КОМПОЗИТНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОЛІАНІЛІНУ ТА ПРИРОДНИХ МІНЕРАЛІВ: КОРОТКИЙ ОГЛЯД. 1. СТРУКТУРА ТА МОРФОЛОГІЯ
Анотація
Проведено аналіз досліджень присвячених вивченню структури та морфології композиційних матеріалів на основі поліаніліну (ПАн) та природніх мінералів (ПМ), як-от монтморилоніт, каолініт, цеоліт, глауконіт та ін. Розглянуто результати, отримані найпоширенішими методами дослідження структури композитних матеріалів, а саме Х-променевим фазовим та структурним аналізом, Х-променевою фотоелектронною спектроскопією, ультрафіолетовою-видимою та інфрачервоною з Фур’є перетворенням спектроскопією, електронною скануючою та трансмісійною електронною мікроскопією тощо. Показано, що основними факторами, які визначають властивості отриманих композитних матеріалів ПМ/ПАн є природа поверхневих функціональних груп, розмір та форма частинок, а також вміст природного мінералу в композиті. Водночас вплив елементного складу ПМ не має в цьому випадку принципового значення. В більшості випадків між поверхнею ПМ і макромолекулами ПАн наявні асоціативні міжфазові взаємодії, головно – завдяки утворенню водневих зв’язків чи електростатичній взаємодії, що підтверджує композиційний характер отриманих матеріалів. За окремими винятками, морфологія частинок ПАн на поверхні ПМ є неоднорідною, коли квазісферичні чи напівсферичні частинки полімеру різного розміру нерівномірно укладені на частинках наповнювача.
Ключові слова: природні мінерали, поліанілін, композитні матеріали, структура, морфологія.
Повний текст:
PDFПосилання
Gomez-Romero P. Hybrid Organic-Inorganic Materials – In Search of Synergic Activity // Adv. Mater. 2001. Vol. 13. No. 3 P. 163–174 DOI: https://doi.org/10.1002/1521-4095(200102)13:3<163::AID-ADMA163>3.0.CO;2-U
Makogon V., Yatsyshyn М., Reshetnyak O. Native minerals as a components of composite polyaniline- based materials // Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2017. Vol. XLVIII. P. 17–31 (in Ukrainian).
Pomogailo A. D. Hybrid Intercalative Nanocomposites // Inorg. Mater. 2005. Vol. 41. No. 1. P. S47–S74. DOI: https://doi.org/10.1007/s10789-005-0318-3
Gerasin V. A. et al. New approaches to the development of hybrid nanocomposites: from structural materials to high-tech applications // Russ. Chem. Rev. 2013. Vol. 82. No. 4. P. 303–332. DOI: http://dx.doi.org/10.1070/RC2013v082n04ABEH004322
Luca V., Thomson S. Intercalation and polymerisation of aniline within a tubular aluminosilicate // J. Mater. Chem. 2000. Vol. 10. P. 2121–2126. DOI: https://doi.org/10.1039/B000741M
Kazim S., Ahmad S., Pfleger J. et al. Polyaniline–sodium montmorillonite clay nanocomposites: effect of clay concentration on thermal, structural, and electrical properties // J. Mater. Sci. 2012. Vol. 47. P. 420–428. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-011-5815-y
Cole K. C. Use of Infrared Spectroscopy To Characterize Clay Intercalation and Exfoliation in Polymer Nanocomposites // Macromol. 2008. Vol. 41. P. 834–843. DOI: https://doi.org/10.1021/ma0628329
Baldissera A. F., Souza J. F., Ferreira C. A. Synthesis of polyaniline/clay conducting nanocomposites // Synth. Met. 2013. Vol. 183. P. 69–72. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2013.09.022
Song D. H., Lee H. M., Lee K.-H., Choi H. J. Intercalated conducting polyaniline-clay nanocomposites and their electrical characteristics // J. Phys. Chem. Solids. 2008. Vol. 69. P. 1383–1385. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2007.10.055
Lee D., Char K., Lee S. W., Park Y. W. Structural changes of polyaniline/montmo-rillonite nanocomposites and their effects on physical properties // J. Mater. Chem. 2003. Vol. 13. P. 2942–2947. DOI: https://doi.org/10.1039/B303235C
Binitha N. N., Sugunan S. Polyaniline/Pillared Montmorillonite Clay Composite Nanofibers // J. Appl. Polym. Sci. 2008. Vol. 107. P. 3367–3372. DOI: https://doi.org/10.1002/app.27353
Sun F., Pan Y., Wang J. et al. Synthesis of Conducting Polyaniline-Montmorillonite Nanocomposites via Inverse Emulsion Polymerization in Supercritical Carbon Dioxide // Polym. Comp. 2010. Vol. 31. P. 163–162.
