Теплові та механічні властивості сумішей PVDFPANI

РЕГУЛЯРНІ СТАТТІ

Теплові та механічні властивості сумішей PVDF/PANI

Луїс Франциско Мальмонж I, *; Simone do Carmo Langiano I; Жоао Маноель Маркес Кордейру I; Луїс Енріке Каппареллі Маттозо II; Хосе Антоніо Мальмонж I

I Departamento de Física e Química, Faculdade de Engenharia, Universidade Estadual Paulista - UNESP, Campus Ilha Solteira, CEP 15385-000, Ilha Solteira, SP, Бразилія
II Національний лабораторій нанотехнологій для Агронегосіо, Embrapa Instrumentação Agropecuária, CP 741, CEP 13560-970, Сан-Карлос, SP, Бразилія

Полі (вініліденфторид)/поліанілінові суміші різного складу були синтезовані хімічною полімеризацією аніліну в суміші Полі (фторид вінілідену) та N, N-диметилформаміду та досліджена їх термічна та механічна поведінка як функція рівня легування поліаніліну та композиція з використанням термогравіметричного аналізу, диференціальної скануючої калориметрії, динамічного механічного аналізу та методів випробувань на розтяг. Результати показали, що отримана суміш представляє хорошу термостабільність з низькою втратою ваги до 300 ºC, призначену для випаровування води та розчинників. Вміст PANI у суміші не впливає на температуру переходу скла та температуру плавлення, що свідчить про те, що полімери не змішуються. Виготовлені фільми мають хорошу стійкість; однак присутність провідного полімеру в суміші збільшує міцність на розрив і модуль Юнга, водночас зменшуючи подовження при розриві, порівняно з чистим PVDF.

Ключові слова: PVDF, поліанілін, суміш PVDF/PANI, термічна властивість

1. Вступ

2. Експериментальний

2.1. Синтез

2.2. Вимірювання

Термогравіметричний аналіз (TGA) проводили на обладнанні Netzch STA 409 в діапазоні температур від 25 до 700 ºC при швидкості нагрівання 10 ºC/хв та атмосфері N2. Аналіз диференціальної скануючої калориметрії (DSC) проводили на обладнанні TA Instruments MDSC 2920 в діапазоні температур від 0 до 300 ºC при швидкості нагрівання 10 ºC/хв в атмосфері N2. Динамічний механічний аналіз (DMA) проводили за допомогою аналізатора TA Instruments DMA Q800 V7.0. Вимірювання проводили від -80 ºC до 80 ºC при швидкості нагрівання 2 ºC/хв під дією N2 та постійною частотою 1,0 Гц. Випробування на деформацію проводились із застосуванням обладнання EMIC DL 300 при кімнатній температурі та швидкості деформації 13 мм/хв з використанням комірки 100 Н та початкового розділення захватів 23,4 мм. Зразки являли собою смужки, вирізані з тонкого аркуша відповідно до специфікацій стандарту ASTM D882-95a. Для кожного складу зразків тестували п’ять зразків.

3. Результати та обговорення

Модуль зберігання (E ') і коефіцієнт втрат (tan δ = E "/ E') як функція температури для PVDF показані на рисунку 8. Крива tan δ має пік приблизно -40 ºC, який був призначений до температури склування 44. Це пов’язано з сильним зниженням модуля зберігання в цій області. Результати DMA, отримані для відведених сумішей PVDF/PANI з 12, 22,4 і 30 мас. (%) PANI, можна побачити в Рисунок 9. Присутність PANI в суміші не змінила температуру склування, що вказує на те, що компоненти суміші не змішуються, що узгоджується з результатами, отриманими DSC.

4. Висновки

На закінчення наші результати суміші PVDF/PANI показали кращу термостійкість, ніж провідний полімер. На температуру плавлення кристалітів PVDF та його склування не впливає компонент PANI, що свідчить про те, що полімери не змішуються. Присутність ПАНІ в суміші збільшує міцність на розрив і модуль Юнга в порівнянні з чистим ПВДФ. З іншого боку, суміш стає більш крихкою, таким чином збільшуючи рівень легованого ПАНІ.

Подяка

Автори висловлюють подяку за фінансову підтримку, яку надають Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) і Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

1. Ян CY, Cao Y, Smith P та Heeger AJ. Морфологія сумішей поліаніліну та полі (метилметакрилату), оброблених провідним розчином. Синтетичні метали. 1993; 53: 293-391. [Посилання]

2. Ван П, Тан КЛ, Кан ЕТ та Нео КГ. Отримання та характеристика напівпровідних полі (вініліденфторид)/поліанілінових сумішей мембран. Прикладна наука про Surfarce. 2002; 193: 36-45. [Посилання]

3. Малмонж Л.Ф. та Маттозо ЛХК. Електроактивні суміші похідних полі (вініліденфториду) та поліаніліну. Полімер. 1995; 36: 245-249. [Посилання]

4. Barra GMO, Matins RR, Kafer KA, Paniago R, Vasques CT і Pires ATN. Термопластичні суміші еластомер/поліанілін: оцінка механічних та електромеханічних властивостей. Випробування полімерів. 2008; 27: 886-892. [Посилання]

