SÍNTESIS ELECTRO-ASISTIDA DE POLÍMEROS HÍBRIDOS CONJUGADOS

Abstract

Las propiedades fisicoquímicas como la morfología, conductividad eléctrica y la estructura de la cadena polimérica de los polímeros aminados conjugados se ven afectadas por el tipo de síntesis, por lo que en este trabajo se reporta el estudio de tres diferentes métodos de síntesis; vía electroquímica (EQ), por plasma y síntesis por plasma híbrido (PH) con el objetivo de evaluar las diferencias del comportamiento de los polímeros ante un haz energético. La síntesis vía electroquímica (PPy EQ) se llevó a cabo en fase líquida usando como electrolito yoduro de sodio (NaI) a 0.1 M con voltaje de +3 a -3 Volt, y velocidades de barrido de 20, 100 y 200 mV/s. La síntesis por plasma se llevó a cabo en fase gas en un reactor tubular de vidrio, con electrodos internos separados a una distancia de 7cm, potencias de 20, 60 y 100 W, descargas de resplandor de 13.56 MHz, presión de 0.3 a 0.4 mbar y tiempo de reacción de 3h, el polímero crece en las paredes del reactor (PPy plasma t) y en los electrodos (PPy plasma e). Por otro lado, el plasma híbrido (PPy PH) ocurre en fase líquido-gas, se usó una solución NaI a 0.1 M, distancia entre el electrolito y el electrodo en forma de punta de 0.5 cm, voltaje de 2.2 kV y 2.75-4.4 kV, con tiempo de reacción de 3 y 2 horas, respectivamente. En cuanto a la morfología, salvo el PPy plasma t, en el que se encuentran superficies lisas, en todos los casos el PPy mostró superficies rugosas con partículas globulares. De la misma forma, en el PPy sintetizado por las tres técnicas se conservan los grupos químicos C-H, =C-H, C-N, y C=C provenientes del monómero; sin embargo, los PPy polimerizados por plasma y plasma híbrido presentaron grupos N-H, C≡C y C≡N, que no se observan en PPy EQ. Esto sugiere que cuando el polímero es sintetizado por plasma la energía de las partículas ionizadas logra que el grupo amina se deshidrogene formando nuevas estructuras teniendo como átomo central el N. El análisis por XPS de los polímeros sintetizados por vía electroquímica y por plasma híbrido presentaron estados químicos con enlaces sencillos y dobles a lo largo de su estructura química lo que mejora la absorción electromagnética, presentaron mayores zonas de absorción a longitudes de onda de 405, 532 y 650 nm pertenecientes al espectro óptico, y la conductividad eléctrica que mostraron fue apenas un orden de magnitud superior, desde 0.01 hasta 1.52 S/m. PPy plasma, dopado y sin dopar presentaron baja conductividad eléctrica, desde 0.004 hasta 0.93 μS/m. Considerando los datos de la tabla del capítulo II, PPy plasma se sintetiza en ambientes estériles lo que favorece su aplicación como biomaterial además de presentar aminas primarias, secundarias y terciarias, sin embargo, presenta menores zonas de absorción electromagnética lo que es favorable para los polímeros sintetizados vía electroquímica y por plasma híbrido que mostraron mayores zonas de absorción lo cual es benéfico para ser un material candidato en aplicaciones de dispositivos fotovoltaicos. Con el empleo de síntesis electro-asistidas se obtuvieron polímeros con estados químicos de enlaces sencillos y dobles y triples a lo largo de cadena polimérica en diferentes proporciones.