Khalid M., Acuña J. J. S., Tumelero M. A. et al. Fischer J. A., Zoldan V. C., Pasa A. A. Sulfonated porphyrin doped polyaniline nanotubes and nanofibers: synthesisand characterization // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 11340–11346.
Yatsyshyn M. M., Reshetnyak O. V., Dumanchuk N. Ya. et al. Hybrid mineral-polymeric composite materials on the basis of the polyaniline and glauconite-silica // Chem. Chem. Technol. 2013. No. 4. P. 441444.
Makogon V., Yatsyshyn М., Demchenko P. et al. The properties of composites of polyaniline/glauconite synthesized in aqueous solution of sulfuric acid // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2015. Vol. 56. Pt. 2. P. 360–370 (in Ukrainian).
Yatsyshyn М., Lytvyn Yu., Makogon V. et al. Synthesis and properties of composites of glauconite/ doped citrate acid polyaniline // Proc. Shevchenko Sci. Soc. Chem. Sci. 2015. Vol. XLII. P. 72–85 (in Ukrainian).
Yatsyshyn M., Makogon V., Reshetnyak O. et al. Properties of the hybrid glauconite/polyaniline composites synthesized in the aqueous citrate acid solutions // Chem. Chem. Technol. 2016. No. 4. P. 429435.
Makogon V., Yatsyshyn М., Demchenko P. Glauconite/polyaniline composites doped hydrochloric acid // Visnyk Lviv Univ. Ser. Chem. 2016. Vol. 57. Pt 2. P. 471–483. (in Ukrainian)
Marins J.A., Soares B.G. A facile and inexpensive method for the preparation of conducting polyaniline–clay composite nanofibers // Synth. Met. 2012. Vol. 162. P. 2087–2094. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2012.10.015
Olad A., Naseri B. Preparation, characterization and anticorrosive properties of a novel polyaniline/clinoptilolite nanocomposite // Progr. Org. Coat. 2010. Vol. 67. P. 233–238. DOI: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2009.12.003
Yatsyshyn M., Saldan I., Milanese C. et al. Properties of Glauconite/Polyaniline Composite Prepared in Aqueous Solution of Citric Acid // J. Polym. Environm. 2016. Vol. 24. P. 196–205. DOI: https://doi.org/10.1007/s10924-016-0763-x
Li X., Li X., Wang G. Surface modification of diatomite using polyaniline // Mater. Chem. Phys. 2007. Vol. 102. P. 140–143 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2006.11.014
Oyharcabal M., Olinga T., Foulc M.-P., Vigneras V. Polyaniline/clay as nanostructured conductive filler for electrically conductive epoxy composites. Influence of filler morphology, chemical nature of reagents, and curing conditions on composite conductivity // Synth. Met. 2012. Vol. 162. Is. 7-8. P. 555–562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2012.02.011
Bober P., Stejskal J., Špírková M. et al. Conducting polyaniline–montmorillonite composites // Synth. Met. 2010. Vol. 160. P. 2596–2604. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2010.10.010
Abd El-Ghaffar M. A., Youssef A. M., Abd El-Hakim A. A. Polyaniline nanocomposites via in situ emulsion polymerization based on montmorillonite: Preparation and characterization // Arabian J. Chem. 2015. Vol. 8, Is. 6. P. 771–779. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2014.01.001
Tokarský J., Kulhánková L., Stýskala V. et al. High electrical anisotropy in hydrochloric acid doped polyaniline/phyllosilicate nanocomposites: Effect of phyllosilicate matrix, synthesis pathway and pressure // Appl. Clay Sci. 2013. Vol. 80-81. Р. 126–132. DOI: https://doi.org/10.1016/j.clay.2013.06.029
Wijeratne W. M. K. T., Rajapakse R. M. G., Wijeratne S., Velauthamurty K. Thermal properties of montmorillonite–polyaniline nanocomposites // J. Composite Mater. 2011. Vol. 46. No. 11. P. 1335–1343. DOI: https://doi.org/10.1177/0021998311418264
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
Piromruen P., Kongparakul S., Prasassarakich P. Synthesis of polyaniline/montmorillonite nanocomposites with an enhanced anticorrosive performance // Prog. Org. Coat. 2014. Vol. 77. Is. 3. P. 691–700. DOI: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2013.12.007
Pramanik S., Bharali P., Konwar B. K., Kar N.Аntimicrobial hyperbranched poly(esteramide)/polyaniline nanofiber modified montmorillonite nanocomposites // Mater. Sci. Engineer. C. 2014. Vol. 35. P. 61–69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2013.10.021
Salahuddin N., Ayad M. M., Ali M. Synthesis and Characterization of Polyaniline–Organoclay Nanocomposites // J. Appl. Polym. Sci. 2008. Vol. 107. P. 1981–1989. DOI: https://doi.org/10.1002/app.27180
