Natlita Thummarungsan
El ácido poliláctico (PLA) es un candidato atractivo para reemplazar a los polímeros petroquímicos porque es biodegradable y puede derivarse de recursos renovables. Los principales problemas con el PLA han sido su fragilidad y dureza que limitan muchas aplicaciones comerciales. El uso de un plastificante es una forma de mejorar la flexibilidad y ductilidad de la matriz de PLA. Además, se puede esperar que la combinación de PLA con partículas de tamaño nanométrico, como nanopartículas basadas en carbono, mejore las propiedades del PLA. En este trabajo, se prepararon películas de ácido poliláctico (PLA), incorporadas con nanoplacas de grafeno como rellenos y ftalato de dibutilo (DBP) como plastificante mediante el método de moldeo por solvente. Todos los compuestos poseían una buena capacidad de recuperación electromecánica durante los experimentos de respuesta temporal bajo el campo eléctrico aplicado. El compuesto MG/PLA/DBP al 0,1% v/v mostró la mayor sensibilidad del módulo de almacenamiento a la resistencia de lima eléctrica de 1,5 kV/mm. A una concentración de grafeno de 1,0% v/v, la respuesta del módulo de almacenamiento (ΔGΩ) se volvió definida negativa, donde el módulo de almacenamiento bajo el campo eléctrico (G') fue menor que el valor de GΩ0. Un ΔGΩ negativo bajo campo eléctrico a temperatura ambiente no se ha informado previamente para ningún material electrostático. Además, el PLA/DBP prístino mostró la mayor distancia de deflexión con respecto a los materiales compuestos con una resistencia eléctrica de 550 V/mm; la distancia de desviación de los compuestos disminuyó con la concentración de grafeno. El siguiente gran avance en EAP tuvo lugar a finales de los años 1960. En 1969, Kawai demostró que el fluoruro de polivinilideno (PVDF) exhibe un gran efecto piezoeléctrico. Esto despertó el interés de la investigación en el desarrollo de otros sistemas poliméricos que mostraran un efecto similar. En 1977, Hideki Shirakawa et al. Descubrieron los primeros polímeros conductores de electricidad. Shirakawa junto con Alan MacDiarmid y Alan Heeger demostraron que el poliacetileno era un conductor eléctrico y que, al doparlo con vapor de yodo, podían mejorar su conductividad en 8 órdenes de magnitud. Por lo tanto, la conductancia era cercana a la de un metal. A fines de la década de 1980, se demostró que otros polímeros exhibían un efecto piezoeléctrico o que eran conductores. Los compuestos iónicos de polímero-metal consisten en una membrana ionomérica delgada con electrodos de metal noble recubiertos en su superficie. También tiene cationes para equilibrar la carga de los aniones unidos a la cadena principal del polímero. Este tipo de polímeros muestran la mayor promesa para usos biomiméticos, ya que las fibras de colágeno están compuestas esencialmente de polímeros iónicos cargados naturalmente. Nafion y Flemion son compuestos metálicos de polímero iónico de uso común. En este trabajo, las nanopartículas de PANI se sintetizaron siguiendo el procedimiento de Kim et al.12,13 utilizando monómero de anilina, persulfato de amonio y SDS. La reacción se llevó a cabo en un matraz Erlenmeyer conectado a un agitador mecánico. La solución de 0,1 MHCls se preparó a partir de 10 MHCl (grado AR). Después de 30 minutos, 5.Se añadieron 5 g de monómero de anilina en solución de mezcla ecotism. Se disolvieron 0,98 g de persulfato de amonio con 10 ml de solución de MHC 0,1 y se añadieron gota a gota a una velocidad de 1 ml/min a la solución de mezcla obtenida previamente. La reacción se realizó a 20 ± 1 °C con agitación mecánica a 500 rpm durante 12 h. Después de 12 h, se añadió una cantidad en exceso de metanol a la mezcla para precipitar las nanopartículas de PAN rompiendo las micelas de SDS y detener la reacción.12 El polvo precipitado se recogió en un filtro de vidrio y se lavó dos veces con metanol, acetona y agua pura hasta que la solución de lavado se volvió incolora.12,13 Las partículas de PANI se secaron luego en un horno de vacío durante 48 h a 60 °C.12 Las estructuras químicas de PANI se muestran en el Esquema 1. Las partículas grandes de PANI se sintetizaron siguiendo los procedimientos de Hiamtup et al. 7 y Cao et al. 19 utilizando anilina como monómero y sulfato de amonio como iniciador. Se disolvieron 0,98 g de persulfato de amonio en 10 ml de solución de 0,1 MHC y se añadieron gota a gota 5,5 g de monómero de heanilina a una velocidad de 1 ml/min a la solución de mezcla. 