tekstİl uygulamalari İÇİn fonksİyonel duvarli …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf03197.pdf · edilen...

T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

TEKSTİL UYGULAMALARI İÇİN FONKSİYONEL DUVARLI

MİKROKAPSÜL ÜRETİMİ

Ebru GENÇ

Danışman

Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY

YÜKSEK LİSANS TEZİ

TEKSTİL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA - 2016

TEZ ONAYI

Ebru GENÇ tarafından hazırlanan "Tekstil Uygulamaları İçin Fonksiyonel

Duvarlı Mikrokapsül Üretimi" adlı tez çalışması aşağıdaki jüri üyeleri önünde

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Mühendisliği

Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak başarı ile savunulmuştur.

Danışman Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY ..............................

Süleyman Demirel Üniversitesi

Jüri Üyesi Prof. Dr. Cemil ALKAN ..............................

Gaziosmanpaşa Üniversitesi

Jüri Üyesi Prof. Dr. Fethiye GÖDE ..............................


Enstitü Müdürü Doç. Dr. Yasin TUNCER ..............................

TAAHHÜTNAME

Bu tezin akademik ve etik kurallara uygun olarak yazıldığını ve kullanılan tüm

literatür bilgilerinin referans gösterilerek tezde yer aldığını beyan ederim.

Ebru GENÇ

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa

İÇİNDEKİLER ............................................................................................... i

ÖZET ............................................................................................................. iii

ABSTRACT ................................................................................................... v

TEŞEKKÜR ................................................................................................... vii

ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................ viii

TABLOLAR DİZİNİ ...................................................................................... xi

1. GİRİŞ ......................................................................................................... 1

2. MİKROKAPSÜLASYON VE MİKROKAPSÜLLER ................................ 4

2.1. Mikrokapsülasyon ............................................................................... 4

2.2. Mikrokapsüller .................................................................................... 5

2.3. Mikrokapsül Üretim Yöntemleri .......................................................... 7

2.3.1. Kimyasal mikrokapsül üretim yöntemleri ..................................... 8

2.3.2. Fiziksel mikrokapsül üretim yöntemleri........................................ 11

3. FAZ DEĞİŞTİREN MADDELER VE MİKROKAPSÜLASYONU ........... 15

3.1. Faz Değiştiren Maddeler ...................................................................... 15

3.1.1. Faz değiştiren maddelerin sınıflandırılması .................................. 16

3.1.2. Faz değiştiren maddelerin kullanım alanları ................................. 18

3.2. Faz Değiştiren Maddelerin Tekstil Yüzeylerine Aktarılması ................ 21

3.2.1. Lif çekimi esnasında aktarma ....................................................... 21

3.2.2. Bitim işlemi ile aktarma ............................................................... 22

4. KAYNAK ÖZETLERİ ............................................................................... 24

5. MATERYAL VE YÖNTEM....................................................................... 34

5.1. Materyal .............................................................................................. 34

5.2. Yöntem ............................................................................................... 38

5.2.1. Mikrokapsül üretimi ..................................................................... 38

5.2.2. Mikrokapsül karakterizasyonu ...................................................... 42

5.2.2.1. Optik mikroskop ............................................................... 42

5.2.2.2. DSC analizi ...................................................................... 42

5.2.2.3. FT-IR analizi .................................................................... 43

5.2.2.4.SEM analizi ....................................................................... 44

5.2.2.5.SEM-EDX analizi………………………………………… 44

5.2.2.6. TGA analizi ...................................................................... 45

5.2.2.7. XPS analizi ....................................................................... 46

5.2.3. Mikrokapsüllerin kumaşa aktarılması ........................................... 47

5.2.4. Kumaş karakterizasyonu ............................................................. 48

5.2.4.1. Taramalı elektron mikroskobu .......................................... 49

5.2.4.2. Kumaş yıkama .................................................................. 49

5.2.4.3. Termal history analizi ....................................................... 49

5.2.4.4. Hava geçirgenlik testi ....................................................... 50

5.2.4.5. Güç tutuşurluk testi .......................................................... 50

6. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ........................................... 51

6.1. Mikrokapsüllere ait Test ve Analiz Sonuçları ...................................... 51

6.1.1. Kitosan/nano kil duvar yapısına sahip mikrokapsül analiz

sonuçları ...................................................................................... 51

6.1.1.1. Optik mikroskop analizi ve parçacık boyutu ölçüm

sonuçları ................................................................................... 51

6.1.1.2. DSC analiz sonuçları ........................................................ 59

ii

6.1.1.3. TGA analiz sonuçları ....................................................... 71

6.1.1.4. FT-IR analiz sonuçları ...................................................... 74

6.1.2. Nano takviyeli mikrokapsülleri ait analiz sonuçları ...................... 76

6.1.2.1. DSC analiz sonuçları ........................................................ 76

6.1.2.2. TGA analiz sonuçları ........................................................ 81

6.1.2.3. FT-IR analiz sonuçları ...................................................... 84

6.1.2.4. Optik mikroskop analizi ve parçacık boyutu ölçüm

sonuçları ........................................................................... 87

6.1.2.5. SEM analiz sonuçları ....................................................... 91

6.1.2.6. SEM-EDX analiz sonuçları ............................................... 94

6.1.2.7. XPS analiz sonuçları ......................................................... 97

6.2. Mikrokapsül Uygulanmış Kumaşlara ait Test ve Analiz Sonuçları ....... 101

6.2.1. Taramalı elektron mikroskobu analiz sonuçları ............................ 101

6.2.2. Kumaş yüzey sıcaklık değişimi ölçüm sonuçları .......................... 107

6.2.3. Hava geçirgenlik test sonuçları .................................................... 110

6.2.4. Güç tutuşurluk test sonuçları ........................................................ 113

7. SONUÇ VE ÖNERİLER ............................................................................ 117

KAYNAKLAR ............................................................................................... 123

ÖZGEÇMİŞ.................................................................................................... 135

iii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

TEKSTİL UYGULAMALARI İÇİN FONKSİYONEL DUVARLI

MİKROKAPSÜL ÜRETİMİ

Ebru GENÇ


Fen Bilimleri Enstitüsü

Tekstil Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY

Bu tez çalışmasında, mikrokapsül üretim yöntemlerinden olan kompleks

koaservasyon metodu ile tekstil uygulamaları için mikrokapsül üretimi ve üretimi

gerçekleştirilen mikrokapsüllerden en efektif özellikte olan kapsüllerin pamuklu ve

yünlü kumaşlara uygulanması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda ilk olarak faz

değiştiren madde içeren, ısıl enerji depolama özellikli mikrokapsül üretimi

gerçekleştirilmiştir. Çalışmada faz değiştiren madde olarak parafin esaslı n-eykosan,

duvar materyali olarak kitosan ve sodyum alginat polimerleri ile nano kil ve nano

çinko oksit partikülleri kullanılmıştır. Çalışmada, mikrokapsül üretiminde yüzey

aktif madde türünün mikrokapsülasyona etkisinin araştırılması adına aynı duvar ve

çekirdek yapısına sahip mikrokapsüllerin üretiminde farklı kimyasal yapıdaki yüzey

aktif maddeler kullanılmıştır. Bunun yanı sıra çalışmada mikrokapsül duvar yapısını

güçlendirmek ve fonksiyonelleştirmek amacıyla mikrokapsül üretimi sırasında

anyonik sodyum alginat polimeri içerisine nano kil veya nano çinko oksit partikülleri

ilave edilerek mikrokapsül üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen

mikrokapsüllerin morfolojileri, kimyasal yapıları ve ısıl özellikleri araştırılarak

mikrokapsüller karakterize edilmiştir.

Mikrokapsüllerin morfolojileri ve parçacık boyut dağılımları optik mikroskop ve

taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edilmiştir. Mikrokapsüllerin ısı

depolama sıcaklık ve entalpi gibi ısıl özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetri

(DSC) ve ısıl stabiliteleri ise termal gravimetrik analiz (TGA) ile araştırılmıştır.

Mikrokapsüllerin elementsel bileşimleri de taramalı elektron mikroskobu enerji

dağılımlı X-ışınları analizi (SEM-EDX) ile incelenmiştir. Mikrokapsül yapısına ilave

edilen nano partiküllerin varlığı X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizi ve

fourier dönüşüm infrared spektroskopisi (FT-IR) ile de ispat edilmiştir.

Çalışmanın son aşamasında ise üretimi gerçekleştirilen ve karakterizasyonu

tamamlanan mikrokapsüller arasından seçilen uygun nitelikteki kapsül pamuklu ve

yünlü kumaşlara emdirme ve çektirme metodu ile uygulanmıştır. Mikrokapsül

uygulanmış kumaşların tekstillere uygulanabilirliğini araştırmak amacıyla

kumaşların ısıl özellikleri ve kapsüllerin kumaştaki kalıcılıkları incelenmiştir.

Çalışma kapsamında, mikrokapsül uygulanmış kumaşların yüzeyindeki mikrokapsül

varlığı, dağılımı ve mikrokapsüllerin yıkamaya karşı kalıcılığı taramalı elektron

mikroskobu (SEM) görüntüleri ile incelenmiştir. Kumaşların ısı düzenleme

iv

özellikleri termal kamera ile kumaş yüzey sıcaklığı ölçülerek araştırılmıştır.

Çalışmada ayrıca mikrokapsül uygulanmış kumaşların güç tutuşurluk özellikleri de

araştırılmıştır.

Çalışma sonucunda, optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde mikrokapsüllerin

ortalama büyüklüklerinin birbirine yakın olduğu ve kapsül boyutlarının homojen

dağılım gösterdiği kanısına varılmıştır. Çalışma kapsamında üretilen

mikrokapsüllerin ortalama büyüklükleri 0.40-0.50 µm olarak belirlenmiştir. Bu değer

mikrokapsüllerin tekstilde uygulanabilirliği açısından uygun görülmektedir. DSC

analiz sonuçlarına göre mikrokapsüllerin 66.1-141.1 J/g aralığında ısı depoladıkları

belirlenmiş ve mikrokapsüllerin yüksek ısı depolama kapasitelerine sahip oldukları

sonucuna varılmıştır. TGA analizi verileri, kitosan/nano kil duvar yapısına sahip

mikrokapsüllerin termal stabilitelerinin iyi olduğu sonucunu vermiştir. Ancak duvar

yapıdaki artan nano kil miktarının ısıl stabiliteye kayda değer katkı sağlamadığı

sonucuna ulaşılmıştır. Mikrokapsüllerin FT-IR analiz sonuçları kitosan/nano kil,

kitosan/sodyum alginat+nano kil ve kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit duvar

yapısındaki mikrokapsüllerde nano kil veya nano çinko oksit partiküllerinin varlığını

kanıtlamıştır. SEM analiz sonuçları değerlendirildiğinde, küresel şekilli ve

nanometre boyutlara sahip mikrokapsül üretiminin gerçekleştiği görülmüştür. SEM-

EDX analizi ile de nano kil ve nano çinko oksit partiküllerinin mikrokapsül duvar

yapılarında varlığı ispat edilmiştir. Bu sonuçlara ilave olarak XPS analiz sonuçlarının

SEM-EDX analizinde elde edilen bulgular ile örtüştüdüğü görülmüştür.

Mikrokapsül uygulanmış pamuklu ve yünlü kumaşların SEM görüntüleri

incelendiğinde emdirme metodu ile pamuklu kumaşlara yoğun bir şekilde

mikrokapsül aplike edildiği ve yapılan uygulamanın yıkamaya karşı kalıcı olduğu

sonucuna varılmıştır. Emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış yünlü

kumaşların SEM görüntüleri kumaş yapısında kapsül varlığını ispat ederken yıkama

sonrasında mikrokapsül varlığında bir miktar azalma olduğunu göstermiştir.

Çektirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış kumaş yapılarında ise daha az

miktarda kapsül varlığı görülmüştür. T-History sonuçlarına göre mikrokapsül içeren

kumaş yüzey sıcaklığı referans kumaşın sıcaklığına göre daha düşüktür. Bu durum

mikrokapsül yapısındaki faz değiştiren maddenin (n-eykosanın) serinletme etkisini

göstermiştir. Bununla birlikte yıkama sayısı arttıkça bu serinletme etkisinin azaldığı

da tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Mikrokapsül, faz değiştiren madde, pamuklu kumaş, yünlü

kumaş, nano çinko oksit, nano kil.

2016, 135 sayfa

v

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

FUNCTIONAL WALLED MICROCAPSULE PRODUCTION FOR TEXTILE

APPLICATIONS

Ebru GENÇ

Süleyman Demirel University

Graduate School of Applied and Natural Sciences

Department of Textile Engineering

Supervisor: Asst. Prof. Dr. Sennur ALAY AKSOY

In this thesis, it was aimed to produce microcapsules for textile applications by

complex coaservation method which is one of the methods in production of

microcapsule and apply the most effective ones among produced microcapsules in

cotton and wool fabrics. For this purpose, at first, it was carried out producing the

heat energy storing microcapsule containing phase changing material. n-Eicosane as

phase change material and chitosan and sodium alginate polymers and nano clay and

nano zinc oxide particles as shell material was used. In the study, different surface

active material were used to investigate the effect of the type of surface active

material on microencapsulation in the production of microcapsules with the same

shell and core. Besides, to functionalize and strength of the shell structure of the

microcapsule, nano clay or nano zinc oxide particles were added into anionic sodium

alginate polymer during microcapsule production process. Manufactured

microcapsules were characterized by analyzing morphology, thermal properties and

chemical structures of them.

Morphology and the particle –size distribution of the microcapsules were analyzed

using optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Thermal

properties of microcapsules such as heat storage temperature and enthalpy were

investigated by differential scanning calorimetry (DSC) and thermal stabilities were

investigated by thermal gravimetric analysis (TGA). Elemental composition of the

microcapsules was studied by scanning electron microscope with energy dispersive

X-ray analysis. Existence of the nano particles adding to the structure of the

microcapsule were evidenced using FT-IR spectroscopy and X-ray photo electron

spectroscopy (XPS) analysis.

In the last part of the study, one of the suitable microcapsules prepared and analyzed

were applied to cotton and wool fabrics using padding and exhaust process. Thermal

properties of the fabrics and durability of the capsules on the fabric were studied to

determine investigate whether the prepared microcapsules are applicable to textiles

or not. The presence, distribution and durability of the microcapsules on the fabric

surface were studied by SEM images. Thermo-regulation properties of the fabrics

were investigated by measuring the surface temperature of the fabrics by thermal

vi

camera. Besides, inflammability property of the fabrics was examined. The flame

retardant properties of the fabrics were also investigated in the study.

In the study, it was concluded that average microcapsule sizes were close to each

other and they showed homogenous distribution, when the optical microscope

images were examined. The sizes of the manufactured microcapsules were

determined between 0.40 and 0.50 µm. According to DSC analysis results,

microcapsules stored heat between 66.1 and 141.1 J/g and this result implied that

microcapsules have high heat storage capacity. TGA analysis results indicated that

microcapsules with chitosan/nano clay shell structure have good thermal stability.

However, it was concluded that increasing amount of nano clay in shell structure did

not promote thermal stability remarkably. The results of FT-IR analysis approved the

presence of nano clay and nano zinc oxide in chitosan/nano clay microcapsules and

chitosan/sodium alginate+ nano clay microcapsules and chitosan/sodium alginate+

nano zinc oxide, respectively. According to the SEM analysis results, it was observed

that spherical shaped and nanometric sized microcapsules were produced. SEM-EDX

analysis results approved the presence of nano clay and nano zinc oxide particles in

the shell structures of the microcapsules. In addition to these results, it was observed

that results of XPS analysis agreed with the findings obtained from SEM-EDX

analysis.

According to the SEM images of the cotton and wool fabrics treated with

microcapsules, it was concluded that padding method provided an intense application

of capsules to cotton fabrics and this application was durable to washing. SEM

images of the microcapsule incorporated wool fabrics by padding method showed the

presence of microcapsules and decreasing microcapsule amount on the fabric after

repeated washings. The less amount microcapsules were detected on the fabric

treated by microcapsules using exhaust process. According to T-History results,

surface temperature of the capsule-applied fabric was less than that of the reference

fabric temperature. This statement indicated that the phase change material (n-

eicosane) has cooling effect on the fabric. In addition to this, it was determined that

this cooling effect decreased as the number of washings increased.

Keywords: Microcapsules, phase change material, cotton fabric, wool fabric, nano

zinc oxide, nano clay.

2016, 135 pages

vii

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans sürecimde tüm çalışmalarımda değerli zamanını benden esirgemeyen,

her aşamada bana yardımcı olan, bilgi birikimi ve tecrübesinden yararlandığım çok

kıymetli danışman hocam Sayın Yrd. Doç. Dr. Sennur ALAY AKSOY’A teşekkür

ve şükranlarımı sunarım.

Çalışmamda DSC analizlerinin ücretsiz olarak yapılmasına olanak sağlayan

Gaziosmanpaşa Üniversitesi Öğretim Üyesi Sayın hocam Prof.Dr. Cemil Alkan’a,

termal kamera analizleri için olanak sağlayan Süleyman Demirel Üniveristesi

Öğretim Üyesi Sayın Doç.Dr. Sibel KAPLAN hocama teşekkürlerimi sunarım.

Tez çalışmam sırasında gerçekleştirdiğim araştırmalarda benden yardımlarını

esirgemeyen kıymetli hocam Sayın Uzman Kasım AKSOY’a teşekkür ederim. Tez

çalışmam boyunca yanımda olan ve desteklerini esirgemeyen arkadaşlarım Sena

DEMİRBAĞ, Selda TÖZÜM, Ceren KARAMAN, Ersin ÇAVUŞLAR ve Mustafa

Can DEMEZ’e çok teşekkür ederim.

Tekstil Uygulamaları İçin Fonksiyonel Duvarlı Mikrokapsül Üretimi başlıklı, SDÜ

BAP 4288-YL1-15 numaralı proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman

Demirel Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Başkanlığına teşekkür ederim.

Her zaman ve her konuda yanımda olan, maddi ve manevi desteğini hiçbir zaman

benden esirgemeyen sevgili aileme de sonsuz teşekkür ederim.

Ebru GENÇ

ISPARTA, 2016

viii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 2.1. Mikrokapsül yapısına ait şematik gösterim ...................................... 6

Şekil 2.2. Mikrokapsüllerin morfolojilerine göre sınıflandırılması ................... 7

Şekil 2.3. Süspansiyon polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi ........................ 8

Şekil 2.4. Emülsiyon polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi ........................... 9

Şekil 2.5. In-situ polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi ................................. 11

Şekil 2.6. Kompleks koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül üretimi ............... 13

Şekil 3.1. FDM’lerin ısı depolama ve yayma şematik gösterimi ...................... 15

Şekil 3.2. Faz değişim maddelerinin sınıflandırılması ..................................... 16

Şekil 3.3. Faz değiştiren maddelerin kullanım alanları..................................... 19

Şekil 3.4. Faz değiştiren mikrokapsül içerikli akrilik lifleri ............................. 22

Şekil 3.5. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül aktarımı ..................................... 23

Şekil 5.1. Emülsiyon sistemi ........................................................................... 40

Şekil 5.2. Mikrokapsül üretim şeması.............................................................. 41

Şekil 5.3. DSC analiz yöntemi ........................................................................ 43

Şekil 5.4. FT-IR spektroskopisi çalışma prensibi ............................................. 44

Şekil 5.5. SEM-EDX cihazına ait görüntü ....................................................... 45

Şekil 5.6. TGA şematik diyagramı .................................................................. 46

Şekil 5.7. Yatay fulard ve fikse cihazlarına ait görüntüler ................................ 47

Şekil 6.1. Mikrokapsül-1 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop görüntüsü

(40x) ve parçacık boyutu dağılım grafiği ......................................... 52

















Şekil 6.10. Mikrokapsül-10 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop

görüntüsü (40x) ve parçacık boyutu dağılım grafiği ....................... 58



Şekil 6.12. Span 20 kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil (1:2) duvarlı

Mikrokapsül-1’e ait DSC eğrisi ..................................................... 60


Mikrokapsül-2’ye ait DSC eğrisi ................................................... 61

Şekil 6.14. Tween 20 kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil (1:2) duvarlı

Mikrokapsül-3’e ait DSC eğrisi ..................................................... 62

ix


Mikrokapsül-4’e ait DSC eğrisi .................................................... 63




Mikrokapsül-6’ya ait DSC eğrisi .................................................. 65


Mikrokapsül-7’ye ait DSC eğrisi .................................................. 66




Mikrokapsül-9’a ait DSC eğrisi .................................................... 68


Mikrokapsül-10’a ait DSC eğrisi .................................................. 69

Şekil 6.22. Tween 20+Tween 40 kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil (1:1)

duvarlı Mikrokapsül-11’e ait DSC eğrisi ....................................... 71

Şekil 6.23. Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7’ye ait TGA

eğrileri .......................................................................................... 73

Şekil 6.24. Mikrokapsül-1 - Mikrokapsül-10 ve çıkış maddelerine ait IR

spektrumları.................................................................................. 75

Şekil 6.25. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/sodyum alginat (2:1)

duvarlı Mikrokapsül-16’ya ait DSC eğrisi ..................................... 77

Şekil 6.26. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/sodyum alginat+nano kil

(2:1:4) duvarlı Mikrokapsül-12’ye ait DSC eğrisi ......................... 78

Şekil 6.27. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/sodyum alginat+nano kil

(2:1:6.6) duvarlı Mikrokapsül-13’e ait DSC eğrisi ........................ 79

Şekil 6.28. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/sodyum alginat+nano

çinko oksit (2:1:4) duvarlı Mikrokapsül-14’e ait DSC eğrisi ......... 80

Şekil 6.29. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/sodyum alginat+nano

çinko oksit (2:1:6.6) duvarlı Mikrokapsül-15’e ait DSC eğrisi ...... 81

Şekil 6.30. Mikrokapsül-16’ya ait TGA eğrisi ................................................. 82

Şekil 6.31. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13’e ait TGA eğrileri .................. 83

Şekil 6.32. Kitosan/sodyum alginat+nano kil duvarlı mikrokapsüller ve çıkış

maddelerine ait IR spektrumları ..................................................... 85

Şekil 6.33. Kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit duvarlı

mikrokapsüller ve çıkış maddelerine ait IR spektrumları ................ 87











Şekil 6.39. Mikrokapsül-12 kodlu mikrokapsüle ait SEM görüntüsü

(30.00 KX-10.00 KX) .................................................................... 92


(30.00 KX-10.00 KX) .................................................................... 92

x


(30.00 KX-10.00 KX) .................................................................... 93


(30.00 KX-10.00 KX) .................................................................... 93


(30.00 KX-10.00 KX) .................................................................... 94

Şekil 6.44. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 XPS analizi ........................... 98

Şekil 6.45. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 XPS analizi ........................... 100

Şekil 6.46. Pamuklu kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri ........................... 102

Şekil 6.47. Pamuklu kumaş 5 yıkama sonrası SEM görüntüleri ....................... 102

Şekil 6.48. Pamuklu kumaş 10 yıkama sonrası SEM görüntüleri ..................... 102

Şekil 6.49. Yünlü kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri ............................... 103

Şekil 6.50. Yünlü kumaş 1 yıkama sonrası SEM görüntüleri ........................... 103

Şekil 6.51. Yünlü kumaş 5 yıkama sonrası SEM görüntüleri ........................... 104

Şekil 6.52. Pamuklu kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri ........................... 105






Şekil 6.58. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş

yüzey sıcaklığının zamana bağlı değişim grafiği ............................ 108

Şekil 6.59. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaş


Şekil 6.60. Çektirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş


Şekil 6.61. Pamuklu kumaşların hava geçirgenlik sonuçlarına ait Kutu

Diyagramı grafiği ......................................................................... 111

Şekil 6.62. Yünlü kumaşların hava geçirgenlik sonuçlarına ait Kutu

Diyagramı grafiği ......................................................................... 113

Şekil 6.63. Yünlü kumaş güç tutuşurluk test görüntüleri ................................. 116

xi

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Çizelge 2.1. Mikrokapsül üretim yöntemleri.................................................... 8

Çizelge 2.2. Kimyasal mikrokapsül üretim yöntemleri .................................... 11

Çizelge 3.1. Faz değiştiren parafinik maddeler ve ısıl özellikleri ..................... 17

Çizelge 5.1. Mikrokapsül üretiminde kullanılan kimyasallar ........................... 35

Çizelge 5.2. Mikrokapsül üretiminde kullanılan yüzey aktif maddeler ............. 37

Çizelge 5.3. Kumaşa ait özellikler ................................................................... 38

Çizelge 5.4. Emdirme ve çektirme yönteminde kullanılan kimyasallara ait

özellikler ..................................................................................... 38

Çizelge 5.5. Üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüller ....................................... 39

Çizelge 5.6. Mikrokapsül uygulanmasında kullanılan kimyasallar ve

kullanım oranları ......................................................................... 47

Çizelge 5.7. Mikrokapsüllerin kumaşlara emdirme metodu ile uygulanma

koşulları....................................................................................... 48

Çizelge 6.1. Mikrokapsüllere ait DSC eğrilerinden elde edilen bulgular .......... 64

Çizelge 6.2. Mikrokapsüllere ait DSC eğrilerinden elde edilen bulgular ......... 70


Çizelge 6.4. Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7 için TGA

analiz sonuçları ............................................................................ 74



Çizelge 6.7. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için TGA analiz sonuçları .... 84

Çizelge 6.8. Mikrokapsül-16 için SEM–EDX analiz sonuçları ........................ 95

Çizelge 6.9. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için SEM-EDX analiz

sonuçları ...................................................................................... 95

Çizelge 6.10. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 için SEM-EDX analiz

sonuçları ...................................................................................... 97

Çizelge 6.11. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için XPS analiz sonuçları ... 98

Çizelge 6.12. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 için XPS analiz sonuçları ... 100

Çizelge 6.13. Pamuklu kumaşlara ait hava geçirgenlik test sonuçları ............... 112

Çizelge 6.14. Yünlü kumaşlara ait hava geçirgenlik test sonuçları ................... 113

Çizelge 6.15. Pamuklu kumaşlara ait güç tutuşurluk test sonuçları .................. 114

1

1. GİRİŞ

Son yıllarda, hızla gelişen teknoloji ve yükselen yaşam standardının neticesi olarak

enerji tüketimi de artmaktadır. Artan enerji tüketiminin mevcut enerji kaynaklarının

tükenmesi problemini doğurması yanında çevreye ve ekonomiye olumsuz etkileri de

dikkate alındığında enerjinin bulunabilirliğini ve sürekliliğini geliştirici yönde

çalışmaların yürütülmesi zorunlu hale gelmektedir. Netice olarak günümüzde,

enerjinin verimli kullanımı ve yenilenebilir enerji kaynakları oluşturup bunları

teknolojik olarak kullanılabilir hale getirme çalışmaları hızla devam etmektedir.

Enerjinin verimli şekilde depolanması ve depolanan enerjinin ihtiyaç doğrultusunda

kullanılmasını sağlayan bazı yöntemler geliştirilmiştir. Termal (ısıl) enerji depolama

yöntemleri enerjinin verimli ve ekonomik kullanılmasını hedefler (Kurt, 2012).

Termal enerji bir maddeyi oluşturan atom veya moleküllerin kinetik ve potansiyel

enerjilerinin toplamı olup, bu enerjilerinde aktarımının sıcaklık farkından kaynaklı ısı

akışıyla gerçekleşmesini sağlamaktadır. Isıl enerjiyi depolamak için termokimyasal,

duyulur ve gizli ısı depolama yöntemleri kullanılmaktadır (Dikici, 2004). Duyulur ısı

depolamada maddenin sıcaklığındaki değişimden faydalanılarak enerji

depolanmaktadır. Gizli ısı depolama da enerji depolanması ise faz değiştirme sonucu

ortaya çıkan gizli ısının depolanması şeklinde gerçekleşmektedir. Faz değişimi

sırasında gizli ısısından faydalanarak ısıl enerjinin depolanmasında kullanılan

malzemelere literatürde faz değiştiren madde denilmektedir (Feldman vd., 1986).

Faz değiştiren maddeler, kullanıldığı ortamda meydana gelen fazla ısıyı depolayıp

ihtiyaç duyulduğunda da geri salan malzemelerdir. Bu durum faz değişimi sırasında

sıcaklığın sabit kalması yanında bu maddelerin dar bir sıcaklık aralığında yüksek

miktarda enerji depolamasıyla sağlanmaktadır (Süpüren, 2007). Faz değiştiren

maddeler erime sıcaklığına bağlı olarak hem ısıtma hem de soğutma amaçlı

kullanılabilmektedir (Feldman vd., 1986).

Bir ısıl enerji depolama türü olan gizli ısı enerjisi (faz değişim enerjisi) depolama ısıl

enerji depolama yöntemleri arasında araştırmaların hız kazandığı alanlardan birisidir.

Solar sistemler, binalar, vb. alanda kullanımı araştırılan gizli ısı depolama

materyallerinin önem kazandığı sektörlerden birisi de tekstil sektörüdür. Gizli ısı

2

depolama materyalleri tekstil sektöründe giysilerde ısıl konforu geliştirmek amacıyla

kullanımı yanında ev tekstil ürünlerinde de konforu artırıcı ve ısı düzenleyici olarak

kullanım alanı bulabilmektedir.

Gelişen teknoloji ve müşteri taleplerindeki değişim ile birlikte tekstil sektöründe de

katma değerli ve farklılık yaratan fonksiyonel ürünler tercih edilmektedir. Bu katma

değeri yüksek ürünlerin üretimi, müşterilerin taleplerini karşılamanın ve

memnuniyetini arttırmanın yanında, üretici firmanın dünyada mevcut pazarlarda

rekabet gücünü arttırmakta ve yeni pazarlar bulabilmesine de olanak sağlamaktadır.

Netice olarak ülkemizde son yıllarda tekstil üreticileri kurdukları Ar-Ge merkezleri

vasıtasıyla yenilikçi ve fonksiyonel ürünler üretebilme çabaları göstermektedirler.

Tekstil ürünlerinden bir taraftan fonksiyonellik ve yenilik beklenirken kaliteden ödün

verilmemekte hatta kalite kavramı ve müşteri memnuniyeti daha da önemli

parametreler haline gelmektedir. Günümüzde, tekstil ürünlerinden beklenen en

önemli kalite parametrelerinden birisi de ürünün kullanıcı konforunu sağlamasıdır.

Konfor kavramı içinde ısıl konfor üzerinde en çok çalışılan alanlardan birisi olup

hammadde tipinden, yüzey oluşturma teknikleri ve hatta bitim işlemlerine kadar pek

çok prosesde ısıl konforun geliştirilmesine veya korunmasına önemle dikkat

edilmektedir. Tekstil materyallerinde ısıl konforu geliştirme kapsamında yapılan

uygulamalardan birisi de bir gizli ısı depolama materyali olan faz değiştiren

maddelerin tekstil materyallerine uygulanmasıdır.

Faz değiştiren maddelerin tekstil ürünlerinde kullanımının amacı sıcaklık

değişimlerine karşı çevre koşullarına ve fiziksel aktiviteye bağlı olarak vücut

sıcaklığında meydana gelen değişiklikleri düşük seviyelere indirmektir. Faz

değiştiren materyal içeren tekstiller, vucuttaki sıcaklık ve çevresel sıcaklık

değişimlerinde ısıyı absorbe ederek bu enerjiyi faz değişim materyalinde

depolamaktadır. Süreklilik gösteren sıcaklık değişimlerinden dolayı tekstil

uygulamaları için faz değiştiren malzemelerin tekrarlanan erime ve katılaşma

değişimlerine karşı dirençli olması beklenmektedir.

Faz değiştiren maddeler doğrudan veya kapsüllenmiş halde kullanılabilirler. Faz

değiştiren maddelerin kapsüllenmesindeki amaç ise maddenin kapsül içinde

3

hapsedilerek faz değişimini kapsül içerisinde gerçekleştirmesini sağlamaktır (Güler

ve Kut, 2011). Kapsüllenmiş faz değiştiren maddelerle birleştirilmiş tekstil ürünleri

günümüzde tekstil endüstrisiyle ilgili pazarda yer bulmaya başlamıştır. Mikrokapsül

haline getirilmiş faz değiştiren materyaller tekstil yanında biyomedikal ve biyolojik

taşıma, inşaat vb. pek çok alanda kullanım olanağı bulmaktadır (Mondal, 2008).

Bu çalışmada kompleks koaservasyon metodu ile faz değiştiren madde olarak parafin

esaslı n-eykosanın farklı duvar yapıları ile kapsüllenmesi amaçlanmıştır.

Mikrokapsül üretiminde farklı yüzey aktif maddeler kullanılarak yüzey aktif madde

türünün mikrokapsülasyona etkisinin araştırılması ve bunun yanı sıra mikrokapsül

yapısını güçlendirmek amacıyla duvar yapıya nano kil veya nano çinko oksit ilave

edilerek kapsülasyon gerçekleştirilmiştir. Çalışmada ayrıca üretilen mikrokapsüller

arasından seçilen kapsül kumaşlara uygulanarak mikrokapsül içeren kumaşlar

karakterize edilmiştir.

4

2. MİKROKAPSÜLASYON VE MİKROKAPSÜLLER

Çalışmanın bu bölümünde mikrokapsülasyon, mikrokapsüller ve tekstil yüzeylerine

uygulanma işlemleri hakkında bilgiler verilmiştir.

2.1. Mikrokapsülasyon

Tekstil ürünlerine fonksiyonel özellikler kazandırmada birçok teknik

kullanılmaktadır. Bitim işlemleri ile fonksiyonel özelliklerin kazandırılması birçok

araştırmacı için en alternatif yaklaşım olarak değerlendirilmektedir. Bu amaçla

kullanılan yeni yöntemlerden biri olan mikrokapsülasyon yöntemi çeşitli uygulama

alanları ile dikkat çekmektedir.

Mikrokapsülasyon ile ilgili ilk çalışmalar tabletlerin draje haline getirilmesiyle

başlamış, 1924 yılında Almanya’da balık yağı, kalsiyum fosfat gibi bazı maddelerin

jelatin ile kapsüllenmesini içeren patent alımı ile devam etmiştir. Mikrokapsül

çalışmalarının bugünkü anlamda başlaması Green ve Schleicher’in kompleks

koaservasyon metodu ile ürettikleri karbonsuz kopya kağıt çalışmasına

dayanmaktadır (Karagönlü, 2011). Bu çalışmalar ilerleyen zamanlarda kozmetik,

ilaç, ziraat ve gıda olmak üzere geniş uygulama alanları bulmuştur (Alvim, 2010).

Mikrokapsül çalışmalarının tekstil sektöründeki uygulamaları ise 1990’larda

başlamaktadır (Nelson, 2002). Mikrokapsülasyon tekniği ile kalıcı koku veren, güç

tutuşur özellikli, sıcaklık ile renk değiştiren, böcek uzaklaştırıcı etkisi olan giysiler ve

vücuda nemlendirici, dinlendirici özellik veren, selilüt oluşumunu engelleyen,

bronzlaşma etkisi veren kozmetik içerikli çorapların üretimi mümkün olmaktadır.