Chen L., Zhai Y., Ding H. et al. Preparation, characterization and thermoelectricity of ATT/TiO2/PANI nano-composites doped with different acids // Composites: Part B. 2013. Vol. 45. P. 111–116. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2012.02.028
Navarchian A. H., Joulazadeh M., Karimi F. Investigation of corrosion protection performance of epoxy coatings modified by polyaniline/clay nanocomposites on steel surfaces // Progr. Org. Coat. 2014. Vol. 77. P. 347–353. DOI: https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2013.10.008
Chang K.-C., Lai M.-C., Peng C.-W. et al. Comparative studies on the corrosion protection effect of DBSA-doped polyaniline prepared from in situ emulsion polymerization in the presence of hydrophilic Na+-MMT and organophilic organo-MMT clay platelets // Electrochim. Acta. 2006. Vol. 51. P. 5645–5653. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2006.02.039
Milojević-Rakić M., Janošević A., Krstić J. et al. Polyaniline and its composites with zeolite ZSM-5 for efficient removal of glyphosate from aqueous solution // Micropor. Mesopor. Mater. 2013. Vol. 180. P. 141–155. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2013.06.025
Mac Diarmid A. G., Epstein A. J. Polyanilines: a novel class of conducting polymers // Faraday Discuss. Chem. Soc. 1989. Vol. 88. P. 317–332. DOI: https://doi.org/10.1039/DC9898800317
Kalaivasan N.,Shafi S. S.Enhancement of corrosion protection effect in mechanochemically synthesized Polyaniline/MMT clay nanocomposites // Arabian J. Chem. 2012. Vol. 10. P. S127-S133. DOI: https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2012.06.018
Mardic Z., Rokovic M. K. Polyaniline as cathodic material for electrochemical energy sources: The role of morphology // Electrochim Acta. 2009. Vol. 54. No. 10. P. 2941–2950. DOI: https://doi.org/10.1016/j.electacta.2008.11.002
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
Sudha J. D., Reena V. L. Structure – Directing Effect of Renewable Resource Based Amphiphilic Dopants on the Formation of Conducting Polyaniline-Clay Nanocomposite // Macromol. Symp. 2007. Vol. 254. P. 274–283. DOI: https://doi.org/10.1002/masy.200750841
Zhang L., Wang T., Liu P. Polyaniline-coated halloysite nanotubes via in-situ chemical polymerization // Appl. Surf. Sci. 2008. Vol. 255. P. 2091–2097. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2008.06.187
Tierrablanca E., Romero-García J., Roman P., Cruz-Silva R. Biomimetic polymerization of aniline using hematin supported on halloysite nanotubes // Appl. Catalysis A: General. 2010. Vol. 381. P. 267–273 DOI: https://doi.org/10.1016/j.apcata.2010.04.021
Li X., Wang G., Li X. Fibrillar polyaniline/diatomite composite synthesized by one-step in situ polymerization method // Appl. Surf. Sci. 2005. Vol. 249. P. 266–270. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2004.12.001
Li X., Li X., Dai N., Wang G. Large-area fibrous network of polyaniline formed on the surface of diatomite // Appl. Surf. Sci. 2009. Vol. 255. P. 8276–8280. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2009.05.101
Lee H. M., Choi H. J. Synthesis and characterization of polyaniline–Na+–montmorillonite nanocomposite by microemulsion polymerization // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2007. Vol. 463. P. 221–225. DOI: https://doi.org/10.1080/15421400601027957
Jang D. S., Choi H. J. Conducting polyaniline-wrapped sepiolite composite and its stimuli-response under applied electric fields // Colloids Surf. A. 2015. Vol. 469. P. 20–28. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2015.01.004
Marins J. A., Giulieri F., Soares B. G., Bossis G. Hybrid polyaniline-coated sepiolite nanofibers for electrorheological fluid applications // Synth. Met. 2013. Vol. 185. P. 9–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2013.09.037
Duran N. G., Karakışla М., Aksu L., Saçak M. Conducting polyaniline/kaolinite composite: Synthesis, characterization and temperature sensing properties // Mater. Chem. Phys. 2009. Vol. 118. P. 93−98 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2009.07.009
Wang B., Liu C., Yin Y. The Electrorheological Properties of Polyaniline Nanofiber/Kaolinite Hybrid Nanocomposite // J. Appl. Polym. Sci. 2013. P. 1104–1113. DOI: https://doi.org/10.1002/app.39262
Tsiko U., Yatsyshyn М., German N. et al. Comparative analysis of the properties of mechanochemically and chemically synthesized samples of polyaniline and zeolite / polyaniline composites // Visn. Lviv Univ. Ser. Chem. 2018. Vol. 59. Pt. 2. P. 363–376 (in Ukrainian).
DOI: http://dx.doi.org/10.30970/vch.5902.512
Посилання
- Поки немає зовнішніх посилань.