5. Schettini ARA, Peres RCD і Soares BG. Синтез поліаніліну/камфори сульфонової кислоти в середовищі мурашиної кислоти та їх сумішей з поліамідом-6 на місці полімеризація. Синтетичні метали. 2009; 159: 1491-1495. [Посилання]

6. Rubinger CPL, Faez R, Costa C, Martins CR і Rubinger RM. Діелектричні властивості сумішей PANI/PSS, отриманих методом на місці техніка полімеризації. Полімерний вісник. 2008; 60: 379-386. [Посилання]

7. Malmonge LF, Lopes GA, Langiano SC, Malmonge JA, Cordeiro JMM і Mattoso LHC. Новий шлях отримання сумішей, що проводять PVDF/PANI. Європейський полімерний журнал. 2006; 42: 3108-3113. [Посилання]

8. Фаез Р., Газотті В.А. та Де Паолі М.А. Еластомерний провідник на основі поліаніліну, приготований механічним змішуванням. Полімер. 1999; 40: 5497-5503. [Посилання]

9. Круз-Естрада Р.Х. і Фолкес М.Дж. Виробництво електропровідних волокон на місці в сумішах поліанілін-SBS. Журнал матеріалознавства. 2000 р .; 35: 5065-5069. [Посилання]

10. Ray S, Easteal AJ, Cooney RP і Edmonds NR. Структура та властивості розплавлених сумішей PVDF/PMMA/поліаніліну. Хімія та фізика матеріалів. 2009; 113: 829-838. [Посилання]

11. Рукенштейн Е та Ян С. Емульсійний шлях до електропровідних композицій поліанілін-поліестирол. Синтетичні метали. 2003; 53: 283-292. [Посилання]

12. Ян С і Рукенштейн Е. Оброблювані електропровідні композити з поліаніліну/полі (алкилметакрилату), приготовані методом емульсії. Синтетичні метали. 1993; 59: 1-12. [Посилання]

13. Jeon BH, Kim S, Choi MH та Chung IJ. Синтез та характеристика поліанілін-карбонатних композитів, отриманих емульсійною полімеризацією. Синтетичні метали. 1999; 104: 95-100. [Посилання]

14. Рао П.С., Субрахманья С та Сатьянараяна Д.Н. Поліанілін-полікарбонатні суміші, синтезовані двома емульсійними шляхами. Синтетичні метали. 2004; 143: 323-330. [Посилання]

15. Xie HQ, Ma YM та Guo JS. Провідні композиції поліаніліну-SBS з емульсійної полімеризації in situ. Полімер. 1998; 40: 261-265. [Посилання]

16. Ruckenstein E та Sun Y. Поліанілінвмісний електропровідний композит, приготований двома перевернутими шляхами емульсії. Синтетичні метали. 1995; 74: 107-113. [Посилання]

17. Рао П.С., Субрахманья С та Сатьянараяна Д.Н. Зворотна емульсійна полімеризація: новий шлях синтезу провідного поліаніліну. Синтетичні метали. 2002; 128: 311-316. [Посилання]

18. Рао П.С. та Сатьянараяна Д.Н. Інвертована емульсія відливає електропровідні суміші поліанілін-полістирол. Застосовується до полімерної науки. 2002; 86: 1163-1171. [Посилання]

19. Рао П.С., Субрахманья С та Сатьянараяна Д.Н. Синтез шляхом зворотного шляху емульсії та характеристика поліанілін-полі (етилену-співпраця-суміші вінілацетату). Синтетичні метали. 2003; 139: 397-404. [Посилання]

20. Su H, Strachan A і Goddard WA. Теорія функціональної щільності та дослідження молекулярної динаміки енергетики та кінетики електроактивних полімерів: PVDF та P (VDF-TrFE). Фізичний огляд B. 2004; 70 (6): 64101. [Посилання]

21. Нахмансон С.М., Нарделлі М.Б. та Бернхолк Дж.Аб Ініто Дослідження поляризації та п'єзоелектричності у фториді вінілідену та полімерах на основі БН. Фізичний оглядний лист. 2004; 92 (11): 115504. [Посилання]

22. Йі В.А., Котакі М., Лю Ю та Лу ХХ. Морфологія, поведінка поліморфізму та молекулярна орієнтація електроспінованих полі (вініліденфторидних) волокон. Полімер. 2007; 48: 512-521. [Посилання]

23. Гао Q та Шейнбейн JI. Диполярні міжмолекулярні взаємодії, структурний розвиток та електромеханічні властивості в сегнетоелектричних полімерних сумішах нейлону-11 та полі (фториду вінілідену). Макромолекули. 2000 р .; 33: 7564-7572. [Посилання]

24. Бенц М та Ейлер В.Б. Визначення кристалічних фаз полі (фториду вінілідену) за різних умов приготування за допомогою диференціальної скануючої калориметрії та інфрачервоної спектроскопії. Журнал прикладної полімерної науки. 2003; 89: 1093-1100. [Посилання]

25. Рамер Нью-Джерсі, Марроне Т і Стізо К.А. Визначення структури та частоти коливань для a-полі (фториду вінілідену) за допомогою теорії функціональної щільності. Полімер. 2006; 47: 7160-7165. [Посилання]