Bunun yanı sıra mikrokapsülle tekstili birleştiren akıllı tekstil uygulamaları ile askeri

alandan spor giysilerine ev tekstilinden tedavi edici özellikteki vücut giysilerine

kadar daha birçok alanda kullanılmaktadır. Mikrokapsülasyon, tekstil mamüllerine

diğer yöntemlerle kazandırılamayacak veya yüksek maliyetli bitim işlemlerinin

vereceği etkileri sunmasından dolayı ilgi çeken ve kullanımı her geçen gün artan bir

teknolojidir (Topbaş, 2011). Bunun yanı sıra mikrokapsülasyon fonksiyonel

işlemlerin etkisinin uzun süre korunması için kullanılan önemli bir araçtır.

5

Mikrokapsülasyon işlemi çeşitli maddelerin katı, sıvı veya gaz halde uygun bir yapı

içerisine mikron boyutlarında tanecikler oluşturmak üzere hapsedilmesidir.

Mikrokapsülasyon sonucu elde edilen ürünlere mikrokapsül adı verilmektedir.

Mikrokapsülasyon işlemi genellikle çekirdek maddenin polimer matrisi içerisine

yerleştirilmesi amacıyla birbirine karışmayan iki sıvıdan oluşan emülsiyon yapı

içerisinde gerçekleştirilir (Alay, 2010).

Mikrokapsülasyon teknolojisinin kullanım amaçları arasında şu sebepler yer

almaktadır:

- Çekirdek maddenin dış çevre ile ilişkisini keserek maddeyi ışık, nem ve

oksijen gibi etkenlerden koruyarak bozulmamasını sağlamak

- Çekirdek maddenin dış çevreye buharlaşmasını azaltarak aroma ve organik

çözücülerin kapsüllenmesini sağlamak

- Çekirdek maddenin parçacık formda hazırlanmasını sağlayarak sıvı maddeleri

kolay taşınabilir hale getirmek

- Toksit maddeler gibi zararlı maddelerin kapsüllenmesi gerektiğinde çekirdek

maddenin daha güvenli olarak kullanılmasını sağlamak

- Çekirdek maddenin varsa kötü tat ve kokusunu maskelemek

- Amaca yönelik ve kademeli olarak madde salınımını gerçekleştirmek

- Tekstil yüzey yapısının özelliklerini etkilemeden kolaylıkla uygulanmasını

sağlamak.

2.2. Mikrokapsüller

Mikrokapsüller, katı, sıvı veya gaz formundaki bir çekirdeğin kabukla kaplanması

sonucu oluşan yapılardır. Yapıdaki etkin madde çekirdek, kaplama maddesi ise

kabuk veya duvar adını almaktadır (Erkmen, 2013). Mikrokapsüller maddelerin

mikroskobik seviyede depolanmasını sağlayarak sıvı ya da gaz formundaki maddenin

de katı olarak daha kolay taşınmasına izin vermektedir (Bansode vd., 2011).

Maddelerin kabuk içerisine kapsüllenmesindeki amaç ise kapsüllenen maddenin

uygun olmayan çevre koşullarına karşı korunmasını sağlamaktır (Alay, 2010;

Demirbağ, 2014).

6

Mikrokapsüllerin boyutları kapsül hazırlanmasında kullanılan yönteme ve maddelere

bağlı olarak 1-1000 µm arasında değişmektedir (Aydın vd., 2011). Mikrokapsüller

boyutlarına göre makrokapsül ve nanokapsül olarak da isimlendirilebilirler. 1000

mikrondan daha büyük olanlar makrokapsül, 1 mikrondan küçük olanlar ise

nanokapsül adını almaktadır (Karagönlü, 2011).

Mikrokapsüller çekirdek ve bir ya da daha fazla kabuk (duvar) maddesi olmak üzere

iki kısımdan oluşmaktadır. Çekirdek madde kapsüllenen ağırlık kısmı, duvar madde

ise çekirdek maddeyi kapsayan ve koruyan kısmıdır. Çekirdek madde çeşitli

niteliklere sahip olabilir. Çekirdek maddeler katı, sıvı damlası, gaz, emülsiyon veya

süspansiyon şeklinde olabilmektedir (Erkmen, 2013). Duvar maddeleri çekirdek

maddeyle reaksiyona girmeden çekirdek maddeye bağlanarak film oluşturabilen

maddelerdir. Duvar maddesi olarak doğal, yarı doğal ve sentetik polimerler

kullanılmaktadır. Mikrokapsül duvar maddesinin dayanıklılık, geçirmezlik ve

esneklik gibi bazı özelliklere sahip olması beklenmektedir (Cosco, 2006; Karagönlü,

2011). Ayrıca duvar maddesinin seçiminde mikrokapsül üretim yöntemi,

kullanılacak çekirdek madde özellikleri ve hangi amaçla kapsülleme yapılacağı gibi

hususlara dikkat edilmelidir. Şekil 2.1’de mikrokapsül şematik yapısı gösterilmiştir.

Şekil 2.1. Mikrokapsül yapısına ait şematik gösterimi (Khadiran vd., 2015)

Morfolojilerine göre mikrokapsüller üç temel sınıfa ayrılmaktadır. Tek çekirdekli

mikrokapsüller duvar maddesi ile sarılmış bir tek çekirdekten, çok çekirdekli

mikrokapsüller ise sürekli faz içerisinde dağılmış birden fazla çekirdekten

oluşmaktadır. Matriks mikrokapsüllerde çekirdek madde duvar yapının içinde

homojen bir şekilde dağılmıştır (Giro-Paloma vd., 2016). Mikrokapsüllerin

morfolojileri üretim yöntemine bağlı olmakla birlikte çekirdek madde, duvar madde

7

ve duvar kalınlığı ile kullanılan katkı maddelerinin etkisi ile farklılık göstermektedir.

Mikrokapsüllerin morfolojilerine göre sınıflandırılması Şekil 2.2’de gösterilmiştir.

Şekil 2.2. Mikrokapsüllerin morfolojilerine göre sınıflandırılması (Giro-Paloma vd.,

2016)

Mikrokapsüllerin yapısında bulunan duvar ve çekirdek maddeler mikrokapsül

kullanım amacına göre tercih edilmektedir. Yaygın olarak kullanılan çekirdek

materyalleri kokular, kozmetikler, aktif enzimler, faz değiştiren maddeler, gıda

maddeleri, ilaçlar ve zirai kimyasallarıdır. Duvar materyali olarak ise organik

polimerik maddelerle birlikte anorganik maddeler de kullanılmaktadır.

2.3. Mikrokapsül Üretim Yöntemleri

Literatür incelendiğinde mikrokapsül üretim yöntemlerinin kimyasal ve fiziksel

olmak üzere iki ana sınıfa ayrıldığı görülmektedir. Mikrokapsül üretim

yöntemlerinde, çekirdek maddenin polimer içerisinde dağılmasını sağlamak amacıyla

birbiri içerisinde karışmayan iki sıvıdan iki fazlı sistemin oluşturulması ilk aşamadır

(Ömeroğulları ve Kut, 2012). Çizelge 2.1’de mikrokapsül üretiminde kullanılan

yöntemler verilmiştir. Mikrokapsülasyon tekniğinin seçiminde kullanılacak olan

çekirdek ve duvar madde özellikleri, istenilen kapsül çapı, duvar materyalin

geçirgenliği ve mikrokapsül kullanım amacı gibi bazı parametreler esas alınmaktadır.

8

Çizelge 2.1. Mikrokapsül üretim yöntemleri (Demirbağ, 2014)

Kimyasal

yöntemler

Fiziksel yöntemler

Fiziko-kimyasal yöntemler Fiziko-mekanik yöntemler

- Süspansiyom

polimerizasyonu

-Emülsiyon

polimerizasyonu

-Dispersiyon

polimerizasyonu

-Ara yüzey

polikondenzasyonu

-In-situ

polimerizasyonu

-Kompleks koaservasyon

yöntemi

-Süperkritik akışkan

yöntemi

-Fotoelektrolit çok tabaka

yöntemi

-Sprey kurutma yöntemi

-Santrifuj yöntemi

-Akışkan yatak yöntemi

-Elektrostatik yöntem

-Sıcak eriyik yöntemi

-Soğutarak kurutma

2.3.1. Kimyasal mikrokapsül üretim yöntemleri

Süspansiyon polimerizasyonu: Süspansiyon polimerizasyonu heterejon

polimerizasyon yöntemi olup, polimerizasyonun başlaması için yağda çözünen

başlatıcının kullanıldığı parçacık birleşmesine dayanan kimyasal mikrokapsül

yöntemidir (Giro-Paloma vd., 2016). Süspansiyon hazırlamak için suda düşük

çözünürlüğe sahip monomerler su içerisinde emülsiyonlaştırıcı ile karıştırılarak

dağıtılırlar. Bu metotta üretilen mikrokapsüller 100 µm’den daha büyük çapa sahip

olurlar (Kebapçı, 2012). Şekil 2.3’de süspansiyon polimerizasyonu ile mikrokaspül

üretimine ait şema verilmiştir. Literatürde son yıllarda süspansiyon polimerizasyonu

ile özellikle parafinik faz değiştiren maddelerin kapsüllendiği çalışmalar mevcuttur

(Ai vd., 2007; Fang vd., 2008; Sánchez-Silva vd., 2010).

Şekil 2.3. Süspansiyon polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi (Giro-Paloma vd.,

2016)

9

Emülsiyon polimerizasyonu: Heterojen polimerizasyon yöntemi olan emülsiyon

polimerizasyonunda reaksiyon ortamının her yerinde tekdüze oluşum söz konusu

değildir (Alay, 2010). Reaksiyon ortamında başlatıcı başlangıçta sulu fazda yer

almaktadır. Yüzey aktif madde konsantrasyonu çok fazla olan bu yöntemde

reaksiyon sıcaklığı zamanla azalmaktadır. Bu metotta karıştırma hızı mikrokapsül

çapını belirleyen en önemli etken olup mikrokapsüller 100 µm’nin altında çapa

sahiptir (Özerdem, 2011). Şekil 2.4’de emülsiyon polimerizasyonu ile mikrokapsül

üretimine ait şema verilmiştir.

Emülsiyon polimerizasyonu kimyasal mikrokapsül üretim yöntemleri arasında halen

çok kullanılan yöntemlerin başında gelmektedir. Bu yöntem kullanılarak

mikrokapsül üretiminin gerçekleştirildiği çalışmalarda poli(metil metakrilat) polimer

duvarlı n-alkan veya yağ asidi çekirdekli mikrokapsül üretimi ile ilgili çalışmaların

yoğun olarak devam ettiği dikkat çekmektedir (Alkan vd., 2009; Chang vd., 2009;

Sarı vd., 2009; Shan vd., 2009; Sarı vd., 2010; Alkan vd., 2011; Shirin-Abadi vd.,

2011; Wang vd., 2014; Qiu vd., 2012a; Qiu vd., 2012b; Sarı vd., 2014; Alkan vd.,

2015; Al-Shannaq vd., 2015; Sarı vd., 2015; Shi vd., 2015). Literatür incelendiğinde,

akrilik reçine grubunda yer alan poli(metil metakrilat)’ın iyi tanımlanmış

çekirdek/duvar yapı sergilediği görülmüştür. Faz değiştiren materyallerin polimetil

metakrilat ile kapsüllenmesinde polimerin şeffaf olması, hafiflik, kolay elde

edilebilirlik, çevre dostu, toksit içermemesi ve düşük maliyet gibi özellikler yer

almaktadır (Wang vd., 2012; Shi, 2015).

Şekil 2.4. Emülsiyon polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi (Giro-Paloma vd., 2016)

Dispersiyon polimerizasyonu: Dispersiyon polimerizasyonunda başlatıcının

üzerinde polimerizasyon başlar ve polimerizasyon ilerlerken oluşan oligomerler

10

çökerek bir araya gelirler. Biraraya gelerek oluşturdukları tanecikler yüzey aktif

madde kullanılarak stabilize edilirler. Emülsiyon polimerizasyonundan farkı,

monomerin sürekli fazda çözünmesi fakat oluşan polimerin çözünmemesidir.

Dispersiyon polimerizasyonu sonucunda üniform tanecik boyutu ile 1-20 µm

arasında çapa sahip mikrokapsüller üretilmektedir (Alay, 2010). Bu yöntemde

başlatıcı monomer, yüzey aktif madde konsantrasyonu, reaksiyon hızı gibi

parametleri kontrol etmek önemlidir (Giro-Paloma vd., 2016). Wang ve arkadaşları

dispersiyon polimerizasyonu yöntemi ile stearik asit içeren poli(metil metakrilat)

mikrokapsüller üretmişlerdir (Wang, vd., 2011).

Ara yüzey polikondenzasyonu: Mikrokapsül üretiminde kullanılan kimyasal

yöntemlerden ara yüzey polikondenzasyon metodunda öncelikle sulu bir faz içinde,

yağ fazında çözünebilen reaktif bir monomer ve çekirdek maddesi içeren organik

fazın emülsiyonlaştırılması ile damlalar oluşturulur. Bu ortama sulu fazda

çözünebilen farklı bir monomer ilave edilerek, iki farklı monomerin duvar maddesi

oluşturmak için misel ara yüzeyinde birbiri ile reaksiyona girmesi sağlanmaktadır

(Kebapçı, 2012). Kardar (2015) çalışmasında izoforon diizosiyonat içeren

mikrokapsül üretimini ara yüzey polikondenzasyon yöntemi ile gerçekleştirmiştir.

Ayrıca literatürde ara yüzey polikondenzasyon polimerizasyonu ile poliüre duvarlı

parafin ve yağ asidi kapsüllenmesi ile ilgili çalışmalara rastlanmaktadır (Cho vd.,

2002; Zou vd., 2004; Liang vd., 2009; Zhang vd., 2009a)

In-situ polimerizasyonu: Bu yöntemde mikrokapsül üretilirken ilk olarak uygun bir

yüzey aktif madde ile karıştırıcı eşliğinde çekirdek maddenin sulu emülsiyonu

oluşturulur. Emülsiyon oluşumundan sonra belirli pH ve sıcaklık şartlarında ön

polimer ilavesi gerçekleştirilir. İşlem sürecinde ön polimerin polimerleşmesiyle

boyutu büyür ve sürekli fazda dispers çekirdek maddenin üzerine çökerek

mikrokapsülasyon gerçekleştirilir (Erkan, 2008). Literatür incelendiğinde in-suti

polimerizasyonunda en çok kullanılan monomerlerin üre formaldehit, melamin

formaldehit ve üre-melamin formaldehit monomerleri olduğu görülmüştür (Zhang

vd., 2004a; Zhang vd., 2004b; Fan vd., 2005; Zhang vd., 2005a; Li vd., 2007; Zhang

vd., 2008; Salaün vd., 2009). Şekil 2.5’de in-situ polimerizasyonu ile mikrokapsül

üretimine ait şema verilmiştir.

11

Şekil 2.5. In-situ polimerizasyonu ile kapsülleme işlemi (Zhang vd., 2008)

Kimyasal mikrokapsül üretim yöntemlerinin avantaj ve dezavantajları Çizelge 2.2’de

özet halinde verilmiştir.

Çizelge 2.2. Kimyasal mikrokapsül üretim yöntemleri (Giro-Paloma, vd., 2016)

Yöntem Avantaj Dezavantaj

Süspansiyon

polimerizasyonu

Reaksiyon ısısının kontrolü

Düşük maliyet

Büyük parçacık boyutu

Birden fazla monomerin

suda çözünmesi

Emülsiyon

polimerizasyonu

Yüksek polimer hızı Yüksek konsantrasyonda

reaksiyona girmemiş

monomer

Dispersiyon

polimerizasyonu

Mikron boyut dağılımı

Tek bir işlem adımı

Ara yüzey

polikondenzasyonu

İyi mekanik direnç Büyük parçacık boyutu

İn-suti

Polimerizasyonu

Mikron ve homojen boyut

dağılımı

Sıkı kabuk

İyi stabilite

Reasksiyon sıcaklık

kontrolü

Reaksiyon pH ayarı

2.3.2. Fiziksel mikrokapsül üretim yöntemleri

Sprey kurutma yöntemi: Fiziksel yöntemle mikrokapsül üretiminin en eski yöntemi

olan sprey kurutmada kapsüllemenın ilk adımı çekirdek maddesini duvar madde

çözeltisinde dağıtmaktır. Çekirdek maddesi olarak suda çözünmeyen yağ, duvar

maddesi olarak da suda çözünen polimerler kullanılmaktadır. Mikrokapsül

üretiminde emülsiyon eldesinden sonraki adım ise elde edilen emülsiyonun sprey

kurutucunun ısıtılmış bölmesine damla formunda beslenmesi adımıdır. Daha sonra

damlacıklar ısıtılmış bölgede hızlı bir şekilde kurutularak mikrokapsül şeklini alması

sağlanmaktadır (Karagönlü, 2011). Bu yöntemle 10-300 µm arasında çapa sahip

12

mikrokapsüller üretilebilmektedir. Sprey kurutma yöntemi uygulama olarak kolay

fakat yüksek ham madde ve işlem maliyeti gerektirmektedir (Çimen, 2007).

Dima ve arkadaşları (2015) yaptıkları çalışmada kitosan, alginat, kitosan/alginat ve

kitosan/inülin malzemelerinin uçucu yağ ile sprey kurutma metoduyla

kapsüllenmesini incelemişlerdir. Mikrokapsül üretiminde sprey kurutma işlemini

emülsiyonların hazırlanmasından altı saat sonra gerçekleştirmişlerdir ve püskürterek

kurutma işleminde giriş hava sıcaklığını 120 °C, çıkış hava sıcaklığını da 70 °C

olarak kullanmışlardır. Çalışma sonucunda alginat ve kitosan/alginat duvar yapılı

mikrokapsüllerin sprey kurutma metodu ile başarılı bir şekilde üretildiği

görülmüştür.

Süperkritik akışkan yöntemi: Geleneksel işleme alternatif olarak ilgi çeken

süperkritik akışkan yönemi ile mikrokapsül üretiminde en çok kullanılan akışkan

bileşikleri CO2, alkanlar ve azot oksitlerdir. Bu bileşikler içerisinde CO2, yüksek

saflıkta elde edilebilmesi, düşük kritik scaklık değerine sahip olması, toksit ve yanıcı

özelliklerinden dolayı en çok tercih edilen süperkritik akışkandır. Süperkritik

akışkanlar, hem sıvıların hem de gazların özelliklerini gösteren ve yüksek sıkıştırılma

kabiliyetine sahip gazlardır. Bu yöntem ile pigmentler, koku ve tat veren maddeler,

vitaminler ve boyalar kapsüllenebilmektedir (Ocak, 2010).

Kompleks koaservasyon yöntemi: Mikrokapsül üretim yöntemlerinin en eskisi

olarak bilinen kompleks koaservasyon yöntemi suda çözünmeyen yağların

kapsüllenmesinde kullanılan en uygun yöntem olarak görülmektedir. Kompleks

koaservasyon, zıt yükler taşıyan hidrofilik polimerlerin birbiri ile etkileşimiyle

çözünürlüğün azalarak kompleks oluşumu sağlaması ve faz ayrışması meydana

gelmesi şeklinde açıklanmaktadır. Zıt yükler taşıyan polimerlerin etkileşimi pH ve

sıcaklık değişmesiyle olmaktadır (Güler, 2010). Bu yöntemdeki en önemli nokta

sistemin pH’nın iki koloidin zıt yüklü olacağı pH aralığında olmasıdır.

Kompleks koaservasyon yöntemi temel olarak üç aşamadan oluşmaktadır. İlk olarak

koaservasyonun oluşmayacağı pH değerinde ve polimerin jelleşme sıcaklığı

üzerindeki bir sıcaklık değerinde taşıyıcı polimer çözeltisi hazırlanır. Çekirdek

madde bu sulu polimer çözeltisi içerisinde dağılıtır. İkinci aşamada sulu polimer

13

çözeltisi içinde çekirdek madde damlacıkları emülsiyon oluşturmaktadır. Emülsiyon

oluşumu mekanik karıştırma ile sağlanmaktadır. Bir polianyon (negatif yükle

yüklenen polimer) emülsiyona eklenir ve emülsiyonun iki polimer tarafından

dengelenmesi sağlanır. Karıştırma devam ederken polimerlerin elektrostatik etkilerle

polimer kompleksi oluşturması için pH ayarlanır. pH ayarlamasıyla sistem

kendiliğinden iki sıvı faza ayrılmaktadır. İlk faz koaservat olarak adlandırılır ve iki

polimerden dolayı oldukça yüksek konsantrasyona sahiptir. İkinci faz denge çözeltisi

olup düşük polimer konsantrasyonuna sahiptir. Bu aşamada polimerler küçük

damlacıklar halindeki çekirdek maddenin yüzeyinde toplanarak mikrokapsül

formunu alırlar ve sıvı koaservat oluştururlar. Bu aşamadan sonra kapsül duvarının

katılaşmasını sağlamak için sistem önce oda sıcaklığına ardından da kabuğun

dayanımını artırmak ve jel bir yüzey oluşturmak için 5-10 °C’ye soğutulmaktadır.

Yöntemin son aşamasında üretilen mikrokapsüller yıkanarak çözeltiden ayrılır ve

kurutulur. Kompleks koaservasyonun oluşmasını sağlayan elektrostatik olmayan

etkileşimler hidrojen bağları, hidrofobik etkileşimler ve kovalent bağlardır

(Karagönlü, 2011; Giro-Paloma vd., 2016). Kompleks koaservasyon yöntemiyle

mikrokapsül üretiminde kullanılacak polimerlerin birbirine göre yük durumu ve

karıştırma hızı dikkate alınması gereken parametlerdendir. Şekil 2.6’da kompleks

koaservasyon metoduyla kapsülleme işleminin şematik gösterimi verilmiştir.

Şekil 2.6. Kompleks koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül üretimi (a: Emülsiyon

oluşum aşaması, b: Zıt yüklü polimerlerin kompleks oluşturması,

c: Polimerlerin çekirdek madde yüzeyinde toplanması,

d: Mikrokapsüllerin stabilizasyonu) (Giro-Paloma vd., 2016)

Literatür çalışmaları incelendiğinde kompleks koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül

üretimi gıda, ilaç, tekstil, kozmetik ve matbaa sektörleri gibi birçok alanda

kullanıldığı görülmüştür. Bu çalışmada mikrokapsül üretimi için kompleks

14

koaservasyon yöntemi kullanılmış olup konu ile ilgili literatür çalışmaları 4. bölümde

ayrıntılı olarak verilmiştir.

15

3. FAZ DEĞİŞTİREN MADDELER VE MİKROKAPSÜLASYONU

3.1. Faz Değiştiren Maddeler

Faz değiştiren maddeler (FDM) faz değişimi sıcaklıklarında ısı regülasyonu sağlayan

maddelerdir (Demirbağ vd., 2013a). Faz değiştiren maddeler faz değişimleri

esnasında gizli ısıyı termal enerji olarak depolamakta ve yaymakta, bu özellikleri ile

termal enerji depolama malzemeleri olarak kullanılmaktadırlar. Maddenin faz

değişimi, belirli bir basınç ve sıcaklık altında, katıdan-katıya, katıdan-sıvıya, katıdan-

gaza ve sıvıdan-gaza şeklinde gerçekleşmektedir (Ceylan, 2010). Ortam sıcaklığı

maddenin erime sıcaklığına kadar yükseldiğinde FDM faz değişimine uğrar ve bu

esnada ısı absorbe eder. Bu işlem tamamlanıncaya kadar sıcaklığı sabit kalır. Madde

faz değişimi işlemi esnasında enerjiyi gizli ısı olarak depolamaktadır. Gizli ısı

maddelerin faz değiştirmesini sağlayan ısıdır. Faz değişimi sırasında maddeye

verilen ya da maddeden alınan ısıya aynı zamanda faz değişim ısısı da denilmektedir.

Faz değişimi endotermik bir olaydır. Tüm maddeler faz değiştirir ve farklı faz

değişim ısılarına sahiplerdir (Okçu, 2011). Şekil 3.1’de faz değiştiren maddelerin ısı

depolaması ve ısı yayması şematik olarak gösterilmiştir.

Şekil 3.1. FDM’lerin ısı depolama ve yayma şematik gösterimi (Karagönlü, 2011)

16

FDM’ler geniş ölçüde enerji depolama ve yayma yeteneğine sahiptir. Literatür

incelendiğinde birçok ısı depolama uygulamasında faz değiştiren madde kullanıldığı

ve piyasada bu tür maddelerin kullanımının geniş yer kapladığı görülmüştür. Isıtma

ve soğutma uygulamalarının verimliliğinin arttırılması amacıyla faz değiştiren

maddelerin ısıl düzenleme özelliklerinden yararlanılmaktadır. Ancak sıvı-gaz

FDM’ler için bu durum söz konusu değildir. Maddelerin sıvıdan gaza geçişleri

sırasında depoladığı enerjinin daha fazla olmasına rağmen gaz faza geçiş sırasındaki

aşırı hacim artışının yüksek basınca neden olması sıvı-gaz FDM’lerin henüz ısı

depolama uygulamasında kullanılmamasına yol açmaktadır (Süpüren, 2007).

3.1.1. Faz değiştiren maddelerin sınıflandırılması

Faz değiştiren maddeler organik ve inorganik olmak üzere iki ana gruba

ayrılmaktadır. NASA raporuna göre en çok bilinen faz değişim maddesi olan su

haricinde sentetik veya doğal olarak 500’den fazla faz değiştiren madde mevcut olup,

bunlar faz değiştirme sıcaklıklarına ve ısı depolama kapasitelerine göre farklı

kategorilere ayrılmıştır (Alay, 2010). Literatüre gören en çok kullanılan faz

değiştiren maddelerin sınıflandırılması Şekil 3.2’de verilmiştir.

Şekil 3.2. Faz değişim maddelerinin sınıflandırılması (Giro-Paloma vd., 2016)

Parafinler: Organik faz değiştiren bileşiklerden olan parafinler genel formülü

CnH2n+2 olan düz zincir hidrokarbonlardır. Parafinlerin yapısındaki karbon sayısı

arttıkça erime ve kaynama sıcaklıkları da artmaktadır. Parafinler ısı depolama ve ısı

düzenleme özellikli mikrokapsül üretiminde en çok tercih edilen maddelerdir. Bu

maddelerin avantajları arasında ucuz ve kolay temin edilebilirlik, toksit etki

17

içermemeleri, ergime gizli ısılarının yüksek olması, kimyasal kararlılıkları, kötü

koku içermemeleri ve yoğunluklarının düşük olması sayılabilir. Parafinlerin bazı

dezavantajları ise kimyasal yapısı iyonik olmadığı için termal iletkenliklerinin düşük

olması ve faz değişimi sırasında fazla hacim değiştirmeleridir. Isı depolama işlevi

olan tekstil ürünlerinde faz değişim maddesi olarak kullanılan parafinlerin karbon

sayısı n=16-21 aralığındadır. Bu faz değişim maddeleri kullanılarak üretilen

mikrokapsül çapları ise genellikle 1-30 µm arasında değişmektedir (Deveci, 2009).

Çizelge 3.1’de parafin esaslı faz değiştiren maddeler ve ısıl özellikleri verilmiştir.

Çizelge 3.1. Faz değiştiren parafinik maddeler ve ısıl özellikleri (Demirbağ, 2014)

Maddeler Kimyasal

formülü

Erime

sıcaklığı (°C)

Katılaşma

sıcaklığı (°C)

Entalpi (J/g)

n-hekzadekan C16H34 18.2 16.2 237.1

n-heptadekan C17H36 22.5 21.5 213.8

n-oktadekan C18H38 28.2 25.4 244.0

n-nanodekan C19H40 32.1 29.0 222.0

n-eykosan C20H42 36.1 30.6 246.3

n-henekosan C21H44 40.5 - 199.9

Yağ asitleri: Organik faz değiştiren madde olan yağ asitleri CH3(CH2)2nCOOH

genel formülüne sahiplerdir. Palmitik asit, laurik asit, kaprik asit-laurik asit

karışımları gibi yağ asitleri gizli ısı enerjisi depolamak için parafin ve inorganik tuz

hidratlarına alternatif malzeme olarak kullanılmaktadırlar (Giro-Paloma vd., 2016).

Yağ asitlerinin erime sıcaklıkları 30-65 °C arasında değişmektedir. Birbirleriyle

kolaylıkla karışabilmektedirler ve büyük çoğunluğunun erime sıcaklığının oda

sıcaklığında veya altında olması yağ asitlerinin FDM olarak kullanılmasını

yaygınlaştırmıştır. Bunun yanı sıra aşırı soğuma olmadan donma özelliğine sahip

olmaları da yağ asitlerinin faz değişim maddesi olarak kullanılma sebepleri

arasındadır. Yağ asitleri faz değişimi sırasında küçük hacim değişimi gösterirler. Yağ

asitlerinin yüksek maliyetli ve düşük ısıl iletkenliğe sahip olmaları dezavantajlarıdır

(Güler, 2010).

Tuz hidratları: Kristal yapıları içinde n mol su bulunduran inorganik faz değişim

maddesi olan tuz hidratlarının genel formülü X(Y)n.mH2O şeklindedir. Tuz

hidratlarının iyonik yapıda olmaları termal iletkenliklerinin iyi olmasını

18

sağlamaktadır. Hidrat tuzları termal enerji depolamada yüksek depolama kapasiteleri

ve yüksek termal iletkenlikleri ile avantajlı sayılırken bozunmalarından dolayı

kullanım ömürlerinin kısa olması gibi devavantaja sahip maddelerdir. Isı depolama

ve yayma sıcaklık aralıkları 20-40 °C olan tuz hidratları tekstil uygulamalarında

kullanılmaktadır (Şahan, 2011).

Literatür incelendiğinde Sence ve arkadaşlarının yaptıkları çalışmada ayak tabanı

gibi vücudun bazı bölgelerini ısıtmak amacıyla kullanılabilecek malzeme üretmek

için faz değişim maddesi olarak tuz hidrat bileşiği kullanmışlardır. Katı haldeki faz

değiştiren madde tuzunun sert olmasından dolayı kullanımını sınırlandırdığını tespit

etmişlerdir. Buna karşın tuzun erime noktasının üzerindeki sıcaklıklara çıkılmaksızın

yüksek miktarda enerjiyi depoladığını belirlemişlerdir (Süpüren, 2007).

3.1.2. Faz değiştiren maddelerin kullanım alanları

Faz değişim maddeleri yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde oldukça kullanılan

malzemelerdir. Faz değişim maddelerinin hem ısıtma hem de soğutma sistemlerinde

kullanılmaya elverişli olması FDM’lerin kullanımının geniş alana yayılmasını

sağlamıştır. Faz değişim teknolojisinin ilk kullanımı 1970’li yıllarda uzay

giysilerinde karşımıza çıkmaktadır. Günümüzde faz değiştiren maddeler birçok

alanda kullanılmaktadır. Faz değiştiren maddeler aşağıdaki alanlarda uygulama

bulabilmektedir:

-gıdaların ısıl korunmasında

-seralarda

-ısıtma ve temiz su üretim sistemlerinde

-soğutma sistemlerinde

-güneş enerjisinin termal depolanmasında

- elektronik parçaların termal korunmasında

-elektronik sistemlerin bulunduğu ortamlarda sabit sıcaklığın sürdürülmesinde

-binalarda pasif depolamada

-tıbbi ve endüstriyel uygulamalarda

-uzay araçlarının termal sistemlerinde

-araçlarda termal konfor sağlanmasında

-tekstil ürünlerinde (Okçu, 2011).

19

Şekil 3.3’de faz değiştiren maddelerin kullanım alanlarında uygulanma yüzdeleri

grafiksel olarak gösterilmiştir.

Şekil 3.3. Faz değiştiren maddelerin kullanım alanları (Giro-Paloma vd., 2016)

Mikrokapsüllenmiş faz değişim maddelerinin tekstilde kullanım amacı ise tekstil

dokusunun içerisindeki ısı akışını düzenleyerek doku etrafında oluşan aktif ısı

yalıtım tabakası etkisi göstermesidir. Bu sırada tekstil materyaline ait diğer

özelliklerinin değişmemesi de bu maddelerin kullanımı açısından olumlu bir

parametredir. Mikrokapsüllenmiş faz değişim maddelerinin ısı yalıtım etkisi

sağlaması tekstil ürününün içinden geçen ısının kontrol edilmesi ve ayarlanması

şeklindedir (Deveci, 2009). Yapıdaki faz değiştiren maddeler tekstil sıcaklık

değişimlerine karşı bariyer etkisi yaparak çevre koşulları ve kullanıcının fiziksel

aktivitesine bağlı olarak vücut sıcaklığında meydana gelen değişimleri minimuma

indirgemektedir. İnsan vücudunda ısı yönetimi genel olarak 15-35 °C arasındadır. Bu

sıcaklık aralığında ısı depolama kapasitesi yüksek malzemeler, tekstil uygulamaları

için uygun olmakla birlikte faz değiştiren maddelerin tekstil ürünlerinde

kullanılabilmesi için yüksek erime ısısına, yüksek ısıl iletkenliğe ve yüksek özgül ısı

kapasitesine sahip olması gerekmektedir. Bunun yanı sıra faz değişim maddesi faz

dönüşümü sırasında en az hacim değişimi ile faz dönüşümünün tekrarlanabilirliğine

sahip olmalıdır. Düşük korozyon ve bozunma eğilimi, zehirli ve yanıcı olmama bu

maddelerin tekstil ürünlerinde kullanılması için dikkate alınması gereken unsurlardır

(Çimen, 2007). Yapılan çalışmalarda birçok araştırmacı için en çok tercih edilen

FDM olarak kullanılacak malzemelerin düz zincirli hidrokarbonlar, hidrat tuzları,

polietilen glikol çeşitleri ve yağ asitleri olduğu görülmüştür (Alay, 2010; Ceylan,

20

2010). Bu çalışmada faz değişim maddesi olarak düz zincirli hidrokarbonların

(parafin) mikrokapsüllenmesi gerçekleştirilmiştir.

Literatürdeki çalışmalar incelendiğinde, mikrokapsüllenmiş faz değişim

maddelerinin sağladığı yalıtımın tekstil ürününün termofizyolojik giysi konforuna

katkısının olduğu görülmüştür (Shime vd., 2001; Pause, 2003; Salaün vd., 2010;

Sanchez vd., 2011; Tözüm vd., 2011; Damjana, 2013; Alay-Aksoy vd., 2015).

