Proprietățile termice și mecanice ale amestecurilor PVDFPANI
ARTICOLE REGULARE
Proprietățile termice și mecanice ale amestecurilor PVDF/PANI
Luiz Francisco Malmonge I, *; Simone do Carmo Langiano I; João Manoel Marques Cordeiro I; Luiz Henrique Capparelli Mattoso II; José Antonio Malmonge I.
I Departamentul de Fizică și Chimie, Facultatea de Inginerie, Universitatea Paulista - UNESP, Campus Ilha Solteira, CEP 15385-000, Ilha Solteira, SP, Brazilia
II Laborator Național de Nanotehnologie pentru Agronegócio, Embrapa Instrumentação Agropecuária, CP 741, CEP 13560-970, São Carlos, SP, Brazilia
Amestecurile de poli (fluorură de viniliden)/polianilină de diferite compoziții au fost sintetizate prin polimerizarea chimică a anilinei într-un amestec de poli (fluorură de viniliden) și N, N-dimetilformamidă și comportamentul lor termic și mecanic a fost investigat în funcție de nivelul de dopaj al polianilinei și compoziția utilizând analiza termogravimetrică, calorimetria cu scanare diferențială, analiza mecanică dinamică și tehnici de testare la tracțiune. Rezultatele au arătat că amestecul obținut prezintă o bună stabilitate termică cu pierderea în greutate redusă până la 300 ° C, atribuită evaporării apei și a solvenților. Tranziția sticlei și punctul de topire nu sunt afectate de conținutul PANI din amestec, arătând că polimerii nu sunt miscibili. Filmele produse prezintă o bună durabilitate; totuși prezența polimerului conductor în amestec crește rezistența la tracțiune și modulul Young, în timp ce diminuează alungirea la rupere, în comparație cu PVDF pur.
Cuvinte cheie: PVDF, polianilină, amestec PVDF/PANI, proprietăți termice
1. Introducere
2. Experimental
2.1. Sinteză
2.2. Măsurători
Analiza termogravimetrică (TGA) a fost efectuată într-un echipament Netzch STA 409 într-un interval de temperatură de la 25 la 700 (C la o rată de încălzire de 10 ºC/min și atmosferă N2. Analiza calorimetrică de scanare diferențială (DSC) a fost efectuată într-un echipament TA Instruments MDSC 2920 într-un interval de temperatură de la 0 la 300 ºC la o rată de încălzire de 10 ºC/min în atmosferă N2. Analiza mecanică dinamică (DMA) a fost efectuată folosind un analizor TA Instruments DMA Q800 V7.0. Măsurătorile au fost efectuate de la -80 ºC la 80 ºC la o rată de încălzire de 2 ºC/min sub N2 și o frecvență constantă de 1,0 Hz. Testele de solicitare-tensiune au fost efectuate folosind un echipament EMIC DL 300 la temperatura camerei și o rată de deformare de 13 mm/min folosind o celulă de 100 N și separarea inițială a prizelor de 23,4 mm. Probele au fost benzi tăiate dintr-o foaie subțire conform specificațiilor standardului ASTM D882-95a. Cinci specimene au fost testate pentru fiecare compoziție de probă.
3. Rezultate si discutii
Modulul de stocare (E ') și factorul de pierdere (tan δ = E "/ E') în funcție de temperatura pentru PVDF sunt prezentate în Figura 8. Curba de tan δ are un vârf de aproximativ -40 ° C care a fost atribuit la temperatura de tranziție a sticlei 44. Acest lucru este asociat cu o scădere puternică a modulului de stocare în acea regiune. Rezultatele DMA obținute pentru amestecurile dedopate PVDF/PANI cu 12, 22,4 și 30 în greutate (%) de PANI pot fi văzute în Figura 9. Prezența PANI în amestec nu a modificat temperatura de tranziție a sticlei, indicând faptul că componentele amestecului sunt nemiscibile, în acord cu rezultatele obținute de DSC.
4. Concluzii
În concluzie, rezultatele noastre ale amestecului de PVDF/PANI au arătat o stabilitate termică mai bună decât polimerul conductiv singur. Punctul de topire al cristalitelor PVDF și tranziția sa sticloasă nu este afectat de componenta PANI, arătând că polimerii nu sunt miscibili. Prezența PANI în amestec crește rezistența la tracțiune și modulul Young, în comparație cu PVDF pur. Pe de altă parte, amestecul devine mai fragil, crescând astfel nivelul dopat PANI.
Mulțumiri
Autorii sunt recunoscători pentru sprijinul financiar acordat de Fundația Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) și coordonarea Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
1. Yang CY, Cao Y, Smith P și Heeger AJ. Morfologia amestecurilor de polianilină și poli (metacrilat de metil) procesate cu soluție conductivă. Metale sintetice. 1993; 53: 293-391. [Link-uri]
2. Wang P, Tan KL, Kang ET și Neoh KG. Pregătirea și caracterizarea amestecurilor de poli (fluorură de viniliden)/polianilină semiconductoare. Știința aplicată a surfețelor. 2002; 193: 36-45. [Link-uri]
3. Malmonge LF și Mattoso LHC. Amestecuri electroactive de poli (fluorură de viniliden) și derivați de polianilină. Polimer. 1995; 36: 245-249. [Link-uri]
4. Barra OMG, Matins RR, Kafer KA, Paniago R, Vasques CT și Pires ATN. Amestecuri de elastomer termoplastic/polianilină: evaluarea proprietăților mecanice și electromecanice. Testarea polimerilor. 2008; 27: 886-892. [Link-uri]
5. Schettini ARA, Peres RCD și Soares BG. Sinteza polianilinei/acidului camfor sulfonic în mediu acid formic și a amestecurilor acestora cu poliamida-6 de către in situ polimerizare. Metale sintetice. 2009; 159: 1491-1495. [Link-uri]
6. Rubinger CPL, Faez R, Costa C, Martins CR și Rubinger RM. Proprietățile dielectrice ale amestecurilor PANI/PSS obținute de in situ tehnica de polimerizare. Buletinul polimerului. 2008; 60: 379-386. [Link-uri]
7. Malmonge LF, Lopes GA, Langiano SC, Malmonge JA, Cordeiro JMM și Mattoso LHC. O nouă cale pentru a obține amestecuri de conducere PVDF/PANI. European Polymer Journal. 2006; 42: 3108-3113. [Link-uri]