir. İkinci bir yöntem olarak OFA malzemesine daldırılarak emdirme yapılan mFDM'lerin yanma ısılarının %30 oranında azaldığı belirlenmiştir. Alev geciktirici içeren mFDM eklenmiş beton örneklere yapılan yangın güvenliği analizlerinde en iyi sonuç OFA90 eklenen mFDM ile elde edilmiştir. Mikrokapsülleme sırasında alev geciktirici eklenmesiyle organik mFDM'lerin güç tutuşurluk özelliklerinin iyileştirilebileceği ve binalarda güvenli olarak kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Buildings is one of the sectors with highest energy demand.  Thermal energy storage systems for buildings have been developed to increase energy efficiency in buildings. Latent heat storage in Phase Change Materials (PCM) is the most common one.  Paraffinic PCMs with suitable thermal properties are preferred. However, high flammability is a drawback. The purpose of this study is to improve inflammability properties of organic PCMs. In the experimental work carried out, paraffin as PCM is microencapsulated with polystyrene shell using emulsion polymerization. With a new approach flame retardants are added to micro-encapsulated PCM (mPCM) during polymerization. Ortho phosphoric acid (OFA) and pentaerythritol were applied as fire retardants. Characterization of the synthesis products were done by TGA, DSC, FT-IR, SEM analysis and flammability properties were determined by calorific value, non-combustibility test and single flame source test. Results show that flame retardants improve the inflammability properties of mPCMs in powdered form. With the second method of soaking mPCMs in OFA solution calorific value has been decreased by 30%.  Fire safety analysis carried out with concrete samples including mPCMs with flame retardants, the best result was obtained for OFA90. It was determined that inflammability properties of organic mPCMs can be enhanced by adding flame retardants during microencapsulation and these materials can be used safely in buildings