nghiên cứu tổng hợp và chế biến dẫn xuất pani ứng dụng chế tạo vật liệu bảo vệ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG
VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ QUÂN SỰ
***

PHẠM MINH TUẤN





NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ CHẾ BIẾN DẪN XUẤT
PANI ỨNG DỤNG CHẾ TẠO VẬT LIỆU BẢO VỆ


Chuyên ngành: Hóa Hữu cơ
Mã số: 62 44 01 14




TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2014






















Luận án được hoàn thành tại:
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Bộ Quốc Phòng.


Người hướng dẫn khoa học:
1. GS.TS Nguyễn Việt Bắc

2. PGS.TS. Chu Chiến Hữu


Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Đình Thành
Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội


Phản biện 2: PGS.TS Phạm Thế Trinh
Viện Hóa học công nghiệp Việt Nam


Phản biện 3: PGS.TS Nguyễn Thế Nghiêm
Viện Khoa học và Công nghệ quân sự


Luận án sẽ được bảo vệ tại Viện Khoa học và Công nghệ
quân sự.


Có thể tìm luận án tại:
- Thư viện Viện Khoa học và Công nghệ quân sự.
- Thư viện Quốc gia Việt Nam.


1

A. GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1. Tính cấp thiết của luận án
Polyanilin (PAni) là một loại polyme dẫn có thể được tổng hợp với
những điều kiện tương đối thuận lợi, dễ dàng, tạo ra được sản phẩm có độ ổn

định và bền vững cao và nó có khả năng ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế.
Mức độ ổn định và độ dẫn điện của PAni so với các polyme dẫn khác là khá tốt
[4], [5], [20], [42], [92], [93].

Sử dụng monome anilin có giá thành rẻ hơn so
với các monome khác. Tất cả những yếu tố trên làm cho việc ứng dụng PAni là
hiệu quả hơn các polyme dẫn khác.
Các dẫn xuất PAni được điều chế có thể chứa các nhóm axit có mặt
trong môi trường phản ứng hoặc chuyển hóa thành dạng muối kiềm (pha tạp từ
dạng EB sang dạng ES), khi sử dụng làm tác nhân hoạt hóa đều tạo ra tác động
lớn tới độ dẫn cũng như khả năng hòa tan, phân tán của polyanilin. Mặt khác,
việc ứng dụng PAni phụ thuộc vào hiệu quả của quá trình phân tán vào vật liệu
nền (polyme thông thường). Một hướng có thể đáp ứng tốt yêu cầu nâng cao
hiệu quả phân tán là chế tạo blend của PAni với các polyme thông thường.
Hướng nghiên cứu vật liệu compozit PAni với các vật liệu vô cơ có
cấu trúc nano sẽ tạo ra sự khác biệt về chất so với các nền vô cơ quen thuộc do
kích thước nhỏ bé sẽ gây ra tương tác gần gũi giữa polyme với vật liệu nền.
Đặc tính này sẽ làm cải thiện, thay đổi đáng kể các tính chất điện từ của vật
liệu. Khi tổng hợp PAni trên nền hạt vô cơ có tính chất từ sẽ tạo ra vật liệu lai
điện -từ có cấu trúc "core - shell" với lớp vỏ dẫn điện và lõi từ. Vật liệu này có
tính chất đặc biệt và có những triển vọng ứng dụng tốt trong lĩnh vực chế tạo
vật liệu hấp thụ sóng điện từ. Trong các lĩnh vực ứng dụng của PAni và
compozit từ PAni với vật liệu từ tính, hai lĩnh vực được quan tâm phân tích và
nghiên cứu cho các nhu cầu thực tế hiện nay là: Chế tạo vật liệu hấp thụ sóng
điện từ và sơn chống ăn mòn kim loại.
2. Mục đích, nhiệm vụ và nội dung nghiên cứu chính của luận án
* Mục đích, nhiệm vụ:
- Tổng hợp và lựa chọn ra được dạng polyme dẫn điện (PAni) phù
hợp dễ gia công, phân tán.

2

- Chế tạo sơn bảo vệ chống ăn mòn kim loại có chứa PAni với
hiệu quả cao.
- Chế tạo được vật liệu hấp thụ sóng điện từ có sử compozit từ
PAni với bột vô cơ từ tính

* Nội dung nghiên cứu chính:
- Nghiên cứu khảo sát tổng hợp với các điều kiện khác nhau, lựa
chọn dạng PAni phù hợp nhằm mục đích tăng cường khả năng gia công
thuận lợi.
- Nghiên cứu khảo sát chế tạo compozit của PAni với một số loại bột
độn có hoạt tính đặc biệt như ferit, Fe
3
O
4
để tạo ra vật liệu kết hợp tính chất
điện từ, có cấu trúc dạng lõi - vỏ nhằm mục đích chế tạo vật liệu hấp thụ sóng
điện từ.
- Lựa chọn phương pháp gia công thích hợp, tiên tiến để xác định
khả năng ứng dụng trong công nghệ chế tạo vật liệu bảo vệ.
- Khảo sát các hệ sơn lót và lớp phủ có chứa PAni tổng hợp được
với các chất tạo màng thông thường như PU, PVB trong điều kiện ăn mòn.
3. Ý nghĩa khoa học, thực tiễn và những đóng góp mới của luận án
- Nghiên cứu hệ thống một số điều kiện để tổng hợp PAni có cấu
trúc nano với mục đích nâng cao khả năng phân tán trong môi trường
mang.
- Khảo sát hệ thống các hệ compozit từ PAni với các loại bột vô cơ
từ tính (ferit, Fe
3

O
4
) để lựa chọn hệ compozit kết hợp được tính năng điện,
từ tốt nhất để chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ.
- Xây dựng phương pháp chế tạo blend từ PAni và polyme khác
bằng cách phân tán có hiệu quả cao.
- Chế tạo được hệ sơn lót và sơn phủ bảo vệ chống ăn mòn kim loại
có chứa PAni với hàm lượng nhỏ cho hiệu quả bảo vệ cao.
4. Bố cục của luận án
Luận án được trình bày trong 123 trang, 30 bảng, 48 hình vẽ - đồ
thị, 118 tài liệu tham khảo với kết cấu gồm: phần Mở đầu: 2 trang; Tổng
quan (chương 1):35 trang; Thực nghiệm (chương 2): 19 trang; Kết quả và
thảo luận (chương 3): 55 trang; Kết luận: 2 trang; Tài liệu tham khảo: 9
trang; Các công trình khoa học đã công bố: 1 trang và phụ lục: 40 trang.

3

B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN ÁN

MỞ ĐẦU
Phần này đề trình bày tính cấp thiết, mục đích, nhiệm vụ, ý nghĩa
khoa học, thực tiễn và những nội dung nghiên cứu mới của luận án.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 1 trình bày các thành tựu nghiên cứu lý thuyết, thực tiễn về
dẫn xuất PAni, compozit từ PAni và vật liệu cô cơ từ tính, blend của PAni
với polyme nền, sơn chống ăn mòn kim loại có chứa PAni, vật liệu hấp thụ
sóng điện từ. Nêu bản chất khoa học, cơ chế làm việc của sơn chống ăn
mòn kim loại có chứa PAni, vật liệu hấp thụ sóng điện từ chế tạo trên cơ sở
vật liệu có tính chất điện, từ. Tổng quan đặt cơ sở khoa học và định hướng

cho việc thực hiện nội dung nghiên cứu để đạt mục tiêu của luận án.


CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất, mẫu nghiên cứu
2.1.1. Hóa chất và mẫu nghiên cứu
2.1.1.1. Hóa chất
Hóa chất cơ bản gồm các loại sau: Anilin: Loại PA, Trung Quốc , dung dịch
màu vàng đậm,d = 1,03 ; M = 93,13; Axit HCl: Loại PA, Trung Quốc ; d = 1,18 ;
Axit H
3
PO
4
: Loại PA, Trung Quốc, d = 1,87; Axit TSA: Toluen-4- sulfonic, Loại PA,
Merck(Đức), tinh thể màu trắng M = 190,22; Amon persulfat:Loại PA, Trung Quốc,
Tinh thể màu trắng, M = 228,2; Bột Bary ferit: loại P, kích thước hạt 3-10

m, Việt
Nam;
Nhựa polyacrylat: Desmophen A450, hàm lượng OH

1,0; độ nhớt 4000
mPas, Bayer
;
Chất dóng rắn aliphatic polyisoxyanat (HDI trimer): Desmodur
N3300, hàm lượng nhóm NCO

21,8; 0,5%, độ nhớt 3000 mPas, Bayer
; FA703:
Polyol, hàm lượng OH


1,0

0,2%, Nhật; Bột Fe
2
O
3
: Loại mịn, dùng trong CN
quang điện tử, cỡ hạt 8 -10

m,
Bayer
; Bột TiO
2
:

Loại p, mác KA100, cỡ hạt 1 - 2

m, Hàn
Quốc; Polyvinylbutyral(PVB): hàm lượng nhóm butyral

75-80%, HL nhóm
hydroxyl

18-22%, Đức; Muối FeCl
2
.4H
2
O: Loại PA, Trung Quốc, M = 198,81;
Muối FeCl

3
. 6H
2
O: Loại PA, Trung Quốc, M = 270,29; Các loại dung môi:

4

dimetylsulfoxit, n - methyl - 2- pyrrolidon, axeton, metanol, etanol, butanol,
etyl axetat, butyl axetat, toluen , nước cất.
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị
2.1.2.1. Dụng cụ và thiết bị thực hiện phản ứng
- Dụng cụ tổng hợp hữu cơ cho tổng hợp PAni và compozit và chế
tạo vật liệu bảo vệ:
Banh điều nhiệt, máy khuấy từ, máy khuấy siêu âm, máy
nghiền bi, máy khuấy thông thường, cốc thủy tinh, nhiệt kế…
2.2. Các phương pháp tỏng hợp và khảo sát PAni
2.2.1. Đơn thực hiện phản ứng tổng hợp
2.2.2. Tổng hợp PAni trong điều kiện phản ứng khác nhau
2.2.2.1. Tổng hợp trong điều kiện có chất mồi (ES-M): Sử dụng chất xúc tác
amon persulfat và có chất mồi là dung dịch PAni hoà tan trong n - Methyl - 2-
pyrrolidon. Nhiệt độ phản ứng: 0 - 4
0
C ; Thời gian phản ứng: 4giờ
2.2.2.2. Tổng hợp trong điều kiện có chất oxy hóa H
2
O
2
(ES-H): Sử dụng chất xúc tác
là hỗn hợp H
2

O
2
6% và FeCl
2
; Nhiệt độ phản ứng: 0 - 4
0
C; Thời gian phản ứng: 4giờ.
2.2.2.3. Tổng hợp trong điều kiện có siêu âm: Sử dụng chất xúc tác APS
Tỷ lệ anilin/APS/HCL là 1/1/3 (mẫu ES-N*), nhiệt độ phản ứng: 0 - 4
0
C.
Tỷ lệ anilin/APS/H
3
PO
4
là 1/1/1 (mẫu ES-P), nhiệt độ phản ứng: 5 - 10
0
C.
Điều kiện có khuấy siêu âm; Thời gian phản ứng: 4giờ
2.2.2.4. Trong môi trường axit TSA (ES-T): tỷ lệ anilin/APS/TSA là 1/1/1, sử dụng điều
kiện khuấy thông thường. Nhiệt độ phản ứng: 5-10
0
C. Thời gian phản ứng: 4giờ
2.3. Các phương pháp chế tạo và khảo sát compozit
2.3.1. Chế tạo compozit từ PAni và ferit
Phản ứng chế tạo compozit PAni.TSA/ferit được thực hiện theo
phương pháp trùng hợp tại chỗ, trong môi trường axit toluen-4- sulfonic để bảo
toàn lượng ferit. Tỷ lệ bột bary ferit được đưa vào theo các mẫu khác nhau. Đối
với sản phẩm dạng bột nhão (paste), sau khi lọc rửa bằng nước cất, tiến hành
lọc, rửa bằng dung môi để loại nước có trong sản phẩm. Ký hiệu : ES - FRx

2.3.2. Chế tạo nanocompozit từ PAni và Fe
3
O
4

2.3.2.1. Tổng hợp nanoFe
3
O
4
: Sử dụng dung dịch NH
4
OH 0,6M và các dung
dịch muối FeCl
2
.4H
2
O; FeCl
3
.4H
2
O. Để chuẩn bị cho điều chế compozit, giữ sản
phẩm ở dạng bột nhão (paste) để sử dụng cho phản ứng tổng hợp compozit

5

2.3.2.2. Chế tạo nanocompozit từ PAni và Fe
3
O
4
:

Phản ứng chế tạo nanocompozit PAni.TSA/Fe
3
O
4
được thực hiện theo
phương pháp trùng hợp tại chỗ, trong môi trường axit toluen-4- sulfonic là
axit yếu để bảo toàn lượng Fe
3
O
4
. Tỷ lệ nano Fe
3
O
4
dạng

paste được đưa vào
theo các mẫu khác nhau.
Ký hiệu mẫu : ES - Tx

* Với giả thiết ferit, Fe
3
O
4
không bị hòa tan trong quá trình phản
ứng, hiệu suất phản ứng được tính theo lượng PAni thu được. Kiểm chứng
bằng phương pháp tiến hành hòa tan phần PAni trong các mẫu compozit
bằng dung môi DMSO để xác định lượng ferit, Fe
3
O

