Non-isothermal decomposition kinetics of conductive polyaniline and its derivatives

Cinética de descomposición no isotérmica de la polianilina conductora y sus derivados

La cinética de descomposición no isotérmica de la polianilina conductora (PANI) y sus derivados, poli(o-metoxianilina) (POMA) y poli(o-etoxianilina) (POEA), se investigó mediante análisis termogravimétrico (TGA), en atmósferas inerte y oxidativa, utilizando el enfoque de Flynn-Wall-Ozawa para evaluar los parámetros cinéticos del proceso de descomposición. Se observó que el orden de reacción dependía del grado de conversión, lo que indicaba que tanto las primeras como las últimas etapas de la degradación del polímero seguían una cinética de orden cero o pseudocero, mientras que las etapas intermedias seguían una cinética de primer orden. 

Se observó que la energía de activación dependía tanto del grado de conversión como del derivado PANI. Los valores de energía de activación varían de 125 a 250 kJ/mol, para descomposiciones realizadas bajo nitrógeno, y de 75 a 120 kJ/mol para atmósferas oxidantes. El PANI parental presentó la mejor estabilidad térmica, lo que sugiere que la estabilidad térmica también se ve influida por la derivatización y el tipo de atmósfera utilizada.

INTRODUCCIÓN

Polyaniline (PANI) y sus derivados poli(o-metoxianilina) (POMA) y poli(o-etoxianilina) (POEA) han sido ampliamente estudiados debido a sus propiedades eléctricas y ópticas, bajo costo, buena procesabilidad y una amplia gama de aplicaciones que van desde sensores y biosensores hasta ventanas inteligentes y nanodispositivos. Más recientemente, el desarrollo de nanoestructuras de PANI ha abierto un nuevo rango de aplicaciones potenciales, debido a su alta área superficial, conductividad eléctrica controlable y facilidad de preparación. Varios autores han estudiado extensamente el uso de nanofibras de PANI en la fabricación de dispositivos electrónicos como sensores de gas, supercondensadores y aplicaciones biomédicas.

En cuanto al comportamiento térmico de PANI, se sabe que el estado conductor presenta un proceso de descomposición de tres pasos, donde el primero se atribuye a la evaporación del agua, el segundo a la pérdida del dopante y el tercero a la rotura del esqueleto de carbono en el polímero, mientras que el estado aislante de PANI (base emeraldina) muestra dos picos: uno a baja temperatura atribuido a la pérdida de agua y el segundo a temperaturas más altas, atribuido a la descomposición del polímero. 

Además, se han estudiado polvos y películas de PANI mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) y análisis térmico mecánico dinámico (DMTA) para evaluar sus propiedades térmicas. Sin embargo, hay pocos estudios relacionados con el comportamiento térmico de derivados de PANI en forma de base emeraldina.