Síntese de nanofibras de polianilina e preparação do nanocompósito de polipropileno / polianilina

Abstract

O presente trabalho relata a síntese de nanofibras de polianilina (PANI) e a preparação de nanocompósitos contendo polipropileno como matriz polimérica. Nanofibras de polianilina foram sintetizadas pelo método da mistura rápida. Ácido clorídrico e ácido sulfúrico foram avaliados como agentes dopantes em diferentes temperaturas de reação: 25, 60 e 100 °C. Nanocompósitos de polipropileno (PP) foram preparados adicionando-se 1 e 3% (m/m) de nanofibras de PANI por três diferentes métodos utilizados para dispersar a nanocarga na matriz polimérica. Assim foram avaliados parâmetros como a mistura direta na câmara de fusão, preparação de masterbach e pré-dispersão da carga em etanol. A morfologia, as propriedades elétricas, térmicas e mecânicas das nanofibras de PANI e dos nanocopósitos preparados foram avaliados por Microscopia Eletronica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM), Análise Termogravimétrica (TGA), Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC) e Espectroscopia de Impedância Elétrica (EIE).Nanofibras com morfologia mais definida foram obtidas quando foi utilizado o ácido clorídrico como agente dopante, na temperatura de 60°C. As nanofibras preparadas por essa metodologia apresentaram resistividade elétrica na ordem de 102 cm e temperatura de decomposição próxima a 300°C. Imagens de AFM indicam uma boa distribuição da carga na matriz polimérica, independentemente do método de preparação utilizado. Foi verificado que as propriedades térmicas dos nanocompósitos não foram afetadas negativamente com a adição das nanofibras de PANI, e foram produzidos compósitos com propriedades de tração semelhantes à matriz de PP, com maior alongamento na ruptura e propriedades elétricas condutoras.

The following paper reports the synthesis of polyaniline (PANI) nanofibers and the making of nanocomposites that have polypropylene as their polymer matrix. Polyaniline nanofibers have been synthesized by the quick-mix method. Hydrochloridric and sulfuric acids were evaluated as dopant agents in different reaction temperatures: 25, 60 and 100 °C. Polypropylene (PP) nanocomposites were prepared by adding 1 and 3% (m/m) of PANI nanofibers through three different methods utilized for dispersing the nanocharge in the polymer matrix. This way parameters such as quick-mix in the fusion chamber, masterbach prepping and pre- dispersion of the charge in ethanol were appraised. The morphology and the electric, thermic and mechanic properties of the PANI nanofibers as well as the nanocomposites prepared were evaluated by means of Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), Thermogravimetric Analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Electrical Impedance Spectroscopy (EIS).Nanofibers of the upmost definition were obtained with hydrochloridric acid as the dopant agent in a temperature of 60 °C. The nanofibers prepped using this methodology presented electrical resistivity of 10² Wcm and a decomposition temperature near 300 °C. AFM pictures indicate good charge distribution in the polymer matrix regardless of the chosen preparation method. It was verified that the nanocomposites’ thermic properties were not negatively affected by the addition of PANI nanofibers and composites with similar traction properties to PP’s matrices were produced with a larger ultimate elongation and electrical conducting properties.