ТЕРМІЧНИЙ АНАЛІЗ КОМПОЗИТІВ ЦЕЛЮЛОЗА/ПОЛІАНІЛІН, СИНТЕЗОВАНИХ У РОЗЧИНІ НАТРІЙ ГІДРОКСИДУ

Yu. Voronovska, O. Vereshchagin, М. Yatsyshyn, N. Fartushok, O. Reshetnyak

Анотація


Хімічною окиснювальною полімеризацією аніліну амонійпероксодисульфатом у водних 0,05 Мрозчинах натрій гідроксиду синтезовано зразки поліаніліну, допованого в процесі синтезу сульфатною кислотою, утворюваною за відновлення амонійпероксодисульфату. За тією ж методикою тільки за наявності частинок мікрофібрилярної целюлози синтезовано зразки композитів целюлози з поліаніліном (Цел/ПАн). Дослідження електропровідності зразків показали, що вони перебувають у формі емеральдинових солей сульфатної кислоти, а за додаткового промивання хлоридною кислотою у формі емеральдинових солей хлоридної кислоти. За допомогою дериватографічного аналізу в атмосфері аргону досліджено і порівняно термічні властивості цих зразків. За результатами аналізу визначено наявність п’яти основних стадій втрати маси зразками поліаніліну та тристадійну втрату маси зразками Цел/ПАн завдяки впливу целюлози на термодеструкцію композитів. За термічним аналізом визначено температурні межі стадій втрати маси зразками поліаніліну та композитів Цел/ПАн у процесі динамічного нагрівання. З¢ясовано, що целюлоза в композиті термодеструктує за значно нижчих температур, ніж чиста целюлоза. Загалом термодеструкція зразків поліаніліну та композитів Цел/ПАн відбувається до 900 оС зі значним залишком ~30–40 %.

 

Ключові слова: целюлоза, поліанілін, композити, термічний аналіз.


Повний текст:

PDF

Посилання


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

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

Missoum K., Belgacem M., Bras J. Nanofibrillated Cellulose Surface Modification: A Review // Materials. 2013. Vol. 6, Is. 5. P. 1745–1766. DOI: https://doi.org/10.3390/ma6051745

Littunen K., Hippi U., Johansson L.-S. et al. Free radical graft copolymerization of nanofibrillated cellulose with acrylic monomers // Carbohydr. Polym. 2011. Vol. 84. P. 1039–1047. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.12.064

Niu Q., Gao K., Wu W. Cellulose nanofibril based graft conjugated polymer films act as a chemosensor for nitroaromatic // Carbohydr. Polym. 2014. Vol. 110. P. 47–52. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2014.03.042

da Oliveira R. S., Bizeto M. A., Camilo F. F. Production of Self-Supported Conductive Films based on Cellulose, Polyaniline and Silver Nanoparticles // Carbohyd. Polym. 2018. Vol. 199. P. 84–91. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.06.049

Lay M., Méndez J. A., Delgado-Aguilar M. et al. Strong and electrically conductive nanopaper from cellulose nanofibers and polypyrrole // Carbohydr. Polym. 2016. Vol. 152. P. 361–369. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.06.102

Long C. L., Qi D., 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. P. 3953–3961. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201304269

Kašparkovaa V., Jasenska D., Capakova Z. et al. Polyaniline colloids stabilized with bioactive polysaccharides: Non-cytotoxic antibacterial materials // Carbohyd. Polym. 2019. Vol. 219. P. 423–430. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2019.05.038

Su J., Shim E., Noro J. et al. Conductive Cotton by In Situ Laccase-Polymerization of Aniline // Polymers. 2018. Vol. 10, Is. 9. P. 1023–1035. DOI: https://doi.org/10.3390/polym10091023

Goto H., Kikuchi R., Wang A. Spider Silk/Polyaniline Composite Wire // Fibers. 2016. Vol. 4, Is. 4. P. 12–17. DOI: https://doi.org/10.3390/fib4020012

Bober P., Humpoliče, P., Syrovy T. et al. Biological properties of printable polyaniline and polyaniline–silver colloidal dispersions stabilized by gelatin // Synth. Met. 2017. Vol. 232. P. 52–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2017.07.013

Lira L. M., de Torresi C. S. I. Polymeric electro-mechanic devices applied to antibiotic-controlled release // Sens. Actuat. B. 2008. Vol. 130. P. 638–644. DOI: https://doi.org/10.1016/j.snb.2007.10

Karbownik I., Rac-Rumijowska O., Fiedot-Toboła M. The Preparation and Characterization of Polyacrylonitrile-Polyaniline (PAN/PANI) Fibers // Materials. 2019. Vol. 12, Is. 4. P. 664–683. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12040664

Hu Z., Xu J., Tian Y. et al. Layer-by-layer assembly of polyaniline nanofibers/poly(acrylic acid) multilayer film and electrochemical sensing // Electrochim. Acta. 2009. Vol. 54. P. 4056–4061. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2009.02.0

