МЕХАНОХІМІЧНИЙ СИНТЕЗ ТА ВЛАСТИВОСТІ КОМПОЗИТІВ ПОЛІАНІЛІН/ЦЕЛЮЛОЗА

Yu. Stetsiv, O. Veretchagin, М. Yatsyshyn, N. Dumanchuk, N. German, O. Reshetnyak

Анотація


Композити поліанілін/целюлоза синтезовано механохімічним (твердофазним) методом. Співвідношення реагентів (г : г) анілінсульфат : амоній пероксодисульфат становило 1,310 : 1,766, а співвідношення анілінсульфат : целюлоза (г : г) становило 1,310 : 1,000, або 1,310 : 0,500, або 1,310 : 0,250. Властивості зразка поліаніліну, целюлози та зразків композитів поліанілін/целюлоза, в яких поліанілін є допованим сульфатною кислотою, досліджували за допомогою рентгенівської, інфрачервоної з Фур’є перетворенням спектроскопій. За результатами аналізів визначено, що структура композитів аморфна, а синтезовані зразки відповідають характеристикам композиційних матеріалів. Наявність целюлози у композитах підтверджено рентгенівським та ІЧ-ФП, спектральним аналізами. Виявлено, що усі синтезовані композити є електропровідними. Аналіз результатів показує, що нано- та мікрочастинки поліаніліну є закріпленими на поверхні мікрофібрил целюлози.

 

Ключові слова: поліанілін, целюлоза, твердофазовий синтез, композити, структура, властивості.


Повний текст:

PDF

Посилання


Ćirić-Marjanović G. Recent advances in polyaniline research: Polymerization mechanisms, structural aspects, properties and applications // Synth. Met. 2013. Vol. 177. P. 1–47. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2013.06.004

Cecchetto L., Ambat R., Davenport A. J. et al. Emeraldine base as corrosion protective layer on aluminium alloy AA5182, effect of the surface microstructure // Corr. Sci. 2007. Vol. 49. P. 818–829. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.06.012

Lange U., Roznyatovskaya N. V., Mirsky V. M. Conducting polymers in chemical sensors and arrays. // Anal. Chim. Acta. 2008. Vol. 614. P. 1–26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.02.068

Aspects on fundaments and applications of conducting polymers / A. de Jesus Motheo (Ed.) // Published by In Tech Janeza Trdine 9, 51000 Rijeka, Croatia. 2012. 220 p.

Gök A., Göde F., Türkaslan B. E. Synthesis and characterization of polyaniline/ pumice (PAn/Pmc) composite // Mater. Sci. Engineer. 2006. Vol. B 133. P. 20–25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mseb.2006.04.040

Šeděnková I., Trchová M., Blinova N. V., Stejskal J. In-situ polymerized polyaniline films. Preparation in solutions of hydrochloric, sulfuric, or phosphoric acid // Thin Solid Films. 2006. Vol. 515. P. 1640–1646. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2006.05.038

Joffre T., Wernersson E. L. G., Miettinen A. et al. Swelling of cellulose fibres in compo¬site materials: Constraint effects of the surrounding matrix // Compos. Sci. Technol. 2013. Vol. 74. P. 52–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2012.10.006

Bober P., Kovářová J., Pfleger J. et al. Twin carbons: The carbonization of cellulose or carbonized cellulose coated with a conducting polymer, polyaniline // Carbon 2016. Vol. 109. P. 836842. DOI: http://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.08.061

O'sullivan A. C. Cellulose: the structure slowly unravels // Cellulose. 1997. Vol. 4. P. 173–207. DOI: https://doi.org/10.1023/A:1018431705579

Siró I., Plackett D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review // Cellulose. 2010. Vol. 17. P. 459–494. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-010-9405-y

Jawaid M., Khalil A. H. P. S. Cellulosic/synthetic fibre reinforced polymer hybrid composites: A review // Carbohyd. Polym. 2011. Vol. 86. P. 1–18. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.04.043