4
có trong hợp phần.
2.4. Chế tạo các hệ sơn bảo vệ chống ăn mòn kim loại
2.4.1. Chế tạo sơn lót polyvinyl butyral: Trên cơ sở chất tạo màng PVB có
chứa 5% PAni bao gồm: L1 (chứa ES-M), L2 (chứa ES-P), L3 (chứa ES-T).
Hàm khô của các hệ sơn lót  10%.
2.4.2. Chế tạo sơn phủ polyuretan có chứa PAni: Trên cơ sở PU có chứa
0,3,5,7,9% PAni (dạng ES-T) kết hợp với 20% pigment TiO
2
, (tương ứng
với các mẫu GF0, GF3, GF5, GF7, GF9) và chứa 5% PAni (dạng ES-T) kết
hợp với pigment màu( 20% TiO
2
, 20% Fe
2
O
3
, mẫu DF5).
* Các hệ sơn này đều sử dụng dạng bột nhão (paste) PAni/dung môi
ngay sau phản ứng tổng hợp (đã lọc rửa và loại trừ nước). Khuấy bằng máy
khuấy thường trong 60 phút sau đó hỗ trợ phân tán bằng siêu âm từ 5-10 phút.
Khi phân tán các pigment màu khác, sử dụng phương pháp nghiền bi.
2.5. Chế tạo các hệ vật liệu hấp thụ sóng điện từ
Sử dụng compozit PAni/vật liệu từ tính (ES - FRx và
ES - Tx
) ở dạng
paste PAni/dung môi ngay sau quá trình chế tạo compozit (đã lọc rửa và loại
trừ nước) để phân tán vào nền nhựa PU bằng phương pháp khuấy thông
thường trong 60 phút.
2.6. Các phương pháp phân tích, kiểm tra tính năng kỹ thuật của vật liệu

- Bao gồm các phương pháp: IR, SEM, TEM, XRD, TGA, phương
pháp xác định độ dẫn điện, VMS.
- Phương pháp thử nghiệm gia tốc độ bền mù muối; phương pháp
đo tổng trở điện hóa; các phương pháp đo đạc, đánh giá độ bền cơ lý của
màng sơn.
- Đo đạc tính năng hấp thụ, phản xạ của vật liệu sơn: Theo theo tiêu
chuẩn TQSB-71:2004 băng X (8 - 12 GHz).

6

CHƯƠNG 3 – KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Kết quả tổng hợp PAni
3.1.1. Tổng hợp PAni trong các điều kiện phản ứng khác nhau
Các mẫu tổng hợp trong các điều kiện có sử dụng chất mồi (Mẫu ES-
M), Mẫu sử dung chất oxy hóa là H
2
O
2
(mẫu ES-H ); Mẫu tổng hợp trong điều
kiện có siêu âm (Mẫu ES-N*, Mẫu ES-P) và mẫu sử dụng axit hữu cơ (Mẫu
ES-T), đều cho sản phẩm có cấu trúc sợi nano rõ rệt.
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát phản ứng tổng hợp PAni trong các điều kiện khác nhau

Th«ng sè
Tªn mÉu
§iÒu kiÖn
ph¶n øng
Dopant Cấu trúc Màu sắc
HiÖu suÊt
(%)

ES - N
Khuấy thường
axit HCl Phiến, tấm
Xanh lam
81,75
ES - N*
Siªu ©m
axit HCl Sợi nano
Xanh lam
83,73
ES - H
ChÊt oxy hãa H
2
O
2

axit HCl Sợi nano
Xanh lam
73.75
ES - M
Cã chÊt måi
axit HCl Sợi nano
Xanh lam
84.10
ES - T
Khuấy thường,

axit TSA Sợi nano
Xanh lam
41,34

ES - P
Siêu âm,
axit H
3
PO
4
Sợi nano
Xanh lam
65,12
3.1.2. Kết quả phân tích IR
Kết quả khảo sát, phân tích cấu trúc vật liệu bằng phổ IR đã cho thấy các
mẫu đều thể hiện ở các đỉnh đặc trưng ở vùng cấu trúc của PAni: nhóm quinoit:
1556cm
-1
-1586 cm
-1
; nhóm benzenoit: 1480cm
-1
-1506cm
-1
; 
N-N
: 1289cm
-1
-1305cm
-1
; 
C-N
: 1229cm
-1

-1247 cm
-1
; 
C-N
: 1109cm
-1
-1154 cm
-1
; 
CH(para)
: 781cm
-1
-824 cm
-1
.
3.1.3. Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X









Kết hợp với kết quả phân tích IR và độ dẫn ta thấy sản phẩm ES-
N*, ES -M, ES-P có mức độ hoạt hóa, tinh thể cao nhất.
Các đỉnh đặc trưng của PAni
trên giản đồ XRD thể hiện rõ ở
các đỉnh tại góc 2 = 9

0
(d
001
);
15
0
(d
010
); 21
0
(d
100
); 26
0
(d
110
);
27
0
(d
111
); 30
0
(d
021
). Ngoài ra
còn một số đỉnh yếu ở góc 33
0

và góc 40

0
. Mẫu PAni dạng EB
chỉ có một đỉnh ở góc 2 = 19
0
.

Hình 3.3. Phổ XRD các mẫu polyanilin
PAni.HCl(ES-N*) (a) PAni. TSA(ES-T) (b)
PAni .H
3
PO
4
(ES-P)(c) PAni.HCl(ES-M) (d)

V IB M . D 8. A D V - m a u E S -N 0 . V i e n H o a h oc V a t li eu
00-0 0 9-05 96 (N) - T rim ethy lam ine hy dro chl or ide - C 3H9N ·HC l - W L: 1.5 406 -
00-0 1 9-15 97 (N) - 2 -Cya no tro pone - C 8H 5NO - WL: 1.54 0 6 -
00-0 3 8-15 28 (N) - p -Dia cet ylbe nz ene - C10 H10 O2 - WL: 1. 5406 -
O pera tion s: S mo ot h 0 .0 66 | Imp or t
ES- N0 - Fi le: ES- N 0 - V ien Hoa hoc Va t lieu .raw - Ty pe: 2 Th /T h loc ked - St art: 3. 00 0 ° - En d: 65 .010 ° - S tep : 0 .03 0 ° - Ste p tim e: 1. s - C reat ion: 11 /23/ 200 7 4: 44: 11 P M - An od e: C u - T em p. : 2 5 °C (R
Lin ( Cps)
0
10 0
20 0
30 0
2 -Th e ta - S c ale
3 10 2 0 30 40 50 60
d=3.52387
d=4.37320
d=5.78969

d=9.94694
d=3.31127
d=1.75628
V IB M . D 8 . A D V - m au E S-T 0 . V ien H oa h oc V at lie u
00-0 39 -1 554 ( *) - 1, 4- Bis[2 -(4-c hlo ro phen y l)ethe ny l]-2 ,5-dim et hylbe nz ene - C 24 H20 Cl2/C l C6H 4CH CH C6H 2(C H3) 2C HCH C6H4C l - S -Q 100 .0 % - W L: 1.54 06 - T ricl inic - a 9 .4000 0 - b 1 1.88 900 - c 9. 2
O pera tion s: S mo ot h 0. 066 | Imp or t
ES-T 0 - F ile: E S-T 0 - Vi en Ho a ho c Vat lieu .ra w - Type : 2 T h/Th lock e d - Sta rt: 2. 00 0 ° - E nd: 65. 00 0 ° - S t ep : 0.03 0 ° - St ep tim e: 1. s - Tem p.: 25 °C (Room ) - Time St arted : 1 19 5869 95 2 s - 2- T heta: 2.
Lin ( Cps)
10
20
30
40
50
60
70
80
90
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0

