CC BY
81
Химические науки
УДК 541.64.183.12
ИК - СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕРПОЛИМЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ ПОЛИАНИЛИНОВ С ПОЛИКИСЛОТАМИ
Д.А. Каримова, Навоийский государственный педагогический институт (Навои, Узбекистан),
e-mail:di lorom_kari mova68@mail .ru Э.Ш. Жумаева, Навоийский государственный педагогический институт (Навои, Узбекистан),
e-mail: [email protected]
Аннотация. В данной статье приведены данные о ИК- спектроскопических исследований ннтерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами. Интерполимерные комплексы полианилинов с поликислотами, в которых макромолекулы связаны прочными солевыми связями, от силы исходных полиэлектролитов могут быть получены как химическим, так и электрохимическим методом. Важнейшим фактором таких реакций является кооперативность, именно благодаря кооперативности межмолекулярного взаимодействия полиэлектролитов, они оказываются весьма стабильными соединениями. Кооперативный характер взаимодействия макромолекул, функциональных расположения цепи полимеров, определяет механизм межцепного взаимодействия и устойчивости, образующих интерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами. Исследование равновесия и кинетики таких реакций дает очень ценную информацию о реакционной способности функциональных групп взаимодействующих полимер - полимерных комплексов. Нами было изучена кинетика образования интерполимерных комплексов и композиции полианилинов с поликислотами, а также их физико-химические свойства УФ, ИК - спектроскопическими методами. Процесс протонирования полианилинов в условиях образования интерполимерного комплекса полианилинов с поликислотами, контролировали с помощью оптической спектроскопии ИК и УФ спектроскопии. Результаты проведенных ИК - спектроскопических исследований показывают, что ИК - спектры исходных компонентов и полученных интерполимерных комплексов, совпадают с полосами поглощениями соответствующих групп полимеров. В ИК -спектрах интерполимерного комплекса поли-орто - толуидина с полиакриловой кислоты наблюдается в 1600 y^-1 частотах разглаживания пиков поглощения колебания симметричных и ассиметричных ароматических ядер высокой эффективности, а в 750-700 Y^-1 частотах наблюдается неплоские колебания ароматических колец. Это можно объяснить образованием интерполимерного комплекса так как, происходить электронного экранирования двух приближающих полимерных цепов.
Ключевые слова: оптическая спектроскопия, ИК, полианилин, полиакриловые кислоты, поли-орто-толудин, характерные полосы.
INFRARED SPECTROSCOPIC STUDY OF INTERPOLYMERIC COMPLEXES
OF POLYANILINES WITH POLYACIDS
Abstract. In this paper the authors present data on IR spectroscopic studies of non-polymeric complexes of polyanilines with polyacids. Interpolymer complexes of polyanilines with polyacids, in which the macromolecules are bound by strong salt bonds, can be obtained from the strength of the initial polyelectrolytes both chemically and electrochemically. The most important factor of such reactions is cooperativity, it is thanks to the cooperativity of the intermolecular interaction of polyelectrolytes that they prove to be very stable compounds. The cooperative nature of the interaction
of macromolecules, the functional arrangement of the chain of polymers, determines the mechanism of interchain interaction and stability, forming interpolymer complexes of polyanilines with polyacids. The study of the equilibrium and kinetics of such reactions provides very valuable information on the reactivity of the functional groups of interacting polymer-polymer complexes. We studied the kinetics of the formation of interpolymer complexes and the composition of polyanilines with polyacids, as well as their physicochemical properties of UV, IR spectroscopic methods. The process of protonation of polyanilines under conditions of formation of an interpolymer complex of polyanilines with polyacids was monitored by optical spectroscopy of IR and UV spectroscopy. The results of IR spectroscopic studies show that the IR spectra of the initial components and obtained interpolymer complexes coincide with the absorption bands of the corresponding groups of polymers. In the IR spectra of the interpolymer poly-ortho-toluidine complex from polyacrylic acid, the frequencies of smoothing the absorption peaks of symmetric and asymmetric aromatic nuclei of high efficiency are observed at 1600 Y = cm-1, and at 750-700 y = cm-1 frequencies, non-planar vibrations of aromatic rings. This can be explained by the formation of an interpolymer complex, since there is an electron screening of two approximate polymer chains.
Keywords: Optical spectroscopy, IR, polyaniline, polyacrylic acids, poly-ortho-toludine, characteristic bands.
Результаты проведенных ИК - спектроскопических исследований показывают, что ИК -спектры исходных компонентов и полученных интерполимерных комплексов, совпадают с полосами поглощениями соответствующих групп полимеров. В ИК - спектрах мономера акриловой кислоты и полиакриловой кислоты 1600 Y=см-1 волн характерные полосы поглощении бензольного кольца отсутствует (рис.1).
Рис. 1. ИК-спектры: - анилин (1), полианилин (2), акриловая кислота (3), полиакриловая кислота (4), интерполимерный комплекс ПАНИ/ПАК (5).
В ИК спектрах полианилина также отсутствует характерные полосы поглощения в 1720-1735,1700 - 1150 Y=см-1 частотах валентные колебания карбоксильных групп не на-
блюдались. В интерполимерном комплексе полианилина с полиакриловой кислоте ПАНИ/ПАК в пределах 3600- 600 Y=см-1 частотах наблюдаются все интенсивные полос поглощений групп колебаний.
