KINETIC FEATURES OF SYNTHESIS AND ELECTRICAL PROPERTIES OF ELECTRICAL PROPERTIES OF COMPOSITES BASED ON CONJUGATED POLYAMINOARENES AND POLYACRYLIC OR POLYMETHACRYLIC ACIDS
DOI:
https://doi.org/10.32782/pcsd-2021-3-5Keywords:
polymer electrolytes, o-toluidine, aniline, polyacrylic and polymethacrylic acids, kinetics of polymerization, electrical conductivity, optical spectraAbstract
In this paper presents the results of studying the kinetic regularities of formation, structure, and electrical properties of polymer composites based on polyaminoarene compounds synthesized by oxidative polymerization of aminoarenes (o-toluidine or aniline) in aqueous solutions (hydrogels) of polyacrylic (PAА) and polymethacrylic acids (PMAА) by the in “situ” method; new possibilities of application of such systems are found out. The influence of water-soluble PAА or PMAА matrices on the kinetics of oxidative polymerization of aniline and o-toluidine has been studied. The structure and molecular structure of PANІ−PAА polymer composites were studied by IR spectroscopy. It is established that the kinetics of oxidative polymerization of aminoarenes (aniline, o-toluidine, etc.) in the presence of a PAА or PMAА matrix differs significantly from the polymerization of pure aminoarenes and has a complex character. The structure and structure of PANІ−PAK polymer composites were studied by IR spectroscopy. Based on the study of the electrical properties of the obtained composites, it was found that the concentration dependence of the specific electrical conductivity on the filler content has a percolation character with “percolation threshold”, which depends on the nature of the polymer matrix and polyaminoarene and is 2.3−2.5% for PoT−PAА composite, 3−4% for PоT−PMAА, 1.8% for PANІ−PAА and about 2% for PANІ−PMAА. The presence of ion-conducting matrices of polyacrylic and polymethacrylic acids significantly changes the polymerization kinetics of o-toluidine оr aniline, but does not affect the semiconductor nature of electrical conductivity and optical absorption of conjugated polyaminoarenes, which allows the use of formed composites for the manufacture of new conductive polymeric materials.
References
Аксіментьєва О.І., Конопельник О.І., Ціж Б.Р. Гнучкі елементи оптичних сенсорів на основі спряжених полімерних систем. Sensor Electronics and Microsystem Technologies. 2011. № 2. С. 39−44.
Feron K., Lim R., Sherwood C. et al. Organic Bioelectronics: Materials and Biocompatibility. J Mol. Sci. 2018. No. 19 (8). P. 2382. DOI: 10.3390/ijms19082382.
Pandey S. Highly sensitive and selective chemiresistor gas/vapor sensors based n polyaniline nanocomposite: A comprehensive review. Journal of Science: Advanced Materials and Devices. 2016. Vol. 1. Issue 4. P. 431−453. DOI: 10.1016/j.jsamd.2016.10.005.
Євчук О.В., Аксіментьєва О.І., Горбенко Ю.Ю. Оптичні та електричні властивості композитів спряжених поліаміноаренів із полімерними електролітами. Вісник Львівського університету. Серія хімічна. 2012. Вип. 53. С. 352–356.
Аксіментьєва О.І. Електрохімічні методи синтезу та провідність спряжених полімерів. Львів : Світ, 1998. 153 с.
Hoa C.H., Liub C.D., Hsieha C.H. et al. High dielectric constant polyaniline/poly(acrylic acid) composites prepared by in situ polymerization. Synthetic Metals. 2008. Vol. 158. P. 630–637.
Ahn S.Y., An J.Lee. Review. Recent application developments of water-soluble synthetic polymers. J. Ind. Eng. Chem. 2014. № 20 (6). Р. 3913–3918. DOI: 10.1016/j.jiec.2014.01.006.
Homma T., Kondo M., Kawahara T. et al. Electrochemical polymerization of aniline in the presence of poly(acrylic acid) and characterization of the resulting films. Polymer. 2012. Vol. 53. P. 223–228. DOI: 10.1016/j.polymer.2011.11.038.
Мамуня Є.П., Юрженко М.В., Лебедєв Є.В. та ін. Електроактивні полімерні матеріали. Київ : Альфа Реклама, 2013. 402 с.
Аксіментьєва О.І., Ціж Б.Р., Чохань М.І. Сенсори контролю газових середовищ у харчовій промисловості та довкіллі : монографія. Львів : Піраміда, 2017. 284 с
Мартинюк Г.В., Аксіментьєва О.І. Дослідження структури полімерних плівок на основі полімерних гідрогелів та поліаніліну методом ІЧ-спектроскопії : збірник наук. праць ХVІІІ наук. конф. «Львівські хімічні читання-2021», м. Львів, 31 травня – 2 червня 2021 р. Львів : Видавництво від А до Я, 2021. Ф 1.
Власов П.В., Смирнов М.А., Боброва Н.В. и др. Синтез композиционных систем на основе сшитой полиакриловой кислоты и изучение их химической структуры методом ИК-спектроскопии. Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности. 2012. Т. 17. № 3. С. 11–14.
Ельяшевич Г.К., Дмитриев И.Ю., Власов П.В. и др. Электроактивные гидрогели на основе сшитых полиакрилатов и проводящих полимеров : сборник трудов VI Всероссийской конференции «Физикохимия процессов переработки полимеров», 3–7 октября 2016 г. Иваново, 2016. С. 48.
Власов П.В. Электроактивные композиционные системы на основе полианилина и гидрогелей полиакриламида и полиакриловой кислоты : автореф. ... дисс. канд. физ.-мат. наук. Санкт-Петербург, 2016. 124 с.
Mazrouaa A.M., Abed M.Y., Mansour N.A. et al. Synthesis and Characterization of Poly-o-Anisidine Nanoparticles and their Nanocomposite. J. Mat. Sci. Eng. 2011. № 01 (01). DOI: 10.4172/2169-0022.1000103.
Лисенко Е.А., Клепко В.В. Нанокомпозитні полімерні електроліти: структура та властивості. Полімерний журнал. 2011. Т. 33. № 4. С. 307–315.
Мартинюк Г.В. Фізико-хімічні властивості композитів спряжених поліаміноаренів із діелектричними полімерними матрицями : дис. ... канд. хім. наук : 02.00.04. Львів, 2008. 139 с.
Аксіментьєва О.І., Конопельник О.І, Українець А.М. та ін. Анізотропія провідності та перколяційні явища в плівкових композитах спряжених поліаміноаренів із полівініловим спиртом. Фізика і хімія твердого тіла. 2004. Т. 5. № 1. С. 142−146.
Aksimentyeva О.I., Konopelnyk О.I. et al. Іnteraction of component and congactivity polyanilinepolymethylmethacrylate nanocomposites. Rev. Adv. Mater. Sci. 2010. Vol. 23. P. 30–34.
Bhadra J., Al-Thani N. Advances in blends preparation based on electrically conducting polymer. Emergent Materials. 2019. Vol. 2. Р. 67–77.