23 0
24 0
25 0
26 0
27 0
28 0
29 0
30 0
31 0
32 0
33 0
34 0
35 0
2- T het a - S ca le
2 10 20 30 4 0 50 60
d=3.54161
d=4.55892
a
b
c
E S-M
ES-M - File: ES-M .raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 3.00 0 ° - End: 54.990 ° - Step: 0.03 0 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 1247122816 s - 2-Theta: 3.000 ° - The ta: 1.500 ° - Display plane: 0 -
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60

70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2- Theta - Scale
3 10 20 30 40 50
d=13.69988
d=9.88823
d=2.85742
d=1.93493

d=5.81966
d=4.28944
d=3.52223
ES.P
0 0-01 1-0906 (I) - N-Chloros uccinimide - C4H4ClN O2 - WL: 1. 5406 - Ortho rhombic - Primitive
0 0-00 9-0506 (N ) - 1,3-Di-p-n itrobenzyl-5- ethyl-5-(methyl -1-butenyl)bar bituric acid - C25H26N4 O7 - WL : 1.5406 -
0 0-03 8-1526 (N ) - (2-Naphth oxy)acetic acid - C12H 10O3 - W L: 1.5406 -
Opera tions: Smoo th 0. 048 | Import
ES .P - File: mau ES_P - a Tu an_Vien HHV L.raw - Type: 2Th/ Th locked - Start : 3.000 ° - En d: 50.01 0 ° - Step: 0. 030 ° - Step ti me: 1. 8 s - Temp.: 2 5 °C (Roo m) - Time S tarted: 13 364 40448 s - 2-Theta:
Lin (Cps)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190

200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
2 -Theta - Scale
3 10 20 30 40
50
d=3.34847
d=9.92955
d=5.99417
d=4.35105
d=3.54385
d=2.73953
d=2.19128
d


7

3.1.4. Kết quả phân tích bằng kỹ thuật chụp SEM
Qua hình ảnh SEM ta thấy:Với kỹ thuật khuấy thông thường, sản phẩm
có cấu trúc dạng phiến, tấm với kích thước 200  300 (nm) (hình 3.4 a). Với kỹ
thuật khuấy siêu âm, sản phẩm PAni nguyên gốc có dạng sợi với đường kính 50

 100 (nm) (hình 3.5). Trong khi đó mẫu PAni tổng hợp trong môi trường axit
TSA đều có cấu trúc dạng sợi nano với đường kính 50 - 100nm (hình 3.4 b).















a. Các mẫu đạt được mức độ hoạt hóa cao, mức độ tinh thể cao, độ
dẫn điện lớn với điều kiện đặc biệt: Mẫu ES-M là sản phẩm có sử dụng chất
mồi có độ dẫn cao (1,204 S/cm), mức độ kết tinh cao, hiệu suất phản ứng đạt
84%. Mẫu phản ứng trong điều kiện siêu âm (mẫu ES-N*) cũng có hiệu suất
phản ứng tăng hơn, độ dẫn đạt 0,2416 (S/cm), hiệu suất đạt 83,73% và mẫu
ES-P (axit H
3
PO
4
)

có

hiệu suất và độ dẫn tốt (

= 0,1366 S/cm).
b. Với axit TSA mẫu đạt được giá trị độ dẫn cao, thích hợp cho phản ứng
tổng hợp compozit là ES-T với

= 0,1383 S/cm. Đây là axit không gây ảnh hưởng
đến các loại bột vô cơ như feit, Fe
3
O
4
. Đồng thời đây cũng là loại PAni có tính chất
hữu cơ cao hơn nên dễ phân tán vào các loại nền polyme khác nhau.
Hình 3.6. Ảnh SEM các mẫu PAni tổng hợp
trong điều kiện có sử dụng chất oxy hóa H
2
O
2

m
ẫu ES
-
H(a) và có ch
ất mồi mẫu ES
-
M (b)

a

b

Hình 3.4. Ảnh SEM mẫu PAni.HCl(a)
mẫu PAni. TSA(b) phản ứng ở điều kiện
thông thư
ờng

Hình 3.5. Ảnh SEM các mẫu PAni tổng
hợp trong điều kiện có siêu âm ES-N*(a)
và ES
-
P(b)

- Đối với mẫu ES - M (tổng
hợp trong điều kiện có chất
mồi) (hình 3.6b).
- Mẫu ES - H (sử dụng chất oxy
hóa nhẹ H
2
O
2
) (hình 3.6a).
Các sản phẩm đều có cấu trúc
s
ợi nano

a

b

b

a


8


3.2. Đánh giá hiệu quả phân tán PAni trong một số chất tạo màng
Lựa chọn 3 loại PAni là PAni. H
3
PO
4
(ES-P: loại tổng hợp trong
điều kiện có siêu âm), PAni.HCl (ES-M: tổng hợp trong điều kiện có chất
mồi để có cấu trúc nano sợi) và PAni.TSA để phân tán vào PU theo ba
phương pháp: a- Phân tán thông thường bằng cối nghiền tay, sử dụng PAni
đã sấy khô; b - Nghiền bằng máy nghiền bi, có hỗ trợ phân tán siêu âm, sử
dụng PAni đã sấy khô; c - Phân tán từ PAni dạng paste phân tán trong dung
môi, khuấy thông thường bằng máy khuấy, không có quá trình nghiền, chỉ
hỗ trợ phân tán bằng siêu âm trong 3-5 phút.
3.2.1. Đánh giá hiệu quả quá trình phân tán bằng kỹ thuật ảnh SEM
So sánh 3 phương pháp phân tán và 3 loại PAni cho thấy sử dụng phương
pháp phân tán từ PAni dạng paste phân tán trong dung môi, khuấy thông
thường bằng máy khuấy, không có quá trình nghiền, chỉ hỗ trợ phân tán
bằng siêu âm trong 3-5 phút cho hiệu quả phân tán cao nhất.
3.2.1.1. Hệ blend PAni/PU
Mẫu ES-T có sự phân tán tốt nhất do sự gần gũi về bản chất vật liệu
hữu cơ. Phương pháp phân tán PAni ở dạng paste PAni/dung môi cho hiệu
quả tốt nhất. Ảnh SEM ta có thể dễ dàng nhận thấy mẫu ES-T/PU khi phóng
đại lên hơn 3000 lần hầu như màng vẫn nhẵn phẳng, không nhận diện pha

PAni tách ra (PAni phân tán rất tốt với kích thước < 1m) (hình 3.7k).











