ไมโครแคปซูลฐานชีวภาพสำหรับเก็บความร้อน

Abstract

เนื่องจากปัญหาด้านสิ่งแวดล้อม ทำให้การใช้วัสดุฐานชีวภาพซึ่งเป็นทรัพยากรหมุนเวียนได้รับความสนใจอย่างมากในการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ อย่างกว้างขวาง ในงานวิจัยนี้ได้ทำการเตรียมพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลฐานเซลลูโลสกักเก็บกรดคาพริคซึ่งเป็นวัสดุเก็บความร้อนชีวภาพ ทำการเตรียมเซลลูโลสอะซิเตทบิวทิเรท-กราฟท์-เมทาคริเลทพอลิเมอร์ไมโครแคปซูลด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบแขวนลอยโดยกลไกโยกย้ายสายโซ่ไอโอดีนเพื่อกักเก็บกรดคาพริค ศึกษาอิทธิพลของชนิดและปริมาณของเมทาคริเลทพอลิเมอร์ที่มีต่อสัณฐานวิทยา ประสิทธิภาพการกักเก็บ และสมบัติทางความร้อนของไมโครแคปซูล พบว่าการใช้เมทิลเมทาคริเลทมอนอเมอร์ทำให้ได้ไมโครแคปซูลทรงกลมที่มีความเสถียรทางคอลลอยด์ พื้นผิวเรียบ และสัณฐานวิทยาแบบแกน-เปลือก มีร้อยละการกักเก็บสูงมากกว่าร้อยละ 70 ที่ทุกอัตราส่วนโดยน้ำหนักของเซลลูโลสอะซิเตทบิวทิเรทต่อเมทิลเมทาคริเลท ค่าความร้อนแฝงของการเปลี่ยนสถานะของกรดคาพริคที่ถูกกักเก็บต่ำกว่าของกรดคาพริคตั้งต้นเล็กน้อยและไม่เกิดการเย็นตัวยิ่งยวด สามารถเตรียมไมโครแคปซูลทรงกลมที่มีร้อยละการกักเก็บสูงเมื่อเพิ่มปริมาณกรดคาพริคได้ถึงร้อยละ 60 หลังจากการทดสอบวัฎจักรความร้อนจำนวน 100 รอบ ไมโครแคปซูลยังคงตัวและมีสมบัติทางความร้อนที่คงที่ สรุปได้ว่า สามารถเตรียมเซลลูโลสอะซิเตทบิวทิเรท-กราฟท์-พอลิเมทิลเมทาคริเลทไมโครแคปซูลกักเก็บกรดคาพริคด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบแขวนลอย ไมโครแคปซูลฐานชีวภาพที่ได้น่าจะสามารถประยุกต์ใช้กับงานด้านการเก็บความร้อนและควบคุมอุณหภูมิได้ดี

Because of environmental concerns, the utilization of bio-based, renewable resource materials has attracted great attention for a wide range of applications. In this research, cellulosebased microcapsules containing capric acid (CA) which is a bio-heat storage material were prepared. Cellulose acetate butyrate (CAB)-grafted-methacrylate polymer microcapsules were produced by micro-suspension iodine transfer polymerization to encapsulate CA. The influences of methacrylate polymer type and amount on microcapsule morphology, encapsulation efficiency (EE) and thermal properties were investigated. It was found that using methyl methacrylate (MMA) monomer, the colloidally stable spherical-microcapsules with smooth surfaces and core-shell morphology were produced. High percentages of EE, > 70%, were obtained at all CAB: MMA weight ratios. The latent heats of the encapsulated CA were a slightly lower than those of the original ones with no supercooling. The spherical microcapsules with a high %EE were produced with an increase of CA up to 60 wt%. After 100 thermal cycles, microcapsules remained stable with thermal stability. It can be concluded that CAB-grafted-PMMA microcapsules encapsulating CA were successfully produced by micro-suspension polymerization. The obtained bio-based microcapsules could be well applied for heat storage and temperature control applications.