CC BY
58
УДК 66.086
ПОЛИАНИЛИН РОЬУАМШЕ
Махмутов Айнур Рашитович
Кандидат химических наук, доцент кафедры «Биологии, экологии и химии» ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», филиал в г.Бирск
Козлова Галина Геннадиевна
Кандидат химических наук, доцент кафедры «Биологии, экологии и химии» ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет», филиал в г.Бирск
Арсланова Алия Ранасовна
Студентка, Бирский филиал, Башкирский государственный университет aliya.arslanova.2020@inbox. ш
Полианилин (ПАНИ) является одним из самых универсальных, популярных, перспективных и изученных представителей электропроводящих полимеров. Высокое внимание к этому полимеру обусловлено его электронной и ионной проводимостью, уникальными окислительно-восстановительными свойствами, термической и химической стабильностью, простотой синтеза, а также широким применением в различных областях. В данной статье рассматриваются понятие и синтез ПАНИ.
Ключевые слова: Полианилин, полимер, персульфат аммония, персульфат калия, электропроводность, синтез, эмеральдин, полимеризация, термостойкость, протонированный.
POLYANILINE POLYANILINE
Makhmutov Ainur Rashitovich
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Biology, Ecology and Chemistry, Bashkir State University,branch in Birsk
Kozlova Galina Gennadievna
Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of Biology, Ecology and Chemistry, Bashkir State University,branch in Birsk
Arslanova Aliya Ranasovna
Student, Birsky branch, Bashkir State University aliya.arslanova.2020@inbox. ru
Polyaniline (PANI) is one of the most versatile, popular, promising and studied representatives of electrically conductive polymers. High attention to this polymer is due to its electronic and ionic conductivity, unique redox properties, thermal and chemical stability, ease of synthesis, as well as wide application in various fields. This article discusses the concept and synthesis of PANI.
Keywords: Polyaniline, polymer, ammonium persulfate, potassium persulfate, conductivity, synthesis, emeraldine, polymerization, heat resistance, protonated.
electrical
ПАНИ был синтезирован задолго до открытия нового класса электропроводящих полимеров. Он один из первых полимеров, который синтезировал человек. В 1840 году был получен порошок темно-зеленого цвета путем окисления анилина и вскоре приобрел название «анилиновый черный».
Многочисленные научные исследования процессов синтеза ПАНИ начались в средине
прошлого столетия. Первая схема электрохимического окисления анилина была предложена в 1935 году. В 60-е годы прошлого столетия стало известно об
электропроводящих свойствах и химическом строении ПАНИ.
Полимер ПАНИ состоит из окисленных и восстановленных фрагментов, и его структуру можно представить в виде [1]:
Рис. 1. Структура ПАНИ
В зависимости от степени окисления выделяют 3 основные формы ПАНИ: 1. y=0 -полностью окисленная форма ПАНИ -пернигранилин,
2. y=1 - полностью восстановленная форма ПАНИ - лейкоэмеральдин,
3. y=0,5 - форма ПАНИ с соотношением окисленных и восстановленных фрагментов равным 1:1 - эмеральдин.
Более значимой формой ПАНИ с электропроводностью является
протонированный эмеральдин. Его получают непосредственно в результате окислительной полимеризации анилина в кислой среде. Электропроводность соли эмеральдина, полученной полимеризацией анилина под действием персульфата аммония в среде соляной кислоты, составляет приблизительно 5 См/см [2].
При обработке раствора основания эмеральдина в муравьиной кислоте сильными окислителями, такими как хромовая кислота или персульфат аммония, и последующем депротонировании может быть получено основание пернигранилина [3].
Синтез ПАНИ химическим методом При химическом синтезе ПАНИ получают в результате окислительной полимеризации анилина в кислой среде под действием окислителей. В качестве окислителя чаще всего используется персульфат аммония, можно использовать хлорат натрия и калия, перекись водорода, бихромат калия и др. Использование персульфата аммония приводит к образованию полимера с высокой молекулярной массой и высокой проводимостью [4].
Окисление анилина персульфатом аммония проходит последующей реакцией:
Рис. 2. Окисление анилина персульфатом аммония
Окисление анилина персульфатом калия проходит последующей реакцией:
Рис.3. Полученный полианилин
Эмеральдиновая соль имеет темно-зеленую окраску. Окисление анилина персульфатом аммония, персульфатом калия в кислых условиях приводит к образованию соли полианилина.
Проверили электропроводность
полианилина используя источник питания и лампу. Обмакивали кисточку в фильтрат и проводили линии на фильтровальной бумаге.
Рис. 4. Электропроводность полианилина, полученной при полимеризации анилина под действием персульфата калия в среде соляной кислоты
Рис. 5. Электропроводность полианилина, полученной при полимеризации анилина под действием персульфата аммония в среде соляной кислоты
При контакте щупов, соединяющих светодиодную лампу и источник питания, к линиям на которые нанесен ПАНИ свет в лампе загорается, а при отсоединении щупов от полианилина свечения лампы исчезает. Это свидетельствует о прохождении
электрического тока через ПАНИ. Чем ближе их расстояние друг к другу, тем ярче загорается лампа, и наоборот, чем дальше друг от друга, тем слабее горит лампа.
Электропроводность объясняется наличием сопряженных п-связей за счет п-структуры бензола и неподеленной электронной пары атома азота, что приводит к возникновению полисопряжения и обеспечению перемещения п-электронов по цепи.
Следовательно, можно сделать вывод, что ПАНИ - проводящий полимер, с высокой термостойкостью и отличной
электропроводностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Masters J.G., Sun Y., MacDiarmid A.G., Epstein A.J. Polyaniline: Allowed oxidation states // Synth. Met. - 1991. - V. 41. - № 1-2. - С. 715-718.
2. Stejskal J., Gilbert R.G. Polyaniline. Preparation of a conducting polymer (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. - 2002. - V. 74. - № 5. - С. 857-867.
3. Sun Y., MacDiarmid A.G., Epstein A.J. Polyaniline: synthesis and characterization of pernigraniline base // J. Chem. Soc. Chem. Commun. - 1990. - № 7. - С. 529-531.
4. Cao Y., Andreatta A., Heeger A.J., Smith P. Influence of chemical polymerization conditions on the properties of polyaniline // Polymer. - 1989 - V. 30 - C. 2305-2311.