Mokhothu T. H., John M. J. Review on hygroscopic aging of cellulose fibres and their biocomposites // Carbohyd. Polym. 2015. Vol. 131. P. 337–354. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.06.027

Cichorek M., Piorkowska E., Krasnikova N. Biodegradable Polylactide Composites with Ultrafine Cellulose Filler // J. Polym. Environ. 2016. Vol. 16. P. 38–46. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-016-0788-1

Borah J. S., Kim D. S. Synthesis and characterization of tough foldable and transparent poly(styrene-co-butyl acrylate)/nanoporous cellulose gel (NCG) nanocomposites // eXPRESS Polym. Lett. 2017. Vol. 11, No. 9. P. 753–763. DOI: https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2017.72

Mičušík M., Omastová M., Prokeš J., Krupa I. Mechanical and Electrical Properties of Composites Based on Thermoplastic Matrices and Conductive Cellulose Fibers // J. Appl. Polym. Sci. 2006. Vol. 101. P. 133–142. DOI: https://doi.org/10.1002/app.23041

Nyström G., Mihranyan A., Razaq A. et al. Nanocellulose polypyrrole composite based on microfibrillated cellulose from Wood // J. Phys. Chem. B. 2010. Vol. 114. P. 4178–4182. DOI: https://doi.org/10.1021/jp911272m

Lyu S., Chang H., Fu F. et al. Cellulose-coupled graphene/polypyrrole composite electrodes containing conducting networks built by carbon fibers as wearable supercapacitors with excellent foldability and tailorability // J. Power Sources. 2016. Vol. 327. P. 438–446. DOI: http://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2016.07.091

Sakakibara K., Rosenau T. Polythiophene-cellulose composites: synthesis, optical properties and homogeneous oxidative co-polymerization // Holzforschung. 2012. Vol. 66. P. 9–19. DOI: https://doi.org/10.1515/HF.2011.137

Durgadevi N., Swarnalatha V. Polythiophene functionalized hydrophobic cellulose kitchen wipe sponge and cellulose fabric for effective oil–water separation // RSC Adv. 2017. Vol. 7. P. 34866–34874. DOI: https://doi.org/10.1039/c7ra05578a

Banerjee P. Electrically conductive interpenetrating network composites of polyaniline and Carboxymethylcellulose // Eur. Polym. J. 1998. Vol. 34, No. 10. P. 1557–1560. DOI: https://doi.org/S0014-3057(98)00002-0

Van den Berg O., Schroeter M., Capadona J. R., Weder C. Nanocomposites based on cellulose whiskers and (semi)conducting conjugated polymers // J. Mater. Chem. 2007. Vol. 17. P. 2746–2753. DOI: https://doi.org/10.1039/b700878c

Kelly F. M., Johnston J. H., Borrmann T., Richardson M. J. Functionalised Hybrid Materials of Conducting Polymers with Individual Fibres of Cellulose // Eur. J. Inorg. Chem. 2007. P. 5571–5577. DOI: https://doi.org/10.1002/ejic.20070060

Mo Z.-L., Zhao Z.-L., Chen H. et al. Heterogeneous preparation of cellulose–polyaniline conductive composites with cellulose activated by acids and its electrical properties // Carbohyd. Polym. 2009. Vol. 75. P. 660–664. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2008.09.010

Mattoso L. H. C., Medeiros E. S., Baker D. A. et al. Electrically conductive nanocom¬posites made from cellulose nanofibrils and Polyaniline // J. Nanosci. Nanotechnol. 2009. Vol. 9. P. 2917–2922. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.03.012

Ma H., Yoon K., Rong L. et al. High-flux thin-film nanofibrous composite ultrafiltration membranes containing cellulose barrier layer // J. Mater. Chem. 2010. Vol. 20. P. 4692–4704. DOI: https://doi.org/10.1039/B922536F