Hình 3.7. Ảnh SEM các mẫu vật liệu
blend PU có chứa PAni
*Mẫu ES-P/PU phân tán thông
thường (a); nghiền bi, hỗ trợ phân tán
bằng siêu âm (b); sử dụng PAni dạng
paste trong dung môi (c)
* Mẫu ES-M/PU phân tán thông
thường (d); nghiền bi, nghiền bi, hỗ trợ
phân tán bằng siêu âm (e); sử dụng
PAni

dạng paste trong dung môi (f)
*Mẫu ES-T/PU phân tán thông
thường (g); nghiền bi, hỗ trợ phân tán
bằng siêu âm (h); sử dụng PAni

dạng
paste trong dung môi (k)

c

a

b

f

d

e

k

g

h


9

3.2.1.2. Hệ blend PAni/PVB
Trong các mẫu trên, mẫu sử dụng PAni.TSA có khả năng phân tán
tốt nhất, màng nhẵn phẳng, khích thước hạt nhỏ. Quan sát ảnh SEM (hình 3.9
c, f, k) thấy rõ hiệu quả phân tán tăng lên rõ rệt so với 2 phương pháp còn lại.
Hình ảnh phóng 3000 lần cho thấy các pha PAni có kích thước < 1m.

Như vậy phân tích hình thái học bằng phương pháp ảnh SEM có thể
thấy sử dụng phương pháp phân tán từ PAni dạng paste trong dung môi, khuấy
thông thường, hỗ trợ phân tán bằng siêu âm trong 3-5 phút cho hiệu quả phân
tán tốt nhất. Đồng thời sử dụng PAni dạng ES-T có mức độ phân tán đồng đều
nhất, điều này khẳng định PAni.TSA tương hợp tốt nhất với nhựa PU, PVB.
3.2.2. Đánh giá độ bền nhiệt các hệ blend bằng kỹ thuật phân tích nhiệt
trọng lượng (TGA)
3.2.2.1. Hệ blend PAni/PU
Khi tăng hàm lượng PAni thì tốc độ phân hủy chậm đi (lượng chất còn
lại lớn hơn). Điều này là do PAni có tốc độ phân hủy nhiệt chậm hơn PU,
lượng chất còn lại từ 49,27 - 55,38% trọng lượng do hình thành các liên kết
ngang của mạch polyme (hiện tượng cốc hóa của PAni) [26], [27], [32]. Dẫn
đến blend PAni/PU có độ bền nhiệt tăng dần khi tăng hàm lượng PAni.
Khác biệt lớn nhất là giai đoạn phân hủy nhiệt của nhóm chức
trong hệ blend (300 - 350
0
C): Mẫu PU có trọng lượng còn lại là 51,28 -
72,93%; Mẫu PAni có trọng lượng còn lại 77,97 - 81,9% (ES-T); 69,25 -
Hình 3.9. Ảnh SEM các mẫu vật liệu
blend PVB có chứa PAni
*Mẫu ES-P/PVB phân tán thông

thường (a); nghiền bi, hỗ trợ phân tán
bằng siêu âm (b); sử dụng PAni dạng
paste trong dung môi (c)
* Mẫu ES-M/PVB phân tán thông
thường (d); nghiền bi, nghiền bi, hỗ trợ
phân tán bằng siêu âm (e); sử dụng
PAni

dạng paste trong dung môi (f)
*Mẫu ES-T/PVB phân tán thông
thường (g); nghiền bi, hỗ trợ phân tán
bằng siêu âm (h); sử dụng PAni

dạng
paste trong dung môi (k)

c

a

b

f

d

e

k

g

h


10

72,39% (ES-M) và 69,25 - 78,83% (ES-P). Trong khi đó, các mẫu blend đều
có trọng lượng còn lại lớn hơn hai hợp phần blend là PU và PAni. Điều này
thể hiện rõ rệt với mẫu blend có hàm lượng PAni lớn (5 - 9%). Kết quả này
cho thấy đã có liên kết giữa nhóm chức của PU với mạch PAni làm bền hơn
cấu trúc của mạch polyme hợp phần blend
Nhận xét
:
- Các mẫu PAni đều dễ dàng phân tán tốt vào nền nhựa PU tạo blend
do khả năng hình thành liên kết giữa hai loại polyme (mức độ tương hợp cao)
- Khi phân tán có sử dụng PAni ở dạng paste PAni/dung môi cũng cho
mức độ phân tán cao hơn rõ rệt so với việc sử dụng phương pháp phân tán bằng
các kỹ thuật nghiền thông thường
- Sản phẩm PAni có chất hoạt hóa là axit TSA cho khả năng phân tán
vào nền chất tạo màng tốt hơn. Đây sẽ là loại PAni được lựa chọn để chế tạo
vật liệu ứng dụng.

3.3. Kết quả chế tạo compozit từ PAni với vật liệu vô cơ từ tính
3.3.1. Kết quả chế tạo compozit PAni/ferrit
3.3.1.1. Kết quả khảo sát phản ứng chế tạo compozit PAni/ferit
Bảng 3.6. Kết quả khảo sát phản ứng chế tạo compozit PAni/ Ferit
Th«ng sè
Tªn mÉu
TØ lÖ bét v« c¬

(%)
HiÖu suÊt
(%)
Màu sắc
ES - T 0 41,34
Xanh lam
ES - FR28 28 60,80
Xanh đen
ES - FE65 65 51,26
Xanh đen
ES - FR95 95 35,56
Nâu đen
ES - FR98 98 32,00
Nâu đỏ
* Hiệu suất được xác định theo mức độ chuyển hóa anilin
Hiệu suất phản ứng ở hai mẫu ES-FR28 và ES-FR65 (tương ứng là
60,8% và 51,26%) tăng cao hơn so với mẫu PAni nguyên gốc (ES-T:
41,34%). Điều này được giải thích là do diện tích bề mặt tăng, dẫn tới mật độ
các vị trí hình thành màng tăng, lượng PAni được kết tủa sẽ nhiều hơn. Khi
hàm lượng ferit tăng lên tới 95% và 98% thì hiệu suất lại thấp hơn so với
mẫu PAni nguyên gốc (mẫu ES-FR95: H=35,56% và ES-FR98: H=32%).

11

3.3.1.2. Kết quả phân tích IR
Nền phổ thể hiện các đỉnh đặc trưng của PAni: nhóm quinoit ở vùng
1562cm
-1
- 1593cm
-1

; nhóm benzenoit ở vùng 1482cm
-1
- 1495cm
-1
; 
N-N
ở

vùng
1289cm
-1
-

1301cm
-1
; 
C-N
ở vùng 1236cm
-1
-

1253cm
-1
và 1109 cm
-1
- 1137 cm
-1
;

CH

ở vùng 794cm
-1
-

905cm
-1
và 
C-C
ở vùng 596cm
-1
-

683cm
-1
. Với mẫu ferit
chỉ xuất hiện hai đỉnh quan trọng là vùng 450cm
-1
và 602cm
-1
đặc trưng cho
liên kết Fe-O. Các mẫu compozit đều xuất hiện đỉnh đặc trưng tại vị trí 403cm
-
1
-

449cm
-1
do sự tồn tại của nhóm ferit trong mẫu [2], [28], [87], [98].
3.3.1.3. Kết quả phân tích XRD

.