Vücudun ısı üretimi normalin üstüne çıktığında tekstil ürününden dış ortama doğru

ısı yayılımı gerçekleşmekte ve bu sırada mikrokapsüllenmiş faz değişim maddeleri

bu aşırı miktardaki ısıyı emerek depolamaktadır. Isının emilmesi ile sıcaklığın

değişmeden sabit kalması sağlanmaktadır. Mikrokapsüllenmiş faz değişim

maddelerinin gizli ısıl kapasiteleri doğrultusunda ısıyı depolamasının ardından erime

tamamlanmakta ve bu noktadan sonra tekstil ürünü sıradan yapı özelliklerine

dönmektedir (Deveci, 2009).

Mikrokapsüllenmiş faz değişim madde ihtiva eden ısı depolayan ve sıcaklık

düzenleyen tekstiller en çok şu tekstillere uygulanmıştır:

-itfaiye üniformaları, askeri giysiler

-uzay giysileri

-günlük giyimde kumaş ve astarlar

-termal iç giyim

-spor giysileri, dağ giysileri

-sıcak veya soğuğa karşı koruyucu başlık ve eldivenler

-ev tekstili, perde ve uyku setleri

-otomotiv iç döşemeleri

-zirai amaçlı tekstiller

-tıbbi tekstiller

Faz değiştiren maddelerin tekstil uygulamaları için bazı yöntemler geliştirilmiş ve bu

yöntemlerin geliştirilmesi için araştırmalar sürdürülmektedir. Mikrokapsülleme

yöntemi, polimer köpük oluşturma yöntemi, kumaşa kaplama yöntemi ve ipliğe

emdirme yöntemi gibi yöntemler faz değiştiren maddelerin tekstil yüzeylerine

uygulanması için kullanılmaktadır (Ceylan, 2010; Güler, 2010; Chen vd., 2014; Fang

vd., 2014).

21

3.2. Faz Değiştiren Maddelerin Tekstil Yüzeylerine Aktarılması

Faz değiştiren maddelerin tekstil yüzeylerine aktarılması lif çekimi esnasında veya

kumaş yüzeyine bitim işlemleri ile gerçekleşmektedir.

3.2.1. Lif çekimi esnasında aktarma

Lif çekimi sırasında faz değiştiren madde mikrokapsülleri polimer çözeltisine ilave

edilmekte ve lif çekim yöntemlerinden kuru veya yaş çekim yöntemleri kullanılarak

mikrokapsül içeren lif üretimi gerçekleştirilmektedir. Bu tür uygulamaların elde

edilen etkinin kalıcı olması ve ard işlem ve proseslerde modifikasyona gerek

duyulmaması gibi avantajları mevcuttur. Brayant ve Colvin ilk olarak 1988 yılında

liflere mikrokapsüllenmiş FDM uygulaması ilgili patent almıştır. Daha sonrasında

farklı araştırmacılar tarafından, mikrokapsüllenmiş FDM yaş lif çekim yöntemi ile

akrilik (Cox, 2001), poliakrilonitril-ko-viniliden klorür (Zhang vd., 2006) esaslı

sentetik liflere uygulanmıştır. Gao ve arkadaşları (2009) ise mikrokapsüllenmiş FDM

içeren akrilonitril-ko-metil akrilat polimeri sentezlemiş ve bunlardan eriyikten lif

çekimi yöntemi ile lif üretimi gerçekleştirmişlerdir. Literatürde, mikrokapsüllenmiş

FDM içeren polietilen cips ve polipropilen liflerin eriyikten lif çekim yöntemi

üretimi ile ilgili çalışmalarda mevcuttur (Leskovšek vd., 2004; Zhang vd., 2005b;

Gao vd., 2009). Bunun yanı sıra özellikle içi boş yapıdaki liflere mikrokapsüller

emdirme yöntemi ile de aktarılabilmektedir (Karagönlü, 2011).

Çalışmalar incelendiğinde faz değiştiren mikrokapsül ihtiva eden liflerin OutlastTM

firması tarafından üretildiği ve piyasaya sunulduğu görülmektedir. Bu lif üretiminde

akrilik ve viskon lifleri ile yaş çekim yöntemine göre çalışılmıştır. Akrilik liflerine

aktarılan mikrokapsüllenmiş faz değişim maddeleri %5-10 yükleme limitinde

kullanılmıştır. Bu limit değerinin üzerine çıkıldığında liflerin fiziksel özelliklerinde

düşüş yaşandığı tespit edilmiştir. Lif arasına yerleştirilen mikrokapsüllerin sınırlı

olmasından dolayı liflerin ısıl kapasiteleri de belli bir sınırda kalmıştır. Şekil 3.4’de

OutlastTM

firması tarafından üretilen mikro faz değişim maddesi içeren akrilik lifleri

görülmektedir (Bryant ve Colvin, 1988).

22

Şekil 3.4. Faz değiştiren mikrokapsül içerikli akrilik lifleri (Outlast, 1988)

3.2.2. Bitim işlemi ile aktarma

Faz değiştiren mikrokapsüller çeşitli aplikasyon yöntemleri ile dokuma, örme,

dokusuz yüzeyli kumaşlar ve giysi formuna aktarılabilmektedir. Kapsüllerin tekstil

materyaline aktarılabilmesi için en çok kullanılan yöntemler emdirme ve kaplama

yöntemi olup, çektirme ve püskürtme yöntemleri de kullanılabilmektedir. Bu

yöntemlerde genel olarak uygulama çözeltisi içerisine mikrokapsüllenmiş faz

değişim maddesi yanında bağlayıcılar, yumuşatıcılar, pigmentler, köpük gidericiler

gibi yardımcı kimyasallar ilave edilmektedir. Yardımcı kimyasallar arasında en çok

kullanılan maddeler bağlayıcı maddeler olup bunların görevi mikrokapsüllerin kumaş

yapısına tutunmasını ve kumaş yüzeyinden kolayca uzaklaşmasını engellemektir.

Mikrokapsüller tekstil materyaline aktarıldıktan sonra kurutma ve/veya fikse

işlemine tabi tutulmaktadır.

Emdirme yöntemi: Emdirme yönteminde mikrokapsül ve bağlayıcı gibi yardımcı

kimyasal maddelerin bulunduğu banyo içerisinden tekstil materyalinin serbest halde

geçirilip ardından materyal üzerindeki fazla çözeltinin sıkma silindirleriyle

uzaklaştırılması ile mikrokapsüllerin kumaşa aktarılması gerçekleştirilmektedir.

Mikrokapsüllerin kumaşa aktarılmasından hemen sonra kurutma işlemi

gerçekleştirilir. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül aktarmada öncelikle tekstil

materyalinin üzerine hangi konsantrasyonda mikrokapsül çözeltisi aktarılacağı tespit

edilmelidir. Bunun yanı sıra tekstil materyalini fularddan geçirme hızı ve silindir

basıncı da hesaplanmalıdır. Şekil 3.5’de emdirme yöntemi ile mikrokapsül

aplikasyonu verilmektedir.

23

Şekil 3.5. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül aktarımı (Başal ve Vahaplar, 2005)

Literatür incelendiğinde farklı tür mikrokapsüllenmiş FDM’in kumaşlara emdirme

metodu ile uygulanması konusunda çalışmaların mevcut olduğu görülmektedir (Shin

vd., 2005; Salaün vd., 2010; Alay vd., 2011a; Alay vd., 2011b)

Püskürtme yöntemi: Bu yöntem mikro faz değişim kapsüllerini içeren çözeltinin

basınçlı hava ile birlikte düzelerden direkt olarak tekstil materyali üzerine

püskürtülmesini içermektedir. Püskürtme işleminden sonra kurutma işlemi

gerçekleştirilir. Mikrokapsüllerin yüzeye düzgün bir şekilde yayılmaması bu

yöntemde karşılaşılan bir dezavantajdır (Deveci, 2009).

Kaplama yöntemi: Kaplama yöntemi ile mikrokapsül aktarımında iki farklı yol

izlenmektedir. Bu metotlardan ilki mikrokapsüllerin kaplama çözeltisi içerisine ilave

edilmesi ve ardından tekstil materyaline aktarılması şeklindedir. İkinci metot ise önce

kaplama çözeltisi ile kaplanan tekstil yüzeyine daha sonra kapsüllerin toz formunda

aktarılmasıdır. Çalışmalar incelendiğinde bu yöntemde emdirme ve püskürtme

yöntemlerine nazaran daha fazla mikrokapsül aktarılmasının mümkün olduğu ancak

hava geçirgenliği ve nem buharı gibi parametrelerde dafa fazla düşüş yaşandığı

görülmüştür (Deveci, 2009). Kaplama metodu ile mikrokapsül kumaşlara

mikrokapsül uygulamasının yaygın bir metot olduğu literatür incelemesi sonucunda

görülebilmektedir (Kim ve Cho, 2002; Chung ve Cho, 2004; Choi vd., 2004; Önder

vd., 2008; Koo vd., 2008).

24

4. KAYNAK ÖZETLERİ

Literatürde farklı kullanım alanlarına yönelik tasarlanmış farklı tür de çekirdek

madde içeren mikrokapsüllerin üretiminin, mikrokapsül üretim yöntemleri arasında

oldukça tercih edilen kompleks koaservasyon metodu ile gerçekleştirildiği

görülmektedir. Bu bölümde kompleks koaservasyon metodu ile mikrokapsülleme

çalışmalarına odaklanılmıştır. Yapılan çalışmaların incelenmesi sonucunda farklı

etken madde içeren mikrokapsüller ile faz değiştiren madde içeren mikrokapsüllerin

üretimine ait bilgiler özet halinde verilmiştir.

İzgü ve arkadaşlarının 1976 yılında yaptıkları çalışmada B tipi jelatin ve bu jelatinin

amin gruplarının süksinik asit anhidriti vasıtasıyla kapatılmasından elde edilen

türevini kullanarak basit koaservasyon ve faz ayrışması koşullarının incelenmesi ile

mikrokapsül üretimi amaçlanmıştır. Elde edilen mikrokapsüllerin çeşitli özellikleri

ve etken maddeyi verme yetenekleri incelenmiş, etken madde olarak sulfisoksazol

kullanılmıştır. Koaservatların oluşması için sistemde bulunması gereken

komponentlerin oranlarını belirlemek için belirli oranda jelatin içeren çözeltiye

% 20’lik sodyum sülfat çözeltisi ilave edilerek 40 °C’de bulanıklığın başlangıcı

gözlenmiştir. Bu işlemler jelatinle çalışmada pH 5.8, 5.2’de ve 4.0’da, jelatin türevi

ile çalışmada 4.0 yapılmıştır. Elde edilen mikrokapsüllerin partikül büyüklükleri

optik mikroskopta tayin edilmiştir ve jelatin türevi ile yapılan mikrokapsüllerin daha

küresel, daha akıcı ve daha tek biçim görünümde olduğu saptanmıştır. Çalışmanın

neticesinde, jelatin molekülleri arasında aldehidlerin yaptığı çapraz bağ oluşumu,

jelatine kıyasla daha az olduğundan jelatin türevinden yapılan mikrokapsüllerde

etken madde çıkışının daha hızlı olduğu gözlemlenmiştir.

Hawlader ve arkadaşları (2000) çalışmalarında kompleks koaservasyon metodu ile

faz değiştiren maddeleri jelatin/arap zamkı polimerlerinden oluşan duvar yapı

içerisine kapsüllenmişlerdir. Çalışmada çapraz bağlayıcı madde olarak ise

formaldehit kullanmışlardır. Kapsüllenmiş FDM’lerin performansını kapsülasyon

oranı, hidrofilite, parçacık boyutu ve enerji depolama kapasitesi açısından

değerlendirilmiştir. Polimerin çekirdek maddeye oranı arttıkça kapsüllenme oranının

arttığını belirlemişlerdir. Daha yüksek bir çekirdek/duvar madde oranının ise

hidrofilliği düşürdüğü sonucuna ulaşmışlardır. Çalışmada üretilen mikrokapsüllerin

25

parçacık boyutunun 50-100 µm arasında değiştiği ve kapsüllenme oranına göre

yüksek ısı depolama ve yayma kapasitesine (20-90 J/g) sahip oldukları belirtilmiştir.

Araştırmacılar, mikroFDMler’in özelliklerine periyodik çalışmanın etkisini

araştırdıkları diğer bir çalışmalarında ise basit koaservasyon metodu ile mikrokapsül

üretmişlerdir. Çalışmanın sonucunda, mikrokapsüllenmiş parafin vaksların

boyutlarının yaklaşık 500 μm, enerji depolama kapasitelerinin 56-58 J/g olduğu ve

100 ısıl devir sonrasında söz konusu mikrokapsüllerin yapılarını, kimyasal

özelliklerini ve ısıl enerji depolama kapasitelerini koruduklarını belirlemişlerdir.

Çalışma neticesinde elde ettikleri bulgulara göre mikrokapsüllerin çabuk boşalan ve

dolan solar enerji depolama sistemleri için uygun olduğunu ifade etmişlerdir.

Övez ve arkadaşları 2002 yılında yaptıkları çalışmada jelatin ve arap zamkı polimer

karışımları kullanarak koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül üretimi

gerçekleştirmişlerdir. Mikrokapsül duvar yapısı için doğal polimer olan jelatin-arap

zamkı ve çapraz bağlayıcı olarak da formaldehit ve formaldehit/üre kullanılmıştır.

Çalışma kapsamında mikrokapsüllerin formaldehit ve formaldehit/üre ile çapraz

bağlı jelatin ve arap zamkı koaservatları ortamındaki davranışları, menekşe, limon ve

şeftali parfümleri kullanılarak ve yalnızca çapraz bağlayıcıların cins ve miktarları

değiştirilerek incelenmiştir. Mikrokapsül çap dağılımını etkileyen parametrelerden,

karıştırma hızı, yağ/su oranı, pH, seyreltme suyu miktarı ve süresi gibi parametreler

sabit tutulmuştur. Yapılan incelemede, parfümlerin mikrokapsül duvarından zamana

bağlı olarak karbon tetra klorür ortamına salınan konsatrasyonları ölçülmüştür.

Çalışma neticesinde elde edilen bulgulara göre, mikrokapsül sisteminde çekirdek

maddeyi oluşturan parfümlerin cinsleri değiştikçe, mikrokapsüllerden karbon tetra

klorür içine salınan parfüm konsantrasyonlarının da zamana bağlı olarak değiştiği

görülmüştür. Formaldehit ve formaldehit/üre çapraz bağlayıcıları ortamında yağ

cinsine göre karşılaştırıldığında yağ salınımının en fazla menekşe parfümü ile

hazırlanmış mikrokapsüllerde en az ise şeftali parfümüyle hazırlanmış

mikrokapsüllerde olduğu görülmüştür. Bu yapısıyla mikrokapsüllenmiş parfümlerin,

kapalı ortamlarda, kirlenmiş havanın hissedilmesinin istenmediği yerlerde

kullanımının uygun olabileceği saptanmıştır.

Hawlader ve arkadaşları (2002) yaptıkları çalışmada faz değiştiren madde olarak

parafinin kapsülasyonu için kompleks koaservasyon metodunu kullanmışlardır.

26

Mikrokapsül duvar madde olarak akasya ve jelatini, çapraz bağlayıcı olarak ise

formaldehit kullanmışlardır. Çalışma kapsamında yüksek bir parafin oranıyla

çalışıldığında yüksek kapsüllenme verimliliği sağlandığı fakat hidrofilliğin azaldığını

gözlemlemişlerdir. Çalışmada sonuç olarak ısı depolama amacıyla kapsüllenen

parafinin yüksek derecede ısı yayma ve depolama kapasitesine sahip olduğu

verilmiştir.

Hawlader ve arkadaşları 2003 yılındaki çalışmalarında ise güneş enerjisi depolama

maddesi olarak kullanmak üzere erime sıcaklığı 60-62 °C olan parafinin kompleks

koaservasyon ve sprey-kurutma metotları ile mikrokapsülasyonunu

gerçekleştirmişlerdir. Koaservasyon yöntemi ile mikrokapsülasyonda duvar maddesi

olarak jelatin ve arap zamkı, çapraz bağlayıcı madde olarak ise formaldehit veya

gluteraldehit kullanmışlardır. Sprey kurutma yöntemiyle mikrokapsülasyonda ise

25000 devirde çalışan Buchi 191 Mini-Spray Dryer kullanılmıştır. Kullanılan çapraz

bağlayıcı maddenin mikrokapsülasyon verimliliğini etkileyen en önemli faktör

olduğu tespit edilmiştir. Sonuçlar 8 ml’nin üzerindeki miktarlarda çapraz bağlayıcı

maddenin kapsülasyon verimliliğini azalttığını göstermiştir. Duvar/çekirdek madde

oranının artmasının kapsülasyon verimliliğini arttırdığı görülmüştür. Emülsiyonun

homojenleşme süresinin kritik bir noktaya (10 dakika) kadar artmasıyla da

kapsülasyon verimliliğinin arttığı görülmüştür. İki farklı metotla üretilen

mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma kapasiteleri DSC ile yüzey morfolojileri

SEM ile analiz edilmiştir. SEM sonuçları iki yöntemle de elde edilen

mikrokapsüllerin üniform bir yapıya ve küresel şekle sahip olduklarını göstermiştir.

DSC sonuçlarında ise sprey kurutma metodu ile elde edilen mikrokapsüllerin

koaserve edilmiş örneklere göre daha düşük bir ısı kapasitesine sahip oldukları

görülmüştür. Her iki yöntem kullanılarak üretilen mikrokapsüllerin çekirdek/duvar

oranına bağlı olarak ısı depolama/yayma değerlerinin 145-240 J/g aralığında yer

aldığı belirlenmiştir.

Özonur ve arkadaşları 2006 yılında yaptıkları çalışmada termal enerji depolamak

amacıyla hindistan cevizi ve yağ asidi karışımının mikrokapsüllenmesi için

koaservasyon yöntemini kullanmışlardır. Mikrokapsül üretiminde üre formaldehit,

melamin formaldehit, b-naftol formaldehit reçineleri ve arap zamkı/jelatin

kullanılmıştır. Mikrokapsüllenmiş faz değiştiren maddenin 29-31 °C sıcaklık

27

aralığında eridiği ve bu aralıkta mikrokapsüllenmemiş hindistan cevizi-yağ asidi

karışımı için faz geçişi olmadığı görülmüştür. Çalışmanın sonucunda jelatin/arap

zamkının hindistan cevizi ve yağ asidi karışımı için en iyi duvar materyali olduğu

sonucuna varılmıştır.

Deveci ve Başal çalışmalarında (2009) kompleks koaservasyon metodunu kullanarak

ipek fibroin ve kitosan ile faz değiştiren madde içeren mikrokapsüller

hazırlamışlardır. Faz değiştiren madde olarak n- eykosan, emülsiyonlaştırıcı olarak

Span 20, çapraz bağlayıcı olarak ise gluteraldehit kullanmışlardır. Mikrokapsül

üretiminde kullanılan ipek proteini/kitosan (SF/CHI) oranının, çapraz bağlayıcı

maddenin yüzdesinin ve n-eykosan maddenin mikrokaspülasyon verimliliği üzerine

etkisini incelemişlerdir. Mikrokapsüllerin boyut dağılımı ve yüzey morfolojisi optik

ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. En yüksek

mikrokapsülasyon verimliliğinin % 1.5 n-eykosan maddesi, % 0.9 çapraz bağlayıcı

madde ve SF/CHI oranının 20 olduğu durumda elde edildiği gözlenmiştir. SF/CHI

oranının 5’ten düşük olduğunda mikrokapsüllerin yoğun, homojen ve gözeneksiz bir

duvara sahip oldukları, SF/CHI oranının 20’den yüksek olduğunda ise

mikrokapsüllerin süngerimsi, kaba bir dış yüzeye ve pürüzsüz bir iç yüzeye sahip

oldukları görülmüştür. SF/CHI oranının ve n-eykosanın artmasının hem

mikrokapsülasyon verimliliğini hem de mikrokapsül boyutunu arttırdığı sonucuna

varılmıştır. Kapsül duvarının mekanik dayanımını arttırmak için ekstra bir tabakanın

gerektiği belirtilmiştir. Düşük n-eykosan içeriğinde çapraz bağlayıcı madde

ilavesindeki artışın mikrokapsül boyutu ve mikrokapsülasyon verimliliğinde pozitif

bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Sonuç olarak çalışmada SF/CHI duvar

sisteminin faz değiştiren bir maddeyi kapsüllemek için kullanılabileceği

kanıtlanmıştır.

Bayes-Garcia ve arkadaşları (2010) yaptıkları çalışmada ısı depolama amacıyla faz

değiştiren maddelerin mikrokapsüllenmesinde koaservasyon yöntemini

kullanmışlardır. İlk koaservasyonda jelatin-arap zamkı, ikinci koaservasyonda

sterilize edilmiş jelatin-arap zamkı ve üçüncü koaservasyonda agar-agar ve arap

zamkı kullanarak üç farklı metotla koaservasyon yöntemini çalışmışlardır. Ürettikleri

mikrokapsülleri DSC, SEM ve optik mikroskop ile incelemişlerdir. SEM sonuçları

üretilen tüm mikrokapsüllerin küresel bir şekle sahip olduklarını fakat agar-agar/arap

28

zamkı ile elde edilen mikrokapsüllerin diğer uygulanan metotlara göre daha pürüzsüz

ve kompakt bir yüzeye sahip olduklarını göstermiştir. Bunun da mikrokapsüllerin

kurutulma işleminin dondurularak yapılmasından kaynaklandığı kanısına

varmışlardır. DSC sonuçlarından sterilize edilmiş jelatin/arap zamkı ve agar-

agar/arap zamkı ile mikrokapsüllenmiş faz değiştiren maddelerin aynı entalpi

değerlerine sahip olduklarını çıkarmışlardır. Çalışmanın sonucunda üç yöntemde de

hazırlanan mikrokapsüllerin enerji depolama için kullanılabilecekleri tespitine

varılmıştır.

Güler ve arkadaşları 2011 yılında yaptıkları çalışmada kompleks koaservasyon

metodunu kullanarak doğal polimerik malzeme olan jelatin-arap zamkı duvar

materyali içerisine yağ asidi ötektik karışımları (kaprik asit-palmitik asit) hapsederek

mikrokapsül eldesi sağlamışlardır. Mikrokapsüllenen faz değiştiren maddelerin ev

tekstili amaçlı kullanılacak % 100 poliester perdelik kumaşa emdirme yöntemi ile

aplikasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada ortamın ısıtma-soğutma yükünün

azaltılması amaçlanmıştır. Çalışmanın devamında mikrokapsüllerin morfolojik ve

kimyasal yapıları ile termal özellikleri SEM, FT-IR ve DSC ile karakterize edilmiştir.

DSC analizleri, % 12.5 konsantrasyona sahip jelatin-arap zamkı duvar maddesinin

yeterli derecede enerji depolama maddesini hapsedebileceğini ortaya koymuştur.

Erime sıcaklığı aralığı (-20)-30 °C ve erime ısısı -272.9 J/g ± 4.7 J/g’dır. FT-IR

spektrumları da kompleks koaservasyon işleminin başarı ile gerçekleştiğini ortaya

çıkarmıştır. Çalışmanın neticesinde mikro faz değiştiren madde uygulanmış

kumaşların kullanıldığı iç ortamda, işlem görmemiş kumaşların kullanıldığı ortama

nazaran 0.5-1.5 °C arasında daha iyi ısıl konfor sağladığı sonucuna varılmıştır.

Dong ve arkadaşları 2011 yılında yaptıkları çalışmada jelatin ve arap zamkını duvar

materyali olarak kullandıkları çalışmalarında nane yağını kompleks koaservasyon

metoduyla kapsüllemişler ve farklı dispersiyon ortamlarında mikrokapsüllerin

salınım oranını araştırmışlardır. Sıcak suda mikrokapsüller önce hızlı bir salınım

yaparken daha sonra yavaş bir salınım yaptıkları ve bunun çekirdek/ duvar materyali

oranı ile ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Mikrokapsüllerin soğuk suda ise 40 gün

boyunca sadece nane yağının % 7’sinin salındığını belirlemişlerdir.

29

Jun-Xiaa ve arkadaşları 2011 yılında yapmış oldukları çalışmalarında tatlı portakal

yağını kapsüllemek için kompleks koaservasyon metodunu kullanmıştır. Çalışmada

duvar materyali olarak soya proteini izolatı (SPI) ve arap zamkı kullanılırken pH,

iyoniklik gücü, SPI/arap zamkı oranı, çekirdek materyalin kapsüllenmesi

araştırılmıştır. Analizler sonucunda SPI/arap zamkı koaservasyonu optimum pH 4

olarak bulunurken iyonik güç arttıkça bu iki biopolimer arasındaki koaservasyonun

azaldığı tespit edilmiştir. Ayrıca en yüksek koaservat verimliliği SPI/arap zamkı

oranı 1:1 iken olduğu belirlenmiştir. SEM görüntü sonuçlarına göre ise boşluksuz

küresel yapıda mikrokapsüllerin üretildiği görülmüştür.

Li ve arkadaşları (2012) yaptıkları çalışmada, jelatin-arap zamkı, poliüretan ve stiren

esaslı kopolimer kabuklar ile çekirdek madde olarak n-oktadekan içeren

mikrokapsüller üretmişlerdir. Mikrokapsüller sırasıyla kompleks koaservasyon, ara

yüzey polimerizasyonu ve süspansiyon polimerizasyonu ile üretilmiştir. Ayrıca dış

duvar olarak poliüretan ve iç duvar olarak stiren-divinilbenzen kopolimer yapısına

sahip yeni bir mikrokapsül üretimi araştırılmıştır. Çalışmada ayrıca

mikrokapsüllenmiş FDM içeren makrokapsülleri bu araştırmada sitren ve

divinilbenzeni hem yardımcı çözücü hem de duvar oluşturucu monomer olarak

kullanmışlardır. Mikrokapsüllerin ve makrokapsüllerin morfolojileri ve yapıları

taramalı elektron mikroskop ve optik mikroskop ile karakterize edilmiştir. Farklı

kopolimer duvarlarının kimyasal yapılarını belirlemek için FT-IR analizi

kullanılmıştır. Faz değişim sıcaklıklarını ve entalpilerini ölçmek için DSC analizi

kullanılmıştır. Mikrokapsül duvarı olarak poliüretan sentezinde 2.4-diizosiyanat

toluen kullanıldığında mikrokapsüllerin erime entalpilerinin 60 J/g’dan düşük olduğu

belirlenmiştir. Öte yandan izoporen diizosiyanat monomeri kullanılarak sentezlenen

PU duvarlı mikrokapsüller ile jelatin/arap zamkı duvarlı mikrokapsüllerin mekanik

özelliklerinin zayıf olduğu belirlenmiştir. Mikrokapsül duvar olarak stiren

divinilbenzen esaslı kopolimer (PSD) ve PU dış duvarlı, stiren divinilbenzen

kopolimer iç duvarlı kompozit (PUSD) yapı oluşturulduğunda mikrokapsül erime

ısılarında çok az fark olduğu ancak morfolojik özellikler açısından PUSD duvarlı

mikrokapsüllerin avantajlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Sonuç olarak PSD duvarlı

mikrokapsüllerin ısıl düzenleyici tekstil ve giyim, ısıl enerji depolama alanlarında

umut verici olacağı sonucuna ulaşılmıştır.

30

Başal ve arkadaşı (2013) çalışmalarında antimikrobiyel ajan içeren mikrokapsüllerin

medikal tekstil ürünlerinde kullanımını geliştirmeyi amaçlamışlardır. Bu amaç

doğrultusunda antibakteriyel özellikteki sarı kantaron yağını kompleks koaservasyon

yöntemi ile kapsüllemişlerdir. Çalışmada duvar materyali olarak ise jelatin ve arap

zamkı kullanılmıştır. Mikrokapsül üretimi sonunda kapsülleme verimi, kapsül boyutu

ve kapsüllerin içerdikleri yağ miktarının etkisini araştırmışlardır. Kapsülleme verimi

ile ilgili olarak sonuçlar değerlendirildiğinde kullanılan yağ miktarının artması ile

kapsülleme veriminin arttığı sonucuna varılmıştır. Kapsül boyutları yağ miktarı

arttıkça daha büyük yağ damlacıklarının oluşmasına bağlı olarak büyüme

göstermiştir. Bunun yanı sıra SEM analizi ile mikrokapsüllerin küresel şekilde ve

pürüzsüz kabuk yapısına sahip oldukları tespit edilmiştir. Çalışmanın neticesinde

işlem koşullarında en yüksek kapsüllenme veriminin elde edildiği 15 ml yağ miktarı,

1.6 ml surfaktan miktarı ve 35 devir/dakika karıştırma hızının optimum şartlar

olduğu tespit edilmiştir.

Butstraen ve arkadaşı 2013 yılında yaptıkları çalışmada kompleks koaservasyon

tekniğini kullanarak mikrokapsülleme gerçekleştirmişlerdir. Mikrokapsüllerin

hazırlanmasında kabuk maddeleri olarak kitosan ve arap zamkı, çekirdek maddesi

olarak ise yağda çözünen kırmızı boya kullanılmıştır. Çalışmada, mikrokapsül

üretiminde emülsiyon oluşumu sırasında etkili faktörleri araştırmışlardır. Bu

faktörleri karıştırma süresi ve hızı, çapraz bağlayıcı etkisi, polimer oranı ve ortam

pH’ı olarak belirlemişlerdir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen analizler sonunda

optimum emülsiyon koşullarının 11.000 devir/dakika hızında ve 15 dakika süresinde

ve pH 3.6’da gerçekleştiğini tespit etmişlerdir. Bunun yanı sıra yüksek kapsülleme

verimi elde etmek için kitosan/arap zamkı oranının 0.25 olması gerektiği sonucuna

varmışlardır. Çalışmada kompleks koaservasyon metodu ile mikrokapsülleme işlemi

gerçekleştirilmiş ve üretim parametrelerine etki eden faktörler araştırılmıştır.

Demirbağ ve arkadaşları (2013b) yaptıkları çalışmada kompleks koaservasyon

metodunu kullanarak ısı depolama özellikli mikrokapsül üretimini amaçlamışlardır.

Çalışma kapsamında jelatin/nanokil duvar materyaline sahip n-eykosan içerikli

mikrokapsül üretimi ve üretilen mikrokapsüllerin termal stabilitesinin araştırılması

hedeflenmiştir. Üretilen mikrokapsülün ısı depolama özelliğini belirlemek amacıyla

DSC analizi, mikrokapsülün morfolojisini belirlemek için ise optik mikroskop ve

31

SEM analizi yapılmıştır. Mikrokapsüllerin üretimi sırasında ilk olarak çekirdek

madde olan n-eykosan yüzey aktif madde yardımıyla jelatin-su polimer çözeltisi

(% 2.5) içerisinde dağıtılarak emülsiyon oluşturulmuştur. Çalışmanın devamında

anyonik karakterli nanokil sulu dispersiyonu emülsiyona ilave edilerek kompleks

oluşumu başlatılmıştır. Son aşamada çapraz bağlama prosesi ile mikrokapsüller stabil

hale getirilmiştir. Mikrokapsülleme sırasında çekirdek/duvar madde oranı 1.5:1

olarak alınmış, üretim hızı 1500 devir/dakika olarak ayarlanmıştır. SEM analiz

sonuçlarına göre küresel taneciklerin oluştuğu görülmüştür. DSC eğrisi

incelendiğinde ise mikrokapsüllerin -91.4 J/g ısı yayarken 103.0 J/g ısı depoladığı

görülmüştür. DSC analizi sonuçlarına göre kompleks koaservasyon metodu ile

mikrokapsül üretiminin başarılı bir şekilde gerçekleştiği ve mikrokapsüllerin 103.0

J/g gibi yüksek ısı depolama kapasitesinin olduğu saptanmıştır.

Kayahan ve arkadaşları 2013 yılında yaptıkları çalışmada antibakteriyel çekirdek ve

duvar maddeleri içeren mikrokapsüllerin hazırlanması ve tekstil yüzeylerine

uygulanabilirliğini araştırmışlardır. Bu doğrultuda kompleks koaservasyon metodu

ile kitosan ve arap zamkı polimerlerini duvar maddesi olarak kullanarak

antibakteriyel özellikte olan karanfil yağını kapsüllemeyi amaçlamışlardır.

Mikrokapsül üretiminde ayrıca çapraz bağlayıcı olarak gluteraldehit ve yüzey aktif

madde olarak Span 20 kullanılmıştır. Çalışmada üretilen mikrokapsüllerin kimyasal

yapıları FT-IR analizi, morfolojileri optik mikroskop ve SEM analizi ile

incelenmiştir. Mikrokapsüllerin antibakteriyel aktivitesi disk difüzyon metodu ile

araştırılmıştır. Araştırmalar sonucunda üretilen mikrokapsüllerin düzgün küresel

şekil ve nano boyutlara sahip oldukları tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra

mikrokapsüllerin gram pozitif bakterilerine karşı antibakteriyel özellikte oldukları

sonucuna varmışlardır. Çalışmanın neticesinde kitosan/arap zamkı duvar yapılı

antibakteriyel mikrokapsül üretiminin kompleks koaservasyon metodu ile başarılı bir

şekilde gerçekleştiği görülmüştür.

Demirbağ ve arkadaşları (2014) yaptıkları çalışmada, kompleks koaservasyon

metodunu kullanarak, nano kil ve nano alüminyum oksit (Al2O3) katkılı jelatin/arap

zamkı ve jelatin/sodyum alginat duvarlı, ısı depolama özellikli mikrokapsül

üretimini amaçlamışlardır. Çalışma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin termal

stabilitesinin araştırılması hedeflenmiştir. Üretilen mikrokapsülün ısı depolama

32

özelliğini belirlemek amacıyla DSC analizi, mikrokapsülün morfolojisini belirlemek

için ise optik mikroskop ve SEM analizi yapılmıştır. SEM analiz sonuçlarına göre

küresel taneciklerin oluştuğu görülmüştür. DSC analizi sonuçlarına göre kompleks

koaservasyon metodu ile mikrokapsül üretiminin başarılı bir şekilde gerçekleştiği ve

mikrokapsüllerin ısıl stabilitelerinin nano materyal katkısız mikrokapsüllere göre

daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Ayrıca nano materyal katkılı mikrokapsül

uygulanmış kumaşların güç tutuşur özelliğe sahip oldukları tespit edilmiştir.

Yang ve arkadaşları 2015 yılında yaptıkları çalışmada kompleks koaservasyon

metodunu kullanarak haşhaş tohumu yağını kapsüllemeyi amaçlamışlardır. Çalışma

kapsamında duvar materyali olarak arap zamkı ve jelatin bunların yanı sıra

mikrokapsül üretiminde sodyum hidroksit, asetik asit, gluteraldehit ve ethanol

kullanılmıştır. Yang ve arkadaşları bu çalışmada üç farklı duvar oranı (arap

zamkı/jelatin) ile kapsüllenme verimliliğini incelemişlerdir. Ayrıca ürettikleri

mikrokapsülleri SEM, FT-IR, DSC, TGA ve X-ışını kırınım (XRD) analizleri ile

karakterize etmişlerdir. Çalışma neticesinde arap zamkı/jelatin oranının 1:3 olarak

kullanıldığında mikrokapsüllerin küresel şekle ve pürüzsüz yüzeye sahip oldukları

tespit edilmiştir. Sonuç olarak kompleks koaservasyon metodu ile kapsüllenen

haşhaş tohumu yağının uzun süreli depolamada kapsül içerisinde korunduğu

sonucuna varılmıştır.

