Parafin ötektiklerinin polistiren kabuk içinde kapsüllenmesi 
ve ısı depolama özelliklerinin incelenmesi
Encapsulation of paraffin eutectic mixtures in polystyrene shell and investigation of thermal energy storage properties
Yazar: ÇINAR KIZIL
Danışman: PROF. DR. CEMİL ALKAN ; PROF. DR. AHMET SARI
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Mikrokapsüller =   ; Parafin = Paraffin ; Polistiren = Polystyrene

Özet:
Bu çalışmada, bazı parafin ötektik karışımlarının polistiren (PS) kabuk içerisinde emülsiyon polimerizasyonu metoduyla mikro veya nano ölçekte kapsülleyerek yeni tip mikro-nano faz değişim maddelerinin (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. Hazırlanan mikro-nano kapsüller çekirdek ve duvar  mataryellerinden oluşmaktadır. 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); duvar malzemesi olarak PS kullanılmıştır. Stiren monomeri bu on farklı parafin ötektik karışımı (1:1, 1:2 ve 1:3) etrafında üç farklı oranda polimerleştirilmiştir. Çapraz bağlayıcı olarak divinilbenzen, yüzey aktif madde olarak da triton X-100 kullanılmıştır. Üretilen mikro-nano kapsüllerin morfolojileri polarize optik mikroskop (POM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizi 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 sonrası kapsüllerin kimyasal karakterizasyonu fourier transform infrared (FT-IR) spektroskopisi tekrar incelendi. Ayrıca, üretilen kapsüllerin ısıl iletkenlikleri de ölçülmüştür.

Abstract:
In this study, it is focused on the fabrication of micro-nano encapsulation of some paraffin eutectic mixtures in the polystyrene (PS) shell in micro-nano size by a new type of micro/nano phase chnage materials (PCMs) by an 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. The prepared micro-nano capsules are composed of core and wall matarial. 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) while PS was used as core material.Styrene monomer was polymerized around the these ten eutectic mixtures of parafins at three different rates (1:1, 1:2 ve 1:3). Divinylbenzene and Triton X -100 were used as  crosslinking and surface active agent, respectively. The morphologies of the produced micro-nano capsules were characterized by polarized optical microscopy (POM) and scanning electron microscopy (SEM) analysis 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 after the thermal cycling were investigated again by using Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic methods. Additionaly, the thermal conductivities of the fabricated capsules were maesured.