Với các mẫu polyanilin nguyên gốc (ES-T) chỉ xuất hiện hai đỉnh
phổ đặc trưng tại các góc 2 = 19
0
và 25
0
đặc trưng cho PAni có mức độ kết
tinh và độ dẫn điện vừa phải (hình 3.17 b). Với nhóm vật liệu compozit ta
thấy ferit chiếm ưu thế trong phổ XRD. Khi hàm lượng ferit là 65%, 95% và
98% thì hầu như chỉ xuất hiện các đỉnh đặc trưng của ferit trong khi đó mẫu
vẫn thể hiện độ dẫn điện và phân tích IR cho thấy các đỉnh đặc trưng của
PAni vẫn chiếm ưu thế. Chỉ với mẫu ES-FR28, khi hàm lượng PAni đủ lớn
(72%) thì trên giản đồ XRD mới xuất hiện hai đỉnh yếu tại vị trí góc 2 = 19
0

và 25
0
là đặc trưng cho cấu trúc kết tinh của PAni (hình 3.17d).
Kết quả này cũng cho thấy cấu trúc tinh thể của baryferit
(BaFe
12
O
19
) sau phản ứng chế tạo compozit vẫn được bảo toàn.

3.3.1.4. Kết quả đo tính năng từ và độ dẫn điện

Mẫu ferit có kích thước hạt 3-10m có giá trị độ bão hòa từ cao nhất
Ms= 56 (emu/g) và lực kháng từ Hc=1100(Oe) thể hiện cấu trúc hạt có kích
Kết quả phân tích XRD cho
thấy mẫu ferit là dạng Bary ferit
(BaFe
12
O
19
) với các đỉnh đặc
trưng tại các vị trí góc 2 =
30,3
0
(d
110
); 32,2
0
(d
107
);
34,1
0
(d
114
); 37,1
0
(d
203
);

40,3
0
(d
205
); 42,4
0
(d
206
);
55,0
0
(d
217
); 56,5
0
(d
2011
);
63,0
0
(d
220
) [99].
mau FR
0 1-0 84-07 57 (C ) - Barium Iron Ox ide - B aFe12O1 9 - W L: 1.5406 - Hex agon al - Primitiv e
Operat io ns : Smoo th 0.048 | Im port
mau FR - File: mau FR - a Tuan _Vien HHV L.raw - Type : 2Th/Th loc ked - Start : 10.000 ° - En d: 70.000 ° - Step: 0. 030 ° - Step ti me: 1.8 s - Temp. : 25 °C (Room ) - Time Start ed: 133653 5040 s - 2-Th eta
Lin (Cps)
0
100

200
300
400
500
600
700
2 -T het a - Sc ale
10 20 30 4 0 50 60
7 0
d=3.85643
d=2.94092
d=2.89427
d=2.77117
d=2.62070
d=2.52697
d=2.41799
d=2.36762
d=2.22903
d=2.12381
d=1.88233
d=1.61944
d=1.46994
d=1.66399
ma u ES . FR 28
00-039 -1554 (*) - 1,4-B is[2-(4-c hloro phenyl)et henyl]-2 ,5-dim ethylbenz ene - C24H20Cl2 /ClC6H 4CHCH C6H2(C H3)2 CHCHC6H4 Cl - W L: 1. 5406 - T riclinic - Primi tive
01-084 -0757 (C) - Barium Iron Ox id e - BaF e12O19 - W L: 1.5406 - Hex agonal - Prim itive
Operat ions: Sm ooth 0 .048 | Import
mau ES. FR 28 - File: mau ES .FR 28 - a Tuan_Vi en HHVL - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.00 0 ° - End: 68.090 ° - Step: 0 .030 ° - S tep tim e: 1.8 s - Tem p.: 25 °C (Room) - Time Sta rted: 133 654 438 4 s -
Lin (Cps)
0

100
200
300
400
500
2- Thet a - Scal e
10 20 30 40 50 60
d=5.78216
d=3.83576
d=2.93850
d=2.76886
d=2.62083
d=2.51231
d=2.41841
d=2.22884
d=1.66286
d=1.47447
d=3.50921
d=2.12952
d=1.81826
d=1.62384
d=1.93253
ES. FR65
0 1-0 84-0757 (C) - Bariu m Iron Oxide - BaFe12O 19 - W L: 1 .5406 - Hexagon al - Pri mitive
Operat ions: Smoot h 0.048 | Im port
ES. FR65 - F ile: m au ES_ FR65 - a Tuan_Vie n HHV L.raw - Type: 2T h/Th loc ked - Start : 3.000 ° - End: 6 9.990 ° - St ep: 0.030 ° - St ep time : 1.8 s - Te mp.: 2 5 °C (R oom) - Time Start ed: 133646 4256 s - 2
Lin (Cps)
0
100
200

300
400
500
600
2- Thet a - Sca le
20 30 40 50 6 0
d=3.85988
d=2.94403
d=2.89457
d=2.77335
d=2.62112
d=2.42118
d=2.23126
d=2.06491
d=1.90718
d=1.72439
d=1.66109
d=1.62737
d=1.46783
d=1.37402
d=1.34748
V IB M. D 8. AD V - m au ES -T 0 . V ie n H oa ho c V at l ie u
0 0-03 9-1554 (*) - 1, 4-Bis [2-(4 -chlo roph eny l)ethe nyl]-2 ,5-d imet hyl benzen e - C2 4H20 Cl2/Cl C6H 4CH CH C6H 2(C H3)2CH C HC6H 4C l - S-Q 10 0. 0 % - W L: 1.54 06 - Tr iclinic - a 9 .4 000 0 - b 11. 889 00 - c 9. 2
O pera tion s: Smo ot h 0.0 66 | Imp ort
ES -T0 - Fil e: ES -T0 - V ien Hoa hoc Vat lieu .raw - Ty pe: 2Th/Th lock ed - S tart: 2 .00 0 ° - End : 65. 00 0 ° - St ep: 0 .03 0 ° - S tep tim e: 1. s - T emp .: 25 °C (Roo m) - Ti me S tar ted: 11958 69 952 s - 2-The ta: 2.
Lin (Cps)
10
20
30
40

50
60
70
80
90
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0
21 0
22 0
23 0
24 0
25 0
26 0
27 0
28 0
29 0
30 0
31 0
32 0
33 0
34 0

35 0
2-T he ta - S cale
2 1 0 20 30 4 0 50 6 0
d=3.54161
d=4.55892
a

b

c

d

Hình 3.17. Phổ XRD của các mẫu
Bary ferit (a), ES-T(b), ES-FR65(c) và ES-FR28(d)


12

thước lớn [99]. Với các mẫu compozit, khi tăng hàm lượng ferit thì các giá trị
độ bão hòa từ và lực kháng từ cũng tăng dần.
Bảng 3.8. Tính năng từ và độ dẫn điện của hệ compozit PAni/ferit
Thông số
Tên mẫu
Ms
(emu/g)
Hc
(Oe)
Độ dẫn
(s/cm)

