TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).201112
TỔNG HỢP POLYANILINE THEO PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP
NHŨ TƯƠNG ĐẢO
SYNTHESIS OF POLYANILINE (PANI) VIA INVERSE EMULSION
POLYMERIZATION

Phan Thế Anh, Nguyễn Đình Lâm
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng
François-XavierX Perrin
Laboratoire de Matériaux Polymères
Interfaces Environnement Marin (MAPIEM) -
Institut des Sciences de l’Ingénieur de
Toulon et Var (ISITV)

TÓM TẮT
Polyaniline (PANI) được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp trong nhũ tương
đảo ở 0oC khi sử dụng peroxydisulfate amoni (APS) là chất oxy hóa và chất hoạt động bề
mặt là axit decylphosphonic (DcPA). Phương pháp này cho phép doping đồng thời DcPA
trong sản phẩm polyaniline thu được. Ảnh hưởng của các điều kiện trùng hợp trong môi
trường nhũ tương đảo lên hình thái học của sản phẩm polyaniline đã được khảo sát. Kết
tủa polyaniline được doping axit decylphosphonic (Pani-dope-DcPA) đã tách ra trong hệ
nhũ
tương với n-heptane là môi trường phân tán. Sản phẩm Polyaniline được doping bằng
acid thu được đánh giá bằng các kỹ thuật hóa lý như: UV-vis, FT-IR. Các hình thái học của
polymer đã được quan sát bởi kính hiển vi điện tử quét (SEM).
ABSTRACT

The polyaniline (PANI) was synthesized via a polymerization in inverse emulsion at

Trùng hợp nhũ tương là một trong những phương pháp phổ biến được sử dụng
để tổng hợp PANI bởi nó có một số điểm thuận lợ
i: không có hiện tượng quá nhiệt cục
bộ xảy ra trong toàn hệ phản ứng; polymer có trọng lượng phân tử lớn, tốc độ phản ứng
cao, kích thước và hình dạng của sản phẩm cuối cùng có thể khống chế được với việc
thay đổi tỷ lệ chất phản ứng, điều chỉnh kích thước hạt micelle; có thể cải thiện được
khả năng hòa tan của PANI trong một s
ố dung môi hữu cơ (một rào cản lớn của PANI)
bằng cách sử dụng các chất hoạt động bề mặt khác nhau và nó đóng vai trò như là tác
nhân doping cho PANI [6-9].
Trong nghiên cứu này, chúng tôi tiến hành tổng hợp PANI theo phương pháp
trùng hợp nhũ tương đảo (inverse emulsion polymerization), n-heptane được sử dụng
làm môi trường phân tán, pha phân tán là nước, ammonium persulfate đóng vai trò là
chất oxi hóa, axit decylphosphonic vừa là chất nhũ hóa cho phản ứng tổng hợp vừa là
tác nhân doping cho PANI đóng vai trò là chất ức chế ăn mòn cho kim loại trong quá
trình sử dụng sản phẩm. Các hạt PANI tạo ra theo phương pháp này được doping bởi
chính axit sử dụng làm chất nhũ hóa, phương pháp trùng hợp cũng ảnh hưởng lớn đến
hình dạng và kích thước hạt của sản phẩm. Sản phẩm thu được đã được đánh giá đặc
trưng bằng các phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR), phổ UV-vis và
kính hiển vi điện tử quét (SEM).
2. Thực nghiệ
m
2.1 Hóa chất
Aniline (độ tinh khiết
≥
99.5%) và Ammonium persulfate (APS) mua từ hãng
Sigm-Aldrich được sử dụng trực tiếp không qua một công đoạn xử lý nào, axit
decylphosphonic (DcPA) được tổng hợp tại phòng thí nghiệm Matériaux Polymères
Interfaces Environnement Marin (MAPIEM) thuộc Viện Khoa học Kỹ sư Toulon – Var
(ISITV), Cộng hòa Pháp [10] sẽ được trình bày trong một công bố sắp đến của chúng tôi.

lọc, rửa rồi sấy khô ở nhiệt độ 60oC dưới chân không, bột PANI-dope-DcPA thu được
có màu đen ánh xanh.
2.5 Chuẩn bị mẫu đo để đánh giá đặc trưng sản phẩm
Phổ UV-vis thu được bằng cách sử dụng máy đánh siêu âm để hòa tan PANI
trong dung môi phân cực Tetrahydrofurane (THF) - (CH2)4O, để ổn định rồi trích lấy
phần dung dịch phía trên đem đo dưới máy SHIMADZU UV-250. PANI đã sấy khô
trộn với muối KBr ép thành tấm để đo phổ hồng ngoại (FTIR) trên máy NEXUS
(Nicolet, US). Cấu trúc và hình dạng của hạt PANI được xác định bởi kính hiển vi điện
tử quét (SEM).
3. Kết quả và thảo luận
3.1 Cơ chế phản ứng
Như chúng ta đã biết chất hoạt động bề mặt có thể hình thành nên một micelle
đảo mà trong đó lớp vỏ là tập hợp của các đầu không phân cực hướng ra môi trường
phân tán, còn lõi của micelle là tập hợp của các đầu phân cực. Hệ thống chứa các
micelle như vậy người ta gọi là hệ nhũ tương đảo hay nhũ tương n
ước trong dầu. Trong
nghiên cứu của chúng tôi, DcPA vừa đóng vai trò là tác nhân doping vừa là chất nhũ
hóa cho hệ phản ứng, vì vậy không cần sử dụng thêm một chất hoạt động bề mặt khác.
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).201115
Sự phân bố và tập hợp của các thành phần trong hệ nhũ tương đảo, cơ chế phản ứng để
tạo ra polyaniline được mô tả cụ thể trong hình 1. Hình 1.

ư
ớ
c
n
-
h
e
p
t
a
n
e
I
I
I
eau
eau
eau
Pha hữucơ
Pha nước
NH
2
Pha hữucơ
Pha nước
I
I
I
eau
eau
H

P
O
O H
O H
Chấtkhơi mào (APS)
Chấthọat động bề mặt
N
ư
ớ
c
n
-
h
e
p
t
a
n
e
I
I
I
eau
eau
eau
Pha hữucơ
Pha nước
I
I
I

I
eau
eau
H
3
N
H
3
N
NH
3
An
An
An
An
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 3(44).201116
sát kỹ sự khác nhau vị trí pic trên hai phổ UV-vis của PANI-EB (a) và PANI-dope-
DcPA (b). Phổ của PANI-EB thể hiện rõ ở 2 pic có bước sóng 325 nm và 600 nm, kết
quả này phù hợp với những nghiên cứu trước đó của nhiều tác giả [12,13], trong khi đó
phổ của PANI-dope-DcPA trong dung môi THF thể hiện 3 pic tại các vị trí có bước
sóng 365, 445 và 850 nm. Pic hấp thụ ở vị trí 325 nm là pic của sự chuyển dịch năng
lượng của điện tử liên kết
π
-
π
* của nguyên tử Nitơ liên kết với vòng benzene và pic ở
vị trí 600 nm là pic của tương tác cho nhận trong vòng quinoide. Đây là 2 pic đặc trưng

1217
1300
1377
1493
1583
1038
2848
2917
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.0
2.1
2.2
2.3
2.4
Abs
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
cm-1