CARACTERIZAÇÃO DA POLIANILINA DOPADA COM LÍQUIDO IÔNICO IMIDAZOL E ÁCIDO DODECILBENZENO APLICADO A BLINDAGEM ELETROMAGNÉTICA.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Sena, A.S.S. (IMA) ; Soares, B. (IMA) ; Nascimento, M.R.S. (METALMAT - UFRJ)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi sintetizar e caracterizar a polianilina (Pani) dopada com Ácido Dodecilbenzeno Sulfônico (DBSA) e do liquido iônico 1- Metil-Imidazol, desta forma aumentar a condutividade e melhorar a interação do polímero na dispersão com a resina epóxi, assim criar uma tinta que funcione como barreira de blindagem. Para caracterizar a Pani foram utilizadas as técnicas de Ultravioleta, Difração de Raios X, Termogravimetria. Para o estudo da dispersão, foi dividido em duas etapas com e sem agente de cura.Na primeira etapa foi avaliado por reologia, na segunda etapa estudou-se o comportamento com agente de cura por DSC e reologia. Por fim foi aplicado em um dispositivo absorvedor magnético pra verificar qual polímeros apresentou melhor eficiência de barreira eletrom

Palavras chaves

Polianilina; liquídos iônicos ; blindagem eletromagnética

Introdução

Os polímeros condutores são materiais utilizados em uma ampla faixa de aplicação, e que ganharam destaque. No entanto, um polímero que vem sendo bastante utilizado devido seu baixo custo de síntese, fácil processamento, entre outros, é a polianilina (Pani), (WANG et al., 2006; CALHEIROS,2013). E com o objetivo de melhorar e ampliar o campo de aplicações deste polímero, vem sendo estudado novas metodologias com uso de agentes dopantes como é o caso dos líquidos iônicos (LI), aumentando a condutividade da Pani. Os LI são cátions orgânicos e ânions inorgânicos ou orgânicos, que apresentam as vantagens de ser livre de toxicidade, não afetam o meio ambiente, etc [LU et al.,2008]. São inúmeros os materiais criados com uso da polianilina dopada, tais como, dispositivos eletrônicos, materiais com barreiras contra blindagem eletromagnéticas, anticorrosivos, entre outros (LU,et al., 2009 ; PICCIANI,2008). Porém estudos com materiais de barreiras eletromagnéticas são bastante importante, e vem sendo estudado com o objetivo de minimizar interferências causadas por radiações eletromagnéticas [PEREIRA et al., 2009). O objetivo geral desse trabalho é a síntetizar a polianilina na presença do liquido iônico Imidazol e do ácido dodecilbenzeno para a fabricação de um revestimento a base de resina epoxídica capaz de garantir a proteção contra blindagem eletromagnética.

Material e métodos

Síntese de Polianilina Para a síntese da polianilina variou-se concentrações LI e DBSA para anilina e DBSA em 30ml de tolueno sob agitação por 10 min. Seguindo da adição do iniciador Persulfato de Amônio (APS) que foi dissolvido em 5ml de água destilada. A síntese se deu sob agitação mecânica por 2h, foi deixada de um dia para o outro na capela. No dia seguinte foi precipitada em metanol e filtrada no sistema a vácuo e por fim macerada no moinho de bolas. Na Tabela 1. estão representadas as respectivas concentrações de polimerização da PANI. Caracterizações: Espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis) Os espectros foram obtidos em soluções de tolueno e isopropanol. Utilizou-se cubetas de quartzo na região de 900 a 300 nm, com velocidade de varredura de 300 nm/min e resolução de 2 nm. Análise termogravimétrica (TGA) A análise termogravimétrica (TGA) foi realizada no equipamento TGA Q50 da TA Instruments sob atmosfera de N2 com fluxo de 60 ml/min, taxa de aquecimento de 20 °C por minuto e faixa de varredura de temperatura de 30 a 700 °C. Difração de Raios X (DRX) Os difratogramas foram obtidos, com radiação CuKα (λ =1,54056 Å), voltagem de 40 kV e corrente de 20 mA. Analise realizada com através da amostra em pó de PANI. Preparação da dispersão da polianilina na resina epóxi sem agente endurecedor. Foram adicionadas 10g de epóxi e 0,5g da síntese da polianilina no Turrax e dispersados a uma velocidade de 6000rpm por 20 min sob banho de óleo a 80ºC, em seguida foi colocada por 20 min no sonificador a uma amplitude de 10%, logo após voltou por mais 20 min no Turrax, visando uma dispersão homogênea. Caracterizações da dispersão sem agente endurecedor Preparação da dispersão da polianilina na resina epóxi na presença do agente endurecedor. Para o preparo da tinta, após a dispersão da polianilina com a resina epóxi, foi pesado o BF3+ e anidrido, em seguida colocados no sonificador sob banho de gelo por 5 min a um amplitude de 10% e em seguida foi adicionado (5g) a dispersão. A dispersão junto com o agente de cura foi levada ao no Speed Mixer a uma velocidade de 350 rpm por 5min para garantir uma mistura homogênea. Preparo dos revestimentos nas placas de aço As placas de aço-carbono AISI 1020, foram previamente jateadas com pérolas de vidro, e em seguida foram revestidas com as tintas com o auxílio de um pincel e colocada na estufa sob programação controlada 80°C por 12 horas. A partir daí foi colado um cano de PVC com ajuda de um agente endurecedor durepox e seco a temperatura ambiente por 1 hora. Caracterizações das dispersão Reologia; Calorimetria diferencial de varredura; Impedância; Aplicação Análise para medir blindagem eletromagnética.