ES-T
0,22
30
138,3. 10
-3

ES-FR28
19,5
1216
67,55. 10
-3

ES- FR65
31
1250
48,9.10
-3

ES- FR95
44
1380
3,09.10
-3

ES- FR98
45,5
1340
0,39.10
-3

Ferit
56
1100
10
-7

3.3.1.5. Kết quả phân tích hình thái học bằng ảnh SEM







3.3.2. Kết quả chế tạo nanocompozit PAni/Fe
3
O
4

3.3.2.1. Kết quả khảo sát phản ứng chế tạo nanocompozit PAni/Fe
3
O
4

B¶ng 3.9. KÕt qu¶ kh¶o s¸t ph¶n øng chế tạo nanocompozit PAni/Fe
3
O
4

Thông số

Tên mẫu
Hàm lượng
PAni (%)
Hàm lượng
Fe
3
O
4
(%)
Hiệu suất
(%)
ES - To 100 0 41,34
ES - T9 91 9 58,99
ES - T28 72 28 63,54
ES - T50 50 50 48,0
ES - T75 25 75 42,48
* Hiệu suất được xác định theo mức độ chuyển hóa anilin
Vật liệu nền Fe
3
O
4
được tổng hợp tại phòng thí nghiệm bằng phương
pháp hoá học có màu nâu đến nâu đen. Các phản ứng trên nền Fe
3
O
4
hiệu suất
phản ứng trùng hợp tăng lên với các mẫu có hàm lượng Fe
3
O

4
nhỏ hơn
Mẫu có độ dẫn và tính
năng từ kết hợp tốt là:
-ES-FR28 (=67,55.10
-
3
S/cm,Ms=19,5 emu/g)

- ES-FR65(=48,9.10
-3
S/cm, Ms=31 emu/g).


Ảnh trong hình 3.20a cho
thấy hình ảnh của bary ferit
có dạng hạt, vảy sắc nét. Sau
khi thực hiện quá trình bao
phủ PAni, thấy rõ cấu trúc
của lớp vỏ PAni bao bọc bên
ngoài (hình 3.20b).

Hình 3.20. Ảnh SEM của mẫu Bary ferit(a) và
compozit Pani/ ferit loại ES-FR65(b)

a

b

13

28% đồng thời độ dẫn điện của các mẫu sản phẩm này cũng lớn hơn PAni
nguyên gốc. Điều này có thể được giải thích do tác dụng cấu trúc có kích
thức nano của bột Fe
3
O
4
làm cho sự định hướng cấu trúc vật liệu được trật
tự hơn, diện tích bề mặt phản ứng tăng nhanh, hiệu suất phản ứng cao hơn
mẫu PAni nguyên gốc.
3.3.2.2. Kết quả phân tích IR

Phổ IR các mẫu compozit PAni (dạng PAni.TSA) với Fe
3
O
4
cho thấy
các đỉnh đặc trưng của PAni đều thể hiện rõ ràng: quinoit: 1560-1571cm
-1
;
benzenoit: 1468cm
-1
- 1488cm
-1
; 
N-N
: 1289cm
-1
-

1299cm
-1
; 
C-N
: 1230cm
-1
-

1243cm
-1
và 1113cm
-1
- 1123cm
-1
; 
CH
: 792cm
-1
-

818cm
-1
. Khi tăng lượng Fe
3
O
4

thì đỉnh phổ có xu hướng dịch chuyển về vùng có số sóng cao thể hiện
tương tác của PAni với Fe

3
O
4
. Ngoài ra, còn xuất hiện đỉnh đặc trưng cho
liên kết Fe-O trong vùng < 650cm
-1
.
3.3.2.3. Kết quả phân tích XRD











Với mẫu ES-T28 bắt đầu xuất hiện một số đỉnh yếu và rộng tại các
góc 2 = 19
0
và 25
0
đặc trưng cho phần tinh thể của PAni trong cấu trúc mạng.
3.3.2.4. Kết quả phân tích cấu trúc hình thái học

Phổ XRD các mẫu
nanocompozit PAni/ Fe
3
O
4

cho thấy hầu hết các mẫu
đều xuất hiện các đỉnh đặc
trưng của Fe
3
O
4
, với các
đỉnh phổ đặc trưng góc 2 =
32,2
0
(d
220
); 35,2
0
(d
311
);
42,7
0
(d
400
); 53,5

0
(d
422
);
57,1
0
(d
511
); 62,9
0
(d
440
).
E S.T 50
0 1-086 -13 38 (C) - Ma gnetit e - F e2.9 10O 4 - W L: 1. 540 6 - Cu bi c - Fa ce -ce nt e red
O pera tio ns : Sm o oth 0.048 | Impor t
E S.T5 0 - File: mau ES _T5 0 - a Tua n_V ie n HHV L.ra w - T ype: 2 Th /Th lock ed - S tart: 3.000 ° - End: 69 .990 ° - Ste p: 0.0 30 ° - St ep tim e: 1.8 s - Tem p.: 25 °C (Ro om ) - Ti me S tar ted: 133 645120 0 s - 2- T
Lin (Cps)
0
100
200
300
400
500
600
2-T h eta - Sc ale
20 30 40 50 60
d=3.61796
d=2.51895
d=2.09525

d=1.60507
d=1.47247
ES . T7 5
0 1-086 -133 8 (C ) - M ag ne tite - Fe2 .910 O4 - S -Q 10 0.0 % - W L: 1. 540 6 - Cu bi c - a 8.3 87 40 - b 8. 3874 0 - c 8.3 8740 - al pha 90.0 00 - be ta 90 .00 0 - gam ma 9 0.0 00 - F ace- cent ered - Y : 74 .74 %
O perat ions : Smoot h 0 .04 8 | Im port
ES .T75 - F ile : mau ES_ T75 - a Tuan _Vie n HH VL. ra w - T yp e: 2Th /T h loc ked - St art: 3.0 00 ° - E nd: 69.9 90 ° - S tep : 0. 030 ° - St ep tim e: 1.8 s - Temp. : 25 °C (R oom ) - Tim e S tarted : 13 3646 00 32 s - 2-T
Lin (Cps)
0
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
60 0
2- Th eta - Sca le
20 30 4 0 50 6 0
d=2.92731
d=2.51934
d=2.09302
d=1. 59638
d=1.70950
d=1.47707
a

b

d

c

F R
01-079 -1 742 (C) - Bar ium Ir on Ox ide - B aFe1 1.9O1 9 - W L: 1. 54 06 - H exag onal - Prim it iv e
Oper ations : Sm oo th 0. 048 | Impo rt
FR - File: m au F R Vi en H oa ho c V at lie u.raw - Type : 2 Th/ Th l ocked - Start : 2. 000 ° - E nd : 59.9 90 ° - S tep : 0.03 0 ° - Step time: 1. s - T emp.: 25 °C (R oo m) - Ti me S tart ed: 1 23 8042 624 s - 2 -T heta: 2. 000 ° - Th eta : 1.00
Lin (Cps)
0
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
60 0
70 0
2- The ta - S cale
10 20 30 4 0 50
d=2.51 647
d=3.85719
d=2.99058
d=2.94105
d=2. 89300
d=2.77067
d=2.62 185
d=2.41607
d=2.22887
d=2.11831
d=2.02902
d=1.8510 7
d=1.65986
d=1.62124
d=4.67891

