{"id":92819,"date":"2018-03-11T10:11:59","date_gmt":"2018-03-11T10:11:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/microencapsulacion-de-materiales-de-cambio-de-fase-para-su-aplicacion-textil\/"},"modified":"2018-03-11T10:11:59","modified_gmt":"2018-03-11T10:11:59","slug":"microencapsulacion-de-materiales-de-cambio-de-fase-para-su-aplicacion-textil","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/ingenieria-y-tecnologia-quimicas\/microencapsulacion-de-materiales-de-cambio-de-fase-para-su-aplicacion-textil\/","title":{"rendered":"Microencapsulaci\u00f3n de materiales de cambio de fase para su aplicaci\u00f3n textil"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> M\u00aa Luz S\u00e1nchez Silva <\/strong><\/h2>\n<p>El presente trabajo forma parte de una l\u00ednea de investigaci\u00f3n sobre el desarrollo e incorporaci\u00f3n de microc\u00e1psulas de pcm a textiles, que actualmente se est\u00e1 desarrollando en el departamento de ingenier\u00eda qu\u00edmica de la universidad de castilla la mancha. Este programa est\u00e1 siendo financiado por asintec desde su inicio y adicionalmente desde el 2008 por la junta de comunidades de castilla-la mancha mediante el proyecto pbc08-0243-1458.  en los \u00faltimos a\u00f1os, la investigaci\u00f3n en el campo de la industria textil se ha caracterizado por la b\u00fasqueda de nuevos materiales o sustancias, que una vez incorporados al tejido, le proporcionan una funcionalidad espec\u00edfica adicional, m\u00e1s all\u00e1 de su tradicional aplicaci\u00f3n como prenda de vestir, del hogar o como material o herramienta de trabajo. La incorporaci\u00f3n directamente sobre las fibras o en forma de microc\u00e1psulas sobre el tejido de aromas, cosm\u00e9ticos, crom\u00f3foros, bactericidas, absorbentes del sudor, liberadores de f\u00e1rmacos o materiales termorreguladores han permitido el desarrollo de una amplia gama de nuevos materiales textiles a los que se ha dado en llamar gen\u00e9ricamente textiles inteligentes o smart textiles.  un textil termorregulador es un textil inteligente que es capaz de reaccionar en funci\u00f3n de la temperatura del medio externo que lo rodea. Si la temperatura externa es alta el textil provocar\u00e1 una sensaci\u00f3n de frescor sobre el individuo, y viceversa. Este particular comportamiento se consigue gracias a la incorporaci\u00f3n de microc\u00e1psulas que contienen en su interior un material con una adecuada temperatura y calor latente de cambio de fase, tambi\u00e9n llamado pcm (phase change material).  el proceso de preparaci\u00f3n de microc\u00e1psulas conteniendo pcm est\u00e1 fuertemente influenciado por m\u00faltiples variables de operaci\u00f3n, que condicionan las caracter\u00edsticas de las microc\u00e1psulas obtenidas y, por lo tanto, su aplicabilidad final en el textil. Existen escasos estudios en la bibliograf\u00eda en los que se ponga de manifiesto la influencia de las condiciones operativas, en las propiedades de las microc\u00e1psulas, siendo la mayor parte de ellos patentes. Adem\u00e1s, apenas existen publicaciones sobre la aplicaci\u00f3n de este tipo de materiales en el sector textil-confecci\u00f3n.  para llevar a cabo el proceso de microencapsulaci\u00f3n de pcm se seleccion\u00f3 la t\u00e9cnica de polimerizaci\u00f3n en suspensi\u00f3n, por su sencillez tecnol\u00f3gica y por la experiencia previa existente en el grupo de investigaci\u00f3n sobre polimerizaci\u00f3n en fase heterog\u00e9nea. Este proceso consiste en mezclar un mon\u00f3mero o mon\u00f3meros con un agente tensoactivo y un iniciador, adem\u00e1s del correspondiente material de cambio de fase, que no intervendr\u00eda en la polimerizaci\u00f3n, pero que formar\u00eda microgotas alrededor de las cuales se forma la cubierta polim\u00e9rica. Como fase dispersante se utiliza b\u00e1sicamente agua, que puede o no aditivarse con modificadores de la fuerza i\u00f3nica, inhibidores de la nucleaci\u00f3n secundar\u00eda y otras posibles sustancias que modifiquen propiedades tales como la densidad, viscosidad, tensi\u00f3n interfacial, etc. La polimerizaci\u00f3n