Innovative Multifunctional Nanocapsule for Thermoregulating and Antimicrobial Cloth
โดย นฤภร ประทีปมณีรักษ
ปี 2565

บทคัดย่อ

ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการเตรียมพอลิเมทิลเมทาคริเลตนาโนแคปซูลหุ้มรูบิเทอร์ม 27 ด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน โดยใช้สายโซ่พอลิ(2-(เมทาคริโลอิลออกซี โดเดซิล ไดเมทิล แอมโมเนียม คลอไรด์-4-แอลลีลอกซี-2-ไฮดรอกซี เบนโซฟีโนน)-บล็อก-เมทิลเมทาคริเลต-ไอโอไดด์) (พี(คิวเอซี₁₂-บีพี)-บล๊อค-พีเอ็มเอ็มเอ-ไอ) เป็นสารลดแรงตึงผิวที่เกิดการสังเคราะห์ต่อได้

พี(คิวเอซี₁₂-บีพี)-บล๊อค-พีเอ็มเอ็มเอ-ไอ ถูกเตรียมโดยการสังเคราะห์พอลิเมอร์แบบสารละลายด้วยกลไกโยกย้ายสายโซ่ไอโอดีน ก่อนที่จะถูกใช้เป็นสารลดแรงตึงผิวในการเตรียมพอลิเมทิลเมทาคริเลตนาโนแคปซูลหุ้มรูบิเทอร์ม 27 โดยทำการศึกษาอิทธิพลของอัตราส่วนเมทิลเมทาคริเลตต่อรูบิเทอร์ม 27 ที่มีต่อสมบัติทางความร้อนและประสิทธิภาพการหุ้มของรูบิเทอร์ม 27 ที่อัตราส่วน 50: 50 เปอร์เซ็นโดยน้ำหนักได้นาโนแคปซูลทรงกลมที่มีลักษณะเป็นแบบแกน-เปลือก มีขนาดประมาณ 50 นาโนเมตร มีประสิทธิภาพการห่อหุ้มสูง (94 เปอร์เซ็นต์) ประจุบวกที่พื้นผิวที่เกิดจากหน่วยของคิวเอซี₁₂ ที่กระจายตัวอยู่บนพื้นผิวของนาโนแคปซูลมีค่าสูง (≥ +70 มิลลิโวลล์) ทำให้นาโนแคปซูลมีความเสถียรทางคอลลอยด์สูง ค่าความร้อนแฝงของรูบิเทอร์ม 27 ที่ถูกหุ้มมีค่าสูง (191 จูลต่อกรัมรูบิเทอร์ม 27) ใกล้เคียงกับค่าของรูบิเทอร์ม 27 ตั้งต้น(219 จูลต่อกรัม) เมื่อนำมาทดสอบการเพิ่มและลดความร้อน ค่าความร้อนแฝงของการหลอมเหลวและการเกิดผลึกของรูบิเทอร์ม 27 ที่ถูกหุ้มค่อนข้างคงที่ตลอด 100 รอบ ซึ่งแสดงถึงความเสถียรทางความร้อนของนาโนแคปซูลที่เตรียมได้ เนื่องจากมีหน่วยบีพีในสายโซ่สารลดแรงตึงผิวที่เกิดการสังเคราะห์ต่อได้ที่อยู่บนพื้นผิวของนาโนแคปซูล ทำให้สามารถเคลือบนาโนแคปซูลที่ได้ลงบนผ้าอย่างแข็งแรงโดยการฉายรังสียูวี ทำให้มีความทนทานในการซักมากกว่าการใช้สารตัวเชื่อมภายนอก ผ้าที่ถูกเคลือบด้วยพอลิเมอร์นาโนแคปซูลสามารถต้านเชื้อสตาฟีโลค็อกคัส เอพิเดอร์มิดิส และ โครินแบคทีเรียม กลูตามิกัม ได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากหน่วยของคิวเอซี₁₂

ดังนั้น สามารถเตรียมพอลิเมทิลเมทาคริเลตนาโนแคปซูลหุ้มรูบิเทอร์ม 27 ได้สำเร็จด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบมินิอิมัลชัน โดยใช้พี(คิวเอซี₁₂-บีพี)-บล๊อค-พีเอ็มเอ็มเอ-ไอ เป็นสารลดแรงตึงผิวที่เกิดการสังเคราะห์ต่อได้ นาโนแคปซูลที่เตรียมได้ซึ่งมีประสิทธิภาพการควบคุมความร้อนและต้านจุลชีพจะสามารถนำไปใช้กับงานสิ่งทอได้เป็นอย่างดี

ABSTRACT

This research studied the preparation of polymethyl methacrylate nanocapsules encapsulated Rubitherms^®27 (PMMA/RT27) by miniemulsion polymerization using poly (2- methacryloyloxy dodecyl dimethyl ammonium chloride-4-allyloxy-2-hydroxy benzophenone)-block-PMMA-iodide (P(QAC₁₂-BP)-b-PMMA-I) as a polymerizable surfactant.

P(QAC₁₂-BP)-b-PMMA-I was prepared by solution iodine transfer polymerization before being used as a surfactant in the fabrication of PMMA/RT27 nanocapsules. The influence of the MMA: RT27 ratio on the thermal properties and encapsulation efficiency of the encapsulated RT27 was studied. At 50: 50 %w/w, core-shell spherical nanocapsules of approximately 50 nm with high encapsulation efficiency (94%) were obtained. A high positive surface charge (≥ +70 mV) derived from the QAC₁₂ unit dispersed on the nanocapsule surface provided nanocapules with high colloidal stability. The latent heat value of the encapsulated RT27 was high (191 J/g-RT27), which was close to that of the pristine RT27 (219 J/g). When heat increase and reduction was tested, the latent heat of melting and crystallization of the encapsulated RT27 was quite constant throughout 100 heating/cooling cycles. This indicated their thermal stability. Because of the presence of the BP unit in the polymerizable surfactant located on nanocapsules surfaces, the obtained nanocapsules were tightly coated on cotton fabrics by UV irradiation, giving them greater washing durability than using an external binder. The coated fabrics exhibited effective antimicrobial performance against S. epidermidis and C. glutamigum due to the presence of the QAC₁₂ unit.

In conclusion, PMMA/RT27 nanocapsules were successfully produced by miniemulsion polymerization using P(QAC₁₂-BP)-b-PMMA-I as a polymerizable surfactant. The fabricated nanocapsules with effective thermoregulating and antimicrobial properties are suitable for textile application.

Download: Innovative Multifunctional Nanocapsule for Thermoregulating and Antimicrobial Cloth