100 ml de HCl 0,1 M. La reacción se llevó a cabo a 0 °C con agitación mecánica. ESQUEMA 1. Estructura química del PANI sin dopar y dopado con HCl. 500 rpm durante 12 h. A continuación, el polvo de PANI se recogió en un filtro de vidrio y se lavó dos veces con metanol, acetona y agua pura hasta que la solución de lavado se volvió incolora.7 A continuación, las partículas de PANI se secaron en el horno de vacío durante 48 h a 60 °C. 7 En este trabajo, las conductividades eléctricas específicas de las partículas conductoras añadidas a la matriz de cloropreno se mantuvieron iguales. Se requirió que las partículas grandes de PANI se manipularan con NH4OH y luego se doparan nuevamente con HCl para ajustar la conductividad eléctrica. Las partículas grandes de PANI secas se pintaron con los dedos suspendiéndolas en 100 ml de NH4OH 0,1 M a temperatura ambiente durante 4 h. 7 Después de 4 h, los polvos descartados se filtraron usando un embudo y se secaron a 27 ° C al vacío durante 24 h. 7. CARACTERIZACIÓN Y PRUEBAS Las partículas grandes de PANI pintadas con los dedos y las nano/grandes partículas dopadas con PANI se caracterizaron mediante un espectrómetro FT-IR y un espectrómetro UV-vis para identificar sus grupos funcionales. El espectrómetro FT-IR (Thermo Nicolet, Nexus 670; Thermo Scienti ﬠc, EE. UU.) se operó en modo de absorción con 32 escaneos y con una resolución de ± 4 cm −1, cubriendo un rango de números de onda entre 400 y 4000 cm - 1, utilizando un detector de sulfato de triglicina deuterado. Se utilizó KBr de grado óptico (reactivo de Carlo Erba) en el material de fondo. El polvo de PANI se mezcló íntimamente con KBr seco en una proporción de PANI: KBr = 1: 20. Los espectros UV-vis de nanopartículas / partículas PANI grandes se registraron con un espectrómetro de absorción UV-vis (Perkin-Elmer Lambda 10; Perkin-Elmer, Waltham, MA). Las mediciones se tomaron en el modo de absorbancia en el rango de longitud de onda de 200 a 700 nm. Las partículas de PANI sintetizadas se molieron hasta obtener un polvo fino y se disolvieron en 1-metil-2-piroidona.La velocidad de transferencia fue de 50 mm/min, utilizando una lámpara de deuterio como fuente de luz. La densidad específica (ρp) de las nanopartículas y partículas grandes de PANI se midió utilizando un picnómetro de vidrio de 25 ml (Labor- und Messgerate GmbH Stutzerbach, Jena, Alemania). La densidad específica (ρp) del cloropreno W, que figura en la hoja de información técnica del producto de Dupont Co. Ltd., es de 1,23 g/cm3. Las morfologías y mezclas de PANI se observaron con un microscopio electrónico de barrido (SEM; Hitachi, S-4800). Se obtuvieron micrografías electrónicas de barrido utilizando un voltaje de aceleración de 5-10 kV a varios aumentos entre 40.000 × y 100.000 ×. Las muestras se apilaron sobre piezas utilizando papeles adhesivos de carbono y se recubrieron con platino utilizando una máquina de recubrimiento iónico (Hitachi, E-1010; Hitachi High-Technologies Corporation, Tokio, Japón) a 90 s, para mejorar la conductividad electrónica. Se capturaron fotografías con un aumento de 100.000 × para medir el tamaño de partícula de las nanopartículas de PANI en mezclas de W:PANI nano utilizando el software Scion Image (versión 4.0.3). Los tamaños de partícula de las partículas grandes de PANI dopadas se determinaron utilizando un analizador de tamaño de partícula (Malvern Instruments, Masterizer X versión 2.15; MalvernInstruments Ltd., Malvern, Reino Unido).
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