Amrithesh M., Aravind S., Jayalekshmi S., Jayasree R. S. Enhanced luminescence observed in polyaniline–polymethylmethacrylate composites // J. Alloy. Compounds. 2008. Vol. 449. P. 176–179. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.02

Ghasemi H., Sundararaj U. Electrical properties of in situ polymerized polysty­rene/polyaniline composites: The effect of feeding ratio // Synth. Met. 2012. Vol. 162, Is. 13–14. P. 1177–1183. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2012.04.037

Yu J., Zhou T., Pang Z., We Q. Flame retardancy and conductive properties of polyester fabrics coated with polyaniline // Text. Res. J. 2016. Vol. 86. P. 1171–1179. DOI: https://doi.org/10.1177/0040517515606360

Kalasad M. N., Gadyal M. A., Hiremath R. K. et al. Synthesis and characterization of polyaniline rubber composites // Composites Sci. Technol. 2008. Vol. 68. P. 1787–1793. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2008.02.001

Pud A., Ogurtsov N., Korzhenko A., Shapoval G. Some aspects of preparation methods and properties of polyaniline blends and composites with organic polymers // Prog. Polym. Sci. 2003. Vol. 28. P. 1701–1753. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.001

Hnizdiukh Yu. A., Yatsyshyn M. M., Reshetnyak O. V. Chapter 12. Surface Modification of Polymeric Materials by Polyaniline and Application of Polyaniline/Polymeric Composites // Computational and Experimental Analysis of Functional Materials / O. V. Reshetnyak, G. E. Zaikov (Eds.). - Toronto, New Jersey: Apple Academic Press, CRC Press (Taylor & Francis Group), 2017. P. 423-472. DOI: https://doi.org/10.1201/9781315366357

Luong N. D., Korhonen J. T., Soininen A. J. et al. Processable polyaniline suspensions through in situ polymerization onto nanocellulose // Eur. Polym. J. 2013. Vol. 49. P. 335–344. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2012.10.026

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

Du X., Zhang Z., Liu W. Deng Y. Nanocellulosebased conductive materials and their emerging applications in energy devices – A review // Nano Energy. 2017. P. 1–59. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2017.04.001

Barik A., Solanki P. R., Kaushik A. et al. Polyaniline–Carboxymethyl Cellulose Nanocomposite for Cholesterol Detection // J. Nanosci. Nanotechnol. 2010. Vol. 10, No. 10. Р. 6479–6488. DOI: https://doi.org/10.1166/jnn.2010.2511

Gautam V., Singh K. P., Yadav V. L. Preparation and characterization of green-nano-composite material based on polyaniline, multiwalled carbon nano tubes and carboxymethyl cellulose: For electrochemical sensor applications // Carbohyd. Polym. 2018. Vol. 189. P. 218–228. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.02.029

Wang H., Zhu E., Yang J. Bacterial Cellulose Nanofiber-Supported Polyaniline Nanocom­posites with Flake-Shaped Morphology as Supercapacitor Electrodes // J. Phys. Chem. C. 2012. Vol. 116, Is. 24. P. 13013–13019. DOI: https://doi.org/doi:10.1021/jp301099r

Jose J., Thomas V., Vinod V. et al. Nanocellulose based functional materials for supercapacitor applications // J. Sci.: Adv. Mater. Devices. 2019. Vol. 4. P. 333–340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2019.06.003

Qiu B., Xu C., Sun D. et al. Polyaniline coating with various substrates for hexavalentchromium removal // Appl. Surf. Sci. 2015. Vol. 334. P. 7–14. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2014.07.039 0169-4332

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

Voronovs’ka Yu., Virsta L., Vereshchagin О. et al. Synthesis of cellulose/polyaniline composites in aqueous sodium hydroxide solutions // Collection of scientific works: XVII scientific in the ХVII Scientific Conference “Lviv Chemical Readings. Lviv, 2-5 June 2019. Lviv: Publishing Center of Ivan Franko National University of Lviv, 2019. P. Ф7 (in Ukrainian).

KolodiiM., Vereshchagin O., Yatsyshyn M., Reshetnyak O. Thermal analysis of polyaniline and cellulose/polyaniline composites, synthesized in the water solutions of organic acids // Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2019. Vol. 56. P. 92–102 (in Ukrainian).

Shim E., Su J., Noro J. et al. Conductive bacterial cellulose by in situ laccase polymerization of aniline // PLOS ONE. 2019. Vol. 14, Is. 4. P. 1–14. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0214546

Sharifi H., Zabihzadeh S. M., Ghorbani M. The application of response surface methodology on the synthesis of conductive polyaniline/cellulosic fiber nanocomposites // Carbohyd. Polym. 2018. Vol. 194. P. 384–394. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2018.04.083

Borsoi C., Zattera A. J., Ferreira C. A. Effect of cellulose nanowhiskers functionali­zation with polyaniline for epoxy coatings // Appl. Surf. Sci. 2016. Vol. 364. P. 124–132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.12.140




DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.6102.341

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.