КОМПОЗИТНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ПОЛІАНІЛІНУ ТА ПРИРОДНИХ МІНЕРАЛІВ: КОРОТКИЙ ОГЛЯД. 1. СТРУКТУРА ТА МОРФОЛОГІЯ

М. Yatsyshyn, V. Makogon, U. Tsiko, О. Reshetnyak

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:

PDF

Посилання


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. 441444.

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. 429435.

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.