en suspensi\u00f3n posee como ventaja frente a otros procesos que es uno de los m\u00e9todos m\u00e1s econ\u00f3micos para la producci\u00f3n de microc\u00e1psulas, ya que utiliza agua como medio de suspensi\u00f3n y los costes de separaci\u00f3n del producto final son muy bajos. Sin embargo, esta t\u00e9cnica puede dar lugar a part\u00edculas con una estructura continua pol\u00edmero-pcm y no a c\u00e1psulas con una cubierta de pol\u00edmero y pcm en su interior, al depender de la localizaci\u00f3n del iniciador durante la polimerizaci\u00f3n.    para estudiar el proceso seleccionado y la influencia de las variables de operaci\u00f3n se dise\u00f1\u00f3 una instalaci\u00f3n de laboratorio donde llevar a cabo los experimentos de microencapsulaci\u00f3n, y se pusieron a punto las t\u00e9cnicas anal\u00edticas necesarias para la caracterizaci\u00f3n de las micropart\u00edculas obtenidas. Los experimentos iniciales, utilizando estireno (st) como mon\u00f3mero, permitieron obtener una metodolog\u00eda y una composici\u00f3n de la mezcla de partida que condujo al \u00e9xito en la encapsulaci\u00f3n. La caracterizaci\u00f3n de las microc\u00e1psulas mediante microscop\u00eda electr\u00f3nica de barrido y calorimetr\u00eda diferencial de barrido permiti\u00f3 comprobar la viabilidad del proceso de encapsulaci\u00f3n de la parafina prs\u00c2\u00ae mediante polimerizaci\u00f3n en suspensi\u00f3n. A continuaci\u00f3n, se procedi\u00f3 a comprobar si el m\u00e9todo era extrapolable a diferentes tipos de pcm (tetradecano, rubitherm\u00c2\u00ae rt27, rubitherm\u00c2\u00ae rt20, nonadecano, peg 1000 y peg 800) susceptibles de ser utilizados en textiles con fines variados. Los polietilenglicoles no pudieron ser encapsulados debido a su naturaleza hidrof\u00edlica y los rubitherm\u00c2\u00ae produjeron bajos rendimientos debido a la presencia de aditivos. Las parafinas puras se encapsularon adecuadamente, de forma similar a la parafina prs\u00c2\u00ae; esta \u00faltima fue seleccionada para continuar con la investigaci\u00f3n por su estabilidad qu\u00edmica, inocuidad, disponibilidad comercial y bajo coste.   debido a que el proceso de microencapsulaci\u00f3n desarrollado en esta tesis doctoral cumpl\u00eda los tres requisitos que dan origen a una futura patente (actividad inventiva, novedad y susceptibilidad de aplicaci\u00f3n industrial), los resultados de este trabajo se protegieron bajo la patente internacional pct\/ep2006\/002654 process for microencapsulation of phase change materials, microcapsules obtained and uses thereof [rodr\u00edguez, j.F.; S\u00e1nchez, m.L.; S\u00e1nchez, p.; De lucas, a.; Torres, m.L.] Con fecha de prioridad 23 de marzo de 2006, siendo propietarias de los derechos la empresa asintec s.L. Y la universidad de castilla la mancha. En la actualidad,  esta patente ha superado el proceso de revisi\u00f3n como patente internacional y est\u00e1 en fase regional de aplicaci\u00f3n como patente en europa, adem\u00e1s de en estados unidos y china.   a continuaci\u00f3n, se estudi\u00f3 la influencia de la temperatura de reacci\u00f3n, la velocidad de agitaci\u00f3n, la concentraci\u00f3n del agente estabilizante polivinilpirrolidona (pvp) y la relaci\u00f3n m\u00e1sica parafina\/estireno sobre las propiedades de las microc\u00e1psulas. El intervalo de temperaturas en el cual se observ\u00f3 que la microencapsulaci\u00f3n era factible, comprende un margen estrecho de trabajo, de 98\u00c2\u00bac a 113\u00c2\u00bac, puesto a que a temperaturas inferiores no se produce la activaci\u00f3n del iniciador y a temperaturas superiores el iniciador  presenta una vida media demasiado corta. Por lo que se refiere a la velocidad de agitaci\u00f3n, se correlacion\u00f3 adecuadamente el di\u00e1metro medio en n\u00famero de las microc\u00e1psulas y la velocidad de agitaci\u00f3n mediante una ecuaci\u00f3n de tipo potencial. El aumento de la cantidad de polivinilpirrolidona en el medio de reacci\u00f3n, provoc\u00f3 un descenso del  tama\u00f1o de part\u00edcula y un incremento en la capacidad t\u00e9rmica de almacenamiento de las microc\u00e1psulas obtenidas. Mediante el estudio de la influencia de la relaci\u00f3n m\u00e1sica parafina\/mon\u00f3mero se observ\u00f3 que, la microencapsulaci\u00f3n fue efectiva usando proporciones de parafina\/mon\u00f3mero de 0,35 a 1. Adem\u00e1s, se comprob\u00f3 que la capacidad de almacenamiento t\u00e9rmico de las microc\u00e1psulas depende del tama\u00f1o de las microc\u00e1psulas; a menor tama\u00f1o de part\u00edcula mayor cantidad de parafina encapsulada. Esto se debe a la formaci\u00f3n de microc\u00e1psulas de gran tama\u00f1o con estructuras internas complejas.  