Faz değiştiren materyal içeren çok katmanlı kapsüllerin elde edilmesi ve tekstil mamüllerine aktarılması
Production of multilayer capsules containing phase change materials and their application to textiles
- Tez No: 906963
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN ERKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Enerji, Tekstil ve Tekstil Mühendisliği, Science and Technology, Energy, Textile and Textile Engineering
- Anahtar Kelimeler: Faz değişim maddesi, n-eikosan, çay ağacı yağı, in-situ, melamin formaldehit, koaservasyon, mikrokapsül, kapsülasyon, Phase change materials, n-eicosane, tea tree oil, in-situ, melamine formaldehyde, coaservation, microcapsule, encapsulation
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Tekstil Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 216
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.
Özet (Çeviri)
In energy storage systems, the latent heat storage method is the most emphasized and developed method. Latent heat storage is carried out with phase change materials. Phase change materials were first used in textiles in the early 1980s by the National Aeronautics and Space Administration (NASA) of the United States to balance thermal energy in astronaut suits. According to the current literature, encapsulation is the most preferred method for transferring phase change materials to textile materials. Studies show that there are single-layer and single-active ingredient, double-layer and single-active ingredient encapsulation studies. The design and production of capsules with both multilayers and dual active ingredients are not available in the literature. In this respect, an attempt was made to fill a gap in the literature. This thesis aims to research the production of multi-layer microcapsules containing two different core and two different wall materials so explore the potential uses of the obtained capsules in the textile sector. Thus, it aimed to meet two different functions with a single capsule. In this study, n-eicosane encapsulated with melamine formaldehyde prepolymer, by in-situ method, were further subjected to a second encapsulation process using the coacervation method to create a second core material and a second capsule wall. Tea tree oil was used as the second core material, and ethyl cellulose was used as the second shell material, thus attempting to impart dual functionality to the produced capsules. The obtained microcapsules were subjected to Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric Analysis (TGA), Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), Transmission Electron Microscopy (TEM), thermal cycle, particle size and distribution analyses, and it was investigated whether the microencapsulation process was successful or not. The produced multi-layer microcapsules were transferred to 100% cotton woven fabric., SEM, FT-IR, TGA, GC-MS, thermal behavior (ALAMBETA), T-history, washability, abrasion resistance, and antibacterial tests were conducted on the fabric to which the microcapsules were transferred. Thus, the properties added to the textile material by these transferred capsules were investigated. As a result of the studies, it was determined that Formula 5-T was the optimum capsule formulation for single layer capsules, and Formula 15-Ç was the optimum for multilayer capsules. Capsules produced according to the optimum formulations were transferred to 100% cotton fabric. According to the DSC analysis results, the heating enthalpy of Formula 5-T was found to be 66.65 J/g and the cooling enthalpy 65.04 J/g; the heating enthalpy of Formula 15-Ç was found to be 15.15 J/g and the cooling enthalpy 11.49 J/g. The capsules produced according to both formulations exhibited spherical morphology. FT-IR analyses confirmed that encapsulation was successful for both formulations. DSC analyses of the fabrics to which the capsules were transferred showed that the heating enthalpy of the fabric treated with Formula 5-T was 9.06 J/g and its cooling enthalpy was 6.68 J/g; the heating enthalpy of the fabric treated with Formula 15-Ç was 1.25 J/g and its cooling enthalpy was 0.88 J/g. Since no similar multilayer capsule structure to the one produced in this thesis has been found in the literature, the DSC data of the fabric treated with Formula 15-Ç is of particular importance. In addition, antibacterial activity analyses of the fabrics to which the capsules were transferred showed that the fabric treated with Formula 15-Ç demonstrated durability up to 5 washes.
Benzer Tezler
- The effect of vehicle velocity on viscoelastic response of flexible pavements
Esnek üstyapılarda taşıt hızının üstyapının viscoelastikdavranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi
UBEJD ARIFI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
- Katodik ark fbb yöntemi kullanılarak çelik yüzeylerin alüminyumlanması
Aluminising of steel surfaces by using cathodic arc pvdmethod
TUĞBA ÇELİKEL
Doktora
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Extremely rapid synthesis of polymers and post-polymerization modifications via novel and straightforward methods
Polimerlerin yeni ve basit yöntemlerle çok hızlı sentezi ve polimerleşme sonrası modifikasyonları
ÖZGÜN DAĞLAR
- Pamuk / bambu karışımlı süprem kumaşlarda ısıl düzenleme özelliğinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of thermal regulation of thermal regulation feature in cotton/ bamboo blended supreme fabrics
OĞUZHAN KARAKAŞ
Doktora
Türkçe
2023
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FÜSUN DOBA KADEM
- Bir fotovoltaik-termal (PV/T) güneş kollektöründe poroz materyal ve nanoakışkan kullanımının performansa etkisinin nümerik olarak incelenmesi
Numerical investigation of the effect of porous material and nanofluid including on performance in a photovoltaic-thermal (PV/T) solar collector
ATILGAN ONURCAN ÖZŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKafkas ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ARSLAN OMAR