Xioa ve arkadaşı 2015 yılında yaptıkları çalışmada kompleks koaservasyon

yöntemini kullanarak stirallil asetat çekirdek maddesini, jelatin ve arap zamkı duvar

maddelerini kullanarak kapsüllemeyi amaçlamışlardır. Ayrıca analiz sonuçlarının

kıyaslanması adına stirallil asetat çekirdek, jelatin/arap zamkı duvar yapıda

mikrokapsül ile sadece duvar yapıdan oluşan çekirdek madde ilavesiz mikrokapsül

üretimini gerçekleştirmişlerdir. Mikrokapsüller, çağraz bağlayıcı olan

transglutaminaz kullanılarak ve duvar madde oranları 1:1 alınarak üretilmiştir.

Üretimini gerçekleştirdikleri mikrokapsüllerin morfolojilerini optik mikroskop ve

SEM, termal özelliklerini TGA analizi ile incelemişlerdir. Ayrıca FT-IR analizi ve

XRD yöntemi ile mikrokapsül çekirdek ve duvar yapılarındaki değişimleri

araştırmışlardır. Çalışma sonucunda % 1.35 duvar konsantrasyonu ile 2.23 g stirallil

asetat kullanıldığında kapsüllenme verimliliğinin % 80.6, yağ yükleme kapasitesinin

de % 66.2 olduğu tespit edilmiştir. TGA analiz sonuçlarına göre üretilen

33

mikrokapsüllerin yüksek ısıl stabiliteye sahip oldukları, SEM analiz sonuçlarına göre

de küresel formda ve pürüzsüz yüzeye sahip oldukları görülmüştür. Ayrıca FT-IR

analiz sonuçlarına göre mikrokapsül yapısındaki jelatin, arap zamkı ve stirallil

asetatın yapılarında değişim olmadığı, XRD analizi ile de çekirdek maddenin duvar

materyalleri ile kaplandığı belirlenmiştir. Çalışma neticesinde jelatin ve arap

zamkının kompleks koaservasyon yöntemi ile mikroenkapsülasyonunda yüksek

kapsüllenme verimliliği ile ısıl kapasite elde edilebileceği sonucuna varmışlardır.

34

5. MATERYAL VE YÖNTEM

Tez kapsamında öncelikle faz değiştiren madde olarak n-eykosan içeren

mikrokapsüllerin kompleks koaservasyon yöntemiyle sentezi gerçekleştirilmiştir.

Çalışmada mikrokapsül duvar materyalleri ve yüzey aktif madde türlerinin

kapsülasyon ve kapsül özelliklerine etkileri araştırılmıştır.

Tez çalışması kapsamında üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerden morfolojileri,

kimyasal yapı ve ısıl özellikleri tekstil uygulamaları için en etkili özelliğe sahip

mikrokapsüller belirlenmiştir.

Çalışmanın ikinci aşamasında ise üretimi gerçekleştirilen ve analiz sonuçlarına göre

seçilen örnekler pamuklu kumaşlara emdirme ve çektirme yöntemi, yünlü kumaşlara

ise emdirme yöntemi ile uygulanmıştır. Bu aşamada kumaş yapısındaki mikrokapsül

varlığı ve mikrokapsüllerin yıkamaya karşı direnci karakterize edilmiştir.

5.1. Materyal

Çalışmada mikrokapsül çekirdek maddesi olarak ısı depolama özelliğine sahip faz

değiştiren madde olarak n-eykosan kullanılmıştır. Mikrokapsül üretiminde duvar

materyalleri olarak kitosan ve sodyum alginat polimerleri tercih edilmiştir. Katyonik

polimer olarak kitosan polimeri, anyonik polimer olarak ise sodyum alginat polimeri

kullanılmıştır. Ayrıca bir grup mikrokapsüller için anyonik sodyum alginat polimeri

yerine anyonik nano kil partikülleri ikinci duvar materyali olarak kullanılmış ve

kitosan/nano kil duvarlı mikrokapsül üretimi gerçekleştirilmiştir. Diğer grup

mikrokapsüller için ise anyonik polimer içerisine nano kil veya nano çinko oksit

partikül ilavesi ile duvar yapısı fonksiyonelleştirilmiştir. Mikrokapsül üretim

aşamasında emülsiyon oluşturmak amacıyla Span 20, Span 80, Tween 20, Tween 40

ve Tween 80 olmak üzere farklı kimyasal yapıdaki non-iyonik yüzey aktif maddeler

kullanılmıştır. Bu yüzey aktif maddelerin özellikleri farklı kimyasal yapı ve farklı

hidrofilik-lipofilik dengeye (HLB) sahip olmalarıdır. Span 20, Span 80, Tween 20,

Tween 40 ve Tween 80 sırasıyla 8.6, 4.3, 16.7, 15.6 ve 15.0 hidrofilik/lipofilik

değerlerine sahiptirler. Mikrokapsül duvar yapısının stabilizasyonu amacıyla çapraz

35

bağlayıcı olarak ise gluteraldehit kullanılmıştır. Çizelge 5.1’de mikrokapsül

üretiminde kullanılan kimyasallara ait bilgiler verilmiştir.

Çizelge 5.1. Mikrokapsül üretiminde kullanılan kimyasallar

Kimyasal Adı Kimyasal Yapısı Firma

Adı

Kullanım

Amacı

Kitosan

Acros

Organics

Duvar

materyali

Sodyum alginat

Sigma

Aldrich

Duvar

materyali

Nano kil ≤ 25 micron Sigma

Aldrich

Duvar

materyali

Nano

çinko oksit

20-30 micron Sigma

Aldrich

Duvar

materyali

n-eykosan

(%99) Alfa

Aesar

Çekirdek

materyali

Gluteraldehit

(%2,5)

Sigma

Aldrich

Çapraz

bağlayıcı

Tanik asit

Sigma

Aldrich

Nötralizasyon

Kitosan; doğal bir biyopolimer olup karides, pavurya ve ıstakoz gibi kabukluların dış

iskeletlerinin asıl bileşenini oluşturan kitinin demineralizasyon, deproteinizasyon,

dekolarizasyon ve deasetilasyon aşamalarını içeren kimyasal prosesleri sonucu ticari

olarak elde edilir (Uçan vd., 2013). Kitosan yapısındaki hidroksil ve amin reaktif

grupları kolayca kimyasal modifikasyona uğrayabilmekte ve kitosanın mekanik ve

fiziksel özellikleri ile çözünürlüğünü değiştirmektedir. Kitosan son yıllarda gıda, tıp,

ziraat ve tekstil sektörüne kadar pek çok alanda kullanılmaktadır. Kitosanın

biyopolimer olarak cilde temas halinde kullanılan ürünlerin fabrikasyonunda

kullanımıyla pek çok sentetik mamulde mevcut olan toksik etki gibi yan etkilerin

ortadan kaldırılması sağlanabilmektedir.

36

Sodyum alginat; yapısında karboksil ve hidroksil grupları içeren doğal bir

polisakkarit olarak toksit içermeyen, biyouyumlu, biyobozunabilir ve biyoyapışma

özelliklerine sahip bir polimerdir (Yaldızlı ve Gürdağ, 2014). Sodyum alginat düşük

maliyeti ile avantaj sunmasının yanında, pH duyarlı, fizyolojik koşullar altında

parçalanabilir yapı ile de pek çok alanda kullanılmaktadır (Uçan ve Mercimek,

2013). Günümüzde, gıda teknolojisinin yanı sıra tıp, eczacılık, kozmetik, tekstil ve

kağıt endüstrisinde de kullanılmaktadır.

Nano kil; yapısında mineral ile birlikte kalker, silis ve demiroksit bulunduran

tabakalı bir yapıya sahiptir. Tetrahedral ve oktahedral olmak üzere iki temel yapıdan

oluşan nanokiller aktif maddenin homojen dağılımı ve kontrollü salımını

sağlamaktadır. Nano kil, nano boyutta olup tabakalı yapısı, farklı kimyasal bileşenler

ihtiva etmesi ve ucuz olmasından dolayı birçok alanda kullanılmaktadır (Ateş, 2011).

Nano çinko oksit; inorganik bir malzeme olarak son yıllarda birçok araştırmacı

tarafından farklı alanlarda kullanılmaktadır. Nano çinko oksit kristal yapıya sahiptir.

Geniş bant aralığına sahip yarıiletkenliği, yüksek mekanik ve termal kararlılığı,

düşük fiyatı, elektriksel özellikleri ile nano çinko oksit farklı uygulama alanlarında

kullanıma sahiptir (Li vd., 2015).

Çalışmada mikrokapsül üretim aşamasında emülsiyon oluşturmak amacıyla

kullanılan farklı kimyasal yapıya ve HLB değerine sahip yüzey aktif maddelere ait

bilgiler Çizelge 5.2’de verilmştir. Yüzey aktif maddelerin hidrofil (baş) ve hidrofob

(kuyruk) kısımlarının birbirine göre dengesini gösteren hidrofilik/lipofilik denge

değeri maddenin su veya yağ fazındaki çözünürlüklerini etkilediğinden çalışmada

HLB değerleri farklı yüzey aktif maddeler tercih edilerek yüzey aktif maddenin

kapsüllemeye etkisi araştırılmıştır.

37

Çizelge 5.2. Mikrokapsül üretiminde kullanılan yüzey aktif maddeler

Kimyasal adı Kimyasal yapısı HLB değeri

Span 20

Sorbitan monolaurat

8.6

Span 80

Sorbitan monopalmitat

4.3

Tween 20

PEG-20 Sorbitan monolaurat

16.7

Tween 40

PEG-20 Sorbitan monopalmitat

15.6

Tween 80

PEG-20 Sorbitan monooleat

15.0

Mikrokapsül üretiminde pH ayarlamak için asetik asit (% 2’lik) ve sodyum karbonat

kullanılmıştır.

Çalışmanın diğer aşamasında üretimi gerçekleştirilen farklı duvar materyalleri ve

oranlarını içeren bir türdeki mikrokapsül seçilerek kumaşa uygulanmıştır.

Mikrokapsüllerin kumaşa uygulanması sırasında ön terbiye işlemleri tamamlanmış

ve boyanmamış pamuklu dokuma kumaş ve yün kumaş kullanılmıştır. Çizelge 5.3’de

kumaş özellikleri verilmiştir.

38

Çizelge 5.3. Kumaşa ait özellikler

Ham madde Çözgü sıklığı veya

çubuk/cm

Atkı sıklığı veya

sıra/cm

Gramaj (g/m2)

% 100 pamuk 57 çubuk/cm 40 sıra/cm 122 g/m2

% 100 yün 40 çubuk/cm 40 sıra/cm 153 g/m2

Çalışmada mikrokapsüllerin kumaşa uygulanması aşamasında emdirme yöntemi ve

çektirme yöntemleri tercih edilmiştir. Emdirme ve çektirme yönteminde kullanılan

bazı kimyasallar ve kullanım amaçları Çizelge 5.4’de verilmiştir.

Çizelge 5.4. Emdirme ve çektirme yönteminde kullanılan kimyasallara ait

özellikler

Kimyasal adı Firma adı Kullanım amacı

Perapret booster XLR BASF Çapraz bağlayıcı

Perapret PU new BASF Katalizör

Perrustol VNO Rudolf Yumuşatıcı

Çalışmanın son aşamasında mikrokapsül uygulanmış kumaşların yıkamaya karşı

dayanımını incelemek amacıyla pamuklu ve yünlü kumaşların yıkaması

gerçekleştirilmiştir. Yıkama esnasında standart ECE fosfatsız deterjan kullanılmıştır.

5.2. Yöntem

5.2.1. Mikrokapsül üretimi

Mikrokapsül üretimi kompleks koaservasyon yöntemi ile gerçekleştirilmiştir.

Mikrokapsülleme yöntemlerinin en eskisi olan kompleks koaservasyon yönteminde

farklı yüklere sahip iki kolloid kullanılmaktadır. Yöntemde, hidrofilik kolloidin sulu

çözeltisi içerisine farklı yükteki ikinci kolloid ilave edilerek kolloidlerin çekirdek

madde etrafında toplanması ile mikrokapsülasyon gerçekleştirilmektedir. Bu

çalışmada, mikrokapsül üretiminde duvar yapısını iki farklı polimer oluştururken

nano kil veya nano çinko oksit partikülleri ilavesiyle duvar yapısının

fonksiyonelleştirilmesi ve termal dirençlerinin artırılması araştırılmıştır. Çalışma

kapsamında çekirdek madde olarak n-eykosan içeren kitosan/(sodyum alginat+nano

kil) ve kitosan/(sodyum alginat+nano çinko oksit) duvarlı mikrokapsül üretimi

39

gerçekleştirilmiştir. Çizelge 5.5’de üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerin içeriği

detaylı olarak verilmiştir.

Çizelge 5.5. Üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüller

Mikrokapsül adı Mikrokapsül duvar

materyali ve

miktarı

Mikrokapsül

çekirdek yapısı ve

miktarı

Mikrokapsül

üretiminde

kullanılan

emülsiyonlaştırıcı

türü ve miktarı

Mikrokapsül 1

Kitosan/nanokil

0.6 g/1.2 g

n-eykosan

2.7 g

Span 20

1.5 ml

Mikrokapsül 2 Kitosan/nanokil

0.6 g/1.2 g

n-eykosan

2.7 g

Span 80

1.5 ml


0.6 g/1.2 g

n-eykosan

2.7 g

Tween 20

1.5 ml


0.6 g/1.2 g

n-eykosan

2.7 g

Tween 40

1.5 ml

Mikrokapsül 5 Kitosan/nanokil 0.6 g/1.2 g

n-eykosan 2.7 g

Tween 80 1.5 ml

Mikrokapsül 6 Kitosan/nanokil 0.6 g/0.6 g

n-eykosan 1.8 g

Span 20 1.5 ml


0.6 g/0.6 g

n-eykosan

1.8 g

Span 80

1.5 ml


0.6 g/0.6 g

n-eykosan

1.8 g

Tween 20

1.5 ml


0.6 g/0.6 g

n-eykosan

1.8 g

Tween 40

1.5 ml


0.6 g/0.6 g

n-eykosan

1.8 g

Tween 80

1.5 ml


0.6 g/0.6 g

n-eykosan

1.8 g

Tween 20+tween 40

1 ml+1 ml

Mikrokapsül 12 Kitosan/sodyum

alginat+nanokil

0.6 g/0.3 g+ 1.2 g

n-eykosan

3.15 g

Span 80

1.5 ml


alginat+nanokil

0.6 g/0.3 g+ 2 g

n-eykosan

4.35 g

Span 80

1.5 ml

Mikrokapsül 14 Kitosan/sodyum alginat+nanoçinko

oksit

0.6 g/0.3 g+ 1.2 g

n-eykosan 3.15 g

Span 80 1.5 ml

Mikrokapsül 15 Kitosan/sodyum alginat+nanoçinko

oksit

0.6 g/0.3 g+ 2 g

n-eykosan 4.35 g

Span 80 1.5 ml


alginat

0.6 g/0.3 g

n-eykosan

1.35 g

Span 80

1.5 ml

40

Çalışmada mikrokapsül üretimi SDÜ Tekstil Mühendisliği Laboratuarı’nda bulunan

Wise Stir HS-50-A marka su sirkülasyonlu emülsiyon sistemi kullanılarak

gerçekleştirilmiştir. Şekil 5.1’de mikrokapsül üretiminde kullanılan cihaz görüntüsü

verilmiştir.

Şekil 5.1. Emülsiyon sistemi

Mikrokapsül üretiminin ilk aşamasında parafin esaslı çekirdek madde n-eykosan;

nano kil-su, sodyum alginat-su, sodyum alginat+nano kil-su veya sodyum

alginat+nano çinko oksit-su polimer çözeltisi içerisinde yüzey aktif madde ilavesi ile

disperge edilmiş ve emülsiyon oluşturulmuştur. Daha sonra hazırlanan emülsiyona

katyonik karakterli polimer (kitosan) çözeltisi ilave edilmiş ve pH polimerlerin

elektrolit olduğu 4-4.5 aralığına ayarlanmıştır. Bu aşamadan sonra polimer-polimer

kompleks oluşumu başlatılmış ve yaklaşık olarak 90 dakika karıştırılarak reaksiyon

devam ettirilmiştir. Ardından sodyum karbonat ilavesi ile pH 9’a ayarlanarak

kompleks oluşumu durdurulmuştur. Mikrokapsül üretiminin son aşamasında

reaksiyon ortamının ısısı 5 °C’ye soğutulup 1.5 ml çapraz bağlayıcı (gluteraldehit)

ilavesi yapılarak mikrokapsüllerin stabil hale gelmesi sağlanmıştır. Belirli bir süre

karıştırıldıktan sonra % 5’lik tanik asit çözeltisi mikrokapsül çözeltisine ilave

edilerek 10 saat bekletilmiştir (Demirbağ, 2014). Yıkama, süzme ve kurutma

işlemleri ile mikrokapsül üretimi tamamlanmıştır. Mikrokapsül üretiminde çekirdek

madde/duvar madde oranı 1.5/1 olarak alınmış ve 3000 devir/dakika karıştırma

hızında çalışılmıştır. Şekil 5.2’de kompleks koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül

üretimine ait iş akış şeması verilmiştir.

41

Şekil 5.2. Mikrokapsül üretim şeması

Karıştırma;

3000 d/dak,

20 dakika

Çapraz bağlayıcı

ilavesi

Karıştırma; 5 °C

pH 9, 3000 d/dak,

15 dakika

Buz içerisine

yerleştirme

Karıştırma;

3000 d/dak, 30 dakika

Sodyum karbonat

ilavesi

Karıştırma;


Karıştırma - 15 dak.

Emülsiyonlaştırıcı

Emülsiyon 50 °C;

3000 d/dak 30 dak

Kitosan

çözeltisi+asetik asit

pH 3-4 Koaservasyon; pH 4


4

Karıştırma;

3000d/dak, 5dakika

Sodyum karbonat

ilavesi

Destile su ilavesi

100 ml

Anyonik polimer

çözeltisi, 50°C

Çekirdek madde

Tanik asit ilavesi

10 saat bekleme

Yıkama- Süzme

Kurutma

42

Bu çalışmada polikatyon olarak kitosan polimeri, polianyon olarak ise sodyum

alginat polimeri veya anyonik ikinci bileşen olarak kitosan polimerleri kullanılmıştır.

İki polimerin faz ayrımı pH 4’de gerçekleştirilmiştir. Ayrıca mikrokapsül duvar

yapısının termal direncine katkısının incelenmesi amacıyla inorganik kil ve çinko

oksit nano partikülleri duvar yapıya ilave edilmiştir. Böylelikle kompozit yapıda

mikrokapsül üretilmiştir. Netice olarak çalışma kapsamında çekirdek madde olarak

n-eykosan içeren kitosan/nano kil, kitosan/sodyum alginat, kitosan/(sodyum

alginat+nano kil) ve kitosan/(sodyum alginat+nano çinko oksit) duvar yapılı

mikrokapsül üretimi gerçekleştirilmiştir.

5.2.2. Mikrokapsül karakterizasyonu

Çalışma kapsamında mikrokapsüllerin karakterizasyonu için Optik Mikroskop,

Diferansiyel Taramalı Kalorimetre, Fourier Dönüşüm Infrared Spektroskopisi,

Taramalı Elektron Mikroskobu, Taramalı Elektron Mikroskobu-Enerji Dağılımlı X-

Işınları, Termogravimetrik Analiz, X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi analizi

metotları uygulanmıştır.

5.2.2.1. Optik mikroskop

Çalışma sonucunda elde edilen mikrokapsüllerin morfolojilerinin değerlendirilmesi

Süleyman Demirel Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği Bölüm Laboratuarı’nda

bulunan Motic marka optik mikroskop ile gerçekleştirilmiştir. Optik mikroskop ile

40x ve 10x büyütme oranlarında görüntüler alınıp incelenmiştir.

5.2.2.2. DSC analizi

Çalışma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin gizli ısı depolama kapasitelerini

belirlemek amacıyla DSC analizleri yapılmıştır. DSC analizinde numune

soğutulurken, ısıtılırken veya sabit sıcaklıkta tutulurken soğurulan ya da salınan

enerji miktarı ölçülmektedir. Bu analiz yönteminde iki adet numune kabı

bulunmaktadır. Numune kabının birinde analiz edilecek numune bulunurken diğerine

referans numune yerleştirilmektedir. Referans madde ve numune aynı anda ısıtılarak

43

eşit sıcaklıkta olmaları sağlanır ve bu sırada numuneye verilen ısı izlenir (Kök,

2006). Şekil 5.3’de DSC analiz yöntemi şematik olarak verilmiştir.

Şekil 5.3. DSC analiz yöntemi (Gündoğar, 2010)

Çalışma kapsamında ölçümler Erciyes Üniversitesi Teknoloji Araştırma ve

Uygulama Merkezi ile Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi,

Kimya Bölümü’nde bulunan Perkin Elmer marka DSC cihazı kullanılarak 10 °C/d

ısıtma/soğutma oranında, (-10)-(+80) °C aralığında azot atmosferinde

gerçekleştirilmiştir.

5.2.2.3. FT-IR analizi

FT-IR analiz yöntemi ışığın infrared yoğunluğuna karşı dalga sayısını ölçen bir

kimyasal analitik yöntemdir. Bu yöntem ile moleküler bağ karakterizasyonu

gerçekleştirilmektedir (Kılıç ve Karahan, 2010). Numune karakterizasyonu için

kızılötesi ışın kullanılmaktadır. Kızılötesi ışık yayan kaynaktan numuneye ışın

yollanır ve bu ışınların bir kısmı numune tarafından soğurulurken bir kısmı

geçirilmektedir. Analizler hem geçirilen hem de soğurulan ışınlara göre

yapılabilmekte ve buna göre veriler dedektörden okunmaktadır. Şekil 5.4’de FT-IR

analizi çalışma prensibi verilmiştir.

44

Şekil 5.4. FT-IR spektroskopisi çalışma prensibi (Turhan, 2008)

Çalışmada mikrokapsüllerin yapısında bulunan etken maddelerin varlıklarının

belirlenmesi için FT-IR analizi yapılmıştır. FT-IR analizleri Süleyman Demirel

Üniversitesi Deneysel ve Gözlemsel Öğrenci Araştırma ve Uygulama Merkezi’nde,

Perkin Elmer Spektrum BX cihazında KBr pellet yöntemiyle gerçekleştirilmiştir.

FT-IR analizleri KBr pellet tekniği ile 4 cm-1

çözünürlükte, 4000-400 cm-1

orta

infrared bölgesinde 2 cm-1

aralıklar ile 16 sayısıyla gerçekleştirilmiştir.

5.2.2.4. SEM analizi

Mikrokapsüllerin morfolojik, yapısal özelliklerinin belirlenmesi amacıyla taramalı

elektron mikroskobu ile görüntüleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. SEM’de

görüntü oluşumu; elektron demetinin incelenen örneğin yüzeyi ile yaptığı fiziksel

etkileşim sonucunda ortaya çıkan sinyallerin toplanması ve incelenmesi prensibine

dayanmaktadır (Taek, 2009). Çalışma kapsamında SEM analizleri Erciyes

Üniversitesi Teknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi’nde bulunan Leo 440

Computer Controlled Digital cihazı ile gerçekleştirilmiştir. Numuneler analiz

öncesinde iletken malzemeyle kaplanarak incelenebilir hale getirilmiştir.

5.2.2.5. SEM-EDX analizi

Mikrokapsüllerin elementsel bileşimlerinin incelenmesi için taramalı elektron

mikroskobu vasıtasıyla enerji dağılımlı X-ışınları analizi gerçekleştirilmiştir. SEM-

45

EDX analizi örnek üzerine taramalı bir elektron demeti düşürülmesi esasına

dayanmaktadır. Numune yüzeyine yüksek enerjili elektronlar çarpmasıyla numune

yüzeyindeki bazı elektronlar kopmaktadır. Bu kopan elektronlar çekirdeğe yakın

orbitallerden kopmuşsa atomlar kararlılıklarını kaybederler. Tekrar kararlı hale

geçebilmek için dış orbitallerdeki elektronlar boşalan pozisyonları doldurmaktadırlar.

Bu esnada belli bir miktar enerji kaybetmek zorunda kalan elektronların kaybettiği

enerji X-ışını şeklinde ortaya çıkmaktadır. Ortaya çıkan X-ışınlarının enerjisi ve

dalga boyu karakteristik özelliği ortaya koymaktadır. Numuneden kaynaklananan X-

ışınları yarı iletken dedektör tarafından algılanmakta ve iletkenlik bandına geçen

elektronlar elektrik sinyaline dönüştürülmektedir. Çalışma kapsamında numunelerin

elementel analizleri Tübitak Bursa Test ve Analiz Laboratuvarı’nda Bruker marka

SEM-EDX cihazında gerçekleştirilmiştir. Şekil 5.5’de analizde kullanılan cihaz

görüntüsü verilmiştir.

Şekil 5.5. SEM-EDX cihazına ait görüntü

5.2.2.6. TGA analizi

Termogravimetrik analiz, numune kütlesinin kontrollü bir atmosfer ortamında

numunenin sıcaklığına ve zamana göre ölçülmesi esasına dayanmaktadır. TGA ile bir

örneğin bileşenleri, bozunma davranışı ve kimyasal kinetiği incelenebilmektedir.

Termogravimetrik analiz cihazında, hassas analitik terazi, fırın, fırın sıcaklığını

46

kontrol edici ve programlayıcı ile bir kaydedici bulunmaktadır. Kaydedici; numune

kütlesinin sıcaklığa karşı grafiğini çizmektedir (Topa, 2010). Şekil 5.6’da TGA

şematik diyagramı verilmiştir.

Şekil 5.6. TGA şematik diyagramı (Topa, 2010)

Çalışma kapsamında TGA analizleri Mehmet Akif Üniversitesi Bilimsel ve

Teknoloji Uygulama ve Araştırma Merkezi’nde Seiko SII TG/DTA 7200 cihazında

0-450 °C aralığında, 10 °C sıcaklık artışında ve azot gazı atmosferinde


5.2.2.7. XPS analizi

X-Ray fotoelektron spektrometresi, elektronları enerjilerine göre sınıflandıran

materyallerin yüzeyleri hakkında kimyasal bilgi elde etmek için kulanılan yüzey

analiz tekniğidir. XPS, yüzeyde mevcut olan atomların iç kabuklarındaki enerji

seviyelerinde bulunan elektronların fotoelektrik olay sonucu uyarılması mantığına

dayanmaktadır. XPS analizinde çekirdek elektronlarının enerjisi, her elementte farklı

olduğu için elde edilen spektrum malzeme yüzeyinin elementel bileşimi hakkında

bilgi vermekle birlikte elementin kimyasal çevresi ve yükseltgenme durumu

hakkında da açıklayıcı olmaktadır (Akçalı ve Oktav-Bulut, 2012). Çalışma

kapsamında XPS analizleri Orta Doğu Teknik Üniveristesi Merkez Laboratuarı’nda

PHI 5000 VersaProbe cihazında gerçekleştirilmiştir.

http://www.bayar.edu.tr/

47

5.2.3. Mikrokapsüllerin kumaşlara aktarılması

Çalışma kapsamında üretilen mikrokapsüllerin kumaşa aktarımı emdirme yöntemi ile

gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde, tekstil yüzeyi mikrokapsül ve yardımcı

kimyasalları içeren banyo içerisinden geçirilip ardından üzerindeki fazla çözeltinin

sıkma silindirleriyle uzaklaştırılmasıyla mikrokapsüllerin kumaşa aktarımı

sağlamaktadır. Emdirme işlemi Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği

Bölüm Laboratuarı’nda bulunan Ataç-FY 350 Laboratuvar Tipi Yatay Fulard ve

Werner Mathis Marka DHE Model Laboratuvar Buharlı Fikse Cihazı cihazları

kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Şekil 5.7’de cihazlara ait görüntüler verilmiştir.

Şekil 5.7. Yatay fulard ve fikse cihazlarına ait görüntüler

Çalışmada ilk olarak n-eykosan çekirdekli kitosan/nano kil duvar materyallerine

sahip Mikrokapsül-2 homojen dağılım gösterecek şekilde saf su içerisinde yüksek

devirli homojenizatörde yaklaşık olarak 10.000 devir/dakika hızda karıştırılmıştır.

Mikrokapsüllerin kumaşlara kalıcı şekilde bağlanması amacıyla mikrokapsül-su

çözeltisi içine çapraz bağlayıcı ve yardımcı kimyasal olarak katalizör ve yumuşatıcı

ilave edilerek bir süre daha karıştırılmaya bırakılmıştır. Mikrokapsüllerin kumaşa

uygulanmasında kullanılan kimyasallar ve miktarları Çizelge 5.6’da verilmiştir.

Çizelge 5.6. Mikrokapsül uygulamasında kullanılan kimyasallar ve kullanım oranları

Kimyasal adı Kullanım amacı Kullanılan miktar

Perapret booster XLR Çapraz bağlayıcı 60 g/L

Perapret PU new Katalizör 6 g/L

Perrustol VNO Yumuşatıcı 60 g/L

48

Hesaplamalar 350 g/L kapsül konsantrasyonu üzerinden yapılmıştır. İstenilen flotte

oranının sağlanabilmesi için kumaşlar fulard banyosunda 2 bar basınç uygulayan

silindirler arasından 2 m/dk hızla geçirilerek emdirme işlemi gerçekleştirilmiştir.

Emdirme işlemi tamamlanan kumaşlara 80 °C’de 5 dakika kurutma ve 150 °C’de 1

dakika fikse işlemi uygulanarak mikrokapsüllerin kumaşlara aktarımı

tamamlanmıştır. Çizelge 5.7’de mikrokapsüllerin kumaşlara emdirme metodu ile

uygulanması için kullanılan koşullar verilmiştir.

Çizelge 5.7. Mikrokapsüllerin kumaşlara emdirme metodu ile uygulanma koşulları

Kumaş türü Mikrokapsül

konsantrasyonu

Emdirme şartları Ön kurutma ve

fikse şartları

Pamuklu 350 g/L 2 bar basınç

2 m/dk hız

80 °C, 5 dakika,

150 °C,1 dakika

Yünlü 350 g/L 2 bar basınç

2 m/dk hız

80 °C, 5 dakika,

150 °C, 1 dakika

Çalışmada ayrıca mikrokapsüllerin kumaşa aktarılmasında çektirme yöntemi de

kullanılmıştır. Bu yöntemde de emdirme metodu ile kapsül uygulanması sırasındaki

konsantrasyonlar kullanılmıştır. Bu amaçla, çektirme yönteminde % 35

konsantrasyonda kapsül içeren sulu karışıma % 6 konsantrasyonda yumuşatıcı, % 6

konsantrasyon çapraz bağlayıcı ve % 0.6 konsantrasyonda katalizör ilave edilmiştir.

Hazırlanan karışım pamuklu kumaşlara 1:20 flotte oranında uygulanmıştır.

Uygulama Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölüm

Laboratuarı’nda bulunan Gryowash yıkama makinasında 30 °C’de 30 dakika sürede

gerçekleştirilmiştir. Bu işlemden sonra kumaş 80 °C’de 5 dakika ön kurutma ve

150 °C’de 1 dakika fikse işlemine tabi tutulmuştur.

5.2.4. Kumaş karakterizasyonu

Çalışma kapsamında mikrokapsül uygulanmış kumaşların özelliklerinin belirlenmesi

amacıyla Taramalı Elektron Mikroskobu, Termal History analizleri ile Hava

Geçirgenlik ve Güç Tutuşurluk testleri uygulanmıştır. Ayrıca mikrokapsüllerin

kumaştaki kalıcılığını incelemek amacıyla yıkamaya karşı dayanıklılığı test

edilmiştir.

49

5.2.4.1. Taramalı elektron mikroskobu

Çalışma kapsamında kumaşların yapısında bulunan mikrokapsülleri görüntülemek

amacıyla taramalı elektron mikroskobu analizi uygulanmıştır. SEM görüntüleri ile

kumaş yapısındaki mikrokapsül dağılımı incelenerek, kumaş morfolojisindeki

değişim de değerlendirilmiştir. Bunun yanı sıra mikrokapsül uygulanmış kumaşların

1-5 ve 10 kez yıkama tekrarları yapılarak yıkama sonrası kumaştaki mikrokapsül

varlığı da incelenmiştir. Çalışmada SEM analizleri İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

Malzeme ve Araştırma Laboratuarı’nda bulunan Philips XL 30S FEG cihazında


5.2.4.2. Kumaş yıkama

Kumaşlardaki mikrokapsül kalıcılığının incelenmesi amacıyla TS EN ISO 105 C 06

A15 standartına göre kumaşlara yıkama işlemi uygulanmıştır. Mikrokapsül

uygulanmış kumaşlar Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölüm

Laboratuarı’nda bulunan Gryowash yıkama makinasında 1, 5, 10, 20 ve 30 kez

yıkamaya tabi tutulmuştur. Yıkama sıcaklığı 40 °C, yıkama süresi 30 dakika olarak

ayarlanmış ve yıkamada 4 g/L ECE (fosfatsız) standart yıkama deterjanı

kullanılmıştır. Numuneler yıkandıktan sonra oda sıcaklığında kurutulmuştur.

5.2.4.3. Termal history analizi

T-history analizi ile değişken sıcaklık ortamında kumaşların yapılarındaki faz

değiştiren madde ile ilişkili olarak ısı düzenleme (Thermo-regulation) etkisi gösterip

göstermedikleri araştırılmıştır. T-history analizi için tasarlanmış T-History sistemi

kullanılmıştır. Sistem bir termal kamera (Fluke Ti100 Thermal Imager) ve iç

sıcaklığı termostata bağlı, 40 watt’lık bir lamba ile ayarlanan yalıtımlı poliüretan bir

kutudan oluşmaktadır. Sistemde soğutulmuş ortamda (0 °C) kondisyonlanmış kumaş

numunleri iç sıcaklığı 40 °C’ye ayarlanmış kapalı poliüretan kutu içerisine

yerleştirilmekte ve kamera ile kumaş yüzey sıcaklığı ölçülmektedir. Ölçümler 15

dakika boyunca devam ettirilmekte ve her 30 saniyede bir ölçülen sıcaklık

kaydedilmektedir. Aynı ölçümler mikrokapsül içermeyen referans kumaş ve

mikrokapsül uygulanmış numune kumaş için tekrar edilmekte ve kaydedilen sıcaklık

50

değerlerinden zamana karşı sıcaklık değişim grafikleri elde edilmektedir. Test

sonrası numune ve referans kumaş yüzey sıcaklık değerleri karşılaştırılmaktadır.

