VARIAÇÃO DA CONDUTIVIDADE DA

POLIANILINA DURANTE O PROCESSAMENTO REATIVO

Patrícia Scandiucci de Freitas (PG) e Marco.-A. De Paoli (PQ)

Laboratório de Polímeros Condutores e Reciclagem - Instituto de Química - UNICAMP

palavras-chave: polianilina, polímero condutor, processamento

Introdução O processamento de polímeros condutores é geralmente realizado na forma de blendas com polímeros convencionais. Este trabalho é parte de um estudo do processamento da polianilina (PAni) por métodos termomecânicos, utilizando um ácido funcionalizado de alta massa molar, o ácido dodecilbenzeno sulfônico (ADBS), sem a adição de uma matriz polimérica¹. Embora seja possível por esta técnica chegar a condutividade da ordem de 2 S cm^-1, vários fatores estão relacionados à condutividade final da PAni, como as condições de síntese e de dopagem.

Objetivos Utilizar um método aplicável a polímeros convencionais para dopagem e plastificação da PAni, bem como estabelecer o melhor tempo para o processamento reativo pela determinação da variação da condutividade do polímero.

Métodos A PAni foi sintetizada em meio reacional de HCl 1mol l^-1, NaCl 3 moles l^-1 em um reator de 14 l contendo solução de anilina 0,1 mol l^-1 e CoSO₄ como catalisador com adição ao longo de 1 h de solução 1,5 mol l^-1 de (NH₄)₂S₂O₈ dissolvido no mesmo meio. A reação foi mantida a -5 ^oC por um total de 2 h. A PAni foi neutralizada em NH₄OH 1mol l^-1 por 24 h, seca e dopada com ADBS 95 % por processamento reativo resultando na PAni(ADBS)_0,5 (para esta proporção considera-se que unidade mínima da PAni contém quatro anéis monoméricos, para a qual corresponde uma fração do ácido, resultando na PAni 50 % dopada). O processamento reativo ocorreu a 25 rpm em um misturador equipado com rotores contra rotatórios Haake Rheomix 600 acoplado ao Haake Rheocord 90 para a medida da variação do torque durante o processamento da PAni(ADBS)_0,5. A temperatura inicial do processamento foi 150 ^oC. Durante o processamento retirou-se amostras em intervalos de 300 s (5 min) para medida de condutividade (Keithley 236 acoplado a um sistema de 4 pontas Cascade Microtech C4S-64).

Resultados Durante o processamento reativo da PAni misturada com ADBS a amostra, inicialmente pó, é plastificada devido à presença do surfactante, que simultaneamente age como dopante devido a seu caráter ácido. Titelman e cols. realizaram a dopagem da PAni(ADBS) e observaram a transição de um material pastoso para um sólido². Esta transformação já foi observada em trabalhos anteriores³ com diferentes condições de temperatura e velocidade dos rotores, porém, neste experimento não foi possível notar esta transição, que pode ter ocorrido antes da retirada da primeira amostra (300 s), não sendo possível reduzir este tempo devido à emanação de gases, havendo o perigo de que o material fosse lançado violentamente para fora da câmara de mistura. Os gases liberados não eram ácidos (foram expostos a um papel de pH embebido em água destilada).

No início do processamento a condutividade do polímero era baixa
(<2,5.10^-3 S cm^-1), Fig. 1. Ao contrário das demais amostras, onde o potencial variava com o aumento da corrente aplicada, para a amostra não processada foi mais difícil determinar a condutividade (entre 10^-6 e 2,5.10^-3 S cm^-1), sendo escolhido para comparação no gráfico o maior valor obtido. Ao longo do processamento a polianilina se liga ao ADBS em uma reação exotérmica e a temperatura é mantida acima da aplicada pelo equipamento (150 ^oC), Fig. 2, durante todo o processo. A condutividade aumenta à medida em que a reação acontece e começa a cair após cerca de 1000 s de mistura. Provavelmente o polímero começa a reticular em função do cisalhamento, o que desfavorece a condutividade eletrônica.

Conclusões A degradação é a perda indesejável de uma propriedade do material. Neste caso, foi estabelecido um tempo máximo de reação para que não ocorra a degradação da PAni, que, juntamente com o torque, pode ser um parâmetro para o tempo de processamento por um método termomecânico sem o auxílio matrizes poliméricas.

Bibliografia

1. P. S de Freitas e M.-A. De Paoli; Synth. Met., 102 (1999) 1012.

2. G. I. Titelman, M. Zilberman, A. Siegmann, Y. Haba e M. Narkis; J. Appl. Polym. Sci., 66 (1997) 2199.

3. P. Scandiucci de Freitas, R. Faez e M.-A. De Paoli, Proceedings of the “5th. Latin American and 3rd. Ibero American Polymer Symposium 1996”, Mar del Plata, dezembro de 1996, p.241.

Agradecimentos: Fapesp (processo 99/07412-3), FINEP, Bann Química, Hoechst e Solvay, Rafael A. de Sousa e Cristiane Reis Martins.