بخشی از مقاله
چکیده
فیلم پلی آنیلین بروش شیمیایی و با استفاده از یدات پتاسیم بعنوان اکسیدانت در محلولهای آبی و غیر آبی تهیه شده است. اثر نوع حلال مانند آب، اتیل استات، اتیلن گلیکول مونو متیل اتر و اتیل متیل کتون و تأثیر نوع ماده افزودنی مانند پلی اتیلن گلیکول، پلی وینیل الکل و پلی وینیل استات بر روی خواص فیلم تهیه شده از قبیل رسانایی و مورفولوﮊی بررسی گردیده است. همچنین اثر غلظت ماده افزودنی در رسانایی و مورفولوﮊی فیلم بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که نوع حلال، ماده افزودنی و همچنین غلظت ماده افزودنی تاثیر اساسی برروی رسانایی و مورفولوﮊی فیلم تهیه شده دارند.
کلمات کلیدی: فیلم پلی آنیلین, کامپوزیت, محلول غیر آبی, حلال آلی, رسانایی, مورفولوﮊی
مقدمه
در میان پلیمرهای هادی، پلیآنیلین بدلیل رسانایی بالا، پایداری در مقابل هوا و گرما، ارزان و آسان بودن سنتزش بسیار مورد توجه قرار گرفته و تحقیقات وسیعی بر روی آن انجام شده استب٣،٢،١م. آنیلین برای اولین بار بوسیله غکتطپ2طکهغس در سال ١٨٢٦ از تقطیر خشک پ؟ط2غط بدست آمد]٤.[ نخستین بار پلیآنیلین توسط yتکلاصکع در سال ١٨٨٢ تهیه شد و در سال ١٩٨٥ توسط مکدیارمید و همکارانش دوپه و بعنوان یک پلیمر هادی مطرح گردید]١.[ پلیآنیلین به چند صورت با رنگها و رساناییهای متفاوت از ١١-١٠ زیمنس بر سانتیمتر تا بیش از ١٠ زیمنس بر سانتیمتر می تواند تهیه شود.
مهمترین حالت پلیآنیلین، امرالدین پروتوندار شده میباشد و پلیآنیلین به راحتی به روش اکسایشی الکتروشیمیایی در محیطهای اسیدی آبی با استفاده از اکسید کنندههای متداول مانند آمونیوم پروکسیدی سولفات و یدات پتاسیم تهیه میشود. چنانچه شرایط اکسایش قویتری بکار گرفته شود، امرالدین پروتون دار شده میتواند به پرنیگرانیلین پروتون دار شده تبدیل شود که آبی رنگ بوده و ممکن است رسانا باشد و چنانچه با باز ششتشو شود به صورت پرنیگرانیلین پایه که بنفش رنگ و عایق میباشد، درمیآید]٣.[پلیآنیلین عمدتاﹰ به روشهای شیمیایی، الکتروشیمیایی و کلوئیدی و بصورت فیلم و پودر سنتز میشود و شرایط واکنش از قبیل میزان نسبت اکسیدانت به مونومر، نوع اکسیدانت، نوع حلال ، نوع اسید و دما بر روی خواص پلیمر تهیه شده از قبیل رسانایی و مورفولوﮊی آن تأثیر بسزایی دارد]٦،٥.[
آزمایشات
مواد و دستگاهها
مونومر آنیلین، پلی وینیل الکل - ٧٢٠٠٠w=ق - ، پلی وینیل استات - ٢٥٠٠٠w=ق - ، پلی اتیلن گلیکول - ٣٥٠٠٠w=ق - ، اسید سولفوریک - ٩٥% - ، یدات پتاسیم، اتیل استات، اتیل متیل کتون، اتیلن گلیکول مونو متیل اتر و نرمال متیل پیرولیدون - بقش - و همگی از نوع آزمایشگاهی و از شرکت فططکق تهیه شده اند. همچنین در تمامی آزمایشات از آب مقطر بدون یون استفاده شده است.از دستگاه تقطیر لحخ، ترازوی دیجیتالی با دقت ٠٠٠١,٠ گرم، همزن مغناطیسی مدل تللق ، سانتریفوﮊ، آوون، دستگاه عکسبرداری میکروسکوپیک الکترونیجقغحض و دستگاه هدایت سنج چهار نقطه ای استفاده گردیده است.
روش آزمایش
الف - سنتز شیمیایی پلی آنیلین رسانا
جهت سنتز شیمیایی پلی آنیلین رسانا، محلول اسیدی حاوی اکسیدانت نیاز می باشد. در این تحقیق از یدات پتاسیم - صقعلض بعنوان اکسیدانت و برای تهیه محلول اسیدی از اسید سولفوریک یک مولار در محلول آبی و غیر آبی مانند اتیل استات، اتیلن گلیکول مونو متیل اتر و اتیل متیل کتون با نسبت حجم مساوی با آب بطور جداگانه استفاده شده است. در تمامی آزمایشات، ابتدا طط ٢٠٠ محلول اسیدی تهیه کرده و سپس ط؟ ٦/١ اکسیدانت به محلول اسیدی افزوده و توسط همزن مغناطیسی همزده می شود تا کاملاﹰ حل گشته و محلول یکنواختی بدست آید. پس از حل شدن کامل اکسیدانت، ماده افزودنی با مقادیری که در جدول - ١ - آورده شده است به محلول اضافه نموده و همزده می شود تا کاملاﹰ حل شود.
سپس طط ٢ مونومر آنیلین خالص که سه مرتبه تقطیر گردیده، به محلول تزریق نموده و بمدت ٥ ساعت در دمای محیط توسط همزن مغناطیسی همزده می شود.. چند دقیقه پس از تزریق مونومر، محلول تغییر رنگ داده و سبز رنگ میشود و با گذشت زمان رنگ محلول تیرهتر میشود که این تغییر رنگ نشانه تشکیل پلیمر و پیشرفت واکنش میباشد. پس از ٥ ساعت واکنش پلیمریزاسیون، پلیمر تشکیل شده توسط سانتریفوﮊ از محلول جدا کرده و برای از بین بردن الیگومرها و ناخالصیهای موجود در پلیمر مجدداﹰ آن را در اسید سولفوریک یک مولار حل کرده و توسط سانتریفوﮊ پلیمر از محلول جدا میگردد.
ب - تهیه فیلم
برای تهیه فیلم از حلال بقش استفاده شده است. پلیمر تهیه شده را، که بصورت پودر سبز رنگ می باشد، در حلال بقش حل کرده و توسط همزن مغناطیسی کاملاﹰ همزده میشود تا محلول یکنواخت و همگنی بدست آید، سپس جهت تهیه فیلم پلیآنیلین چندین قطره از محلول بقش حاوی پلیآنیلین که تهیه شده است بر روی یک قطعه شیشه صاف و تمیز ریخته و بمدت ٤ ساعت در آون با دمای حدود ط°٧٠ گذاشته تا کاملاﹰ فیلم خشک شود. بعد از خشک شدن کامل فیلم، شیشه در آب بمدت ٥ دقیقه غوطهور میشود و فیلم به آسانی از روی شیشه جدا میگردد. فیلم بدست آمده با آب مقطر شستشو داده میشود تا بقش موجود در فیلم از بین برود. سپس فیلم را در بین دو کاغذ قرار داده و روی آن یک قطعه شیشه گذاشته میشود تا فیلم در حین خشک شدن صاف بماند و جمع نگردد. فیلم جهت خشک شدن حدود یک روز در دمای محیط نگهداری شده اند. رسانایی نمونه های تهیه شده به روش چهار نقطه ای اندازه گیری شده اند.