Netice olarak, iki kumaş yüzey sıcaklığı arasındaki fark numune kumaşın yapısındaki

mikrokapsülün içerdiği faz değiştiren maddenin erimesi sırasında soğuracağı ısı ile

ilişkilendirilmektedir.

5.2.4.4. Hava geçirgenlik testi

Hava geçirgenliği, kumaşın içerisinden havanın hangi oranda geçebileceğinin

ölçüsüdür. Hava geçirgenliği 100 mm2’lik alandan bir saniyede geçen hava hacminin

milimetre olarak ifadesidir. Çalışmada Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil

Mühendisliği Bölüm Laboratuarı’nda bulunan Textest FX3300 hava geçirgenlik test

cihazı kullanılmıştır. Mikrokapsül uygulanmış kumaş numuneleri TS 391 EN ISO

9237 Tekstil Kumaşlarda Hava Geçirgenliği Tayini standartına uygun olarak test

edilmiştir. Kumaş numuleri 20 cm2’lik test başlığı kullanılarak 100 kPa basınç

altında yüzeyinin 10 farklı bölgesinden teste tabi tutulmuştur.

5.2.4.5. Güç tutuşurluk testi

Çalışma kapsamında mikrokapsül uygulanmış kumaşların güç tutuşurluk testleri

Süleyman Demirel Üniversitesi Tekstil Mühendisliği Bölüm Laboratuarı’nda

bulunan BV AFC Auto marka 45° eğimli güç tutuşurluk test cihazında ASTM

D1230-94 standartına göre gerçekleştirilmiştir. Bu testin amacı 45º eğimli konumda

tutuşturulan numunelerde, numunenin tutuşma süresini ve yanma davranışını tayin

etmektir. Kumaş numuneleri 50 mm x 150 mm boyutlarında 5 kez teste tabi

tutulmuştur. Güç tutuşurluk testi sonunda test edilen numumelerin yanma sürelerinin

aritmetik ortalamaları alınarak bu değerler yorumlanmıştır.

51

6. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

Çalışmada, faz değişim maddesi olan n-eykosan çekirdekli, nano partiküller ilave

edilmiş kitosan/sodyum alginat duvarlı ısı depolama özellikli mikrokapsüllerin

üretimi ve tekstil yüzeyine uygulanması amaçlanmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde

farklı tür yüzey aktif maddeler kullanılarak aynı duvar yapılı mikrokapsül üretimi

gerçekleştirilmiş ve kapsüllenmeye yüzey aktif madde türünün etkisi

değerlendirilmiştir. Ayrıca kitosan/nano kil oranının kapsüllenmeye etkisi de

araştırılmıştır. İkinci olarak ise farklı oranlarda nano kil ve çinko oksit partiküller

anyonik duvar polimeri içerisine ilave edilerek üretilmiş kitosan/sodyum

alginat+nano kil veya kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit mikrokapsülleri

incelenmiştir.

6.1. Mikrokapsüllere Ait Test ve Analiz Sonuçları

Bu bölümde, farklı duvar yapılı, n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllerin morfolojik,

kimyasal ve termal özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. Sonuçların

yorumlanmasında literatür bulgularından faydalanılmıştır.

6.1.1. Kitosan/nano kil duvar yapısına sahip mikrokapsül analiz sonuçları

Mikrokapsül üretimi sırasında farklı kimyasal yapıya sahip yüzey aktif maddelerin

kullanıldığı kitosan/nano kil duvar yapısına sahip n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere ait optik mikroskop, diferansiyel taramalı kalorimetre,

termogravimetrik ve FT-IR spektroskopisi analiz sonuçları bu bölümde

verilmektedir.

6.1.1.1. Optik mikroskop analizi ve parçacık boyutu ölçüm sonuçları

Üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerin optik mikroskop görüntüleri alınarak

morfolojileri incelenmiştir. Bunun yanı sıra optik mikroskop görüntülerinden

yararlanılarak mikrokapsüllerin ortalama büyüklükleri belirlenmiştir. Şekil 6.1’de

yüzey aktif madde olarak Span 20’nin kullanıldığı, kitosan/nano kil oranının (1:2)

olduğu, kitosan/nano kil duvarlı n-eykosan çekirdekli Mikrokapsül-1’e ait optik

52

mikroskop görüntüsü ve mikrokapsüllerin ortalama parçacık büyüklükleri verilmiştir.

Optik mikroskop görüntüleri ve parçacık boyut dağılım grafiği incelendiğinde,

mikrokapsüllerin homojen boyut dağılımı sergiledikleri ve ortalama 0.42 µm boyuta

sahip oldukları görülmektedir. Optik mikroskop görüntüsü mikrokapsüllerin düzgün

küresel morfolojiye sahip olduklarını açıkça göstermektedir.

Şekil 6.1. Mikrokapsül-1 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop görüntüsü (40x)

ve parçacık boyutu dağılım grafiği

Şekil 6.2’de yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı kitosan/nano kil

oranının (1:2) olduğu Mikrokapsül-2’ye ait optik mikroskop görüntüsü ve

mikrokapsüllerin ortalama büyüklükleri verilmiştir. Görüntülerden mikrokapsüllerin

boyutlarının genellikle 0.25 µm civarında yoğunlaştığı ve küresel bir morfolojiye

sahip oldukları belirlenmiştir. Mikrokapsüllerin ortalama büyükleri ise 0.41 µm

olarak tespit edilmiştir.

53

Şekil 6.2. Mikrokapsül -2 kodlu mikrokapsüle ait optik mikroskop görüntüsü (40x)


Şekil 6.3’de yüzey aktif madde olarak Tween 20’nin kullanıldığı kitosan/nano kil

oranının (1:2) olduğu Mikrokapsül-3’e ait optik mikroskop görüntüsü ve

mikrokapsüllerin ortalama parçacık boyutu dağılım grafiği verilmiştir. Optik

mikroskop görüntülerinden küresel şekilli ve düzgün yüzeyli kapsüllerin varlığı

görülebilmektedir. Mikrokapsüllerin homojen boyut dağılımı sergiledikleri ancak

kümelenme eğilimi gösterdikleri görülmektedir. Bunun yanı sıra mikrokapsüllerin

ortalama parçacık boyutu 0.53 µm olarak tespit edilmiştir.



54

Şekil 6.4’de verilen Mikrokapsül-4’e (yüzey aktif madde olarak Tween 40’ın

kullanıldığı kitosan/nano kil oranının (1:2) olduğu) ait optik mikroskop görüntüsü ve

boyut dağılım grafiği incelendiğinde, küresel morfolojili mikrokapsüller dikkat

çekmekle birlikte mikrokapsüllenmenin gerçekleşmediği polimer yapıların varlığına

da rastlanmaktadır. Buna göre söz konusu mikrokapsüller için mevcut üretim

parametre ve koşullarında kapsüllenme verimliliğinin düşük olduğu sonucuna

ulaşılabilir. Yapılan ölçümler sonucunda mikrokapsüllerin ortalama parçacık

büyükleri 0.28 µm olarak tespit edilmiş ve mikrokapsül parçacık boyut dağılımın

homojen olduğu sonucuna ulaşılmıştır.



Şekil 6.5’de yüzey aktif madde olarak Tween 80’nin kullanıldığı kitosan/nano kil

oranının (1:2) olduğu Mikrokapsül-5’e ait optik mikroskop görüntüsü ve

mikrokapsüllerin ortalama boyut dağılım grafiği verilmiştir. Mikroskop görüntüleri

incelendiğinde mikrokapsül boyutlarının birbirine yakın olduğu ve kapsüllerin

küresel formda olduğu görülmektedir. Yapılan ölçüm ve hesaplamalar sonucunda da

mikrokapsüllerin homojen boyut dağılımı sergiledikleri ve ortalama parçacık

boyutunun ise 0.38 µm olduğu belirlenmiştir.

55



Şekil 6.6’da yüzey aktif madde olarak Span 20’nin kullanıldığı, kitosan/nano kil

oranının (1:1) olduğu Mikrokapsül-6’ya ait optik mikroskop görüntüsü ve parçacık

boyut dağılım grafiği verilmiştir. Optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde

mikrokapsüllerin küresel yapıya sahip oldukları belirlenmiştir. Boyut dağılım

grafiğine göre ise mikrokapsüllerin ortalama büyükleri 0.43 µm olarak tespit edilmiş

ve parçacıkların homojen boyut dağılımı sergiledikleri belirlenmiştir.



Şekil 6.7’de yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı, kitosan/nano kil

oranının (1:1) olduğu Mikrokapsül-7’ye ait optik mikroskop görüntüsü ve kapsül

56

parçacık boyut dağılım grafiği gösterilmiştir. Optik mikroskop görüntülerine göre,

mevcut mikrokapsül parçacıkları ile birlikte mikrokapsül üretiminin gerçekleşmediği

polimer yapılarının varolduğu sonucuna ulaşılmıştır. Mikrokapsüller birbirinden

bağımsız bir halde solüsyon içerisinde yüzmektedir. Mikrokapsüllerin ortalama

büyükleri 0.42 µm olarak tespit edilirken parçacıkların homejen dağılım

sergiledikleri belirlenmiştir.



Şekil 6.8’de Mikrokapsül-8’e ait optik mikroskop görüntüsü ve parçacık boyut

dağılım grafiği verilmiştir. Söz konusu mikrokapsüller yüzey aktif madde olarak

Tween 20 kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil oranının (1:1) olduğu

mikrokapsüllerdir. Optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde, mikrokapsüllerin

homojen boyut dağılımında ve küresel formda oldukları görülmektedir. Boyut

dağılım grafiğine göre ise mikrokapsüllerin ortalama 0.46 µm boyuta sahip oldukları

ve boyutların homojen dağılım sergilediği sonucuna ulaşılmıştır.

57



Şekil 6.9’da yüzey aktif madde olarak Tween 40’ın kullanıldığı, kitosan/nano kil

oranının (1:1) olduğu Mikrokapsül-9’a ait optik mikroskop görüntüsü ve parçacık

boyut dağılım grafiği verilmiştir. Görüntüler incelendiğinde mikrokapsüllenmenin

gerçekleşmediği polimer yapıların varlığı gözlenmekle bereber mikrokapsül üretimi

gerçekleştiği de görülmektedir. Mikrokapsüller küresel formda olup birbirinden

bağımsız olarak solüsyonda yüzmektedir. Mikrokapsüllerin ortalama büyükleri 0.28

µm olarak tespit edilmiş ve partiküllerin homojen boyutlu oldukları belirlenmiştir.



58

Şekil 6.10’da gösterilen yüzey aktif madde olarak Tween 80’nin kullanıldığı,

kitosan/nano kil oranının (1:1) olduğu Mikrokapsül-10’a ait optik mikroskop

görüntüsüne göre üretilen mikrokapsüllerin küresel formda olduğunu

anlaşılmaktadır. Parçacık boyut dağılım grafiğine göre ise homojen boyut dağılımına

sahip mikrokapsüllerin üretilebildiği belirlenmiştir. Mikrokapsüllerin ortalama

büyükleri 0.30 µm olarak tespit edilmiştir.



Şekil 6.11’de duvar materyali olarak kitosan polimerinin ve nano kilin, yüzey aktif

madde olarak Tween 20+Tween 40’ın aynı proseste birlikte kullanıldığı,

kitosan/nano kil oranının (1:1) olduğu n-eykosan çekirdek yapıdaki

Mikrokapsül-11’e ait görüntüler verilmiştir. Optik mikroskop görüntüleri küresel

formlu, düzgün yüzeyli mikrokapsül üretiminin gerçekleştiğini göstermektedir.

Parçacık boyut dağılım grafiği ise mikrokapsüllerin ortalama büyüklerinin 0.44 µm

olduğunu ve boyut dağılımının homojen olduğunu göstermektedir.

59



Optik mikroskop görüntüleri ve parçacık boyut dağılım grafikleri incelendiğinde aynı

duvar ve çekirdek materyaline sahip mikrokapsüllerin üretimi sırasında farklı türde

yüzey aktif maddelerin aynı proseste kullanıldığı Mikrokapsül 1-5 ile kitosan/nano

kil oranı daha düşük (1:1) olarak kullanılmış Mikrokapsül 6-10 kıyaslandığında;

üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerin ortalama büyüklüklerinin birbirine yakın

olduğu görülmektedir. Bunun yanı sıra üretim prosesinde kullanılan yüzey aktif

madde türünün mikrokapsül morfolojilerinde önemli derecede bir değişim

sağlamadığı tespit edilmiştir. Parçacık boyut dağılım grafikleri üretilen

mikrokapsüllerin boyutlarının homojen olduğunu ve duvar materyal oranının düşük

olduğu kapsüllerde boyutların yaklaşık olarak 0.02 µm daha küçük olduğunu

göstermektedir. Çalışmada üretilen mikrokapsüllerin optik mikroskop görüntüleri

incelendiğinde mikrokapsüllerin küresel yapıya ve homojen boyut dağılımına sahip

oldukları görülmektedir. Genel olarak mikrokapsül görüntüleri incelendiğinde

yüksek polimer oranına sahip mikrokapsüller daha büyük yapıda olup kapsüllerin

kabuk kısımları daha kalın formdadır.

6.1.1.2. DSC analiz sonuçları

Bu bölümde üretimi tamamlanan mikrokapsüllerin ısı depolama özelliklerinin

incelenmesi amacıyla gerçekleştirilen DSC analiz sonuçları verilmiştir. DSC

analizinde numuneler öncelikle -10/+80 °C sıcaklık aralığında 10 °C/dak ısıtma

60

hızında ısıtılmış ardından ise -10/+80 °C sıcaklık aralığında 10 °C/dak soğutma

hızında soğutulmuştur. Ölçümler azot atmosfer ortamında gerçekleştirilmiştir.

DSC sonuçları verilirken mikrokapsül üretiminde değişken olarak kullanılan

parametrenin etkisini görebilmek için alınan DSC sonuçları tablo halinde de

gösterilerek kıyaslama yapılmıştır. Şekil 6.12-16’da verilen DSC sonuçları analiz

edilerek, sırasıyla aynı duvar ve çekirdek madde türü ve oranlarına sahip

mikrokapsüllerin entalpi değerlerine yüzey aktif madde etkisi araştırılmıştır.

Şekil 6.12’de yüzey aktif madde olarak Span 20 maddesinin kullanıldığı,

kitosan/nano kil (1:2) duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere (Mikrokapsül-1)

ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime ve katılaşma

entalpileri sırasıyla 94.1 J/g ve -93.6 J/g’dır. Mikrokapsüllerin ısı depolama ve

yayma sıcaklıkları ise 36.2 °C ve 34.2 °C’dir. DSC eğrisi incelendiğinde

mikrokapsüllerin 36.2 °C’de 94.1 J/g ısı depoladığı, 34.2 °C’de -93.6 J/g ısı yaydığı

görülmektedir.


Mikrokapsül-1’e ait DSC eğrisi

61


kitosan/nano kil (1:2) duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere (Mikrokapsül-

2) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime ve katılaşma



mikrokapsüllerin 36.5 °C’de 104.2 J/g ısı depoladığı, 31.0 °C’de -100.7 J/g ısı

yaydığı görülmektedir. Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma sıcaklıkları

kullanılan çekirdek materyali n-eykosana ait faz değiştirme sıcaklıklarına (erime

sıcaklığı: 36,7 °C; katılaşma sıcaklığı: 31.5 °C) yakın değerler olarak ölçülmüştür.


Mikrokapsül- 2’ye ait DSC eğrisi

Şekil 6.14’de yüzey aktif madde olarak Tween 20 maddesinin kullanıldığı,






görülmektedir.

62





4) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime ve katılaşma




görülmektedir.

63








mikrokapsüllerin 36.6 °C’da 89.3 J/g ısı depoladığı, 35.1 °C’de -72.7 J/g ısı yaydığı

görülmektedir.

64



Şekil 6.12-16’da verilen DSC eğrilerinden elde edilen bulgular Çizelge 6.1’de özet

halinde verilmiştir. Çizelgedeki sonuçlar incelendiğinde, Span 80 ve Tween 20 yüzey

aktif maddeleri kullanıldığında en yüksek, Tween 40 yüzey aktif maddesi

kullanıldığında en düşük entalpi değerleri elde edilmiştir. Üretilen mikrokapsüllerin

faz değiştirme sıcaklıkları saf n-eykosana ait değerler (erime sıcaklığı: 36,7 °C;

katılaşma sıcaklığı: 31.5 °C) ile kıyaslandığında erime sıcaklığının genellikle çok

yakın olduğu ancak katılaşma sıcaklığının mikrokapsüllenmiş n-eykosan için daha

yüksek olarak ölçüldüğü sonucuna ulaşılmıştır. Ayrıca üretilen tüm mikrokapsüllerin

ısı enerji depolama materyali olarak kullanılabilecek yüksek ısı depolama/yayma

kapasitelerine sahip oldukları görülmüştür.

Çizelge 6.1. Mikrokapsüllere ait DSC eğrilerinden elde edilen bulgular

Mikrokapsül

kodu

Yüzey

aktif

madde

Erime

sıcaklığı

°C

Erime

entalpisi

J/g

Katılaşma

sıcaklığı

°C

Katılaşma

entalpisi

J/g

Mikrokapsül-1 Span 20 36.2 94.1 34.2 -93.6


Mikrokapsül-3 Tween 20 36.7 104.5 35.3 -97.8



65

Şekil 6.17-21’de ise Mikrokapsül-1-5 ile aynı yüzey aktif maddeler kullanılarak

üretilmiş ancak kitosan/nano kil oranı daha düşük (1:1) olarak kullanılmış

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-6-10) ait DSC eğrileri verilmiştir. Burada amaç aynı

yüzey aktif madde kullanılarak üretilmiş, aynı duvar/çekirdek madde oranına (2:3)

sahip ancak farklı duvar malzeme oranı (kitosan/nano kil oranı 1:1 olan) farklı

mikrokapsüllerin ısı depolama kapasitelerini araştırmaktır.







görülmektedir.


Mikrokapsül- 6’ya ait DSC eğrisi


kitosan/nano kil (1:1) duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere ait

(Mikrokapsül-7) DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime

ve katılaşma entalpileri sırasıyla 120.5 J/g ve -114.4 J/g’dır. Mikrokapsüllerin ısı

66

depolama ve yayma sıcaklıkları ise 35.5 °C ve 32.7 °C’dir. DSC eğrisi

incelendiğinde mikrokapsüllerin 35.5 °C’de 120.5 J/g ısı depoladığı, 32.7 °C’de

-114.4 J/g ısı yaydığı görülmektedir.


Mikrokapsül-7’ye ait DSC eğrisi

Şekil 6.19’da yüzey aktif madde olarak Tween 20 maddesinin kullanıldığı,






görülmektedir.

67


Mikrokapsül- 8’e ait DSC eğrisi






mikrokapsüllerin 36.4 °C’de 67.7 J/g ısı enerjisi depoladığı, 35.2 °C’de -71.5 J/g ısı

enerjisi yaydığı görülmektedir.

68


Mikrokapsül- 9’a ait DSC eğrisi



10) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime ve

katılaşma entalpileri sırasıyla 68.2 J/g ve -65.1 J/g’dır. Mikrokapsüllerin ısı


incelendiğinde mikrokapsüllerin 36.6 °C’da 68.2 J/g ısı depoladığı, 35.1 °C’de

- 65.1 J/g ısı yaydığı görülmektedir.

69


Mikrokapsül-10’a ait DSC eğrisi

Şekil 6.17-21’de verilen DSC eğrilerinden elde edilen bulgular Çizelge 6.2’de özet

halinde verilmiştir. Çizelgedeki sonuçlar incelendiğinde, Span 80 yüzey aktif

maddesi kullanıldığında en yüksek, Tween 40 yüzey aktif maddesi kullanıldığında

en düşük entalpi değerleri elde edilmiştir. Yüzey aktif maddelerin mikrokapsüllerin

entalpilerine etkisi değerlendirildiğinde, kimyasal yapılarından bağımsız olarak

azalan HLB değerinin daha yüksek entalpi değerleri ile sonuçlandığı görülmüştür.

Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma sıcaklıkları kullanılan çekirdek materyali

n-eykosana ait faz değiştirme sıcaklıkları (erime sıcaklığı: 36.7 °C; katılaşma

sıcaklığı: 31.5 °C) ile kıyaslandığında, mikrokapsüllenmiş n-eykosanın erime

entalpisi saf n-eykosana ait değere yakın iken katılaşma entalpisi daha yüksek olarak

belirlenmiştir. Çizelge 6.1’de ki değerler Çizelge 6.2’de verilen değerler ile

karşılaştırıldığında, kitosan/nano kil oranındaki azalmanın genellikle

mikrokapsüllerin entalpilerinde düşüşe neden olduğu sonucuna ulaşılmaktadır. Buna

göre duvar materyal oranlarındaki azalmanın mikrokapsüllenmeyi azalttığı sonucuna

ulaşılabilmektedir. Ancak üretilen mikrokapsüllerin tümü tekstil materyallerine ısı

depolama özelliği kazandırmak amacıyla kullanılabilecek gizli ısı kapasitesine

sahiptir.

70


Mikrokapsül

kodu

Yüzey

aktif

madde

Erime

sıcaklığı

°C

Erime

entalpisi

J/g

Katılaşma

sıcaklığı

°C

Katılaşma

entalpisi

J/g






Şekil 6.22’de ise aynı duvar ve çekirdek materyaline sahip mikrokapsüllerin üretimi

sırasında farklı türde yüzey aktif maddelerin aynı proseste kullanılmasının üretilen

mikrokapsüllerin entalpi değerlerine etkisi olup olmadığı araştırılmıştır.

Şekil 6.22’de yüzey aktif madde olarak aynı oranda Tween 20 ve Tween 40

maddelerinin kullanıldığı, kitosan/nano kil (1:1) duvarlı n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-11) ait DSC eğrisi verilmiştir. Karışım yüzey aktif

madde HLB değeri 16.15 olarak hesaplanmış olup her iki maddenin HLB değerinin

arasında bir değer olarak belirlenmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin erime

ve katılaşma entalpileri sırasıyla 66.1 J/g ve -65.6 J/g’dır. Mikrokapsüllerin ısı



-65.6 J/g ısı yaydığı görülmektedir. Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma

sıcaklıkları kullanılan çekirdek materyali n-eykosana ait faz değiştirme sıcaklıklarına

(erime sıcaklığı: 36.7 °C; katılaşma sıcaklığı: 31.5 °C) yakın değerler olarak

ölçülmüştür.

71

Şekil 6.22. Tween 20 + Tween 40 kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil (1:1)

duvarlı Mikrokapsül-11’e ait DSC eğrisi

Şekil 6.22’de verilen DSC eğrisinden elde edilen bulgular Çizelge 6.3’de özet

halinde verilmiştir. Çizelgedeki sonuçlar incelendiğinde, yüzey aktif maddelerin

karışım olarak kullanımından ziyade bireysel olarak kullanımlarında daha olumlu

sonuçlar alındığı görülmüştür.


Mikrokapsül

kodu

Yüzey

aktif madde

Erime

sıcaklığı

°C

Erime

entalpisi

J/g

Katılaşma

sıcaklığı

°C

Katılaşma

entalpisi

J/g

Mikrokapsül-11 Tween20

+

Tween 40

36.7 66.1 35.4 -65.6

6.1.1.3. TGA analiz sonuçları

TGA ile çalışma kapsamında üretilen kitosan/nano kil duvar yapısına sahip

mikrokapsüllerin termal kararlılıkları incelenmiştir. TGA’da numunenin artan

sıcaklıktaki bozunma davranışları ve ağırlık kaybına uğradıkları sıcaklıklar tayin

edilmektedir. TGA için üç farklı mikrokapsül örneği seçilmiştir. Şekil 6.23’de

Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7 kodlu farklı yüzey aktif madde

72

içeren kitosan/nano kil duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin TGA eğrilerini

göstermektedir. Bu numunelerin seçilmesinin nedeni yüksek ısı depolama/yayma

kapasitelerine sahip olmalarıdır. TGA eğrilerine bakıldığında mikrokapsüllerin üç

adımda bozunduğu görülmektedir. Birinci aşamada yani 100 °C’ye kadar yapılan

ısıtmada her üç mikrokapsül içinde yaklaşık olarak % 4 ağırlık kaybı kaydedilmiştir.

Bu ağırlık kaybının mikrokapsülün yapısındaki küçük moleküllerin örneğin su

moleküllerinin sıcaklık artışı ile buharlaşarak yapıdan uzaklaşmasından

kaynaklanabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Termogramda gözlenen ikinci ağırlık

kaybı ise Mikrokapsül-2 için 130 °C-235 °C arasında gerçekleşmiş olup % 35,

Mikrokapsül-3’te 124 °C-227 °C arasında gerçekleşmiş olup % 41 ve Mikrokapsül-7

de ise 150 °C-245 °C arasında gerçekleşmiş olup % 28 ağırlık kaybı ile

neticelenmiştir. Bu basamaktaki ağırlık kaybının ise mikrokapsülün termal

bozunmaya başlamasından dolayı yapısındaki çekirdek maddenin yani n-eykosanın

uzaklaşmasından kaynaklanmaktadır. Üçüncü aşamada bozunma yaklaşık 400 °C’de

tamamlanmış olup, ağırlık kaybı Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7

için sırasıyla % 20, % 25 ve % 22 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca 400 °C’de ısıtılmış

mikrokapsül örneklerine ait ağırlık kaybı değerleri incelendiğinde, Mikrokapsül-2,

Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7 için sırasıyla % 41, % 34 ve % 46 oranında

ağırlıklarını korudukları belirlenmiştir. TGA analiz sonucuna göre yüzey aktif madde

olarak Span 80 maddesinin kullanıldığı mikrokapsülde bozunma basamağında daha

az kütle kaybı gerçekleştiği görülmektedir. Ayrıca kitosan/nano kil duvarlı kompakt

duvar yapılı mikrokapsüllerin termal kararlılığının iyi olduğu değerlendirilebilir. Bu

sonuç literatür bulguları ile birlikte değerlendirildiğinde, nano kil ilavesinin

mikrokapsüllerin ısıl stabilitesini artırdığı şeklinde açıklanabilir. (Qiugwen, Yi ve

Jianwei, 2007; Demirbağ, 2014,).

73

Şekil 6.23. Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7’ye ait TGA eğrileri

74

Çizelge 6.4’de Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7 kodlu

mikrokapsüllere ait TGA analiz sonuçlarına göre sıcaklık değişimi ile kalan ağırlık

değerleri verilmektedir.

Çizelge 6.4. Mikrokapsül-2, Mikrokapsül-3 ve Mikrokapsül-7 TGA analiz sonuçları

Numune Bozunma

aşaması

Bozunma

sıcaklığı °C

Ağırlık kaybı

%

Mikrokapsül 02 1. 100-130 3.7

2. 130-235 35.0

3. 235-400 20.0

Mikrokapsül 03 1. 100-124 2.5

2. 124-227 41.0

3. 227-400 25.0

Mikrokapsül 07 1. 100-150 4.0

2. 150-245 28.0

3. 245-400 22.0

6.1.1.4. FT-IR analiz sonuçları

Üretimi tamamlanan mikrokapsüllere ait IR spektrumları incelenerek mikrokapsül

yapısında çekirdek ve duvar madde varlığı açıklanmıştır. Analizde mikrokapsüllere

ait spektrumlar yanında, kapsül içeriğine göre üretimde kullanılan kitosan, nano kil,

ve n-eykosan maddelerine ait spektrumlar incelenmiştir.

Farklı tür yüzey aktif madde ve kitosan/nano kil oranı kullanılarak üretilmiş

kitosan/nano kil/n-eykosan yapılı mikrokapsüller ve çıkış maddelerine ait IR

spektrumları Şekil 6.24’de verilmiştir. Kitosana ait spektrumda 3200–3450 cm−1

aralığında görülen band 3448 cm−1

’deki hidrojen bağlı –OH gerilmesi ve 3295

cm−1

’deki -NH2 asimetrik gerilmeye ait piklerin birleşimi ile ortaya çıkmaktadır.

2874 cm−1

ve 1375 cm−1

dalga boylarında ortaya çıkan pikler ise sırasıyla C-H

gerilmesi ve CH3 simetrik deformasyonuna aittir (Amaral vd, 2005). Kitosanın

kendine has amit I ve Amit II pikleri ise sırasıyla 1660 ve 1591cm−1

dalga boylarında

ortaya çıkmıştır (Ahn vd, 2001). Kitosan polimerine ait spektrumda 3200–3450 cm

−1

aralığında ortaya çıkan geniş band, mikrokapsüllere ait spektrumlarda da ortaya

çıkmıştır ve bu pikin varlığı mikrokapsül duvarındaki kitosanın varlığını

açıklamaktadır. Ayrıca, sırasıyla 1660 cm−1

ve 1591 cm−1

dalga boylarında ortaya

çıkan Amit I ve Amit II piklerinin yoğunluğu mikrokapsüllere ait spektrumlarda

azalmıştır. Bu ise yapıdaki kitosanın nano kil ile etkileşimini ortaya koymaktadır.

75

Öte yandan mikrokapsül spektrumlarında 2915-2850 cm-1

dalga boylarında çıkan iki

pik, n-eykosan parafine ait karakteristik C-H piklerine ait gerilme pikleri olup

yapıdaki n-eykosanın varlığını kanıtlamaktadır. Kitosan ile birlikte mikrokapsül

duvar yapısını oluşturmak amacıyla kullanılan nano kile ait spektrumda 462 cm-1

dalga boyunda ortaya çıkan pik Al-O6 gerilme piki olup aynı pik mikrokapsüllerin

tümüne ait spektrumlarda 453-464 cm-1

aralığında ortaya çıkmıştır (Demirbağ,

2014). Bu bulgu yapıdaki nano kil partiküllerin varlığnın kanıtıdır.

Şekil 6.24. Mikrokapsül 1-Mikrokapsül 10 ve çıkış maddelerine ait IR spektrumları

76

6.1.2. Nano takviyeli mikrokapsüllere ait analiz sonuçları

Nano kil veya nano çinko oksit partiküllerinin duvar yapıya takviye olarak

kullanıldığı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere ait optik mikroskop, diferansiyel

taramalı kalorimetre, termogravimetrik, FT-IR spektroskopisi, taramalı elektron

mikroskobu, taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımlı x-ışınları ve X-Ray

fotoelektron spektroskopisi analiz sonuçları bu bölümde verilmektedir.

6.1.2.1. DSC analiz sonuçları

Bu bölümde mikrokapsül duvar yapısı farklı ancak çekirdek maddesi aynı

mikrokapsüllere ait DSC analizi sonuçları verilmiştir. Mikrokapsüller

kitosan/sodyum alginat duvar yapısına sahiptir ve yüzey aktif madde olarak Span 80

kullanılmıştır. Ancak mikrokapsül üretimi sırasında anyonik karakterli sodyum

alginat polimeri içerisine kil veya çinko oksit nano partiküller ilave edilerek

mikrokapsül duvar yapısının fonksiyonelleştirilmesi hedeflenmiştir.

Mikrokapsüllerin içeriğine ait bilgiler metot bölümünde Çizelge 5.5’de detaylı olarak

verilmiştir.


kitosan/sodyum alginat (2:1) duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere

(Mikrokapsül-16) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre, mikrokapsüllerin

erime ve katılaşma entalpileri sırasıyla 68.3 J/g ve -70.8 J/g’dır. Mikrokapsüllerin ısı


incelendiğinde mikrokapsüllerin 33.8 °C’de 68.3 J/g J/g ısı depoladığı, 30.4 °C’de


77

Şekil 6.25. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/ sodyum alginat (2:1) duvarlı

Mikrokapsül-16’ya ait DSC eğrisi

Şekil 6.26-27’de ise duvar yapısı kitosan/sodyum alginat polimerlerinden oluşan

ancak sodyum alginat polimerine takviye materyali olarak nano kilin ilave edildiği

mikrokapsüllere ait DSC eğrileri verilmiştir. Bu aşamada, aynı miktarda polimerler

kullanılarak kitosan/sodyum alginat duvarlı mikrokapsül üretimi sırasında farklı

miktarda nano kil kullanıldığı durumda mikrokapsüllerin ısıl özelliklerindeki değişim

araştırılmıştır. Mikrokapsül üretimi sırasında yüzey aktif madde olarak Span 80

kullanılmıştır.

Şekil 6.26’da yüzey aktif madde olarak Span 80 maddesinin kullanıldığı,

kitosan/sodyum alginat+nano kil (2:1:4) duvarlı n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-12) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre,

mikrokapsüllerin erime ve katılaşma entalpileri sırasıyla 69.7 J/g ve -65.4 J/g’dır.

Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma sıcaklıkları ise 37.1 °C ve 35.3 °C’dir.

78

Şekil 6.26. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/ sodyum alginat + nano kil (2:1:4)

duvarlı Mikrokapsül-12’ye ait DSC eğrisi


kitosan/sodyum alginat+nano kil (2:1:6.6) duvarlı n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-13) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisine göre,

mikrokapsüllerin erime ve katılaşma entalpileri sırasıyla 80.8 J/g ve -72.1 J/g’dır.

Mikrokapsüllerin ısı depolama ve yayma sıcaklıkları ise 37.1 °C ve 35.4 °C’dir.

Buna göre, mikrokapsüllerin 37.1 °C’de 80.8 J/g ısı depoladığı, 35.4 °C’de -72.1 J/g

ısı yaydığı sonucuna ulaşılmıştır.

79

Şekil 6.27. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/ sodyum alginat + nano kil

(2:1:6.6) duvarlı Mikrokapsül-13’e ait DSC eğrisi

Şekil 6.26-27’de verilen DSC eğrilerinden elde edilen bulgular Çizelge 6.5’de özet

halinde verilmiştir. Çizelgedeki sonuçlar incelendiğinde, nano kil miktarı 1.2

gramdan 2 grama artırıldığında mikrokapsül entalpi değerlerinin de arttığı

belirlenmiştir. Nano kil ilave edilmemiş mikrokapsüllere ait sonuçlar ile

kıyaslandığında, duvar yapısına artan miktarda nano kil ilavesinin entalpi değerlerini

bir miktar artırdığı, ancak erime ve katılaşma sıcaklığının önemli derecede arttığı

sonucuna ulaşılmıştır.


Mikrokapsül

kodu

Yüzey

aktif

madde

Erime

sıcaklığı

°C

Erime

entalpisi

J/g

Katılaşma

sıcaklığı

°C

Katılaşma

entalpisi

J/g




Şekil 6.28-29’da ise duvar yapısı kitosan/sodyum alginat polimerlerinden oluşan

ancak sodyum alginat polimerine takviye materyali olarak nano çinko oksitin ilave

edildiği mikrokapsüllere ait DSC eğrileri verilmiştir. Bu aşamada, aynı miktarda

polimerler kullanılarak kitosan/sodyum alginat duvarlı mikrokapsül üretimi sırasında

80

farklı miktarda nano çinko oksit kullanıldığı durumda mikrokapsüllerin ısıl

özelliklerindeki değişim araştırılmıştır. Mikrokapsül üretimi sırasında yüzey aktif

madde olarak Span 80 kullanılmıştır.


kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit (2:1:4) duvarlı n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-14) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisi



Şekil 6.28. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/ sodyum alginat + nano çinko oksit

(2:1:4) duvarlı Mikrokapsül-14’e ait DSC eğrisi

Şekil 6.29’da yüzey aktif madde olarak Span 80 maddesinin kullanıldığı,

kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit (2:1:6.6) duvarlı n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-15) ait DSC eğrisi verilmiştir. DSC eğrisi


-68.0 J/g ısı yaydığı blirlenmiştir.

