การพัฒนาผ้าปรับสภาพความร้อนต้นแบบด้วยพอลิเมอร์แคปซูลหุ้มวัสดุเก็บความร้อน

Development of Thermal Adaptable Cloth Prototype with Polymer Capsule Encapsulated Heat Storage Materials 

โดย สรัญญา จันทร์แดง

ปี 2560

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการเตรียมพอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-อะคริลิคแอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูลหุ้มออกตะเดกเคนที่มีประสิทธิภาพสูง ปราศจากการเย็นตัวยิ่งยวด เพื่อนำไปใช้ในการเตรียมผ้าปรับสภาพความร้อนต้นแบบ

ขั้นแรกเป็นการเตรียมพอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-เมทิลอะคริเลต-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูลโดยการสังเคราะห์แบบแขวนลอยด้วยกลไกโยกย้ายไอโอดีน ทำการศึกษาผลของปริมาณเมทิลอะคริเลตและไดไวนิลเบนซีนต่อสัณฐานวิทยา สมบัติทางความร้อนและความเสถียรของแคปซูล เมื่อใช้เมทิลอะคริเลตและไดไวนิลเบนซีนที่ 30 และ 20 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก ตามลำดับ จะได้ไมโครแคปซูลทรงกลมที่มีการยุบตัวที่ผิว ค่าความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (224 จูลต่อกรัมออกตะเดกเคน) และเกิดผลึก (246 จูลต่อกรัมออกตะเดกเคน) ของออกตะเดกเคนที่ถูกหุ้มใกล้เคียงกับของออกตะเดกเคนตั้งต้น (245 และ 251 จูลต่อกรัม ตามลำดับ) จากนั้นทำการไฮโดรไลซิสเพื่อเตรียมพอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-อะคริลิคแอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูล ที่มีค่าความเป็นประจุที่ผิวประมาณ -33 มิลลิโวลต์ ซึ่งแสดงถึงการเกิดหมู่คาร์บอกซิลที่ผิวของไมโครแคปซูล อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิการเกิดผลึกของออกตะเดกเคนที่ถูกหุ้มลดลงอย่างมากจาก 25 เป็น 17 องศาเซลเซียส ซึ่งเรียกว่า การเย็นตัวยิ่งยวด ดังนั้น จึงได้ศึกษาการลดการเกิดการเย็นตัวยิ่งยวดโดยการเติมสารก่อผลึก (1-ออกตะเดคานอล รูบิเทอร์ม 58 และกรดคลอโรอะซิติก) ที่ปริมาณต่างๆ จากทั้งสามชนิด พบว่า การใช้ 1-ออกตะเดคานอลให้ผลที่ดีที่สุด จากการทดลองอุณหภูมิการเกิดผลึกของออกตะเดก

เคนที่ถูกหุ้มเมื่อใช้ 1-ออกตะเดคานอลที่ 5 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของออกตะเดกเคน เพิ่มขึ้นไปถึง 24 องศาเซลเซียส ซึ่งใกล้เคียงกับของออกตะเดกเคนบริสุทธิ์ ในขณะที่ค่าความร้อนแฝงคงที่ จากนั้นนำไมโครแคปซูลที่ได้ไปเคลือบลงบนผ้าฝ้ายด้วยเทคนิคการจุ่ม อัด อบแห้ง เพื่อเตรียมผ้าปรับสภาพความร้อน พบว่า พอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-อะคริลิคแอซิด-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูลมีประสิทธิภาพในการเคลือบลงบนผ้าได้ดีกว่าพอลิ(เมทิลเมทาคริเลต-เมทิลอะคริเลต-ไดไวนิลเบนซีน) ไมโครแคปซูล เนื่องจากอันตรกิริยาของหมู่คาร์บอกซิลบนผิวของไมโครแคปซูลกับหมู่ฟังก์ชันของผ้า

ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่า สามารถเตรียมไมโครแคปซูลหุ้มออกตะเดกเคนที่มีสมบัติทางความร้อนที่ดีได้ด้วยการสังเคราะห์แบบแขวนลอยด้วยกลไกโยกย้ายไอโอดีนตามด้วยการไฮโดรไลซิส ไมโครแคปซูลที่ได้มีประสิทธิภาพในการเคลือบลงบนผ้าโดยปราศจากการใช้สารตัวเชื่อมภายนอกเนื่องจากอันตรกิริยาของหมู่ฟังก์ชันที่ผิวของไมโครแคปซูลกับผ้า

The research aimed to study the preparation of high performance poly(methyl methacrylate-acrylic acid-divinylbenzene) (P(MMA-AA-DVB)) microcapsules encapsulating highly effective octadecane (OD) without supercooling for the preparation of thermal adaptable cloth prototype.

Firstly, the P(MMA-methyl acrylate (MA)-DVB) microcapsules were prepared by microsuspension iodine transfer polymerization (ms ITP). The influences of MA and DVB contents on the morphology, thermal properties and stability of microcapsule were investigated. The prepared microcapsules were spherical in shape with a dent at their surface by using 30 % of MA and 20% of DVB wt. The latent heats of melting (224 J/g-OD) and crystallization (246 J/g-OD) of the encapsulated OD were close to those of the original OD (245 and 251 J/g-OD, respectively). After that, the hydrolysis was carried out to prepare P(MMA-AA-DVB) microcapsules having -33 mV zeta potential value representing carboxyl groups formation at

microcapsule surface. However, the crystallization temperature (T [subscript]C) of the encapsulated OD was significantly decreased from 25°C to 17°C which was called supercooling. Therefore, the addition of nucleating agents (1-octadecanol, Rubitherm 58 and chloroacetic acid) at various contents was investigated to study the reduction of supercooling. It was found that 1-octadecanol provided the best result. From the experiments, T[subscript]C of the encapsulated OD using 5 % wt of 1-octadecanol increased up to 24°C which was close to that of bulk OD while the latent heats were constant. After that, the obtained microcapsules were subsequently coated on the cotton fabric by pad-dry-cure method to prepare thermal adaptable cloth. It was found that P(MMA-AA-DVB) microcapsules were coated more effectively on fabric than P(MMA-MA-DVB) microcapsules. This was due to the interaction of carboxyl group on the microcapsules surface with functional group of fabric.

Consequently, it can be concluded that the P(MMA-AA-DVB) encapsulated OD with excellent thermal properties could be prepared by ms ITP followed by hydrolysis. The obtained microcapsules were effectively coated onto fabric without external binder because of the interaction of microcapsules surface functional group with fabric.

Download : Development of Thermal Adaptable Cloth Prototype with Polymer Capsule Encapsulated Heat Storage Materials 

 

Tags: , , , ,

Posted in Thesis, คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (Science and Technology)