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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Peres, Rosa Cristina Dias
Título: Eletro-Síntese e Propriedades de Poli (pirrol)-Dodecilsufato
Ano: 1989
Orientador: Prof. Dr. Marco-Aurelio De Paoli
Departamento: Química Inorgânica
Palavras-chave: --
Resumo: Desde a década passada, a pesquisa de novos materiais poliméricos condutores de corrente elétrica tem crescido intensamente. Tal interesse deve-se às várias aplicações tecnológicas que estes materiais podem ter, tais como: baterias plásticas recarregáveis, mostradores eletro-ópticos, blindagem contra radiação eletromagnética, recobrimento condutor, etc. Contudo, a utilização em larga escala desses materiais ainda depende da obtenção de materiais processáveis. Outro fato que contribuiu para a intensa pesquisa se deve à facilidade com que vários polímeros são sintetizados no estado condutor. Polímeros hetero-ciclicos como o poli(pirrol), são facilmente preparados através da oxidação eletroquímica do monômero, levando à obtenção de filmes condutores dopados concomitantemente com a sua formação. Os filmes assim obtidos possuem propriedades que dependem das condições de síntese, tais como: o potencial, densidade de corrente durante a reação, concentração das espécies em solução, solvente, eletrodos e cela eletroquímica. E relatado na literatura que a síntese eletroquímica do poli(pirrol) em meio aquoso na presença de surfactantes, leva à formação de filmes com boa condutividade e boas propriedades mecânicas. Neste trabalho estudou-se a preparação eletroquímica de filmes flexiveis de poli(pirrol) em solução aquosa, empregando-se como sal de eletrólito dodecilsulfato de sódio. Pesquisou-se o efeito das condições de síntese nas propriedades . elétricas e mecânicas dos filmes poliméricos. As condições utilizadas foram: síntese a potencial constante sobre eletrodo de Platina e vidro condutor e síntese à corrente constante sobre eletrodo de Platina com e sem agitação na solução de eletrólise. Na síntese potenciostática estudou-se o efeito da concentração do sal, observando-se que a condutividade cresce com o aumento da concentração de surfactante em solução, diminuindo após uma certa concentração. Na síntese galvanostática (com ou sem agitação), para uma concentração constante de sal, verificou-se que a condutividade do filme cresce com o aumento da densidade de corrente atingindo um patamar. Para uma densidade de corrente constante e variação da concentração do sal, constatou-se que a condutividade comporta-se como na síntese potenciostática. A condutivi- dade dos filmes variou de 1 a 25 S/cm, dependendo das condições de polimerização. Os métodos de caracterização análise elementar, TGA, MEV, Espectroscopia de infravermelho com Transformada de Fourier e Espectroscopia visivel-infravermelho próximo revelaram que o filme polimérico oxidado, incorpora o ânion do surfactante agindo como dopante (terminologia empregada em semicondutores e geralmente aceita, embora imprória pois a quantidade de contra-ion e o tipo de ligaçao sao diferentes). Além disso, as condições de polimerização originaram variações na morfologia dos filmes, o que indica taxas de polimerização variáveis. Fez-se a avaliação das propriedades mecânicas dos filmes obtidos galvanostaticamente (sob agitação), estudando-se o efeito da densidade de corrente e da concentração de surfactante. Verificou-se que os filmes tornam-se mais rigidos com o aumento da densidade de corrente, sendo o Módulo de Elasticidade dos filmes da ordem de MPa. A variação da concentração na faixa estudada não provoca alterações nas propriedades mecânicas do filme obtido. Na síntese galvanostática verificou-se um crescimento macro-dendrítico de fibras de poli(pirrol) no eletrodo de trabalho em direção ao eletrodo auxiliar, ocorrendo preferencialmente na interfase solução-ar. Baseando-se nos resultados deste estudo, torna-se possivel a preparação de filmes condutores com propriedades pré-estabelecidas.
Abstract: Research in new conductive polymeric materiaIs has grown rapidly considerably since the last decade. This has been due to the plethora of potentiaI technological applications, such as: rechargeable all plastic batteries, electro-optical displays, shielding for electromagnetic radiation, antistatic packages, condutctive coatings, etc. However, its large scale use strangIy depends on its processability. The ease of preparation of these materiaIs in the conductive stage has also contributed to this interest. Heterocyclic polymers, such as polypyrrole, can be easily prepared by the eIectrochemical oxidation of the monomer, producing conductive films which are doped simultaneously as they are formed. The properties of these films depend the conditions of synthesis such as: electrical potential used, current density, concentration of the reactants, solvent, electrodes and the shape of the electrochemical cell. Good mechanicaI properties and high conductivity have been reported to be obtained from the electrochemical synthesis of polypyrrole in aqueous media in the presence of surfactants. In this work we studied the electrochemical synthesis in aqueous solutions of flexible polypyrrole films using sodium dodecylsulphate as electrolyte salt. The effect of the synthesis conditions was studied in relation to the electrical and mechanical properties of the films. The work was done under potentiostatic conditions, using platinum and glass working electrodes and galvanostaticallry using platinum with and without stirring. For the potentiostatic synthesis we observed an initial increase fn the conductivity as a function of surfactant concentration with a final decrease. For the gal- vanostatic synthesis with constant surfactant concentration we observed conductivity increases with current density, and then levels off. Using constant current density and changing the surfactant concentration the results mimic the potentiostatic experiment. Depending on the synthesis conditions the conductivity of the films is in the range of 1 to 25 S/cm. The characterization methods (elemental analysis, TGA, SEM, Fourier-transform infrared spectroscopy and visible/near-infrared spectroscopy) show that the surfactant anion is acting as dopant in the polymer films. Morphological diferences are also produced by changing the polymerization conditions. The mechanical properties of films obtained galvanostaticaly were evaluated in stress-strain experiments as a function of current density and surfactant concentration. Thougher films, with Young modulus in the MPa range, are obtained at high current densities. In the concentration range studied there are no changes in the mechanical properties of the films. A macro-dendritic fiber growth in the solution/air interfase was observed during the galvanostatic synthesis of polypyrrole. The fibers grow in the auxiliar electrode direction.
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