81

Şekil 6.29. Span 80 kullanılarak üretilmiş kitosan/ sodyum alginat + nano çinko oksit

(2:1:6.6) duvarlı Mikrokapsül-15’e ait DSC eğrisi

Şekil 6.28-29’da verilen DSC eğrilerinden elde edilen bulgular Çizelge 6.6’da özet

halinde verilmiştir. Çizelgedeki sonuçlar incelendiğinde, 1.2 g nano çinko oksit

ilavesinin mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma kapasitesini ciddi miktarda artırdığı,

ancak daha yüksek oranda (2 g) ilavenin entalpi değerlerinin azalmasına neden

olduğu belirlenmiştir. Ayrıca çinko oksit nano partikül ilavesinin özellikle erime

sıcaklığını önemli derecede arttırdığı belirlemiştir.


Mikrokapsül

kodu

Yüzey

aktif

madde

Erime

sıcaklığı

°C

Erime

entalpisi

J/g

Katılaşma

sıcaklığı

°C

Katılaşma

entalpisi

J/g




6.1.2.2. TGA analiz sonuçları

Çalışma kapsamında üretilen kitosan/sodyum alginat ve kitosan/sodyum alginat +

nano kil duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin termogravimetrik analiz ile termal

kararlılıkları incelenmiştir. Termogravimetrik analizde numunenin artan sıcaklıktaki

bozunma davranışları ve ağırlık kaybına uğradıkları sıcaklıklar tayin edilmektedir.

Şekil 6.30’da kitosan/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüle (Mikrokapsül-16) ait

TGA eğrisi verilmiştir. Isıtılan mikrokapsülün üç aşamalı bozunmaya maruz kaldığı

82

ve ilk aşamada (50-140 °C arasında) % 8 oranında ağırlık kaybının gerçekleştiği

belirlenmiştir. 140 °C’de başlayan ikinci aşama bozunma yaklaşık 250 °C’de

tamamlanmış olup bu aşamada % 27 oranında ağırlık kaybı meydana gelmiştir. 250-

410 °C aralığında gerçekleşen üçüncü aşama bozunmada ise yaklaşık olarak % 36

olarak belirlenmiştir. 400 °C’ye kadar ısıtma sonrası mikrokapsül yapısının tamamen

bozunmadığı ve ağırlıkça yaklaşık % 30’nun kaldığı belirlenmiştir.

Şekil 6.30. Mikrokapsül-16’ya ait TGA eğrisi

Şekil 6.31’de ise kitosan/sodyum alginat duvar yapısını güçlendirmek için sodyum

alginat çözeltisi içerisine farklı miktarda nano kil ilave edilerek üretilmiş,

kitosan/sodyum alginat+nano kil duvar yapılı Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13

kodlu mikrokapsüllerin termal gravimetrik analiz eğrileri verilmiştir. TGA eğrilerine

bakıldığında mikrokapsüllerin üç adımda bozunduğu görülmektedir. Düşük oranda

(1.2 gram) nano kil ilave edilerek üretilmiş Mikrokapsül-12 için 50-120 °C

aralığında gerçekleşen birinci aşamadaki bozunmada ağırlık kaybının % 4 olduğu

görülmektedir. Termogramda gözlenen ikinci bozunma aşamasının 120-223 °C

aralığında gerçekleştiği ve bu aşamada yaklaşık % 25 oranında ağırlık kaybının

gerçekleştiği belirlenmiştir. Söz konusu mikrokapsüle ait 223-385 °C aralığında

gerçekleşen üçüncü bozunma adımında ise % 25 oranında ağırlık kaybı meydana

gelmiştir. 400 °C’de kalan madde miktarı ise % 46 olarak belirlenmiştir. Daha fazla

miktarda (2 g) nano kil ilave edilerek üretilmiş mikrokapsüle ait (Mikrokapsül-13)

bozunma eğrisine bakıldığında ise ilk bozunmanın 50-126 °C aralığında gerçekleştiği

83

ve bu adımda yaklaşık % 5 oranında ağırlık kaybının gerçekleştiği belirlenmiştir.

126-235 °C’de gerçekleşen ikinci bozunma adımında % 30, 235-375 °C aralığında

gerçekleşen üçüncü bozunma adımında ise % 15 oranında ağırlık kaybı tespit

edilmiştir. Söz konusu mikrokapsül için 400 °C’ye kadar ısıtma sonrası kalan madde

miktarı % 47 olarak hesaplanmıştır. Çizelge 6.7’de verilen değerler incelendiğinde,

nano kil ilavesinin mikrokapsüllerin termal direncini arttırdığı belirlenmiştir. Ancak

artan nano kil ilavesinin termal direnç üzerinde kayda değer olumlu bir etkisi tespit

edilmemiştir.

Şekil 6.31. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13’e ait TGA eğrileri

84

Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 kodlu mikrokapsüllere ait bozunma sıcaklık

aralıkları ve ağırlık kaybı Çizelge 6.7’de özet olarak verilmektedir.

Çizelge 6.7. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için TGA analiz sonuçları

Numune Bozunma

aşaması

Bozunma sıcaklığı °C Ağırlık kaybı %

Mikrokapsül-16 1. 50-140 8

2. 140-250 27

3. 250-410 36


2. 120-223 25

3. 223-385 25


2. 126-235 30

3. 235-375 15

6.1.2.3. FT-IR analiz sonuçları

Şekil 6.32’de yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı kitosan/sodyum

alginat duvar yapısına sahip ancak sodyum alginat polimerine takviye materyali

olarak nano kilin ilave edildiği ve duvar madde oranları değiştirilerek üretilen

kitosan/sodyum alginat+nano kil içerikli mikrokapsüllerin FT-IR spektrumları ile

mikrokapsül üretiminde kullanılan n-eykosana ait IR spektrumları birlikte verilmiştir.

Şekil 6.32’de verilen FT-IR analizi sonuçlarına göre kitosan/sodyum alginat+nano

kil/n-eykosan/span 80(2:1:4) kullanılarak üretilmiş Mikrokapsül-12 spektrumundaki

3428 cm-1

dalga boyundaki geniş pik kitosandaki N-H ve nanokildeki –OH piklerinin

birleşimidir (Demirbağ, 2014). Spektrumdaki 2921 cm-1

ve 2851 cm-1

dalga

boyundaki pikler C-H gerilmesine ait olup parafine ait karakteristik piklerdir

(Demirbağ, 2014). Bu pikler kapsül yapısındaki parafin varlığını açıklamaktadır.

1250-1020 cm-1

aralığı C-N gerilme pikine ait olup Mikrokapsül-12’ye ait

spektrumda 1035 cm-1

olarak ortaya çıkmıştır. Bu pik mikrokapsülde kitosan

varlığını göstermektedir. Şekil 6.32’de verilen FT-IR analizi sonuçlarına göre

kitosan/sodyum alginat+nano kil/n-eykosan/span 80(2:1:6.6) kullanılarak üretilmiş

Mikrokapsül-13 spektrumundaki 3419 cm-1

dalga boyundaki geniş pik kitosandaki

N-H ve nanokildeki –OH piklerinin birleşimidir (Demirbağ, 2014). Spektrumdaki

2916 cm-1

ve 2849 cm-1

dalga boyundaki pikler C-H gerilmesine ait olup parafine ait

karakteristik piklerdir (Demirbağ, 2014). Bu pikler kapsül yapısındaki parafin

varlığını açıklamaktadır. 1250-1020 cm-1

aralığı C-N gerilme pikine ait olup

85

Mikrokapsül-13’e ait spektrumda 1036 cm-1

olarak ortaya çıkmıştır. Bu pik

mikrokapsülde kitosan varlığını göstermektedir. Mikrokapsül duvar yapısını

oluşturmak amacıyla kullanılan sodyum alginata ait spektrumdaki 3422 cm-1

dalga

boyundaki pik sodyum alginatın –OH gerilme pikini ait olup Mikrokapsül-12 ve

Mikrokapsül-13’de sırasıyla 3428 cm-1

ve 3430 cm-1

dalga boylarında ortaya

çıkmaktadır. Spektrumlardaki 1638 cm-1

dalga boyundaki pikler sodyum alginatın

yapısındaki karbonil gruba ait olup sodyum alginatın Mikrokapsül-12 ile

Mikrokapsül-13’de ki varlığını göstermektedir. Sodyum alginat ile birlikte

mikrokapsül duvar yapısını oluşturmak amacıyla kullanılan nano kile ait spektrumda

462 cm-1

dalga boyunda ortaya çıkan pik Al-O6 gerilme piki olup aynı pik

mikrokapsüllerin tümüne ait spektrumlarda 462-461 cm-1

aralığında ortaya çıkmıştır

(Demirbağ, 2014). Bu bulgu yapıdaki nano kil partiküllerin varlığnın kanıtıdır.

Şekil 6.32. Kitosan/sodyum alginat+nano kil duvarlı mikrokapsüller ve çıkış

maddelerine ait IR spektrumları

Şekil 6.33’de yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı kitosan/sodyum

alginat duvar yapısına sahip ancak sodyum alginat polimerine takviye materyali

olarak nano çinko oksitin ilave edildiği ve duvar madde oranları değiştirilerek

86

üretilen kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit içerikli mikrokapsüllerin FT-IR

spektrumları ile mikrokapsül üretiminde kullanılan n-eykosana ait IR spektrumları

birlikte verilmiştir. Şekil 6.33’de verilen FT-IR analizi sonuçlarına göre

kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit/n-eykosan/span 80(2:1:4) kullanılarak

üretilmiş Mikrokapsül-14 spektrumundaki 3420 cm-1

dalga boyundaki geniş pik

kitosandaki N-H ve nanokildeki –OH piklerinin birleşimidir (Demirbağ, 2014).

Spektrumdaki 2916 cm-1

ve 2848 cm-1

dalga boyundaki pikler C-H gerilmesine ait

olup parafine ait karakteristik piklerdir (Demirbağ, 2014). Bu pikler kapsül

yapısındaki parafin varlığını açıklamaktadır. 1250-1020 cm-1

aralığı C-N gerilme

pikine ait olup Mikrokapsül-14’e ait spektrumda 1063 cm-1

olarak ortaya çıkmıştır.

Bu pik mikrokapsülde kitosan varlığını göstermektedir. Şekil 6.33’de verilen FT-IR

analizi sonuçlarına göre kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit/n-eykosan/span

80(2:1:6.6) kullanılarak üretilmiş Mikrokapsül-15 spektrumundaki 3421 cm-1

dalga

boyundaki geniş pik kitosandaki N-H ve nanokildeki –OH piklerinin birleşimidir

(Demirbağ, 2014). Spektrumdaki 2916 cm-1

ve 2848 cm-1

dalga boyundaki pikler C-

H gerilmesine ait olup parafine ait karakteristik piklerdir (Demirbağ, 2014). Bu

pikler kapsül yapısındaki parafin varlığını açıklamaktadır. 1250-1020 cm-1

aralığı

C-N gerilme pikine ait olup Mikrokapsül-15’e ait spektrumda 1064 cm-1

olarak

ortaya çıkmıştır. Bu pik mikrokapsülde kitosan varlığını göstermektedir.

Mikrokapsül duvar yapısını oluşturmak amacıyla kullanılan sodyum alginata ait

spektrumdaki 3422 cm-1

dalga boyundaki pik sodyum alginatın –OH gerilme pikini

ait olup Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15’de sırasıyla 3420 cm-1

ve 3421 cm-1

dalga boylarında ortaya çıkmaktadır. Spektrumlardaki 1654 cm-1

dalga boyundaki

pikler sodyum alginatın yapısındaki karbonil gruba ait olup sodyum alginatın

Mikrokapsül-14 ile Mikrokapsül-15’de ki varlığını göstermektedir. Sodyum alginat

ile birlikte mikrokapsül duvar yapısını oluşturmak amacıyla kullanılan nano çinko

oksit ait spektrumda 475 cm-1

dalga boyunda ortaya çıkan pik ZnO gerilme piki olup

aynı pik mikrokapsüllerin tümüne ait spektrumlarda 462-461 cm-1

aralığında ortaya

çıkmıştır (Gayen, 2011). Bu bulgu yapıdaki nano çinko oksit partiküllerin varlığnı

ispat etmektedir.

87

Şekil 6.33. Kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit duvarlı mikrokapsüller ve çıkış

maddelerine ait IR spektrumları

6.1.2.4. Optik mikroskop analizi ve parçacık boyutu ölçüm sonuçları

Bu bölümde üretimi gerçekleştirilen nano partiküllerin takviye materyali olarak

kullanıldığı mikrokapsüllerin optik mikroskop görüntüleri alınarak morfolojileri

incelenmiştir. Bunun yanı sıra optik mikroskop görüntülerinden yararlanılarak

mikrokapsüllerin ortalama büyüklükleri belirlenmiştir. Şekil 6.34’de yüzey aktif

madde olarak Span 80’nin kullanıldığı, kitosan/sodyum alginat + nano kil oranının

(2:1:4) olduğu Mikrokapsül-12’ye ait optik mikroskop görüntüsü ve parçacık boyut

dağılım grafiği verilmiştir. Mikroskop görüntüleri incelendiğinde

mikrokapsüllenmeyen polimer yapılarına rastlanmakla beraber mikrokapsül

88

üretiminin gerçekleştiği de görülmektedir. Mikrokapsüllerin küresel formda ve

birbirinden bağımsız halde oldukları gözlenmektedir. Mikrokapsüllerin ortalama

büyükleri 0.64 µm olarak tespit edilmiştir.



Şekil 6.35’de yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı, kitosan/sodyum

alginat + nano kil oranının (2:1:6.6) olduğu Mikrokapsül-13’e ait optik mikroskop

görüntüsü ve parçacık boyut dağılım grafiği verilmiştir. Görüntüler incelendiğinde

mikrokapsüllerin küresel forma sahip olduğu görülmekte bunun yanı sıra

kapsüllenmeyen polimer yapılarının da varlığına rastlanılmaktadır. Parçacık boyut

dağılım grafiği ise mikrokapsüllerin ortalama büyüklerinin 0.55 µm olduğunu ve

boyut dağılımının homojen olduğunu göstermektedir.



89

Şekil 6.36’da yüzey aktif madde olarak Span 80’nin kullanıldığı, kitosan/sodyum

alginat + nano çinko oksit oranının (2:1:4) olduğu Mikrokapsül-14’e ait optik

mikroskop görüntüsü ve parçacık boyut dağılım grafiği verilmiştir. Optik mikroskop

görüntüleri incelendiğinde küresel formda mikrokapsül üretimi gerçekleştiği

görülmektedir. Mikrokapsüller birbirinden bağımsız serbest bir halde solüsyonda

yüzmektedir. Bunun yanı sıra üretilen mikrokapsüllerin çekirdek ve duvar

kısımlarının ayırt edilebilmektedir. Mikrokapsüllerin ortalama büyükleri 0.45 µm





alginat + nano çinko oksit oranının (2:1:6.6) olduğu Mikrokapsül-15’e ait optik

mikroskop görüntüsü ve parçacık boyut dağılım grafiği verilmiştir. Optik mikroskop

görüntülerine göre, mevcut mikrokapsül parçacıkları ile birlikte mikrokapsül

üretiminin gerçekleşmediği polimer yapılarının var olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Parçacık boyut dağılım grafiğine göre mikrokapsüllerin ortalama büyükleri 0.46 µm


90




alginat oranının (2:1) olduğu Mikrokapsül-16’ya ait optik mikroskop görüntüsü ve

parçacık boyut dağılım grafiği verilmiştir. Optik mikroskop görüntülerinden küresel

morfolojiye sahip ve düzgün yüzeyli kapsüllerin varlığı görülmektedir. Parçacık

boyut dağılım grafiğine göre mikrokapsüllerin ortalama büyükleri 0.57 µm olarak

tespit edilmiştir.



91

Çalışmada üretilen mikrokapsüllerin optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde

mikrokapsüllerin küresel yapıya ve homojen boyut dağılımına sahip oldukları

görülmektedir. Optik mikroskop görüntüleri mikrokapsül üretiminin son aşamasında

çapraz bağlayıcı ilavesinden sonra alınmıştır. Görüntülerdeki mikrokapsül yapıları

arasındaki farklılıklar kapsüllerin kümeleşmesinden kaynaklanmaktadır. Genel

olarak mikrokapsül görüntüleri incelendiğinde yüksek polimer oranına sahip

mikrokapsüller daha büyük yapıda olup kapsüllerin kabuk kısımları daha kalın

formdadır.

Optik mikroskop görüntülerinden yararlanılarak yapılan ölçümler sonucunda çalışma

kapsamında üretilen mikrokapsüllerin ortalama büyüklüklerinin yaklaşık olarak 0.50

µm civarında olduğu belirlenmiştir. Bu değer mikrokapsüllerin tekstil yüzeylerinde

kullanımı açısından uygun görülmektedir.

6.1.2.5. SEM analiz sonuçları

Çalışmada üretilen mikrokapsüller arasından seçilen örneklerin SEM görüntüleri

incelenerek morfoloji ve boyutları detaylı olarak incelenmiştir.

Şekil 6.39’da kitosan, sodyum alginat ve nano kil miktarlarının sırasıyla 0.6, 0.3, ve

1.2 gram olduğu, Mikrokapsül-12’ye ait SEM görüntüsü verilmiştir. SEM

görüntülerine bakıldığında küresel formda mikrokapsül üretiminin gerçekleştiği

görülmektedir. Mikrokapsüllerin birbirine yapışmalarından kaynaklı küresel formun

bozulduğu kısımlarda SEM görüntülerinde karşımıza çıkmaktadır. Parçacık boyutları

incelendiğinde ise 1 µm’nin altında parçacık boyutlarına sahip oldukları ve kapsül

boyutlarının birbirine oldukça yakın olduğu görülmektedir ki bu bulgular optik

mikroskop ve parçacık boyutu ölçüm sonuçları ile örtüşmektedir.

92

Şekil 6.39. Mikrokapsül-12 kodlu mikrokapsüle ait SEM görüntüsü (30.00 KX-

10.00 KX)

Şekil 6.40’da kitosan, sodyum alginat ve nanokil miktarlarının sırasıyla 0.6, 0.3 ve 2

gram olduğu, Mikrokapsül-13 mikrokapsülüne ait SEM görüntüsü verilmiştir. SEM

görüntüleri incelendiğinde, küresel yapılı kapsül oluşumu görülmektedir. SEM

görüntüsü üzerinde verilen boyut skalası esas alınarak değerlendirme yapıldığında ise

mikrokapsüllerin 1µm’nin altında boyutlara ve homojen boyut dağılımına sahip

oldukları sonucuna ulaşılabilmektedir.


10.00 KX)

Şekil 6.41’de kitosan, sodyum alginat ve nano çinko oksit miktarının gram cinsinden

sırasıyla 0.6, 0.3 ve 1.2 olduğu Mikrokapsül-14’e ait SEM görüntüsü verilmiştir.

SEM görüntüleri küresel morfolojiye sahip mikrokapsül üretiminin gerçekleştiğini ve

üretilen mikrokapsüllerin 1 µm’nin altında, homojen dağılım sergileyen parçacık

boyutuna sahip olduğunu göstermektedir.

93


10.00 KX)

Şekil 6.42’de kitosan, sodyum alginat ve nano çinko oksit miktarlarının 0.6, 0.3, 2

gram olduğu Mikrokapsül-15’e ait SEM görüntüsü verilmiştir. SEM görüntüleri

incelendiğinde küresel morfolojili kapsül oluşumu net olarak görülebilmektedir.

Diğer örneklerine benzer şekilde üretilen kapsüllerin boyutlarının 1 µm’nin altında

olduğu görülmektedir. Ancak SEM görüntülerinden, yer yer kapsül üretiminin

gerçekleşmediği polimer parçacıklarının varlığı da görülebilmektedir.

Şekil 6.42. Mikrokapsül-15 kodlu mikrokapsüle ait SEM görüntüsü (30.00 KX- 10.00 KX)

Şekil 6.43’de kitosan/sodyum alginat miktarlarının 0.6 g ve 0.3 g olduğu,

Mikrokapsül-16’ya ait SEM görüntüsü verilmiştir. SEM görüntüleri incelendiğinde

küresel yapıda mikrokapsül üretiminin gerçekleştiği ve kapsüllerin 1 µm’den düşük

boyutlu, homojen boyut dağılımına sahip partiküllerden oluştuğu sonucuna

ulaşılmaktadır.

94


10.00 KX)

Çalışma kapsamında üretilen mikrokapsüller arasından seçilen ve SEM analizleri

gerçekleştirilen mikrokapsüllerin SEM görüntüleri kapsüllerin yıkanıp kurutulduktan

sonra alınan görüntüleridir. SEM görüntüleri incelendiğinde genel olarak küresel

şekilli mikrokapsül üretiminin gerçekleştiği görülmektedir. Ayrıca mikrokapsüllerin

tümünün nanometre boyutlara sahip olduğu ve homojen boyut dağılımı gösterdikleri

de belirlenmiştir.

6.1.2.6. SEM-EDX analiz sonuçları

Çalışmada üretilen nano kil ve nano çinko oksit takviyeli mikrokapsüllerin kalitatif

elementsel bileşimlerinin incelenmesi amacıyla taramalı elektron mikroskobu

vasıtasıyla EDX analizi gerçekleştirilmiştir. SEM-EDX analizi ile nano kil ve nano

çinko oksitin mikrokapsüllerin yapısında varlığı araştırılmıştır. Analiz sonuçlarında

mikrokapsül yüzeyinde beş farklı bölgede gerçekleştirilen ölçümlerin ortalaması esas

alınmıştır.

Çizelge 6.8’de takviye materyali içermeyen kitosan/sodyum alginat (2:1) duvarlı n-

eykosan çekirdekli mikrokapsüllere ait SEM-EDX analiz sonuçları verilmiştir.

Çizelge 6.8’de verilen bilgilere göre kitosan/sodyum alginat (2:1) duvarlı n-eykosan

çekirdekli mikrokapsülün yüzey ve öz kısımlarının elementsel analizine göre yapıda

% 64.5 oranında C (Karbon), % 32.42 oranında O (Oksijen) ve % 3.08 oranında Na

(Sodyum) atomu bulunmaktadır.

95

Çizelge 6.8. Mikrokapsül-16 için SEM-EDX analiz sonuçları

Element % Ağırlık

C 64.50

O 32.42

Na 3.08

Toplam 100.00

Çizelge 6.9’da kitosan/sodyum alginat + nano kil duvarlı, n-eykosan çekirdekli

mikrokapsüllere (Mikrokapsül-12) ait SEM-EDX analiz sonuçları verilmiştir.

Çizelge 6.10’da verilen bilgilere göre kitosan/sodyum alginat + nano kil (2:1:4)

duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsülün yüzey ve öz kısımlarının elementsel

analizine göre yapıda % 52.48 oranında C, % 38.58 oranında O ve % 3.18 oranında

Na atomu bulunmaktadır. Bunun yanı sıra mikrokapsül % 3.96 Si (Silisyum) ve %

1.48 oranında Al (Alüminyum) atomu içermektedir. Kitosan/sodyum alginat + nano

kil duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin kitosan/sodyum alginat duvarlı

mikrokapsüllerin yapısında bulunmayan Al ve Si elementleri içerdiği tespit

edilmiştir. Bu elementlerin mikrokapsül yapısındaki nano kil varlığını

kanıtlamaktadır (Demirbağ, 2014). Bunun yanı sıra kitosan/sodyum alginat duvarlı

mikrokapsül yapısına oranla O ve Na elementlerinin artışı da nano kil varlığından

kaynaklanmaktadır.

Çizelge 6.9. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için SEM-EDX analiz sonuçları


Mikrokapsül-12 Mikrokapsül-13

C 52.48 47.24

O 38.58 40.08

Na 3.18 3.10

Si 3.96 5.86

Al 1.48 2.23

Mg - 0.74

Diğer elementler 0.32 0.75

Toplam 100.00 100.00

Aynı çizelgede daha yüksek oranda (2 g) nano kil içeren kitosan/sodyum

alginat+nano kil duvarlı, n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere ait SEM-EDX analiz

sonuçlarına bakıldığında ise mikrokapsülün (Mikrokapsül-13) yüzey ve öz

kısımlarının elementsel analizine göre yapıda % 47.24 oranında C, % 40.08 oranında

96

O ve % 3.10 oranında Na atomu bulunmaktadır. Bunun yanı sıra mikrokapsül % 5.86

Si, % 2.23 oranında Al ve % 0.74 Mg (Magnezyum) atomu içermektedir.

Kitosan/sodyum alginat + nano kil duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin

kitosan/sodyum alginat duvarlı mikrokapsüllerin yapısında bulunmayan Al, Si, ve

Mg elementleri içerdiği tespit edilmiştir. Bu elementler mikrokapsül yapısındaki

nano kil varlığını kanıtlamaktadır. Bunun yanı sıra kitosan/sodyum alginat duvarlı

mikrokapsül yapısına oranla O ve Na elementlerinin artışı da nano kil varlığından

kaynaklanmaktadır. Nano kil takviyeli duvar yapısına sahip mikrokapsüllerden nano

kil miktarının fazla olduğu mikrokapsül yapısında Si ve Al elementlerinin

oranlarındaki artış mikrokapsül üretiminde kullanılan nano kil miktarının arttırılmış

olduğunu desteklemektedir.

Çizelge 6.10’da farklı miktarlarda çinko oksit ilave edilmiş kitosan/sodyum alginat +

nano çinko oksit (2:1:4) duvarlı, n-eykosan çekirdekli mikrokapsüllere ait SEM-

EDX analiz sonuçları verilmiştir. Çizelge 6.10’da verilen bilgilere göre, nano çinko

oksit ilave edilerek üretilmiş Mikrokapsül-14 kapsülü yapısında % 58.55 oranında C,

% 24.66 oranında O ve % 4.59 oranında Na elelementi ihtiva etmektedir. Bunun yanı

sıra mikrokapsül ağırlıkça % 12.20 Zn (Çinko) elementi içermektedir ve bu element

mikrokapsül yapısındaki nano çinko oksit varlığını kanıtlamaktadır. Çizelge 6.11’de

verilen bilgilere göre 2 g nano çinko oksit ilave edilerek üretilmiş kitosan/sodyum

alginat+nano çinko oksit (2:1:6.6) duvarlı n-eykosan çekirdekli mikrokapsülün

(Mikrokapsül-15) yüzey ve öz kısımlarının elementsel analizine göre yapıda % 57.78

oranında C, % 28.98 oranında O ve % 1.67 oranında Na atomu bulunmaktadır.

Bunun yanı sıra mikrokapsül % 11.57 Zn atomu içermektedir. Kitosan/sodyum

alginat + nano çinko oksit duvar yapısına sahip mikrokapsüllerin kitosan/sodyum

alginat duvarlı mikrokapsüllerin yapısında bulunmayan Zn elemeni içerdiği tespit

edilmiştir. Bu elementin varlığı mikrokapsül yapısındaki nano çinko oksitten

kaynaklanmaktadır. Ancak mikrokapsül üretiminde daha yüksek oranda nano çinko

oksit ilave edilmesine rağmen yapıda tespit edilen Zn elementi miktarı artmamış

hatta bir miktar azalmıştır. Bu sonuç ilave edilen çinko oksit miktarının

arttırılmasının olumlu yönde etkisinin olmadığını ispatlamaktadır.

97

Çizelge 6.10. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 için SEM-EDX analiz sonuçları



C 58.55 57.78

O 24.66 28.98

Na 4.59 1.67

Zn 12.20 11.57

Toplam 100.00 100.00

6.1.2.7. XPS analiz sonuçları

Çalışma kapsamında X-Ray fotoelektron spektroskopisi analizi ile mikrokapsüller

elementsel olarak karakterize edilerek yapısında bulunan kimyasal bileşenler

belirlenmiştir. XPS analizi için kitosan/sodyum alginat duvar yapılı sodyum alginat

polimerine takviye materyali olarak nano kil ve nano çinko oksitin ilave edildiği

mikrokapsüller seçilmiştir. Şekil 6.44 Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 kodlu

Span 80 yüzey aktif maddesini içeren kitosan/sodyum alginat+nano kil duvar

yapısına sahip mikrokapsüllerin XPS analiz sonuçlarını göstermektedir. Çizelge

6.11’de ise elementsel kompozisyon oranları ve her bir element için bağlanma

enerjisi değerleri verilmiştir. XPS analizine göre kitosan/sodyum alginat+nano kil/

n-eykosan içeren Mikrokapsül-12 yapısında temel olarak C, O, Si, N(azot) ve Na

elementleri bulunmaktadır. Bu elementlere ait karakteristik bağlanma enerjileri; C1s

için 284.1 eV, O1s için 530.11 eV, Si2p için 101.9 eV, N1s 400 eV ve Na1s için

1071 eV olarak belirlenmiştir. Nano kil oranının farklı olduğu kitosan/sodyum

alginat+nano kil/n-eykosan içeren Mikrokapsül-13 yapısında ise bu elementlere ilave

olarak bağlanma enerjisi 74 eV olan Al elementinin varlığına rastlanılmaktadır.

Her iki mikrokapsüle ait XPS analiz sonuçları değerlendirildiğinde, yapıdaki nano kil

varlığını gösteren elementlerin varlığına rastlanmaktadır. Ayrıca, mikrokapsül

üretimi aşamasında ilave edilen nano kil miktarındaki artış sonrası mikrokapsül

yapısında tespit edilen Si miktarının da arttığı belirlenmiştir. Ayrıca nano kil

miktarının artırıldığı Mikrokapsül-13 için Al varlığı da tespit edilmiştir. Bu da

mikrokapsül yapısındaki artan nano kil varlığının diğer bir ispatıdır. Sonuç olarak

tüm bu bulgular mikrokapsül yapısındaki nanokilin varlığını ispatlamaktadır.

(Demirbağ, 2014). Elde edilen bulgular SEM-EDX analizinde elde edilen bulgular

ile de örtüşmektedir.

98

Şekil 6.44. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 XPS analizi

Çizelge 6.11’de mikrokapsüllere ait elementsel oranlar verilmektedir.

Çizelge 6.11. Mikrokapsül-12 ve Mikrokapsül-13 için XPS analiz sonuçları

Element adı

Bağlanma enerjisi (eV)

% Atomik


C (1s) 284.1 72.7 68.3

O (1s) 530.1 24.0 26.7

Si (2p) 101.9 1.6 2.0

N (1s) 400.0 1.1 1.3

Na (1s) 1071.0 0.6 1.0

Al (2p) 74.0 - 0.6

99

Şekil 6.45 farklı miktarlarda nano çinko oksit ilave edilerek üretilmiş, Mikrokapsül-

14 ve Mikrokapsül-15 kodlu, kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit duvar

yapısına sahip mikrokapsüllerin XPS analiz sonuçlarını göstermektedir. XPS

analizine göre farklı oranlarda nano çinko oksit içeren kitosan/sodyum alginat+nano

çinko oksit/n-eykosan içeren Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 yapısında C, O, Zn

ve Na elementlerine rastlanmıştır. Bu elementlere ait karakteristik bağlanma

enerjileri; C1s için 284.1 eV, O1s için 530.11 eV, Na1s için 1071 eV ve Zn2p3

olarak belirlenmiştir. Kitosan/sodyum alginat+nano çinko oksit duvar yapısına sahip

her iki mikrokapsüle ait XPS analiz sonuçları değerlendirildiğinde, yapıdaki nano

çinko oksit varlığı tespit edilmiştir. Ancak mikrokapsül üretiminde kullanılan nano

çinko oksit miktarındaki artış ile birlikte mikrokapsül yapısındaki Zn elementi

miktarında belirgin bir artış tespit edilmemiştir. Bu sonuç, ilave edilen fazla miktarda

nano ZnO’nun mikrokapsül yapısına dahil olmadığını göstermektedir.

100

Şekil 6.45. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 XPS analizi

Çizelge 6.12’de mikrokapsüllere ait elementsel oranlar verilmektedir.

Çizelge 6.12. Mikrokapsül-14 ve Mikrokapsül-15 için XPS analiz sonuçları

Element adı Bağlanma enerjisi

(eV)

% Atomik


C (1s) 284.1 71.7 73.2

O (1s) 530.1 27.0 24.8

Zn (2p3) 1033.0 1.1 1.2

Na (1s) 1071.0 0.8 0.8

101

6.2. Mikrokapsül Uygulanmış Kumaşlara Ait Test ve Analiz Sonuçları

Çalışmanın ikinci bölümünde üretimi gerçekleştirilen ve karakterizasyonu

tamamlanan mikrokapsüller arasından seçilen örnek mikrokapsüller pamuklu kumaşa

emdirme ve çektirme, yünlü kumaşa ise emdirme yöntemi ile uygulanmıştır. Bu

bölümde, kumaş yapısındaki mikrokapsül varlığı, dağılımı ve mikrokapsüllerin

tekrar eden yıkamalar sonrası kumaştaki kalıcılığı SEM analizi ile araştırılmıştır.

Kumaşların ısıl özellikleri termal kamera ile yüzeyde yapılan sıcaklık ölçümlerine

dayanan T-history (Thermal History) analizi ile belirlenmiştir. Ayrca kumaşların

hava geçirgenlik özelliğindeki değişim de araştırılmıştır. Mikrokapsüllerin kumaşlara

kazandırdığı fonksiyonel özellik ise güç tutuşurluk testi ile incelenmiştir.

6.2.1. Taramalı elektron mikroskobu analiz sonuçları

Mikrokapsül uygulanmış kumaşların yapısındaki mikrokapsül varlığını ve

mikrokapsüllerin yıkama sonrası kumaş yüzeyinde tutunup tutunmadığını

gözlemlemek amacıyla SEM görüntüleri alınmıştır. Şekil 6.46-48’da emdirme

yöntemi kullanılarak 350 g/L konsantrasyonunda kitosan/nano kil duvar yapısına

sahip Mikrokapsül-2 uygulanmış pamuklu kumaşların sırasıyla yıkama öncesi, 5

yıkama ve 10 yıkama sonrası SEM görüntüleri verilmektedir. Şekil 6.46-48’de ise

emdirme yöntemi kullanılarak 350 g/L konsantrasyonunda kitosan/nano kil duvar

yapısına sahip Mikrokapsül-2 uygulanmış yünlü kumaşların sırasıyla yıkama öncesi,

1 yıkama ve 5 yıkama sonrası SEM görüntüleri verilmektedir.

