Development of microcapsules encapsulated heat storage materials using biodegradable polymer
โดย ปริมประภา แสงจันทร์
ปี 2562
บทคัดย่อ
งานวิจัยมีวัตถุประสงค์ในการเตรียมไมโครแคปซูลกักเก็บแว็กซ์ทางการค้า รูบิเทอร์ม 27 (อาร์ที 27) โดยใช้เปลือกไมโครแคปซูลฐานพอลิ (แอล-แลคติก แอซิด) (พีแอลแอลเอ) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ด้วยการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบไมโครซัสเพนชัน
ก่อนการสังเคราะห์พอลิเมอร์ ทำการแตกพอลิเมอร์ของพีแอลแอลเอทางการค้าให้มีสายโซ่โมเลกุลสั้นลงอยู่ในรูปพีแอลแอลเอไกลโคเสต (จีพีแอลแอลเอ) ด้วยปฏิกิริยาไกลโคไลซีส ทำการศึกษาอิทธิพลของเปลือกพอลิเมอร์ต่อสัณฐานวิทยาของอนุภาคด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พิสูจน์เอกลักษณ์โครงสร้างทางเคมีของพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรสโคปีและเทคนิคนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซสเปกโทรสโคปี ตรวจวัดสมบัติทางความร้อนและปริมาณที่ถูกกักเก็บของอาร์ที 27 ด้วยเทคนิคดิฟเฟอเรนเชียลสแกนนิงแคลอริมิทรี และ เทอร์โมกราวิเมทริคอะนาไลซิส หลังจากการเกิดหยดมอนอเมอร์ พบว่ามีการแยกวัฏภาคภายในอย่างชัดเจนเมื่อใช้เมทิล เมทาคริเลท เอทิลีนไกลคอล ไดเมทาคริเลท และ พอลิเอทิลีนไกลคอล ไดอะคริเลท เป็นโคมอนอเมอร์ ซึ่งหลังจากการสังเคราะห์ จะเกิดการแตกของอนุภาคไมโครแคปซูล ในทางตรงข้ามเมื่อทาการโคพอลิเมอร์ระหว่างจีพีแอลแอลเอกับไกลซิดิลเมทาคริเลท (จีเอ็มเอ) จะได้ไมโครแคปซูลทรงกลมและผิวเรียบ นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพในการกักเก็บสูง (ร้อยละ 96) มีค่าความร้อนแฝงของอาร์ที 27 ที่ถูกกักเก็บในเทอมของจูลต่อกรัม-อาร์ที 27 ที่ 202 และ 200 สำหรับค่าความร้อนในการหลอมเหลวและการเกิดผลึกตามลำดับ ซึ่งค่าเหล่านี้ใกล้เคียงกับค่าที่ได้จากอาร์ที 27 บริสุทธิ์ นอกจากนี้สมบัติทางความร้อนของอาร์ที 27 ที่ถูกกักเก็บมีการเปลี่ยนแปลงน้อยมากหลังจากการทดสอบทางความร้อน 50 รอบ ดังนั้นสามารถสรุปได้ว่า ได้ประสบความสาเร็จเป็นครั้งแรกในการเตรียมไมโครแคปซูล จีพีแอลแอลเอ-โค-พีจีเอ็มเอฐานย่อยสลายได้ทางชีวภาพกักเก็บอาร์ที 27 ไมโครแคปซูล จีพีแอลแอลเอ-โค-พีจีเอ็มเอ/อาร์ที 27 ที่มีประสิทธิภาพสูงพร้อมทั้งมีความคงตัวทางความร้อนและมีค่าความร้อนแฝงที่สูงน่าจะเหมาะกับการประยุกต์ใช้ในงานด้านการกักเก็บความร้อนต่างๆ
ABSTRACT
The research aims to prepare microcapsules containing the commercial wax Rubitherm 27 (RT27) using poly(l-lactic acid) (PLLA)-based microcapsule shell as a biodegradable polymer by microsuspension polymerization.
Before polymerization, a commercial PLLA was depolymerized via glycolysis to produce a shorter molecular chain as in PLLA glycosates (GPLLA). The influence of the polymer shell on particle morphology was studied by optical microscope and scanning electron microscope. The chemical structures of the obtained polymer microcapsules were characterized by Fourier-transform infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The thermal properties and content of encapsulated RT27 were measured by differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis. Phase separation was clearly observed after monomer droplet generation with methyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, and polyethylene glycol diacrylate as comonomers. After polymerization, broken microcapsule particles were obtained. In contrast, a spherical microcapsule with a smooth surface was obtained with copolymerization between GPLLA and glycidyl methacrylate (GMA). In addition, high encapsulation efficiency (96%) was obtained. The latent heats of encapsulated RT27 in the term of J/g-RT27 were 202 and 200 for the heat of melting and crystallization, respectively, which were close to those of the pristine RT27. In addition, a small change of thermal properties of encapsulated RT27 after 50th thermal cycling test was obtained Therefore, it can be concluded that biodegradable-based GPLLA-co-PGMA microcapsules encapsulated in RT27 were successfully prepared by microsuspension polymerization for the first time. High-performance PLLA-g-PGMA/RT27 microcapsules with thermal stability and having high latent heats would be appropriate for various heat storage applications
Download: Development of microcapsules encapsulated heat storage materials using biodegradable polymer