Resultado e discussão

Avaliação da síntese na Polianilina na presença do LI e DBSA. ESPECTROMETRIA DE ULTRAVIOLETA-VISÍVEL (UV-VIS) Na Figura 1 mostra as curvas de absorção da síntese da polianilina na presença do líquido iônico (1-Metil-Imidazol/Sultona + DBSA) em diferentes proporções. É observado que, as curvas de absorção referentes à transição π – π*, estão em torno de 370 cm-1 e 408 cm-1. Essas absorções são referentes à extensão da conjugação entre os anéis fenila da cadeia polimérica, que está relacionada com banda de valência à banda de condução. Enquanto que, para a transição eletrônica π – pólaron, atribuída à banda polarônica (bipólarons) estes picos compreendem a absorção em torno de 730cm-1. É observado que para as curvas ASSP_10 e ASSP_17 a absorção em torno de 730cm-1 apresenta-se bem definida, sendo que, para estas amostra a concentração de DBSA é a mesma, o que indica que embora haja a presença do LI, ele não está afetando o grau de oxidação da polianilina. Porém, para a amostra ASSP_23, a qual possui metade da concentração de DBSA, ela adquire um perfil de curva semelhante ao das amostras que são preparadas apenas na presença do LI, onde o pico de absorção referente à transição eletrônica π – pólaron, correspondente à 730 cm-1 possui baixa intensidade, demonstrando desta forma, que a concentração de DBSA na síntese da PAni exerce influência diretamente no seu grau de dopagem/oxidação (PICCIANI, 2008; CALHEIROS, 2012; BILAL et al., 2012). Avaliação estrutural da PANI por Difração de Raios X De acordo com os difratogramas mostram picos em torno de 20° e 23°, são característicos da Pani.DBSA, os quais referem-se aos planos (100) e (110) que representam a periodicidade perpendicular e paralela das cadeias de PAni. Além disso, na literatura também é reportado que os picos em torno de 19° e 27° também correspondem aos sais de polianilina (BILAL et al., 2012). Além disso, o pico em torno de 25° cujo d=3,5 é característico da distância dos anéis de fenileno, promovidos pelas forças de van der waals, conforme reporta a literatura, porém, para os difratogramas obtidos, não é observado o pico em torno de 25° e sim de 23° (PALANIAPPAN & DEVI, 2006). ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA (TGA) A estabilidade térmica da polianilina sintetizada com DBSA e dopada com LI foram avaliadas através do emprego da análise termogravimétrica (TGA). A Figura 3 representa a curva de evolução da perda de massa, assim como a curva derivativa correspondente a Figura 6b, em função da temperatura para polianilina. Foi observado para as amostras ASSP_10, dopada com DBSA e LI, e para amostras ASSP_17 sem LI tiveram uma menor estabilidade térmica. Contudo para as amostras ASSP_13 e ASSP_16, ambas dopadas apenas LI, houve uma melhora na estabilidade térmica da sinteses deslocando a curva de posição em direção a uma temperatura um pouco maior, principalmente para amostra ASSP_13. APLICAÇÃO Medidas de eficiência de blindagem, reflexão, absorção e transmissão da radiação eletromagnética. Análises Eficiência de blindagem Os resultados da Figura 2a indicaram que amostra ASSP_17 contendo apenas DBSA exerce uma melhor ineficiência de blindagem, uma vez que, quanto mais negativa amostra mais eficiente. Para amostra ASSP_16 dopada apenas com LI apresentou uma eficiência intermediária em relação as outras e, para a ASSP_10 dopada com LI e DBSA apresentou uma baixa eficiência quando comparada as amostras citadas. Essa eficiência de blindagem foi obtida por reflexão, uma vez que obteve-se um maior percentual de refletidas em relação á potência incidente (PI) na frequência de 8,9 GHz, representada na Figura 2b, que para análise de absorção conforme a Figura 2c e Figura 2d.

Espectros de UV-Vis de ASSP_10,ASSP_13, ASSP_16, ASSP_17,ASSP_23.


Medidas de (a) eficiência de blindagem, (b) reflexão, (c) absorção e (d)transmissão da radiação eletromagnética.

Conclusões

Com base nos resultados das caracterizações a polianilina foi sintetizada com sucesso; Oteve-se uma melhor estabilidade térmica com Pani dopada com DBSA; Os dados obtidos por Ultravioleta-UV-Vis confirmaram que polianilina foi dopada; Obteve-se uma melhor eficiência de blindagem por reflexão para amostra de ASSP_17 contendo apenas DBSA.

Agradecimentos

Minha orientadora pelo suporte,carinho e dedicação; FAPERJ; IMA- UFRJ.

Referências

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