dado que, la aplicaci\u00f3n de las microc\u00e1psulas al textil, requiere reducir el tama\u00f1o de part\u00edcula y estrechar su distribuci\u00f3n cuanto sea posible, se incorpor\u00f3 una membrana de emulsificaci\u00f3n microporosa spg al sistema de reacci\u00f3n. Se estudi\u00f3 mediante un dise\u00f1o factorial compuesto la influencia de las relaciones m\u00e1sicas parafina prs\u00c2\u00ae\/estireno (prs\/st), agua\/estireno (h2o\/st) y el porcentaje de polivinilpirrolidona\/estireno (%pvp\/st) sobre la cantidad de pcm encapsulado y el tama\u00f1o de part\u00edcula. Tambi\u00e9n se realiz\u00f3 el ajuste de los resultados experimentales tanto a un modelo polin\u00f3mico de segundo orden como a un modelo de redes neuronales, que permit\u00edan predecir el tama\u00f1o y la cantidad de parafina prs\u00c2\u00ae encapsulada a partir de la composici\u00f3n inicial de partida.    la relaci\u00f3n m\u00e1sica %pvp\/st mostr\u00f3 una fuerte influencia sobre el di\u00e1metro de part\u00edcula. El aumento de la cantidad de agente dispersante produce una importante disminuci\u00f3n del tama\u00f1o medio de part\u00edcula. Por otro lado, la capacidad t\u00e9rmica de almacenamiento de las microc\u00e1psulas aumenta al incrementar la relaci\u00f3n m\u00e1sica prs\/st en la formulaci\u00f3n, puesto que es mayor la cantidad de parafina disponible para la encapsulaci\u00f3n con respecto al poliestireno. Por \u00faltimo, se consigui\u00f3 mediante un modelo polin\u00f3mico de segundo orden, predecir los valores de la relaciones m\u00e1sicas prs\/st, %pvp\/st y h2o\/st que permiten obtener un valor m\u00ednimo de tama\u00f1o de part\u00edcula y un m\u00e1ximo de calor latente de fusi\u00f3n. Se consider\u00f3 como composici\u00f3n \u00f3ptima: 1,02 de prs\/st, 9,43 de %pvp\/st y 8,23 de h2o\/st, con la que se consegu\u00edan sintetizar microc\u00e1psulas de 4,08 \u00c2\u00bfm y una capacidad de almacenamiento t\u00e9rmico de 102,42 j\/g.  posteriormente, el estudio del proceso de microencapsulaci\u00f3n se ampli\u00f3 a otras formulaciones de cubierta, como es la homopolimerizaci\u00f3n de metacrilato de metilo y la copolimerizaci\u00f3n de \u00e9ste con: acrilato de metilo, acrilato de butilo y \u00e1cido metacr\u00edlico. Se pudo comprobar que si bien se obtienen part\u00edculas conteniendo parafina embebida, con calores latentes superiores al 70 j\/g, en ning\u00fan caso se obtuvieron  part\u00edculas con estructura de microc\u00e1psula, sino que presentaron una estructura interna homog\u00e9nea con macroporos y parafina. Obviamente, las propiedades f\u00edsicas de mon\u00f3mero y pol\u00edmero, como son la temperatura de transici\u00f3n v\u00edtrea, las tensiones interfaciales y la polaridad determinan el mecanismo de reacci\u00f3n que permite la formaci\u00f3n o no de la cubierta. El que los mon\u00f3meros acr\u00edlicos no diesen lugar a estructuras de c\u00e1psula (mononucleares conc\u00e9ntricas),  parec\u00eda indicar que la menor polaridad y reactividad del estireno era determinante para que la polimerizaci\u00f3n se produjese, principalmente en la interfase de la gota, formando as\u00ed la cubierta. Por ello, se llev\u00f3 a cabo una polimerizaci\u00f3n que incluyese estireno, adem\u00e1s de metacrilato de metilo (mma). Los resultados obtenidos demostraron que el proceso de encapsulaci\u00f3n tuvo lugar para relaciones m\u00e1sicas de (st+mma)\/parafina de 3 a 4. Por otro lado, se comprob\u00f3 que al aumentar la proporci\u00f3n de mma en la formulaci\u00f3n  de cubierta se