LXXXV. PPV (Poly(Phenylene Vinylene) LXXXVI LXXXVII Xanh
9. Ức chế ăn mòn (corrosion inhibition):
VI.HẠN CHẾ CỦA POLYMER DẪN ĐIỆN
- về tính chất:
CXV. + Do hầu hết các polymer dẫn điện đều cần kích hoạt oxy hóa nên sản phẩm thường có dạng muối do đó khó tan trong dung môi hữu cơ và giảm khả năng gia công.
CXVI.+ Ngoài ra mạch chính hữu cơ có mạng điện tích thường không bền trong không khí quyển
ẩm.
- Về giá cả: So với kim loại, chất dẫn điện hữu cơ có giá cao do cần phải tổng hợp nhiều giai đoạn. Để giải quyết khả năng gia công kếm, có thể gắn thêm các nhóm chức nhằm tăng khả năng hòa tan, tất nhiên quá trình tổng hợp sẽ phức tạp hơn.
VII. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VÀ MỘT SỐ POLYMER DẪN ĐIỆN TIÊU
BIỂU
CXVII. 1. Phương pháp tổng hợp polymer.
CXVIII. Trải qua ba thập niên kể từ lúc phát hiện vào năm 1977, đã có hàng nghìn báo cáo
khoa học
và bằng phát minh mô tả về những các phương pháp tổng hợp của các loại polymer dẫn điện. Nhưng nhìn chung phương pháp tổng hợp có thể chia làm hai phương pháp sau:
- Phương pháp điện hóa. - Phương pháp hóa học.
CXIX.Những polymer dẫn điện thông dụng như polypyrrole (PPy), polyaniline (PANI) và polythiophene (PT) có thể được tổng hợp bằng cả hai phương pháp.
CXX. a. Phương pháp điện hóa
CXXI.Phương pháp điện hóa tạo ra polymer ở dạng phim.
CXXII. Phim polymer được thành hình trong một bình điện giải đơn giản (Hình 1), trong
đó chất
điện giải là monomerr (ví dụ: pyrrole, aniline hay thiophene) và dopant được hòa tan trong nước hay một dung môi thích hợp. Tại cực dương monomer bị oxít hóa kết hợp dopant và đồng thời trùng hợp thành phim.
CXXIII. Hình 11: Phương pháp điện hóa dùng bình điện giải để tổng hợp polypyrrole
CXXIV. b. Phương pháp hóa học
CXXV. Phương pháp hóa học tạo ra polymer ở dạng bột.
CXXVI. Monomer, dopant và chất oxi hóa (ví dụ: FeCh) được hòa tan trong nước hoặc
dung môi.
Phản ứng trùng hợp xảy ra cho polymer ở dạng bột.
CXXVII. Dopant có một ảnh hưởng cực kỳ quan trọng đến những tính chất của polymer
bao gồm:
tính chất vật lý, hóa học, cơ học, quang học, tính chất điện và tính bền nhiệt. Vì vậy, sự chọn lựa dopant phải phù hợp cho mỗi ứng dụng khác nhau.
CXXVIII. Từ khi polyacetylene (PA) dẫn điện được tổng hợp (năm 1977) và đến đầu thập
niên 80 của
thế kỷ trước, các loại polymer dẫn điện phần lớn không hoặc hòa tan rất ít trong dung môi. Điều này làm cản trở không ít việc biến chế các vật liệu này vào những áp dụng thực tiễn, vì trong quá trình chế tạo những dụng cụ hay linh kiện các vật liệu phải được hòa tan trong dung môi kể cả nước. Hơn nữa để tránh ô nhiễm môi trường, polymer phải hòa tan được trong nước hoặc dung môi không mang độc tính. Trong vòng 10 năm qua, những nỗ lực của các nhà hóa học đã gặt hái được những thành công lớn, biến những polymer dẫn điện không hòa tan trở nên hòa tan bằng cách thay đổi điều kiện tổng hợp hay gắn những nhóm biên (side group) thích nước hay dung môi vào monomer tạo ra những polymer dẫn xuất.
CXXIX. Các loại polymerrr dẫn điện được nghiên cứu phổ biến là: polyacetylene; poly(p- phenylene
vinylene); polypyrrolee (X = NH); polythiophene (X = S); polyaniline (X = NH) và polyphenylene sulfide (X = S).
CXXX. Phương pháp tổng hợp polymer dẫn điện phổ biến nhất là ghép cặp oxy hóa tác
vòng (Phương pháp hóa học). Phản ứng được viết đơn giản là khử hydro
CXXXII. 2. Một số polymer dẫn điện tiêu biểu 2.1. Polyacetylene (PA)
CXXXIII. PA được nghiên cứu nhiều như vật liệu dẫn điện hữu cơ và có cấu trúc đơn giản nhất.
CXXXIV. Năm 1985 Natta cùng cộng sự công bố công trình đầu tiên về tổng hợp polyacetylene.
CXXXV. Năm 1974 Ito cùng cộng sự tìm ra cách tổng hợp màng polyacetylene (kĩ thuật polymer
hóa trên màng mỏng có hệ khơi mào Ziegler - Natta dị thể gồm có Ti(O-n-C4H9)4 và (C2H5)3Al )
CXXXVI. CXXXVII.
CXXXVIII. Màng thu được từ nghiên cứu có nhược điểm không hòa tan được trong bất kỳ dung môi
nào và không nóng chảy nên không thể xác định cấu trúc.
CXXXIX. Hiện nay phương pháp tổng hợp polyacetylene phổ biến nhất là polymer hoán vị mở vòng
(ROMP) các phân tử như cyclooctatatetraen và các dẫn xuất thế. CXL. Sơ đồ tổng hợp PA theo Durham:
H---c c---H A1(C2H5)3
(1) Hexaflobut-2-yl
(2) 1,3,5,7-cychlooctatetraen (COT)
(3) 7,8-bis(triflomethyl) tricyclo-[4.2.2.02,5]deca-3,7,9-trien
CXLII. Hạn chế của phương pháp Durham là cần phải khử phân tử lớn trong quá trình xử
lí nhiệt.
Một phương pháp để cải thiện vấn đề này là phản ứng ROMP monomer benzvalene có hoạt tính cao và có sẵn trên thị trường.
CXLIII.
CXLIV. Để polyacetylene dẫn điện cần phải kích hoạt bằng các chất oxy hóa như halogen hoặc
Arsenic pentaíluoride hoặc các chất khử như sodium kim loại .CXLV.CXLVI.
CXLVII. Polyacetylen thường có 2 dạng: Sợi và vi sợi, được định hướng ngẫu nhiên.
CXLVIII. Có 2 phương pháp định hướng thẳng hàng vi sợi.
1. Dùng dung môi tinh thể lỏng khi polymer hóa acetylene với xúc tác Ziegler Natta, tạo thành màng polymer được định hướng từ trường phản ứng bất đẳng hướng. Trường phản ứng này là do các tinh thể lỏng nematic được định hướng vĩ mô.
2. Kéo căng cơ học vật liệu polyacetylene.
CXLIX. Tính chất: Poly acetylene khá bền nhiệt trong điều kiện trơ nhưng dê bị oxy hóa trong
không khí. Các mâu sau khi kích hoạt nhạy với không khí hơn.
CL. Màngpolyacetylene lấp lánh và hơi mềm dẻo.
2---CH=CH---
3I2
2 ______________—-
z---CH=CH- — 2I3’