بخشی از مقاله
خلاصه
در این پژوهش نانوکامپوزیت های پلی آنیلین به روش شیمیایی با استفاده از آمونیوم پروکسی دی سولفات APS به عنوان اکسیدانت و پلی وینیل پیرولیدون PVP به عنوان پایدار کننده تهیه شدند. ریزنگارهای SEM نشان می دادند که غلظت و همچنین M.W پایدار کننده نقش مهمی در مورفولوژی، اندازه و یکنواختی محصولات دارد. ساختار شیمیایی محصولات با استفاده از طیف سنج مادون قرمز مورد بررسی قرار گرفت، تجزیه و تحلیل طیف FTIR نشان داد که شدت پیک ها به PVP و مقدار غلظت آن بستگی دارد که دلیل آن تعاملات میان پلی آنیلین و پایدار کننده می باشد. طیف FTIR نشان داد که ذرات پلی وینیل پیرولیدون در محصولات موجود است.
.1 مقدمه
در بین پلیمرهای هادی پلی آنیلین به دلیل تولید آسان، خواص تنظیم شدنی، پایداری بهتر، ارزانی و سمی نبودن مونومر در مقایسه با سایر پلیمرهای رسانا، کاربرد بیشتری دارد. از این رو مطالعات گسترده ای در زمینه تهیه، مشخصات وکاربرد پلی آنیلین و کامپوزیت های آن انجام گرفته است . [1] کاربرد پلیمرهای رسانا از قبیل پلی آنیلین و پلی پیرول در تجهیزات پزشکی [2 ]، ماهیچه مصنوعی [3]، حسگرها [6-4]، انحراف امواج رادار [7]، باتری های قابل شارژ [8]، محافظت در برابر خوردگی [9]، غشا [10] و حذف فلزات سنگین [12-11] می باشد. مهمترین مانع برای استفاده های عملی از پلیمرهای رسانا شامل رسانایی کمتر نسبت به فلزاتی مانند مس، خواص مکانیکی نه چندان بالا، محلول نبودن در حلال های متداول آلی و عدم قابلیت ذوب شدن است که سبب محدود شدن توان فرآوری این پلیمرها شده است .[13] از جمله راه های موثر برای رفع این نقص ها، تهیه نانوکامپوزیت از پلیمرهای رسانا است که می تواند با استفاده از کامپوزیت کردن پلیمر رسانا و پلیمری با خواص مکانیکی مناسب در زمینه ی پلیمرهای رسانا تهیه گردد[14]
.2 مواد
مونومر آنیلین، آمونیوم پروکسی دی سولفات APS، پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 ، پلی وینیل پیرولیدون M.W=10 4 و اسید سولفوریک همگی از نوع آزمایشگاهی و از شرکت مرک آلمان تهیه شدند. همچنین در تمام آزمایشات از آب مقطر استفاده شد. همه ی مواد شیمیایی به کاربرده شده دارای خلوص زیاد بوده و بدون خالص سازی بیشتر مصرف شدند، به جز مونومر آنیلین که قبل از استفاده تقطیر و در یخچال نگهداری شد.
.3 دستگاه ها
در این پژوهش، از ترازوی دیجیتال - مدل FR200، آلمان - ، همزن مغناطیسی - مدل MK20، آلمان - ، میکروسکوپ الکترونی - مدل AIS2100، کره جنوبی - ، طیف سنج FTIR - مدل Nexus 670، آمریکا - و آون - مدل Binder - FD 23، آمریکا - استفاده شده است.
جدول -1 چگونگی تهیه کامپوزیت و نانوکامپوزیت پلی آنیلین
نوع اکسیدانت نوع پایدارکننده غلظت پایدارکننده g/L
آمونیوم پروکسی دی سولفات -------- --------
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 5
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 10
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 15
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 104 10
.5 نتایج و بحث
روش شیمیایی می تواند روشی کلی و مفید برای آماده سازی پلیمر رسانا و نانوکامپوزیت های آن باشد . به منظور بررسی مورفولوژی ، اندازه و همچنین یکنواختی ذرات از میکروسکوپ الکترونی SEM استفاده شد. تصویر 1 مربوط به پلی آنیلین تهیه شده در محیط آبی بدون حضور پایدارکننده می باشد. نتایج حاصل از مقایسه شکل های 1 تا 4 گویای تأثیر غلظت پایدار کننده بر اندازه، شکل و یکنواختی ذرات می باشد و همانگونه که در جدول 2 مشاهده می شود با افزایش غلظت پایدار کننده اندازه ذرات کاهش می یابد. همچنین مقایسه شکل 3 و 5 نشان دهنده تأثیر M.W پایدار کننده بر اندازه و مورفولوژی ذرات است. در جدول 2 میانگین اندازه ذرات بر حسب نانومتر محاسبه شده است و نتایج حاصل از این جدول گویای این نکته می باشد که افزایش غلظت پایدار کننده سبب کاهش اندازه ذرات شده است. پایدار کننده به وسیله پیوند فیزیکی و شیمیایی جذب پلیمر شده و بر شکل و اندازه ذرات محصول تأثیر می گذارد. از مقایسه شکل 3 با شکل 5 میتوان نتیجه گرفت که در غلظت های برابر پایدار کننده ، پلی وینیل پیرولیدون با M.W= 105 اثر گذاری بیشتری بر ریزتر شدن، یکنواختی و کروی تر شدن ذرات نسبت به M.W=104 دارد.
جدول -2 تأثیر غلظت و M.W پایدار کننده بر اندازه ذرات نانوکامپوزیت های پلی آنیلین
نوع اکسیدانت نوع پایدارکننده غلظت پایدارکننده g/L میانگیناندازه ذرات - - nm
آمونیوم پروکسی دی سولفات -------- -------- 53/57
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 5 41/14
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 10 31/28
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 105 15 28/28
آمونیوم پروکسی دی سولفات پلی وینیل پیرولیدون M.W= 104 10 37/57