produce una disminuci\u00f3n del tiempo de reacci\u00f3n y del di\u00e1metro medio de part\u00edcula. Finalmente, la relaci\u00f3n m\u00e1sica de mon\u00f3meros\/parafina de 3 y la proporci\u00f3n de mma\/st de 4 fueron seleccionadas como las condiciones de s\u00edntesis m\u00e1s favorables para este tipo de encapsulaci\u00f3n.  el siguiente objetivo de esta investigaci\u00f3n era demostrar la posibilidad de llevar a cabo la fijaci\u00f3n de las microc\u00e1psulas de pcm, sobre un sustrato textil, para conferirle caracter\u00edsticas termorreguladoras. En primer lugar, para estudiar y seleccionar la temperatura de termofijado y de los tratamientos al uso (lavado, planchado, frote) se realiz\u00f3 un estudio t\u00e9rmico de las microc\u00e1psulas. Los resultados mostraron que \u00e9stas manten\u00edan su integridad f\u00edsica hasta unos 140\u00c2\u00bac. Posteriormente, se realiz\u00f3 un estudio de las propiedades mec\u00e1nicas de las mismas mediante microscop\u00eda de fuerza at\u00f3mica, observ\u00e1ndose que \u00e9stas poseen una resistencia mec\u00e1nica adecuada para su aplicaci\u00f3n al tejido.  Finalmente, se utiliz\u00f3 la t\u00e9cnica de rasquetado o recubrimiento para la obtenci\u00f3n de tejidos termorreguladores consigui\u00e9ndose la fijaci\u00f3n de una importante cantidad de microc\u00e1psulas de pcm, 35% en peso respecto de la pasta comercial wst supermor\u00c2\u00ae y un incremento notable en la capacidad t\u00e9rmica de almacenamiento de hasta 7,6 j\/g. Adem\u00e1s, el tejido termorregulador conserva un calor latente de fusi\u00f3n elevado tras los procesos de lavado, frote y planchado, as\u00ed como unas caracter\u00edsticas sensoriales y est\u00e9ticas adecuadas.  finalmente, se llev\u00f3 a cabo el dise\u00f1o y la puesta a punto de una unidad de reacci\u00f3n de 10 l, con una capacidad de producci\u00f3n de 1 kg de microc\u00e1psulas por tanda. Una vez optimizadas las condiciones de operaci\u00f3n se evalu\u00f3 la influencia de la velocidad de agitaci\u00f3n sobre el tama\u00f1o de part\u00edcula y se obtuvo una ecuaci\u00f3n potencial que relacionaba ambos par\u00e1metros, lo que permiti\u00f3 establecer la relaci\u00f3n entre el di\u00e1metro de part\u00edcula y la agitaci\u00f3n al cambiar de escala. Adem\u00e1s, se comprob\u00f3 la efectividad del criterio de escalado establecido con varios experimentos en la planta piloto, obteni\u00e9ndose un error inferior al 8% tanto en el tama\u00f1o de part\u00edcula como en el contenido de parafina encapsulada.   tomando como referencia los resultados del proceso de escalado y sobre la base de una planta de producci\u00f3n de microc\u00e1psulas con un reactor de 1 m3 para un solo turno de trabajo diario, se evalu\u00f3 la viabilidad econ\u00f3mica obteni\u00e9ndose un van de 254595 y un tir de 13,5%, lo que permite afirmar que el proceso no s\u00f3lo es t\u00e9cnicamente novedoso y viable, sino que adem\u00e1s posee una rentabilidad que justifica la inversi\u00f3n a realizar.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Microencapsulaci\u00f3n de materiales de cambio de fase para su aplicaci\u00f3n textil<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Microencapsulaci\u00f3n de materiales de cambio de fase para su aplicaci\u00f3n textil <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 M\u00aa Luz S\u00e1nchez Silva <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Castilla-la mancha<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 17\/04\/2009<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Juan  Francisco Rodr\u00edguez Romero<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: alirio egido Rodrigues <\/li>\n<li>david pedro Serrano granados (vocal)<\/li>\n<li>Jos\u00e9 lu\u00eds Valverde palomino (vocal)<\/li>\n<li>Javierramon Sanchez martin (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de M\u00aa Luz S\u00e1nchez Silva El presente trabajo forma parte de una l\u00ednea de investigaci\u00f3n sobre el desarrollo [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center 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