Faz değiştiren materyal içeren çok katmanlı kapsüllerin elde edilmesi ve tekstil mamüllerine aktarılması
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: Prof. Dr. Gökhan Erkan
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: YÖK 100/2000 Programı
Özet:
Enerji depolama sistemlerinde gizli ısı depolama yöntemi en çok üzerinde durulan ve geliştirilmeye çalışılan yöntemdir. Gizli ısı depolama faz değişim maddeleri ile gerçekleştirilmektedir. Faz değişim maddeleri tekstilde ilk olarak 1980'li yılların başında Amerika Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi tarafından astronot kıyafetlerinde ısıl enerjiyi dengeleyebilmek için kullanılmıştır. Mevcut literatür incelendiğinde faz değişim maddelerinin tekstil materyallerine aktarılmasında en çok tercih edilen yöntemin kapsülasyon yöntemi olduğunu göstermektedir. Yapılan çalışmalar tek katmanlı ve tek etken maddeli, çift katmanlı ve tek etken maddeli kapsülasyon çalışmaları olduğunu göstermektedir. Hem çok katmanlı hem de çift etken maddeli kapsül tasarımı ve üretimi literatür de yoktur. Bu açıdan literatür de bir boşluk doldurulmaya çalışılmıştır. Bu tez iki farklı etken madde ve iki farklı kabuk duvarı içeren çok katmanlı mikrokapsüllerin üretimini ve elde edilen kapsüllerin tekstil sektöründe kullanım olanaklarını araştırmayı, böylelikle iki farklı fonksiyonu tek kapsül ile karşılamayı amaçlamıştır. Bu çalışmada, birinci etken madde olan n-eikosan, melamin-formaldehit ön polimeri ile in-situ yöntemine göre kapsüllenmiş, daha sonra elde edilen bu mikrokapsüller koaservasyon yöntemi ile ikinci bir kapsülleme işleminden geçirilerek ikinci etken madde ve ikinci kapsül duvarı oluşturulmuştur. İkinci etken madde olarak çay ağacı yağı, ikinci kabuk maddesi olarak da etil selüloz kullanılmış böylelikle üretilen kapsüllere çift fonksiyon kazandırılmaya çalışılmıştır. Elde edilen bu mikrokapsüllere Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Fouier Transform Kızılötesi Spektroskopisi (FT-IR), Termo Gravimetrik Analiz (TGA), Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometresi (GC-MS), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), ısıl döngü, partikül boyutu ve dağılımı analizleri yapılmış ve mikrokapsülleme işleminin başarılı olup olmadığı araştırılmıştır. Üretilen çok katmanlı mikrokapsüller %100 pamuklu dokuma kumaşa aktarılmıştır. Mikrokapsül aktarılmış kumaşa DSC, SEM, FT-IR, TGA, GC-MS, termal davranış (ALAMBETA), T-history, yıkamaya ve sürtmeye karşı dayanım ve antibakteriyellik testleri uygulanmıştır. Böylelikle aktarılan bu kapsüllerin tekstil materyaline kattığı özellikler araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda denenen reçetelerden tek katmanlı kapsüller için Reçete 5-T'nin, çok katmanlı kapsüller için de Reçete 15-Ç'nin optimum kapsül reçetesi olduğu tespit edilmiştir. Optimum reçetelere göre üretilmiş kapsüller %100 pamuklu kumaşa aktarılmıştır. DSC analiz sonuçlarına göre Reçete 5-T'nin erime entalpi değeri 66,65 J/g, donma entalpi değeri 65,04 J/g; Reçete 15-Ç'nin erime entalpi değeri 15,15 J/g, donma entalpi değeri 11,49 J/g olarak tespit edilmiştir. Her iki reçeteye göre üretilen kapsüller küresel morfolojiye sahiptir. FT-IR analizleri ile her iki reçete içinde kapsüllemenin başarılı olduğu tespit edilmiştir. Kapsüllerin aktarıldığı kumaşlara DSC analizleri ile Reçete 5-T'nin aktarıldığı kumaşın erime entalpisi 9,06 J/g, donma entalpisi de 6,68 J/g; Reçete 15-Ç'nin aktarıldığı kumaşın erime entalpisi 1,25 J/g, donma entalpisi de 0,88 J/g olarak tespit edilmiştir. Bu tez kapsamında üretilen çok katmanlı kapsül yapısına benzer kapsül yapıları literatürde bulunmadığı için Reçete 15-Ç'nin aktarıldığı kumaşın DSC verileri literatür açısından önemlidir. Ayrıca kapsül aktarılmış kumaşlara uygulanan antibakteriyel etkinlik analizleri sonucunda Reçete 15-Ç'nin aktarıldığı kumaşın 5 yıkamaya kadar dayanım gösterildiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Faz değişim maddesi, n-eikosan, çay ağacı yağı, in-situ, melamin formaldehit, koaservasyon, mikrokapsül, kapsülasyon