Lee B.-H., Kim H.-J., Yang H.-S. Polymerization of aniline on bacterial cellulose and characterization of bacterial cellulose/polyaniline nanocomposite films // Curr. Appl. Phys. 2012. Vol. 12. P. 75–80. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cap.2011.04.045

Yang C., Chen C., Pan Y. et al. Flexible highly specific capacitance aerogel electrodes based on cellulose nanofibers, carbon nanotubes and polyaniline // Electrochim. Acta. 2015. Vol. 182. P. 264–271. DOI: http://doi.org/10.1016/j.electacta.2015.09.096

Casado U. M., Aranguren M. I., Marcovich N. E. Preparation and characterization of conductive nanostructured particles based on polyaniline and cellulose nanofibers // Ultrason. Sonochem. 2014. Vol. 21, Iss. 5. P. 1641–1648. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2014.03.012

Wang Z., Carlsson D. O., Tammela P. et al. Surface Modified Nanocellulose Fibers Yield Conducting Polymer-Based Flexible Supercapacitors with Enhanced Capacitances // ACS Nano. 2015. Vol. 9(7). P. 7563–7571. DOI: https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02846

Pan Y.-F., Wang X., Zhang S.-B. et al. Preparation, formation mechanism and performance of magnetic hollow coatings based on micro/nano cellulose fibers // Surf. Coat. Tech. 2016. Vol. 302. P. 131–141. DOI: https://doi.org/10/1016/j.surfcoat.2016.05.074

Mojtabavi M., Jodhani G., Rao R. et al. PANI–Cellulose acetate composite as a selective and sensitive chemomechanical actuator for acetone detection // Adv. Device Mater. 2016. Vol. 1. P. 1–7. DOI: https://doi.org/10.1080/20550308.2016.1198559

Liu X., Zhou W., Qian X. et al. Polyaniline/cellulose fiber composite prepared using persulfate as oxidant for Cr(VI)-detoxification // Carb. Pol. 2013. Vol. 92. P. 659–661. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.09.083

Hong C.-H., Ki S.-J., Jeon J.-H. Electroactive bio-composite actuators based on cellulose acetate nanofibers with specially chopped polyaniline nanoparticles through electrospinning // Composit. Sci. Technol. 2013. Vol. 87. P. 135–141. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.08.006

Long C. L., Qi D. P., Wei T. et al. Nitrogen-doped carbon networks for high energy density supercapacitors derived from polyaniline coated bacterial cellulose // Adv. Funct. Mater. 2014. Vol. 24. Р. 3953–3961. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201304269

Huang J., Moore J. A., Acquaye H., Kaner R. B. Mechanochemical Route to the Conducting Polymer Polyaniline // Macromol. 2005. Vol. 38. P. 317321. DOI: https://doi.org/10.1021/ma049711y

Lavrys A., Vereshchagin O., Yatsyshyn M. Mechanochemical synthesis of the metylhidrocsietylcellulose/polyaniline composites // Proc. Sevchenko Sci. Soc. Chem. Biochem. 2017. Т. XLVI. P. 98−106 (in Ukrainian).

Bhatnagar A., Sain M. Processing of Cellulose Nanofiber-reinforced Composites // J. Reinfor. Plast. Composit. 2005. Vol. 24, No. 12. P. 1259–1268. DOI: https://doi.org/10.1177/0731684405049864

Siró I., Plackett D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review // Cellulose. 2010. Vol. 17. P. 459–494. DOI: https://doi.org/10.1007/s10570-010-9405-y

Sukhara A., Vereshchagin O., Yatsyshyn М. Synthesis and properties of the composites cellulose/polyaniline, citric acid doped // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Iss. 59, Pt. 2. P. 414−424. DOI: https://doi.org/10.30970/vch.5902.414

Stejskal J., Trchova M., Kovařova J. et al. Polyaniline-coated cellulose fibers decorated with silver nanoparticles // Chem. Papers 2008. Vol. 62 (2). P. 181–186. DOI: https://doi.org/10.2478/s11696-008-0009-z




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6002.402

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.