Şekil 6.46’da verilen SEM görüntülerine göre emdirme metodu ile pamuklu

kumaşlara yoğun bir şekilde mikrokapsül aplike edilebildiği görülmektedir. Ancak

mikrokapsüllerin çok fazla kümelenme eğilimi gösterdikleri de SEM görüntülerinde

açıkça görülebilmektedir. Ayrıca kumaş yüzeyinde mikrokapsül varlığının yanında

kullanılan çapraz bağlayıcı madde kalıntısı da dikkat çekmektedir. Öte yandan tekrar

eden yıkamalar sonrası elde edilen SEM görüntülerine göre, kumaş yapısındaki

mikrokapsüllerin varlığını korudukları, yani yapılan uygulamanın yıkamaya karşı

kalıcı olduğu da tespit edilmiştir (Şekil 6.47-48).

102

Şekil 6.46. Pamuklu kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri

Şekil 6.47. Pamuklu kumaş 5 yıkama sonrası SEM görüntüleri


103

Emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaşlara ait yıkama öncesi ve

sonrası SEM görüntüleri Şekil 6.49-51’de verilmiştir. Görüntüler incelendiğinde lif

yüzeyine nispeten daha homojen olarak dağılmış, yoğun mikrokapsül varlığı açıkça

görülmektedir. Ancak yıkama sonrası SEM görüntüleri incelendiğinde, mikrokapsül

varlığında bir miktar azalma olduğu da görülmektedir.

Şekil 6.49. Yünlü kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri

Şekil 6.50. Yünlü kumaş 1 yıkama sonrası SEM görüntüleri

104

Şekil 6.51. Yünlü kumaş 5 yıkama sonrası SEM görüntüleri

Çalışmanın bu bölümünde, aynı mikrokapsülün (Mikrokapsül-2) çektirme metodu ile

uygulandığı pamuklu kumaşa ait SEM görüntülerine yer verilmiştir. Şekil 6.52-57’de

çektirme yöntemi kullanılarak 350 g/L konsantrasyonunda kitosan/nano kil duvar

yapısına sahip Mikrokapsül-2 uygulanmış pamuklu kumaşların sırayla yıkama

öncesi, 1-5-10-20 ve 30 yıkama sonrası SEM görüntüleri verilmektedir. Görüntüler

incelendiğinde, çektirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş

yapılarında daha az miktarda ancak daha homojen olarak dağılmış kapsül varlığı

dikkat çekmektedir. Ayrıca, SEM analiz sonuçları kumaş yapısındaki

mikrokapsüllerin özellikle 10 yıkama sonrası azaldığını fakat mikrokapsüllerin

tamamen yapıdan uzaklaşmadığını göstermektedir. Mikrokapsüllerin kumaşa

aktarımında kullanılan emdirme ve çektirme yöntemlerini kıyasladığımızda,

emdirme yöntemi ile aplikasyonda mikrokapsüllerin kumaş yapısına daha fazla

miktarda aktarılabildiği ancak kapsüllerin ciddi derecede kümelenme gösterdikleri

sonucuna ulaşılmıştır. Mikrokapsüllerin kumaş yapısındaki yıkamaya karşı

dayanımları da emdirme yöntemi kullanıldığında artış göstermektedir.

105

Şekil 6.52. Pamuklu kumaş yıkama öncesi SEM görüntüleri



106




107

6.2.2. Kumaş yüzey sıcaklık değişimi (T-History)

Bu bölümde kumaşların yapılarındaki faz değiştiren madde varlığından kaynaklanan

serinletme (ısı düzenleme) özelliklerinin olup olmadığı araştırılmıştır. Bu amaçla,

mikrokapsül uygulanmış pamuklu ve yünlü kumaş numunelerinin ortam

sıcaklığındaki değişime bağlı olarak yüzeylerindeki sıcaklık değişimleri T-history

sistemi ile ölçülmüştür. Yapılan ölçümlerde mikrokapsül olarak n-eykosan çekirdekli

kitosan/nano kil duvar yapılı Mikrokapsül-2 kodlu erime sıcaklığı 36.59 °C,

katılaşma sıcaklığı 31.04 °C olan mikrokapsül uygulanmış pamuklu ve yünlü kumaş

numuneleri kullanılmıştır. Ölçüm yapılacak yalıtımlı kutu iç sıcaklığı 40 °C olarak

ayarlanmış ve sıcaklık sabit tutularak bu ortama yerleştirilen kumaş yüzeyinde 15

dakika boyunca sıcaklık ölçülmüştür. Netice olarak hem kapsül içeren numune hem

de kapsül uygulanmamış referans kumaş yüzeyinde ölçülen sıcaklık değerlerinin

zamana bağlı değişim grafikleri değerlendirilmeye alınmıştır. Sonuç olarak, aynı

yöntem ile ölçülmüş, mikrokapsül uygulanmış kumaşlar ve mikrokapsül

uygulanmamış kumaş yüzey sıcaklıkları karşılaştırılmıştır. Ölçümler 1, 5 ve 10 kez

yıkanmış kumaşlar içinde tekrar edilmiş ve elde edilen etkinin yıkamaya karşı

kalıcılığı araştırılmıştır.

Şekil 6.58’de soğuk ortamdan sıcak ortama alınan, emdirme yöntemi ile mikrokapsül

uygulanmış pamuklu kumaşa ait yüzey sıcaklık değişim grafiği verilmiştir. Ölçümler

ham kumaş, yıkama yapılmamış kapsüllü kumaş, 1-5 ve 10 yıkama yapılmış kapsüllü

kumaş numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Kumaş numunelerinin ortama

alındıkları ilk sıcaklıkları yaklaşık olarak 25 °C olarak görülmektedir. Grafik

incelendiğinde ölçüm başlangıcından itibaren mikrokapsül uygulanmamış referans

kumaş yüzeyindeki sıcaklık ile mikrokapsül uygulanmış kumaş yüzeylerindeki

sıcaklık değerleri farkının ilk 4. dakikaya kadar 3 °C olduğu görülmektedir. Bu süre

sonundan itibaren kapsüllü kumaş yüzeyindeki sıcaklık değişimi referans kumaştaki

sıcaklık değişimine benzer yükseliş göstermektedir. Bunun yanı sıra mikrokapsül

uygulanmış kumaşlardaki yıkama sayısı arttıkça da yüzeydeki sıcaklık değişiminin

hızlı olduğu sonucuna varılmaktadır. Ölçüm tamamlandığında sıcaklık değişim

eğrilerine bakıldığında ise mikrokapsül içeren kumaşların yıkama sonrası serinletme

etkisinin azaldığı özellikle 10 yıkama sonrası tamamen kaybolduğu sonucuna

ulaşılmıştır.

108

Şekil 6.58. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş yüzey

sıcaklığının zamana bağlı değişim grafiği

Şekil 6.59’da soğuk ortamdan sıcak ortama alınan emdirme yöntemi ile mikrokapsül

uygulanmış yünlü kumaşlara T-history analiz sonuçlarının grafiksel gösterimi

verilmektedir. Ölçümler ham kumaş, yıkama yapılmamış kapsüllü kumaş, 1-5 ve 10

yıkama yapılmış kapsüllü yünlü kumaş numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir.

Kapsül içeren numune kumaş ve kapsül içermeyen referans kumaş yüzeylerindeki

sıcaklık artış hızı incelendiğinde referans kumaşın daha hızlı bir şekilde ısındığı

tespit edilmiştir. Ölçüm başlangıcından itibaren ilk 4 dakika içerisinde referans

kumaş yüzeyindeki sıcaklık değişimi yaklaşık olarak 14 °C olarak kaydedilirken bu

süre zarfında kapsül içeren numune kumaş yüzeyindeki sıcaklık değişimi 11 °C

olarak görülmektedir. Sonuç olarak kumaş yapısındaki mikrokapsüllerin ısı

soğurmasından kaynaklanan kumaş yüzey sıcaklığındaki azalma tespit edilmiş olup

bu sonuç kumaşların ısı düzenleme etkisini ortaya koymaktadır. Öte yandan

mikrokapsül içeren numune kumaşlar üzerinde yıkama sayısı arttıkça yüzey sıcaklık

değişimi hızla artış göstermekte ve referans kumaş yüzey sıcaklığı ile arasındaki fark

kapanmaktadır. Bu durum elde edilen ısı düzenleme etkisinin yıkama sonrası

azaldığını ve özellikle de 5 sayıda yıkama sonrası kaybolduğunu göstermektedir.

109

Şekil 6.59. Emdirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaş yüzey


Şekil 6.60’da soğuk ortamdan sıcak ortama alınan çektirme yöntemi ile mikrokapsül

uygulanmuş pamuklu kumaşlara ait T-history ölçüm sonuçlarının grafiksel gösterimi

verilmektedir. Ölçümler ham kumaş, yıkama yapılmamış kapsüllü kumaş, 1-5 ve 10

yıkama yapılmış kapsüllü pamuklu kumaş numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir.

Ölçümlerde, kumaş yapısında bulunan mikrokapsüllenmiş n-eykosanın soğuk

ortamdan sıcak ortama getirildiğinde erimeye başlaması ve bu esnada ısı

soğurmasından kaynaklanan kumaş yüzeyindeki sıcaklık değişimi araştırılmıştır.

Şekil 6.60’da görüldüğü üzere, mikrokapsül uygulanmamış referans kumaş ile

mikrokapsül uygulanmış numune kumaş sıcaklık değişim eğrileri önemli derecede

farklıdır ve numune kumaşın yüzey sıcaklığı referans kumaşın sıcaklığına göre daha

düşüktür. Her iki kumaş yüzey sıcaklıkları arasında ölçüm süresi boyunca tespit

edilen fark 2.8 °C’ye kadar ulaşmıştır. Bu sıcaklık farkı kumaş yapısındaki faz

değiştiren maddenin (n-eykosanın) serinletme etkisini göstermektedir. Mikrokapsül

uygulanmış kumaşın yıkama sonrası gerçekleştirilen T-history ölçümünden elde

edilen sıcaklık değişim eğrilerine bakıldığında ise yıkama sonrası kumaşların

serinletme etkisinin azaldığı özellikle 10 yıkama sonrası tamamen kaybolduğu

sonucuna ulaşılmıştır.

110

Şekil 6.60. Çektirme yöntemi ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş yüzey


6.2.3. Hava geçirgenlik test sonuçları

Emdirme veya çektirme metodu ile 350 g/L konsantrasyonunda Mikrokapsül-2

uygulanmış pamuklu ve yünlü kumaşlar ile mikrokapsül uygulanmamış referans

pamuklu ve yünlü kumaşlara ait hava geçirgenlik test sonuçları Çizelge 6.13 ve

Çizelge 6.14’de verilmektedir. Şekil 6.61 ve Şekil 6.62’de ise hava geçirgenlik test

sonuçları grafiksel olarak gösterilmektedir.

Çizelge 6.13’de ve Şekil 6.61’de verilen pamuklu kumaşlara ait sonuçlar

incelendiğinde, mikrokapsül uygulanmış kumaşların hava geçirgenlik değerinde

azalma kaydedilmiştir. Bu azalmanın önemini belirlemek için One-Way Anova Testi

uygulanarak referans pamuklu kumaş, emdirme metodu ile kapsül uygulanmış

pamuklu kumaş ile çektirme metodu ile kapsül uygulanmış kumaşın hava geçirgenlik

değerleri karşılaştırılmıştır. Test sonucu elde edilen verilere göre kumaşlara ait hava

geçirgenlik değerleri arasında anlamlı farklılığın olduğu tespit edilmiştir (p<0,05).

Buna göre hem emdirme hem de çektirme metodu ile mikrokapsül uygulaması

sonrası kumaşlarda hava geçirgenlik değeri önemli derecede azalmaktadır. Ancak

emdirme metodu ile kapsül uygulanmış pamuklu kumaş ile çektirme metodu ile

kapsül uygulanmış kumaşın hava geçirgenlik değerleri karşılaştırıldığında, emdirme

metodu ile kapsül uygulanmış kumaş hava geçirgenlik değerlerindeki azalmanın

111

daha fazla olduğu ve aradaki farkın da istatistiksel açıdan önemli olduğu

görülmüştür. Mikrokapsül uygulaması sonrası kumaş hava geçirgenlik değerindeki

azalmanın kumaş yapısındaki gözeneklerin kapsüller tarafından doldurulması sonucu

azalan gözeneklilikten kaynaklandığı düşünülmektedir. Literatür incelendiğinde

benzer çalışmalardaki mikrokapsül uygulanmış kumaşların hava geçirgenlik

değerlerindeki azalmanın mikrokapsüllerin kumaş yapısındaki lifler arasına

yerleşerek kumaş gözenekliliğini azaltmasından kaynaklandığı görülmektedir

(Tözüm vd., 2015; Alay vd., 2012, Shin vd., 2005).

Şekil 6.61. Pamuklu kumaşların hava geçirgenlik sonuçlarına ait Kutu Diyagramı

grafiği

112

Çizelge 6.13. Pamuklu kumaşlara ait hava geçirgenlik test sonuçları

Değişken I Değişken J Ortalama

fark (I-J)

Ortalama

hava

geçirgenlik

(l/m2/s)

Standart

sapma

Önemlilik

derecesi(p)

Referans

pamuklu

kumaş

Yıkama

öncesi

(emdirme)

Yıkama

öncesi

(çektirme)

196.97000*

87.20000*

246.70

7.53 .000

Yıkama

öncesi

(emdirme)

Referans

pamuklu

kumaş

Yıkama

öncesi

(çektirme)

-196.97000*

-109.77000*

49.73 3.95

.000

Yıkama

öncesi

(çektirme)

Referans

pamuklu

Yıkama

öncesi

(emdirme)

-87.20000*

109.77000*

159.50

1.43 .000

*:ortalama fark 0.05 düzeyinde anlamlıdır.

Emdirme metodu kullanılarak 350 g/L konsantrasyonunda Mikrokapsül-2

uygulanmış yünlü ve uygulanmamış referans yünlü kumaşa ait hava geçirgenlik test

sonuçları Şekil 6.62’de grafiksel olarak, Çizelge 6.14’de ise özet halinde verilmiştir.

Sonuçlar incelendiğinde mikrokapsül uygulanmış kumaşların hava geçirgenlik

değerinde bir azalma görülmektedir. Referans yünlü kumaş ve emdirme metodu ile

kapsül uygulanmış yünlü kumaşın hava geçirgenlik test sonuçlarından elde edilen

verilere Independent-Sample T Testi uygulanarak kumaşlar arasında anlamlı

farklılığın olduğu belirlenmiştir (p<0.05). Bu sonuç pamuklu kumaşlar için elde

edilen sonuç ile örtüşmektedir.

113

Şekil 6.62. Yünlü kumaşların hava geçirgenlik sonuçlarına ait Kutu Diyagramı

grafiği

Çizelge 6.14. Yünlü kumaşlara ait hava geçirgenlik test sonuçları

Uygulama

şartları

Ortalama

hava

geçirgenlik

(l/m2/s)

Standart

sapma Minimum Maksimum P

Referans

yünlü

kumaş

111.30 3.27 107.00 116.00

.000 Yıkama

öncesi

(emdirme)

78.44 2.74 74.40 82.70

6.2.4. Güç tutuşurluk test sonuçları

Emdirme ve çektirme metotları ile 350 g/L konsantrasyonunda Mikrokapsül-2

uygulanmış kumaşlara güç tutuşurluk özelliği kazandırılıp kazandırılamadığını tayin

etmek amacıyla 45° eğimli güç tutuşurluk testi uygulanmıştır. Güç tutuşurluk testi

emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış ve yıkama yapılmamış pamuklu ve

yünlü kumaşlar, çektirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış ve yıkama yapılmamış

114

pamuklu kumaş ile mikrokapsül uygulanmamış referans pamuklu ve yünlü

kumaşlara uygulanarak tüm kumaşların tutuşma ve yanma süreleri belirlenmiştir.

Çalışmada ayrıca mikrokapsül içermeyen, sadece aynı konsantrasyonda çapraz

bağlayıcı, katalizör ve yumuşatıcı içeren flotte emdirilmiş ve fikse edilmiş kumaşlara

ait sonuçlara da yer verilmiştir. Böyle uygulanan bitim işleminde mikrokapsülün

etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu kumaşlar yıkama öncesi (kapsülsüz) olarak

tanımlanmıştır. Test sırasında kumaş yüzeyinde tutuşmanın başladığı süre ile

numunenin test uzunluğunun yanması için gereken süre kaydedilmiştir. Test her bir

numune kumaş için 5 defa tekrarlanmış ve ortalama yanma süreleri belirlenmiştir.

Çizelge 6.15’de mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaş numunelerinin güç

tutuşurluk test sonuçları verilmektedir.

Çizelge 6.15. Pamuklu kumaşlara ait güç tutuşurluk test sonuçları

Kumaş Ortalama

tutuşma

süresi

(saniye)

Ortalama

yanma

süresi

(saniye)

Standart

sapma

Referans

pamuklu kumaş

4

9.8

0.50

Yıkama

öncesi(emdirme)

6

30.3

1.20

Yıkama

öncesi(çektirme)

4

10.7

0.78

Yıkama öncesi

(kapsülsüz)

4 11.24

0.85

Çizelge 16.5’deki veriler incelendiğinde, referans pamuklu kumaşın tutuşması için

alevin kumaşa ortalama 4 saniye temas ettirilmesi gerekirken, emdirme metodu ile

mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaşın tutuşması için 6 saniye, çektirme metodu

ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaşın tutuşması için ise 4 saniye yeterli

olmuştur. Bunun yanı sıra tüm kumaşların tutuşmaya başladıktan sonraki yanma

sürelerine bakıldığında, süre referans kumaş için 9.8 saniye, emdirme metodu ile

kapsül uygulanmış kumaş için 30.3 saniye ve çektirme metodu ile kapsül uygulanmış

kumaş için 10.7 saniye olarak kaydedilmiştir. Test sonuçları incelendiğinde emdirme

metodu ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaşın tutuşma ve yanma süresinin

arttığı, buna bağlı olarak kumaşların güç tutuşurluk özelliklerinin geliştiği sonucuna

ulaşılabilir. Ancak sağlanan bu gelişmede kumaş yapısındaki mikrokapsül varlığının

yanında kapsül aplikasyonunda kullanılan yardımcı kimyasalların (çapraz bağlayıcı,

115

katalizör ve yumuşatıcı) etkisinin olup olmadığını belirlemek için kapsül içermeyen

flotte emdirilmiş kumaşlara ait güç tutuşurluk test sonuçları da değerlendirilmiştir.

Çizelgede verilen sonuçlar incelendiğinde, bu kumaşın güç tutuşurluk test

sonuçlarının referans kumaşa ait sonuçlara çok yakın olduğu (tutuşma süresi 4

saniye, ortalama yanma süresi 11.24 saniye) ve yardımcı kimyasalların kumaş güç

tutuşurluk sonuçlarında önemli bir etkisinin olmadığı belirlenmiştir.

Çektirme metodu ile kapsül uygulanmış pamuklu kumaş için ise kumaş güç

tutuşurluk özelliğinde önemli bir gelişme olmadığı belirlenmiştir. Bu sonucun

çektirme metodu ile aplikasyonda, kumaşa daha az miktarda kapsül aktarılabilmesi

ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Nitekim kumaşlara ait SEM görüntüsü analizlerin

de bu açıklamayı destekleyen bulgular tespit edilmiş olup kumaş yüzeyinde daha az

kapsül varlığının olduğu belirlenmiştir.

Şekil 6.63’de emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaş ve

mikrokapsül uygulanmamış referans yünlü kumaşlara ait güç tutuşurluk test

sonuçları gösterilmektedir. Mikrokapsül uygulanmamış yünlü referans kumaş ile

mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaşlara ait ortalama tutuşma süreleri 20 saniye

alınarak gerçekleştirilen güç tutuşurluk testi sonucunda her iki kumaş örneklerinin 20

saniye sonunda alev almadığı, ancak alevsiz şekilde bir süre yanmanın devam ettiği

görülmüştür. Numunelerdeki yanma davranışını göstermek için test uygulanmış

kumaşlara ait fotoğraflar Şekil 6.63’de verilmiştir. Söz konusu görüntülerden kapsül

uygulanmış ve kapsül uygulanmamış kumaşlara ait yanma davranışları arasında

önemli derecede bir görüntü farkının olmadığı sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlara

göre yünlü kumaşa uygulanan mikrokapsüllerin kumaşların tutuşma süreleri ve

yanma süreleri üzerinde etkisinin olmadığı söylenebilir. Bu durumun yünün zaten

doğal yapısı itibari ile pamuklu malzemelere göre daha zor yanan (LOI değeri 25-26

civarındadır) yapıya sahip olması (Zhang vd., 2015) ve kapsül uygulamasının bu

özelliği artırıcı etki göstermemesinden kaynaklandığı sonucuna ulaşılmıştır.

116

Şekil 6.63. Yünlü kumaş güç tutuşurluk test görüntüleri

117

7. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bu tez çalışmasında, fiziko-kimyasal mikrokapsül üretim yöntemlerinden birisi olan

kompleks koaservasyon metodu ile faz değiştiren madde içeren mikrokapsül üretimi

gerçekleştirilmiştir. Mikrokapsül üretiminde çekirdek madde olarak parafin esaslı n-

eykosan, duvar maddeleri olarak ise kitosan ve sodyum alginat kullanılmıştır.

Mikrokapsül duvar yapısını güçlendirmek ve fonksiyonelleştirmek amacıyla nano kil

veya nano çinko oksit partikülleri yapıya ilave edilerek mikrokapsülleme

tamamlanmıştır. Mikrokapsülleme işleminden sonra seçilen uygun nitelikteki

mikrokapsül örneği pamuklu ve yünlü kumaşlara uygulanmıştır.

Çalışmanın ilk bölümünde katyonik bir polimer ile anyonik karakterli bir anorganik

materyal bir araya getirilerek duvar yapı oluşturulması amaçlanmıştır. Bu amaç için

n-eykosan, kitosan/nano kil duvar yapı içerisine kompleks koaservasyon metodu ile

mikrokapsüllenmiştir. Çalışmanın bu bölümünde ayrıca mikrokapsüllerin üretiminde

yüzey aktif madde türünün mikrokapsüllemeye etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır.

Bu amaçla aynı çekirdek ve duvar maddelerine sahip mikrokapsüllerin üretiminde

farklı kimyasal yapıda ve HLB değerine sahip yüzey aktif maddeler kullanılmıştır.

Ayrıca duvar yapıyı oluşturan maddelerin oranları da mikrokapsül üretiminde

değişken olarak değerlendirilmiştir. Netice olarak çalışmanın ilk bölümünde beş

farklı yüzey aktif madde ile iki farklı duvar madde oranının kullanıldığı kitosan/nano

kil/n-eykosan yapılı mikrokapsül üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretimi gerçekleştirilen

mikrokapsüllerin morfolojileri ve parçacık boyut dağılımları optik mikroskop, ısıl

özellikleri diferansiyel taramalı kalorimetre ve termal gravimetrik analiz, kimyasal

yapıları ise FT-IR spektroskopisi ile karakterize edilmiştir.

Optik mikroskop görüntüleri incelendiğinde söz konusu mikrokapsüllerin küresel

yapıya ve homojen boyut dağılımına sahip oldukları görülmüştür. Parçacık boyutu

ölçüm sonucuna göre, ortalama mikrokapsül boyutlarının 0.28-0.53 µm aralığında

değiştiği ve üretilen mikrokapsüllerin tekstilde kullanılabilir parçacık boyutlarına ve

boyut dağılımlarına sahip oldukları belirlenmiştir. Bunun yanı sıra üretim prosesinde

kullanılan yüzey aktif madde türünün kapsül morfolojilerinde kayda değer derecede

bir farklılığa yol açmadığı görülmüştür. Ayrıca duvar materyallerinin birbirlerine

118

oranı (kitosan/nano kil oranı) daha düşük tutulduğunda, kapsül boyutlarında azalma

olduğu tespit edilmiştir.

DSC analiz sonuçları incelendiğinde, mikrokapsüllerin 66.1-104.5 J/g aralığında

değişen değerlerde ısı depolama kapasitesine sahip oldukları ve erime sıcaklıklarının

n-eykosana ait değerlere çok yakın olduğu belirlenmiştir. Yüzey aktif madde

türündeki değişimin entalpi değerlerine etkisi incelendiğinde, mikrokapsül üretim

aşamasında Span 80 ve Tween 20 yüzey aktif maddeleri kullanıldığında en yüksek,

Tween 40 yüzey aktif maddesi kullanıldığında ise en düşük entalpi değerleri

kaydedilmiştir. Bunun yanı sıra duvar madde oranlarındaki (kitosan/nano kil oranı)

azalmanın mikrokapsüllerin entalpilerinde azalmaya neden olduğu görülmüş ve

bunun mikrokapsüllenmenin daha düşük gerçekleşmesinden kaynaklı olduğu

düşünülmüştür. Genel olarak üretimi tamamlanan mikrokapsüllerin yüksek ısı

depolama ve yayma kapasitelerine sahip olmasından dolayı ısı depolama materyali

olarak kullanımlarının uygun olduğu sonucuna varılmıştır.

TGA analiz sonuçlarına kapsül üretiminde yüzey aktif madde olarak Span 80

maddesinin kullanılması mikrokapsülde daha az kütle kaybının gerçekleştiği

sonucuna varılmıştır. Bu sonuçta ise elde edilen yüksek entalpi değerinin etkili

olabileceği düşünülmektedir. Ayrıca kitosan/nano kil duvarlı mikrokapsüllerin termal

stabilitesinin iyi olduğu ve nano kil ilavesinin mikrokapsüllerin ısıl stabilitesini

arttırdığı tespit edilmiştir.

FT-IR analiz sonuçlarına göre ise üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerin yapısını

oluşturan maddelere ait karakteristik piklere rastlanılarak bu maddelerin kapsül

yapısındaki varlıkları kanıtlanmıştır. Sonuç olarak, tüm analiz bulguları birlikte

değerlendirildiğinde mikrokapsüllerin kompleks koaservasyon yöntemi ile başarılı

bir şekilde üretildiği belirlenmiştir.

Çalışmanın ikinci bölümünde anyonik ve katyonik bir polimer çiftinden meydana

gelen mikrokapsül duvar yapısını güçlendirmek ve fonksiyonelleştirmek amacıyla

yapıya kil veya çinko oksit nano partikülleri ilave edilerek mikrokapsül üretimi

gerçekleştirilmiştir. Netice olarak bu bölümde, yüzey aktif madde olarak Span 80

maddesi kullanılanılarak, n-eykosan çekirdekli ve kitosan/sodyum alginat duvar

119

yapısına sahip mikrokapsül üretiminde sodyum alginat polimeri içerisine nano kil

veya nano çinko oksit partikülleri ilave edilmiştir. Çalışmanın bu bölümünde ilave

edilen nano partikül miktarları değiştirilerek aynı çekirdek ve duvar yapılı

mikrokapsül üretilmiştir. Üretilen mikrokapsüllerin ısıl özellikleri DSC, ısıl

stabiliteleri TGA, yapıya ilave edilen nano partiküllerin varlığı FT-IR spektroskopisi

ile incelenmiştir. Ayrıca mikrokapsüllerin morfolojileri ve parçacık boyut dağılımları

optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilirken elementsel

bileşimleri de SEM-EDX ve XPS analizi ile araştırılmıştır.

DSC analiz sonuçlarına göre mikrokapsül üretimi sırasında duvar yapıya ilave edilen

nano kilin mikrokapsül entalpi değerlerini arttırdığı tespit edilmiştir. Öte yandan

nano çinko oksit ilavesinin mikrokapsüllerin ısı depolama/yayma kapasitesini daha

fazla arttırdığı belirlenmiştir. Bununla birlikte ilave edilen çinko oksit miktarındaki

artış ise mikrokapsül entalpi değerlerinde azalmaya neden olmuştur.

TGA analiz sonuçları incelendiğinde mikrokapsül duvar yapısına nano kil

partiküllerinin ilavesinin kapsül termal direnci bir miktar arttırdığı görülmüştür.

FT-IR analizi ile üretimi gerçekleştirilen mikrokapsüllerin yapısındaki çekirdek ve

duvar maddelerinin varlıklarının yanı sıra mikrokapsül yapısına ilave edilen nano

partikül varlıkları ispat edilmiştir. Ayrıca üretilen mikrokapsüllerin duvar

yapılarındaki kimyasal bileşimi yüzeysel olarak inceleyen SEM-EDX analizi ve XPS

analizi sonuçlarına göre de mikrokapsüllerin yapısındaki nano kil veya nano çinko

oksit partiküllerini oluşturan elementlere rastlanmış ve maddelerin varlığı elementsel

olarak da teyit edilmiştir. Bununla birlikte mikrokapsül üretimi aşamasında ilave

edilen nano kil miktarındaki artış ile birlikte mikrokapsül yapısında tespit edilen kil

varlığı artış gösterirken nano çinko oksit ilavesi durumunda tam tersi netice elde

edilmiştir. Gerçekleştirilen analiz sonuçlarına göre, nano kil ve nano çinko oksit

ilaveli kitosan/sodyum alginat/n-eykosan yapılı mikrokapsüllerin kompleks

koaservasyon metodu ile başarılı bir şekilde üretildiği sonucuna varılmıştır.

Optik mikroskop ve parçacık boyutu ölçüm sonuçlarına göre mikrokapsüllerin

küresel yapıda ve yüksek polimer oranına sahip kapsüllerde kabuk kısımların daha

kalın formda olduğu belirlenmiştir. Ayrıca mikrokapsüllerin ortalama parçacık

120

büyüklüklerinin 0.45-0.64 µm aralığında değiştiği tespit edilmiştir. Mikrokapsül

morfoloji ve boyutlarının detaylı olarak incelenmesi amacıyla yapılan SEM analiz

sonuçlarına göre küresel yapıda mikrokapsül üretiminin gerçekleştiği ancak yer yer

küresel yapının bozulduğu tespit edilmiştir. Küresel yapının bozulmasının

kapsüllerin birbirine yapışmalarından kaynaklı olduğu düşünülmüştür. Analiz

sonuçlarında parçacık boyutları incelendiğinde ise mikrokapsüllerin 1 µm’nin altında

parçacık boyutlarına sahip oldukları görülmüştür. Tüm bu bulgular optik mikroskop

ve parçacık boyutu ölçüm sonuçları ile örtüşmektedir.

Çalışmanın son bölümünde üretimi gerçekleştirilen ve karakterizasyonu tamamlanan

mikrokapsüller arasından uygun nitelikte olduğu düşünülen Span 80 yüzey aktif

maddesi kullanılarak üretilmiş kitosan/nano kil duvar yapıda n-eykosan çekirdekli

Mikrokapsül-2 pamuklu ve yünlü kumaşlara uygulanmıştır. Kumaşa uygulama işlemi

pamuklu kumaş için emdirme ve çektirme metodu ile gerçekleştirilirken yünlü

kumaşa ise sadece emdirme metodu ile gerçekleştirilmiştir. Mikrokapsül uygulanmış

kumaşların yüzeyindeki mikrokapsül varlığı ve mikrokapsüllerin yıkamaya karşı

kalıcılığı SEM, kumaşların ısı düzenleme özellikleri ise T-History sisteminde termal

kamera ile incelenmiştir. Ayrıca mikrokapsül uygulanmış kumaşların hava

geçirgenlik ve güç tutuşurluk testleri de yapılmıştır.

Mikrokapsül uygulanmış kumaşların SEM görüntüleri incelendiğinde emdirme

metodu ile mikrokapsül uygulamasının çektirme metodu ile mikrokapsül

uygulamasına nazaran daha başarılı olduğu sonucuna varılmıştır. Ancak emdirme

metodu ile uygulamada kumaş yüzeylerindeki kapsül varlığının yanında yoğun bir

çapraz bağlayıcı kalıntısıda dikkat çekmiştir. Ayrıca emdirme metodu ile yapılan

uygulamanın yıkamaya karşı daha kalıcı olduğu da tespit edilmiştir. Emdirme

metodu ile mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaşlara ait sonuçlar

değerlendirildiğinde ise yüzeyde mikrokapsül varlığı tespit edilmiş ancak pamuklu

kumaş sonuçlarına benzer şekilde yıkama sonrası mikrokapsül varlığında bir miktar

azalma olduğu da görülmüştür.

Mikrokapsül içeren kumaşların yapılarındaki faz değiştiren madde (n-eykosan)

varlığı neticesinde ısı düzenleme etkisi gösterip göstermediğini belirlemek amacıyla

kumaşlara T-history testi uygulanmıştır. Testte soğuk ortamda yeterince

121

kondisyonlanmış mikrokapsül içeren ve içermeyen aynı kumaş türlerinin sıcak

ortamda bekletilmeleri sırasında yüzey sıcaklıklarındaki değişim kaydedilmiştir. Test

sonucunda mikrokapsül içeremeyen kumaştan farklı olarak kapsül uygulanmış

kumaşların yüzey sıcaklıklarında azalma yani serinletme etkisi olup olmadığı

belirlenmiştir. T-history testi sonuçlarına göre, emdirme veya çektirme metodu ile

mikrokapsül uygulanmış pamuklu ve yünlü kumaş yüzey sıcaklığında mikrokapsül

uygulanmamış (referans) kumaş yüzey sıcaklığına göre azalmanın gerçekleştiği fakat

yıkama sayısı arttıkça mikrokapsül uygulanmış kumaş yüzey sıcaklığının referans

kumaş yüzey sıcaklık değerlerine yaklaştığı görülmüştür. Genel olarak

mikrokapsüllü kumaşların yüzeylerindeki sıcaklık değişiminin referans kumaşa göre

daha yavaş gerçekleştiği tespit edilmiştir. Bu durumun faz değiştiren maddenin yani

mikrokapsül çekirdek maddesinin serinletme etkisinden kaynaklı olduğu

düşünülebilir.

Hava geçirgenlik testi sonuçları incelendiğinde mikrokapsül uygulanmış pamuklu ve

yünlü kumaşlarda hava geçirgenlik değerlerinde azalma tespit edilmiştir. Hava

geçirgenlik değerlerindeki azalma emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış

kumaşlarda çektirme metodu ile kapsül uygulanmış kumaşlara nazaran daha fazla

görülmüştür. Bu sonucun yapıya ilave edilen mikrokapsül yanında SEM

görüntülerinde varlığı tespit edilen çapraz bağlayıcı varlığından da

kaynaklanabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Nitekim SEM analizi sonuçlarına göre

emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış kumaşlarda yüzeyde çapraz bağlayıcı

madde varlığı açıkça görülmüştür.

Mikrokapsül uygulanmış kumaşların güç tutuşurluk sonuçları değerlendirildiğinde

emdirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu kumaşın güç tutuşurluk

özelliklerinin geliştiği ancak çektirme metodu ile mikrokapsül uygulanmış pamuklu

kumaş için güç tutuşurluk değerlerinde önemli sayılabilecek bir gelişme söz konusu

olmamıştır. Mikrokapsül uygulanmış yünlü kumaş güç tutuşurluk test sonuçları

incelendiğinde ise yünlü kumaşa uygulanan mikrokapsüllerin kumaşların güç

tutuşurluk özelliklerinde değişim meydana getirmediği görülmüştür.