26. Мохаммаді Б, Юсефі А.А. та Белла С.М. Вплив швидкості розтягування та подовження на кристалічну структуру та п'єзоелектричні властивості тонких плівок PVDF. Випробування полімерів. 2007; 26: 42-50. [Посилання]

27. Хуан С і Чжан Я.М. Повністю функціоналізовані високодіелектричні постійні нанофазні полімери з високою електромеханічною характеристикою. Додаткові матеріали. 2005 рік; 17: 1153-1158. [Посилання]

28. Бобнар V, Левістк A, Хуанг C та Чжан QM. Посилена діелектрична реакція у повністю органічному поліаніліні - полі (вініліденфторид-трифторетиленхлоротрифторетилен) композиті. Журнал некристалічних твердих тіл. 2007; 353: 205-209. [Посилання]

29. Ловінгер AJ. Полі (вініліденфторид) В: Бассет DC, редактор. Розробка кристалічних полімерів. Лондон: Видавництво прикладних наук; 1982. [Посилання]

30. Zulfiqar S, Zulfiqar M і Munir A. Дослідження термічної деградації поліхлортрифторетилену, полі (вініліденфториду) та кополімерів хлортрифторетилену та фториду вінілідену. Деградація та стабільність полімеру. 1994; 43 (3): 423-430. [Посилання]

31. Lei X, Guo X, Zhang L, Wang Y і Su ZJ. Синтез та властивості нових провідних сополімерів поліаніліну. Застосовується до полімерної науки. 2007; 103 (1): 140-147. [Посилання]

32. Сінха М, Бхадра С та Хастгір Д. Вплив типу легуючої речовини на властивості поліаніліну. Журнал прикладної полімерної науки. 2009; 112: 3135-3140. [Посилання]

33. Morgan H, Foot PJS і Brooks NW. Розглядається вплив складу та обробних змінних на властивості термопластичних поліанілінових сумішей та композитів. Журнал матеріалознавства. 2001; 36: 5369-5377. [Посилання]

34. Паланіяппан С і Нараяна Б.Х. Проведення солей поліаніліну - термогравіметричний та диференціальний термічний аналіз. Thermochimica Acta. 1994; 237 (1): 91-97. [Посилання]

35. Паланіяппан С і Нараяна Б.Х. Температурний вплив на проведення солей поліаніліну - термічне та спектральне дослідження. Журнал полімерних наук, частина А-хімія полімерів. 1994; 32 (13): 2431-2436. [Посилання]

36. Pandey SS, Gerard M, Sharma AL і Malhotra BD. Тепловий аналіз хімічно синтезованої основи полімеральдину. Журнал прикладних полімерних наук. 2000 р .; 75 (1): 149-155. [Посилання]

37. Малмонж Л.Ф. і Маттозо ЛХК. Тепловий аналіз провідних сумішей PVDF та полі (о-метоксианіліну). Полімер. 2000 р .; 41: 8387-8391. [Посилання]

38. Конклін Ж.А., Хуан С.К., Хуан С.М., Вень Т. і Канер Р.Б. Теплові властивості поліаніліну та полі (анілін-ко-о-етиланілін). Макромолекули. 1995; 28: 6522-6527. [Посилання]

39. Li W і Wan M. Стійкість поліаніліну, синтезованого методом допінг-дедопінгу-редопінгу. Журнал прикладної полімерної науки. 1999; 71: 615-621. [Посилання]

40. Остваль М.М., Сахімі М. і Цоціс Т.Т. Збір води з використанням провідного полімеру: Дослідження за допомогою моделювання молекулярної динаміки. Фізичний огляд E. 2009; 79: 061801 (1-16). [Посилання]

41. Остваль М.М., Пеллегріно Дж., Норріс І, Цоціс Т.Т., Сахімі М і Маттес Б.Р. Водна сорбція твердих волокон, легованих кислотою, поліаніліну: рівновага та кінетична реакція. Промислове дослідження інженерної хімії. 2005 рік; 4: 7860-7867. [Посилання]

42. Scherr EM, MacDiarmid AG, Manohar SK, Masters JG, Sun Y, Tang X et al. Поляніліни: орієнтовані фільми та волокна. Синтетичні метали. 1991; 41: 735-738. [Посилання]

43. Чень СН. Теплові та морфологічні дослідження хімічно приготовленого порошку полімераліну смаральдинової основи. Журнал прикладної полімерної науки. 2003; 89: 2142-2148. [Посилання]

44. Лю Z, Марешал П та Жером Р. DMA. та ДСК дослідження β-переходу полі (фториду вінілідену). Полімер. 1997; 38 (19): 4925-4929. [Посилання]

45. Li W і Wan M. Пористі поліанілінові плівки з високою провідністю. Синтетичні метали. 1998; 92: 121-126. [Посилання]

Отримано: 11 червня 2010 р .; Переглянуто: 19 жовтня 2010 р

Весь вміст цього журналу, за винятком випадків, коли зазначено інше, ліцензовано за ліцензією Creative Commons Attribution