В ИК-спекторов полианилина и поли-орто-толуидина отмечены в областях частот 2930-2970, 3000 Y= см-1 присутствии симметричные ассиметричные колебания аминогруппы и в области поглощения частот от 1650 Y= см-1 наблюдается присутствии колебания ароматического ядра высокой интенсивности, бензольного кольца которую, соответствуют полианилину и поли-орто - толуидину. В области поглощения частот 1460 Y=см-1 наблюдается появление валентного колебания сиг групп в цепях поли-орто-толуидина. Из полученных ИК - спектров интерполимерных комплексов полианилина полиакриловой и полиитаконо-вой кислот видно, что структурная связь расположения цепи полимеров полностью отражается соответствующих частотах. Но во многих местах наблюдается разглаживание пиков поглощения функциональных групп. Например, в интерполимерном комплексе поли-орто-толуидина с полиакриловой кислотой, индивидуальны ИК - спектры поли - орто-толуидина в 1600 Y=см-1 частотах проявляется ярко выраженные колебания ароматического кольца, в 1460 Y=см-1 частотах деформационные колебания метильных групп. В ИК спектрах полиакриловой кислоты в 1400 - 1410 Y=см-1 частотах наблюдается симметричные и ассиметричные валентные колебания карбоксильных групп и в 960 Y=см-1 частотах наблюдали неплоские деформационные колебания остатков карбокислот.
Рис. 2. ИК-спектры: - анилин(1),полианилин(2),итаконовая кислота (3),полиитаконовая кислота(4),интерполимерный комплекс - ПАНИ/ПИК (5).
В ИК - спектрах интерполимерного комплекса поли-орто - толуидина с полиакриловой кислоты наблюдается в 1600 Y=см-1 частотах разглажвиния пиков поглощения колебания симметричных и ассиметричных ароматических ядер высокой эффективности, а в 750-700 Y=см-1 частотах наблюдается неплоские колебания ароматических колец. Это можно объ-
яснить образованием интерполимерного комплекса так как, происходить электронного экранирования двух приближающих полимерных цепов.
j__Iii,'__I_,1,1,1,_!_,_I I
о о о о о о о о о о о о
о о о 1—1 о о о <_> о о о о
о vo ГЦ ■ч- г- ■л п т—1 vo
-ч- п ГЦ т—1 т—1 т—1 т—1 т—1
Рис. 3. ИК-спектры: - орто-толуидин (1),поли-орто-толуидин (2), акриловая кислота (3), полиакриловая кислота (4), интерполимерный комплекс П-О-ТОД/ПАК.
Рис. 4. ИК-спектры: - орто-толуидин (1), поли-орто-толуидин (2), итаконовая кислота (3), полиитаконовая кислота (4), интерполимерный комплекс - П-О-ТОД/ПИК (5).
Рис. 5. ИК-спектры:-анилин(1),полианилин(2), тиролсульфокислота (3)полистиролсульфокислота(4), интерполимерный комплекс - ПАНИ/ПССК (5).
Рис. 6. ИК-спектры: - анилин (1), полианилин (2), капрамид (3),поликапрамид (4), интерполимерный комплекс - ПАНИ/ПКА (5).
Особенно нужно отметить, что полученные ИК - спектры интерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами подтверждает закономерную взаимосвязь двух полимеров. В образцах интерполимерных комплексов полианилинов с поликапрамидом в частотах
1720- 1735, 1700, и 1150 Y=см-1 наблюдается валентные колебания в карбоксильных группах, в частотах 960- 690 деформационные колебания иминных групп.
Рис. 7 ИК - спектры: - орто-толуидин(1), поли-орто-толуидин(2), капрамид (3),поликапрамид(4), интерполимерный комплекс - П-О-ТОД/ПКА (5).
В этих ИК спектрах тоже происходить разглаживания пиков поглощений карбоксильных и иминных групп. Причина является в следующем: - во первых поликапрамид в своем цепи имеет карбоксильную группы и иминную группу, полианилины тоже в своих цепях имеют аминную, иминную и бензольно хиноидную группу. В результате интерполимерной реакции происходить взаимодействия карбоксильных групп карбамида с амино-иминных групп, бензольных и хиноидных звеньев в цепи полианилинов. Поэтому происходить некоторые разглаживание пиков поглощения частот иминных групп поликапрамида, а так же разглаживание пиков поглощения полианилина и поли-орто - толуидина. Несмотря на все этого полученные результаты, подтверждают межцепного взаимодействия при образования интерполимерных комплексов полианилинов с поликислотами. Показывают при этом структурную расположения функциональных групп и элементарных звеньев полимер - полимерных комплексов.
Литература:
1. Келлер Ф., Шнайдер Х. Радиоспектроскопия полимеров. М.:Мир, 1987.
2. Рат Г.К., Келлер Ф., Шнайдер Х. Радиоспектроскопия полимеров. М.: Мир, 1987.
3. Cao Y., Smith Р. Spectroscopic studies of polyaniline in solution and in spin-cast films // Synthetic Metals. 1989. Vol. 32. p. 263-281.
References:
1. Keller F., Shnaider Kh. Radiospektroskopiya polimerov. M.:Mir, 1987.
2. Rat G.K., Keller F., Shnaider Kh. Radiospektroskopiya polimerov. M.: Mir, 1987.
3. Cao Y., Smith R. Spectroscopic studies of polyaniline in solution and in spin-cast films // Synthetic Metals. 1989. Vol. 32. pp. 263-281.
— • —
Сведения об авторах
Дилором Амоновна Каримова, кандидат химических наук, заведующая кафедрой методики преподавания химии, доцент, Навоийский государственный педагогический институт (Навои, Узбекистан).
Элеонора Шухратовна Жумаева, преподаватель кафедры методики преподавания химии, Навоийский государственный педагогический институт (Навои, Узбекистан).