Sonuç olarak bu tez çalışmasında kompleks koaservasyon yöntemi ile mikrokapsül

üretimi başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Bunun yanı sıra mikrokapsül

122

üretiminde kullanılan duvar madde oranlarının, duvar yapıya inorganik nano partikül

ilavesinin ve farklı kimyasal yapıda yüzey aktif madde kullanımının mikrokapsül

üretimindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca kumaşlara mikrokapsül uygulanarak

kumaş özellikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında kumaşlara tek kapsül

uygulaması gerçekleştirilirken bu çalışmada üretimi gerçekleştirilen diğer

kapsüllerinde tekstil yüzeylerine uygulanabilir olduğu düşünülmektedir. Bu yönü ile

çalışmanın diğer çalışmalar için bir zemin olabileceği söylenebilir.

123

KAYNAKLAR

Ahn, J., S., Choi, H., K., Chong-Su, C., 2001. A novel Mucoadhesive Polymer

Prepared by Template Polymerization of Acrylic Acid in the Presence of

Chitosani Biomaterials, 22 (9), 923-928.

Ai, Y., Jin, Y., Sun, J., Wei, D, Q., 2007. Microencapsulation of N-Hexadecane as

Phase Change Material by Suspension Polymerization. E-Polymers, 098, 1–9.

Akçalı, K., Oktav Bulut, M., 2012. Plazma Teknolojilerinin Yün Elyafı Üzerindeki

Etkileri Üzerine Bir İnceleme Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 2

(1), 65-72. Alay-Aksoy, S., Alkan, C., Tözüm,M.S., Demirbağ,S.,Altun-Anayurt,R., Ulcay,Y.

2015. Preparation and Textile Application of Poly(Methyl Methacrylate-Co-

Methacrylic Acid)/ N-Octadecane and N-Eicosane Microcapsules, The

Journal Of Textile Institute, in Press.

Alay, S., Alkan, C., Göde, F., 2012. Steady State Thermal Comfort Properties Of The

Fabrics İncorporating Microencapsulated Phase Change Materials, The

Journal Of The Textile Institute, 103:7, 757-765.

Alay, S., Alkan, C., Göde, F., 2011a. Synthesis and Characterization of

Poly(Methylmethacrylate)/N-Hexadecane Microcapsules Using Different

Cross-Linkers and Their Application to Some Fabrics, Thermochimica Acta,

518, 1-8.

Alay,S., Göde,F., Alkan, C., 2011b. Synthesis And Thermal Properties of Poly(N-

Butyl Acrylate)/N-Hexadecane Microcapsules Using Different Cross-Linkers

And Their Application To Textile Fabrics, Journal Of Applied Polymer

Science,120(5), 2821-2829.

Alay, S., 2010. Isıl Enerji Depolama Özellikli Mikrokapsüller İçeren Akıllı Tekstil

Ürünlerinin Geliştirilmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, Doktara Tezi, 202, Isparta.

Alay, S., Göde F., Alkan, C., 2009. Isıl Enerji Depolama için Poli(etil

akrilat)/Hekzadekan Mikrokapsüllerinin Üretilmesi ve Karakterizasyonu,

Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3, (3), 33-46.

Alkan, C., Alay-Aksoy S., Altun-Anayurt, R., 2015. Synthesis of Poly(methyl

Methacrylate-Co-Acrylic Acid)/N-Eicosane Microcapsules for Thermal

Comfort in Textiles, Textile Research Journal, 85(19), 2051–2058.

Alkan, C., Sarı, A., Karaipekli, A., 2011. Preparation, Thermal Properties and

Thermal Reliability of Microencapsulated N-Eicosane as Novel Phase

Change Material for Thermal Energy Storage, Energy Conversion and

Management, 52, 687–692.

124

Alkan, C., Sarı, A., Karaipekli, A., Uzun, O., 2009. Preparation, Characterization,

And Thermal Properties of Microencapsulated Phase Change Material for

Thermal Energy Storage, Solar Energy Materials & Solar Cells, 93, 143–147.

Al-Shannaq, R., Farid, M., Al-Muhtaseb, S., Kurdi, J., 2015. Emulsion Stability and

Cross-Linking of PMMA Microcapsules Containing Phase Change Materials,

Solar Energy Materials and Solar Cells, 132, 311–318.

Alvim, I., D., Grosso, C., F., 2010. Microparticles Obtained by Complex

Coacervation: Influence of The Type of Reticulation and the Drying Process

On the Release of the Core Material, Ciencia e Tecnologia de Alimentos, 30

(4), 1069-1076.

Amaral, I., F., Granja, P., L., Barbosa, M., A., 2005. Chemical Modification of

Chitosan by Phosphorylation: an XPS, FT-IR and SEM Study, J. Biomater

Science Polymer Edn, 16(12), 1575-1593.

Aydın, N., Öztürk, C. G., Karaboyacı, M., Alay, A., 2011. Koku İçeren Mikrokapsül

Uygulanmış Akrilik El Örgüsü İpliklerden Örülen kumaşların

Karakterizasyonu. Süleyman Demirel Üniveristesi, Fen Bilimleri Enstitüsü

Dergisi, 15-1, 67-74.

Ateş, Y., 2011. Güncel Bazı Teknoloji Uygulamalarında Kil Kullanımı, SDUGEO e-

dergi (online) , 2(4), 10-14.

Bansode, S. S., Banarjee, S. K., Gaikwad, D. D., Jadhav, S. L., and Thorat, R. M.,

2011. Microencapsulation: a review, International Journal of Pharmaceutical

Sciences Review and Research, 1 (2), 38-43.

Bayés-García, L., Ventolá, L., Cordobilla, R., Benages, R., Calvet, T., Cuevas-

Diarte, M.A., 2010, Phase Change Materials (PCM) Microcapsules with

Different Shell Compositions: Preparation, Characterization and Thermal

Stability, Solar Energy Materials & Solar Cells 94, 1235-1240.

Başal, G., Karagönlü, S., 2013. Medikal Tekstiller İçin Antimikrobiyel Ajan İçeren

Mikrokapsüllerin Hazırlanması, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik

Bilimleri Dergisi, 19 (4), 174-178.

Başal, G., Vahaplar, T., 2005. Mikrokapsüller, Uluslararası Nonwoven Teknik

Tekstil Teknoloji Dergisi, Sayı:10.

Bryant, Y.G., Colvin, D.P., Fibre and Reversible Enhanced Thermal Storage

Properties and Fabric Made There From, 1988. U.S. Patent NO: 4,756,958,

United States Patent.

Butstraen, C., Salaün, F., 2013. Preparation of Microcapsules by Complex

Coacervation of Gum Arabic and Chitosan, Carbohydrate Polymers, 99, 608-

616.

125

Ceylan, S., 2010. Mikrokapsül Üretimiyle Tekstil Yüzeylerinin Isıl Özelliklerini

İyilestirme Olanakları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,

Yüksek Lisans Tezi, 77, İstanbul.

Chang, C., Tsai, Y., Chiu, J., Chen, H., 2009. Preparation of Phase Change Materials

Microcapsules by Using PMMA Network-Silica Hybrid Shell Via Sol–Gel

Process, Journal Of Applied Polymer Science, 112, 1850–1857.

Chen, L., Wang, T., Zhao, Y., Zhang, X., R., 2014. Characterization of Thermal and

Hydrodynamic Properties for Microencapsulated Phase Change Slurry

(MPCS), Energy Conversion and Management, 79, 317-333.

Chen, Z.H., Yu, F., Zeng, X.R., Zhang, Z.G., 2012. Preparation, Characterization and

Thermal Properties of Nanocapsules Containing Phase Change Material N-

Dodecanol by Miniemulsion Polymerization with Polymerizable Emulsifier,

Applied Energy, 9(1), 7–12.

Cho, J.S., Kwon, A., Cho, C.G., 2002. Microencapsulation of Octadecane as a Phase-

Change Material by İnterfacial Polymerization in an Emulsion System,

Colloid Polymer Science, 280 (3), 260-266.

Choi, K., Cho, G., Kim, P., Cho, C., 2004. Thermal Storage/Release and Mechanical

Properties of Phase Change Materials on Polyester Fabric, Textile Research

Journal, 74(4), 292-96.

Chung H., Cho, G., 2004. Thermal Properties And Physiological Responses of

Vaporpermeable Water-Repellent Fabrics Treated with Microcapsule-

Containing Pcms, Textile Research Journal, 74(7), 571-75.

Cosco, S., 2006, Polymer Based Microparticles for Advanced Composite Materials

Applications, Ph. D. Thesis, University of Naples „Federico II‟ Department

of Materials and Productions Engineering, Italy, 92p.

Cox, R., 2001. Repositionning Acrylic Fibres for The New Millenium, Chemical

Fibers International, 51 (2), 118-120.

Çimen, E., 2007. Mikrokapsülleme Yöntemiyle Dokuma Kumaşlara Yeni Özellikler

Katma Olanakları, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.

Damjana C., 2013. Influence of Phase-Change Materials on Thermo-Physiological

Comfort in Warm Environment, Journal of Textiles, 1-9

Demirbağ, S., 2014. Kompleks Koaservasyon Metodu ile Isı Depolama ve Güç

Tutuşur Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve Tekstil Uygulamaları, Süleyman

Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 109, Isparta.

Demirbağ,S., Alay Aksoy, S., 2013a, Isı Depolama Özellikli Jelatin-Nanolil/n-

Eykosan Mikrokapsüllerin Üretimi ve Karakterizasyonu, Tekstil Teknolojileri

Elektronik Dergisi, 7:3, 30-36.

126

Demirbağ,S., Alay Aksoy, S., 2013b, İnorganik Madde İlave Edilerek Geliştirilmiş

Termal Stabiliteye Sahip Isı Depolama Özellikli Mikrokapsül Üretimi ve

Karakterizasyonu, Tekstil ve Mühendis Dergisi, 20:92, 27-35.

Deveci, Ş.S, 2009. Mikrokapsüllenmiş Faz Değiştiricilerin ve Özel Liflerin Elastik

Bandajların Konfor Özelliklerinin İyileştirilmesinde Kullanımı, Ege

Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 188, İzmir.

Deveci, Ş.S., Başal, G., 2009, Preparation of PCM Microcapsules by Complex

Coacervation of Silk Fibroin And Chitosan, Colloid Polymer Science,

287(12), 1455-67.

Dikici D., 2004, Doğal Soğuk Kaynaklardan Yararlanan Yer Altı Kanallarında

Termal Enerji Depolanması, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü

Doktora Tezi, Adana.

Dima, C., Patraşcu, L., Cantaragiu, A., Alexe, D., Dima, Ş., 2015. The Kinetics of

the Swelling Process and the Release Mechanisms of Coriandrum Sativum L.

Essential Oil from Chitosan/Alginate/Inulin Microcapsules, Food Chemistry,

195, 39-48.

Dong Z., Maa Y., Hayatc K., Jiab C., Xiab S., Zhangb X., 2011, Morphology and

Release Profile Of Microcapsules Encapsulating Peppermint Oil By Complex

Coacervation, Journal of Food Engineering, 104, 3, 455–460.

Erkan, G., 2008. Bazı Antifungal Ajanların Mikrokapsülasyonu ve Tekstil

Materyallerine Aplikasyonu, Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, Doktora Tezi, 146, İzmir.

Erkmen, Ş., 2013. Tekstil Terbiyesinde Mikrokapsüllendirilmiş Kimyasalların

Kullanımı, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans

Tezi, 49, İstanbul.

Fan, Y.F., Zhang, X.X., Wu, S.Z., Wang, X.C. 2005. Thermal Stability and

Permeability of Microencapsulated N-Octadecane and Cyclohexane,

Thermochimica Acta,429 (1), 25-29.

Fang, G., Tang, F., Cao, L., 2014. Preparation, Thermal Properties and Applications

of Shape-Stabilized Thermal Energy Storage Materials, Ranewable and

Sustainable Energy Reviews, 40, 237-259.

Fang, Y., Kuang, S., Gao, X., Zhang, Z., 2008. Preparation and Characterization of

Novel Nanoencapsulated Phase Change Materials. Energy Conversion and

Management, 49 (12), 3704-3707.

Feldman D., Shapıro M.M., Banu D., 1986, Organic Phase Change Materials for

Thermal Energy Storage, Solar Energymater, 13, 1-10.

127

Gao, X.Y., Han, N., Zhang, X.X., Yu, W.Y., 2009. Melt-Processable Acrylonitrile–

Methyl Acrylate Copolymers and Melt-Spun Fibers Containing Micropcms,

Journal Of Materials Science, 44 (21), 5877-5884.

Gayen, R., N., Sarkar, K., Hussain, S., Bhar, R., Pal, A., K., 2011. ZnO Films

Prepared by Modified Sol-Gel Technique, India Journal of Pure and Applied

Physics, 49, 470-477.

Giro-Paloma, J., Martinez, M., Gabeza, L., Fernandez, A., I., 2016. Types,

Methods,Techniques,and Applications for Microencapsulated Phase

Changematerials (MPCM), Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53,

1059-1075.

Güler, Z., Kut, D., 2011, Polyester Perdelik Kumaşta Isıl Regülasyon Sağlamaya

Yönelik Mikrokapsül Hazirlanmasi Ve Uygulanması, Uludağ Üniversitesi

Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 16, Sayı 1.

Güler, Z., 2010. Ev Tekstilinde Kullanılacak Materyallerde Isıl Regülasyon

Sağlamaya Yönelik Mikrokapsül Hazırlanması Ve Uygulanması, Uludağ

Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 98, Bursa.

Güllük-Demirel M., 1993. Salbutamol Sülfat Mikrokapsülleri Üzerinde Çalışmalar,

Anadolu Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 60,

Eskişehir.

Gündoğar, S., A., 2010. Thermal Characterization and Kinetics of Crude Oils by

TGA and DSC Methods, Middle East Technical University, Department of

Petroleum and Natural Gas Engineering, Master, 198, Ankara

Han, P., Lu, L., Qiu, X., Tang, Y., Wang, J., 2015. Preparation and Characterization

of Macrocapsules Containing Microencapsulated Pcms (Phase Change

Materials) for Thermal Energy Storage, Energy, 91, 531–539.

Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Khin, M.M., 2003, Microcapsulated PCM Thermal-

Energy Storage System, Applied Energy, 74, 195-202.

Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Zhu, H. J., 2002. Encapsulated Phase Change

Materials for Thermal Energy Storage: Experiments and Simulation,

International Journal of Energy Research, 26, 159-171.

Hawlader, M.N.A., Uddin, M.S., Zhu, H.J., 2000. Preperation and Evaluation of A

Novel Solar Storage Material: Microencapsulated Parafin, International

Journal of Sustainable Energy, 20 (4), 227-238.

İzgü, E., Doğanay, T., 1976. Jelatin Süksinat Kullanılarak Koaservasyon

Mikrokapsülleme Koşullarının ve Bu Mikrokapsüllerden Sulfizoksazolun

Çıkış Hızının incelenmesi. Ankara Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi.

128

Jun-xiaa, X., Hai-Yana, Y., Jiana Y., 2011, Microencapsulation Of Sweet Orange Oil

By Complex Coacervation With Soybean Protein İsolate/Gum Arabic, Food

Chemistry, 125, 4, 1267–1272.

Karagönlü, S., 2011. Medikal Tekstil Uygulamaları için Antibakteriyel Ajan İçeren

Mikrokapsüllerin Hazırlanması, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,

Yüksek Lisans Tezi, 116, İzmir.

Kardar, P., 2015. Preparation of Polyurethane Microcapsules with Different

Polyolscomponent for Encapsulation of İsophorone Diisocyanate

Healingagent, Progress in Organic Coatings, 89, 271–276.

Kayahan, E., Aksoy, K, Önem, E., 2013. Preparation of Antibacterial Microcapsules

Containing Clove Oıl for Textile Applications, September 23-25, Liberec,

Czech Republic.

Kebapçı, K., 2012. Kokulu Mikrokapsüller, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen

Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 66, Isparta.

Khadiran, T., Hussein, M., Z., Zainal, Z., Rusli, R., 2015. Encapsulation Techniques

for Organic Phase Change Materials as Thermal Energy Storage Medium: a

Review, Solar Energy Materials and Solar Cells, 143, 78-98.

Kılıç, B., G., Karahan, A., G., 2010. Fourıer Dönüşümlü Kızılötesi (FTIR)

Spektroskopisi ve Laktik Bakterilerinin Tanısında Kullanılması, Gıda

Teknolojisi Derneği, 35(6), 445-452.

Kim, J., Cho, G., 2002. Thermal Storage/Release, Durability and Temperature

Sensing Properties of Thermostatic Fabrics Treated With Octadecane-

Containing Microcapsule, Textile Research Journal, 72(12), 1093-98.

Koo, K., Park, Y., Choe, J., Kim, E., 2008. The Application of Microencapsulated

Phase Change Materials to Nylon Using Direct Dual Coating Method, Journal

of Applied Polymer Science, 108 (4), 2337–44.

Kök, M., 2006. Fırat Üniversitesi, DSC ile Termal İletkenlik Ölçümü ve

Uygulamaları, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 40, Elazığ .

Kuru. A, 2012. Tekstil Elyaf Teleflerinden Isi Depolama Özelliğine Sahip Isi Yalıtım

Malzemesi Üretimi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü

Yüksek Lisans Tezi, 115, Isparta.

Kurt, S., 2012. Yeni Nesil Bina Malzemeleri için Faz Değiştiren Madde

Geliştirilmesi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans

Tezi, 83, Adana.

Leskovšek, M., Jedrinovic, G., Stankovic-Elseni, U., 2004. Properties of Propylene

Fibres with Incorporated Microcapsules, Acta Chimica Slovenica, 51 (4),

699-715.

129

Li, F., Wang, X., Wu, D., 2015. Fabrication of Multifunctional Microcapsules

Containing N-Eicosane Core and Zinc Oxide Shell for Low-Temperature

Energy Storage, Photocatalysis and Antibiosis, Energy Conversion and

Management, 106, 873-885.

Li, W., Zhang, X., Wang, X., Tang, G., S, H., 2012, Fabrication and Morphological

Characterization of Microencapsulated Phase Change Materials

(MicroPCMs) and Macrocapsules Containing MicroPCMs for Thermal

Energy Storage, Energy, 38, 249-254.

Li, W., Zhang, X.X., Wang, X.C., Niu, J.J., 2007. Preparation and Characterization

of Microencapsulated Phase Change Material with Low Remnant

Formaldehyde Content, Materials Chemistry and Physics, 106, (2-3), 437-

442.

Liang, C., Lingling, X., Hongbo, S., Zhibin, Z. 2009. Microencapsulation of Butyl

Stearate as a Phase Change Material by Interfacial Polycondensation in a

Polyurea System. Energy Conversion And Management, 50 (3), 723-729.

Ma, Y., Chu, X., Li, W., Tang, G., 2012. Preparation and Characterization of

Poly(Methyl Methacrylate-Co-Divinylbenzene) Microcapsules Containing

Phase Change Temperature Adjustable Binary Core Materials, Solar Energy,

86(7), 2056–2066.

Mondal, S., 2008. Phase Change Materials for Smart Textiles an Overview, Thermal

Engineering, 28, 1536-1550.

Nelson G., 2002. Application of Microencapsulation in Textiles, International

Journal of Pharmaceutics, 242, 55–62.

Ocak, B., 2010. Antifungal Ayakkabı Üretiminde Mikrokapsülasyon Yönteminin

Kullanımı Üzerine Araştırmalar, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü,

Doktara Tezi, 151, İzmir.

Okçu, M., 2011. Faz Değiştiren Maddelerde Erime ve Katılaşma Sürecinin Sayısal

Olarak İncelenmesi, Fırat Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek

Lisans Tezi, 84, Elazığ.

Outlast, 2014. Erişim Tarihi: 27.01.2016

http://www.outlast.com/en/applications/fiber/

Ömeroğulları, Z., Kut, D., 2012. Tekstilde Güç Tutuşurluk, Uludağ Üniversitesi

Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 17, 27-32.

Önder, E., Sarıer, N., Çimen, E., 2008. Encapsulation of Phase Change Materials by

Complex Coacervation to İmprove Thermal Performance of Woven Fabrics,

Thermochimica Acta, 467, 63-72.

Övez, B., Yüksel, M., 2002. Parfümlerin Çapraz Bağlı Mikrokapsüllerden Yavaş

Salgılanmaları. Ekoloji Çevre Dergisi, 10, 26-29.

130

Özerdem, B., 2011. Ev Tekstilinde Kullanılacak Materyallerde Multifonksiyonel

Özellik Sağlayacak Mikrokapsül Hazırlanması ve Uygulanması, Uludağ

Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 64, Bursa.

Özonur, Y., Mazman, M., Paksoy, H.Ö., Evliya, H., 2006, Microcapsulation of Coco

Fatty Acid Mixture for Thermal Energy Storage with Phase Change Material.

International Journal of Energy Research, 30, 741-749.

Pause, B., 2003. Nonwoven Protective Garments with Thermo-Regulating

Properties, Journal Of Industrial Textiles, 33: 93.

Qiu, X., Lu, L., Wang, J., Tang, G., Song, G., 2014. Preparation and Characterization

of Microencapsulated N-Octadecane as Phase Change Material with

Different N-Butyl Methacrylate-Based Copolymer Shells, Solar Energy

Materials and Solar Cells, 128, 102–111.

Qiu, X., Li, W., Song, G., Chu, X., Tang, G., 2012a. Fabrication and

Characterization Of Microencapsulated N-Octadecane with Different

Crosslinked Methylmethacrylate-Based Polymer Shells, Solar Energy

Materials and Solar Cells, 98, 283–293.

Qiu, X., Li, W., Song, G., Chu, X., Tang, G., 2012b. Microencapsulated N-

Octadecane with Different Methylmethacrylate-Based Copolymer Shells as

Phase Change Materials for Thermal Energy Storage, Energy, 46, 188–199.

Qingwen, S., Yi, L., Jianwei, X., J.Y., H., Yuen, M., 2007. Thermal Stability Of

Composite Phase Change Material Microcapsules Incorporated With Silver

Nano-Particle, Polymer, 48(11), 3371-3323.

Rahman, A., Dickinson, M.E., Farid, M.M., 2012. Microencapsulation of a PCM

Throug Membrane Emulsification and Nanocompression-Based

Determination of Microcapsule Strength, Materials for Renewable and

Sustainable Energy, 1:4, 1-10.

Salaun, F., Devaux, E., Bourbigot, S., Rumeau, P., 2010. Thermoregulating

Response of Cotton Fabric Containing Microencapsulated Phase Change

Materials, Thermochimica Acta, 506, 82-93.

Salaun, F., Devaux, E., Bourbigot, S., Rumeau, P., 2009. Influence of Process

Parameters on Microcapsules Loaded with N-Hexadecane Prepared by İn-

Situ Polymerization, Chemical Engineering Journal, 155 (1-2), 457-465.

Sánchez-Silva, L., Sánchez, P., Rodríguez, J.F., 2011. Effective Method of

Microcapsules Production for Smart Fabrics, Bernardes, M., A., D., S., (Ed)

Developments İn Heat Transfer, 650-666, Intech, 688s, Croatia

Sánchez-Silva, L., Rodriguez, J.F., Romero, A., Borreguero, A.M., Carmona, M.,

Sánchez, P., 2010. Microencapsulation of Pcms with A Styrene-Methyl

Methacrylate Copolymer Shell by Suspension-Like Polymerisation. Chemical

Engineering Journal, 157 (1), 216-222.

131

Sánchez, L., Sánchez, P., Lucas, A., Carmona, M., Rodríguez, J.F., 2007.

Microencapsulation of PCMs with A Polystyrene Shell, Colloid Polymer

Science, 285, 1377-1385.

Sarı, A., Alkan, C., Özcan, A.N., 2015. Synthesis and Characterization of

Micro/Nano Capsules of PMMA/Capric–Stearic Acid Eutectic Mixture for

Low Temperature-Thermal Energy Storage In Buildings, Energy And

Buildings, 90, 106–113.

Sarı, A., Alkan, C., Biçer, A., Altuntas, A., Bilgin, C., 2014.

Micro/Nanoencapsulated N-Nonadecane with Poly(Methyl Methacrylate)

Shell for Thermal Energy Storage, Energy Conversion And Management, 86,

614–621.

Sarı, A., Alkan, C., Karaipekli, A., 2010. Preparation, Characterization and Thermal

Properties Of PMMA/N-Heptadecane Microcapsules as Novel Solid–Liquid

Micropcm for Thermal Energy Storage. Applied Energy, 87, 1529–1534.

Sarı, A., Alkan, C., Karaipekli, A., Uzun, O., 2009. Microencapsulated N-

Octacosane as Phase Change Material for Thermal Energy Storage, Solar

Energy, 83, 1757–1763.

Shan, X.L., Wang, J.P., Zhang, X.X., Wang, X.C., 2009. Formaldehyhe-Free and

Thermal Resistant Micropcms Containing N-Octadecane, Thermochim Acta,

494, 104–109.

Shime, H., Mccullougahn, E.A., Jones, B.W., 2001. Using Phase Change Materials

in Clothing, Textile Research Journal, 71(6), 495-502.

Shi, J., Wu, X., Fu, X., Sun, R., 2015. Synthesis and Thermal Properties of a Novel

Nanoencapsulated Phase Change Material with Pmma and Sio2 As Hybrid

Shell Materials, Thermochimica Acta, 617, 90–94.

Shin, Y., Yoo, D.I., Son, K., 2005. Development of Thermoregulating Textile

Materials with Microencapsulated Phase Change Materials (Pcm), II.

Preparation and Application Of PCM Microcapsules, Journal of Applied

Polymer Science, 96, 10.

Shirin-Abadi, A.R., Mahdavian, A.R., Khoee, S., 2011. New Approach for The

Elucidation of PCM Nanocapsules Through Miniemulsion Polymerization

With An Acrylic Shell, Macromolecules, 44, 7405–7414.

Süpüren, G., 2007. Faz Degistiren Maddelerle Kombine Edilen Tekstil Ürünlerinin

Geliştirilmesi, Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi,

114, İzmir.

Şahan, N., 2011. Faz Değiştiren Nano Maddelerin Nano Malzemelerle Kullanımının

Araştırılması. Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, YL Tezi, 55,

Adana.

132

Topa, E., H., 2010. Thermal Characterizatıon and Kinetics of Diesel, Methanol

Route Bıodıesel, Canola Oil and Diesel-Biodiesel Blends at Different

Blending Rates by Tga And Dsc, Middle East Technical University, Master

of Science in Petroleum and Natural Gas Engineering Department, Master,

163, Ankara.

Topbaş, Ö., 2011. Mikrokapsülasyon Tekniği ile İyileştirici Bandaj Üretimi, Dokuz

Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 100, İzmir.

Tözüm, M.S., Alay-Aksoy, S., 2015. Investigation of Tactile Comfort Properties of

The Fabrics Treated with Microcapsules Containing Phase Change Materials,

The Journal of Textile Institute, Erişim Tarihi: 27.01.2016.

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/00405000.2015.1099374

Tözüm, M.S., Demirbağ, S., Alay Aksoy, S., 2011. Isı Depolayan Mikrokapsül

Uygulanmış Kumaşların Isı Düzenleme Özelliklerinin Araştırılması, Tekstil

ve Mühendis Dergisi, 18 (84), 8-14.

Turhan, O., 2008. Bazı Organik Reaksiyonların ve Metal Ligant Etkileşimlerinin FT-

IR ile Eş Zamanlı İncelenmesi, Balıkesir Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, Doktara Tezi, 170, Balıkesir.

Türkiye Atom Enerjisi Kurumu (TAEK), Taramalı Elektron Mikroskobu Nasıl

Çalışır, Erişim Tarihi: 27.01.2016.

http://www.taek.gov.tr/malzeme-teknolojisi/595-taramali-elektron-

mikroskobu-sem-nasil-calisir.html

Uçan, F., Mercimek, H., A., 2013. Gıda Endüstrisinde Kitosan Filmlerin Önemi,

Türk Tarım-Gıda Bilim ve teknoloji Dergisi, 1(2), 79-85.

Uğur, S., Ş., Sarıışık, M., Aktaş, A., H., 2011. Nano-Al2O3 Multilayer Film

Deposition on Cotton Fabrics by Layer-by-Layer Deposition Method,

Materials Research Bulletin, 46, 1202-1206.

Uğur Ş.S., Sarıışık M., Aktaş A.H., Uçar M.Ç., Erden E., 2010. Modifying of Cotton

Fabric Surface with Nano-ZnO Multilayer Films by Layer-by-Layer

Deposition Method, Nanoscale Research Letters, 5, 1204–1210.

Wang, Y., Zhang, Y., Xia, T.D., Zhao, W.J., Yang, W.H., 2014. Effects of

Fabricated Technology on Particle Size Distribution and Thermal Properties

of Stearic–Eicosanoic Acid/Polymethylmethacrylate Nanocapsules. Solar

Energy Materials And Solar Cells, 120, 481–490.

Wang, Y., Shi, H., Xia, T.D., Zhang, T., Feng, H.X., 2012. Fabrication and

Performances of Microencapsulated Paraffin Composites with

Polymethylmethacrylate Shell Based on Ultraviolet Irradiation-Initiated,

Materials Chemistry And Physics, 135(1), 181–187.

http://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/00405000.2015.1099374

http://www.taek.gov.tr/malzeme-teknolojisi/595-taramali-elektron-mikroskobu-sem-nasil-calisir.html

http://www.taek.gov.tr/malzeme-teknolojisi/595-taramali-elektron-mikroskobu-sem-nasil-calisir.html

133

Wang, Y., Xia, T.D., Feng, H.X., Zhang, H., 2011. Stearic

Acid/Polymethylmethacrylate Composite as Form-Stable Phase Change

Materials for Latent Heat Thermal Energy Storage, Renew Energy, 36,1814–

1820.

Xiao, Z., Li, W., Zhu, G., 2015. Effect of Wall Materials and Core Oil on The

Formation and Properties of Styralyl Acetate Microcapsules Prepared by

Complex Coacervation, Colloid Polym Sci , 293, 1339–1348.

Yaldızlı, E., Gürdağ, G., S., 2014. Sodyum Alginat-Poli (İtakonik Asit) Aşı

Kopolimerlerinin Hazırlanması ve Ağır Metal İyonlarının

Uzaklaştırılmasında Kullanımı, 11. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 02-

05 Eylül.

Yang, X., Gao, N., Hu, L., Li, J., Sun, Y., 2015. Development and Evaluation of

Novel Microcapsules Containing Poppy-Seed Oil Using Complex

Coacervation, Journal of Food Engineering, 161, 87-93.

Zhang, Q., Zhang, W., Huang, J., Lai, Y., Xing, T., Chen, G., Jin, W., Liu, H., Sun,

B., 2015. Flame Retardance and Thermal Stability of Wool Fabric Treated by

Boron Containing Silica Sols, Materials and Design, 85, 796–799.

Zhang, G.H., Bon, S.A.F., Zhao, C.Y., 2012. Synthesis, Characterization and

Thermal Properties of Novel Nanoencapsulated Phase Change Materials for

Thermal Energy Storage. Solar Energy, 86(5), 1149–1154.

Zhang, H., Wang, X., 2009a. Fabrication and Performances of Microencapsulated

Phase Change Materials Based on N-Octadecane Core and Resorcinol-

Modifiedmelamine–Formaldehyde Shell, Physicochern, 332, 129-138.

Zhang, H., Wang, X., 2009b. Synthesis and Properties of Microencapsulated N-

Octadecane with Polyurea Shells Containing Different Soft Segments for

Heat Energy Storage and Thermal Regulation, Solar Energy Materials and

Solar Cells, 93 (8), 1366-1376.

Zhang, X.X., Wang, X.C., Tao, X.M., Yick, K.L., 2006. Structures and Properties of

Wet Spun Thermo-Regulated Polyacrylonitrile-Vinylidene Chloride Fibers,

Textile Research Journal, 76 (5), 351-359.

Zhang, X.X., Fan, Y.F., Tao X.M., Yick, K.L., 2005a. Crystallization and Prevention

of Supercooling of Microencapsulated N-Alkanes, Journal of Colloid and

Interface Science, 281 (2), 299-306.

Zhang, X.X., Wang, X.C., Tao, X.M., Yick, K.L., 2005b. Energy Storage

Polymer/Micropcms Blended Chips and Thermo-Regulated Fibers, Journal of

Materials Science, 40 (14), 3729-3734.

Zhang, X.X., Fan, Y.F., Tao, X.M., Yick, K.L., 2004a. Fabrication and Properties of

Microcapsules and Nanocapsules Containing N-Octadecane. Materials

Chemistry And Physics, 88 (2-3), 300-307.

134

Zhang, X.X., Tao, X.M., Yick, K.L., Wang, X.C., 2004b. Structure and Thermal

Stability of Microencapsulated Phase-Change Materials, Colloid and Polymer

Science, 282 (4), 330-336.

Zou, G.L., Tan, Z.C., Lan, X.Z., Sun, L.X. , Zhang, T., 2004. Preparation and

Characterization of Microencapsulated Hexadecane Used for Thermal Energy

Storage, Chinese Chemical Letters, 15 (6), 729–732.

135

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Ebru GENÇ

Doğum Yeri ve Yılı : Bursa, 1989

Medeni Hali : Bekar

Yabancı Dili : İngilizce, Rusça

E-posta : [email protected]

Eğitim Durumu

Lise : Bursa Erkek Lisesi (Y.D.A.L), 2003-2007

Lisans : Süleyman Demirel Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği,

2008-2012

Uludağ Üniversitesi, Tekstil Mühendisliği, 2010-2011

(Farabi Öğrenci Değişim Programı)

Anadolu Üniversitesi, İşletme, 2009-2013

Mesleki Deneyim

COATS Türkiye İplik San. A.Ş. Bursa Stajer

Low Profile A.Ş. Bursa-Türkiye Stajer

Özdilek Alışveriş Merkezleri ve Tekstil Stajer

San. A.Ş. Bursa-Türkiye

Yayınları

Alay Aksoy, S., Genç, E., 2015. Functionalization of Cotton Fabrics By

Esterification Cross-Linking with 1,2,3,4-Butanetetracarboxylicacid

(BTCA), Cellulose Chemistry and Technology, 49(5-6), 405-413.

Genç, E., Alay Aksoy, S., Aksoy, K., Chitosan/Nanoclay/n-Eicosane Microcapsules

with Heat Energy Storage Property, The 1st International Turkic World

Conference on Chemical Sciences and Technologies, 2015, 27 October -1

November , SAREJEVO/Bosnia and Herzegovina.

tekstİl uygulamalari İÇİn fonksİyonel duvarli …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf03197.pdf · edilen...

Documents