d=4.99121
V IB M . D 8 . AD V - m a u E S-T 28 . V i en Ho a h o c V at lie u
01-07 9- 0417 (C) - M agn etite - Fe3O 4 - W L: 1. 540 6 - C ubi c - Fac e-c en tere d
O perat ion s: Sm ooth 0. 048 | Imp ort
ES -T28 - Fil e: E S-T2 8 - Vien Ho a hoc Va t lieu .raw - T ype: 2Th/T h loc ked - S tart : 5. 000 ° - End: 65.000 ° - St ep: 0.03 0 ° - Step tim e: 1. s - Cre ation: 11 /2 4/2 007 1 0:25: 06 AM - Ano de: Cu - Tem p. : 25 °C
Lin (Cp s)
0
10 0
20 0
30 0
40 0
50 0
2-T he ta - S ca le
10 20 30 40 50 60
d=2.52395
d=4.67761
d=2.94057
d=2.09012
d=2.40579
d=1.60817
d=1.47543
Hình 3.23. Phổ XRD các mẫu nanocompozit
Fe
3
O
4
(a), ES-T28(b), ES-T50(c) và ES-T75(d)

Hình 3.21.
Ảnh TEM của mẫu nano Fe

3
O
4

Ảnh TEM tại hình 3.21 cho
thấy hạt Fe
3
O
4
tổng hợp tại
phòng thí nghiệm bằng
phương pháp hoá học có kích
thước hạt là 6  10 (nm).


14

Quan sát ảnh TEM ở hình 3.24 ta thấy:










3.3.2.5. Kết quả đo tính năng từ và độ dẫn điện
Kết quả đo độ dẫn điện và tính năng từ nêu trong bảng 3.11

Bảng 3.11. Tính năng từ và độ dẫn điện của
hệ nanocompozit PAni/Fe
3
O
4








*
Một trong những thông số thể hiện rõ rệt sự khác biệt này là giá
trị từ trễ Hc của hai mẫu khác nhau. Vật liệu nanocompozit PAni/Fe
3
O
4
và
Fe
3
O
4
thể hiện giá trị của vật liệu kích thước nano có tính siêu thuận từ (Hc
=3-12Oe). trong khi đó vật liệu compozit PAni/ferit và bột ferit thể hiện
tính chất từ của vật liệu từ cứng, có kích thước lớn (Hc=1100-1380Oe).
Mức độ bao bọc hạt và khả năng hòa trộn của PAni lên Fe
3
O

4
là cao hơn
rất nhiều so với ferit. Giá trị độ dẫn của nhóm mẫu compozit PAni/Fe
3
O
4

cũng cao hơn.
Thông số
Tên mẫu
Ms
(emu/g)
Hc
(Oe)
Độ dẫn
(S/cm)
ES-T 0,22 30 0,1383
ES-T9 5,2 12,0

0,4669
ES-T28 9,1 5,25

0,1463
ES-T50 13,0 3,0 0,053
ES-T75 32,0 3,0 0,025
Fe
3
O
4
51 10 10

-7
Hình 3.24. Ảnh TEM của mẫu
nanocompozit ES-T28 (a,b) và ES-T50 (c,d)

a

b

c

d

- Pha màu đen là các tiểu phân Fe
3
O
4
, có
hình cầu tròn, có đường kính 6-10nm.
Pha sáng màu là các tiểu phân PAni có
hình cầu đường kính 50 -100nm.
- Lớp PAni đã bao bọc các hạt Fe
3
O
4
,
bản thân PAni liên kết với nhau tạo
thành một khối hạt có kích thước lớn
hơn (50 - 100nm). Trong mỗi khối
này chứa nhiều tiểu phân Fe
3

O
4
.


Mẫu có độ dẫn và tính
năng từ kết hợp tốt là các
mẫu sau:
- Mẫu ES-T28(=0,1463

S/cm, Ms=9,1 emu/g).
- Mẫu ES-T50(=0,0531

S/cm, Ms=13,0 emu/g .


15

3.4. Kết quả chế tạo sơn chống ăn mòn kim loại
Luận án sử dụng hệ sơn PU, thành phần đơn sử dụng PAni .TSA (ES-T)
với hàm lượng từ 0 - 9% kết hợp với 20% pigment TiO
2
(tương ứng với mẫu
GF0, GF3, GF5, GF7, GF9) và mẫu chứa 5% PAni.TSA (ES-T) kết hợp với
pigment khác (20% TiO
2
và 20% Fe
2
O
3

, mẫu DF5). Các hệ sơn PU được sơn trực
tiếp trên nền thép và sơn trên nền các loại lớp lót sau:
L1: Màng sơn lót PVB có chứa 5% PAni.HCl (ES-M)
L2: Màng sơn lót PVB có chứa 5%PAni. H
3
PO
4
(ES-P)
L3: màng sơn lót PVB có chứa 5%PAni.TSA (ES-T).
3.4.1. Kết quả đánh giá độ bền cơ lý
Khi sử dụng các hệ lớp lót L1, L2, L3 độ bám dính, bền uốn, va
đập đều không bị thay đổi và đạt mức cao cho thấy các lớp lót này đều có
khả năng bám dính tốt trên nền thép. Kết quả đo đạc cho thấy sơn chứa
polyme dẫn duy trì rất tốt các tính năng của màng sơn ban đầu, có độ bền
va đập, độ bám dính và độ bền uốn cao. Độ bám dính: điểm 1; độ bền va
đập: 200 (KG.cm); độ bền uốn: 2 (mm); độ cứng: 0,24 – 0,30.
3.4.2. Độ bền mù muối
Khi sử dụng PAni vào hệ sơn thì độ bền vững mù muối của các hệ
sơn tăng lên, đặc biệt với một số mẫu xuất hiện vết rộp thì do khả năng ức
chế của PAni nên không xuất hiện vết gỉ cho thấy nền thép đã được thụ động
hóa. Độ bền mù muối cao hơn nhiều so với các mẫu sơn không chứa PAni có
độ dầy tương đương. Các mẫu sơn lót chứa PAni là do sự thụ động, ức chế
của PAni làm nâng cao khả năng chống ăn mòn kim loại cho sơn phủ.
Bảng 3.13. Đánh giá độ bền mù muối của các hệ sơn
Sơn phủ Lớp lót Độ bền mù muối (giờ)
Mẫu sơn PU không chứa PAni

Không có lớp lót 720
(30 chu kỳ)
Mẫu sơn PU chứa PAni Không có lớp lót 1200 - 1440

(50 - 60 chu kỳ)
Mẫu sơn PU không chứa PAni

Lớp lót PVB chứa PAni 1440 (60 chu kỳ)
Mẫu sơn PU chứa PAni Lớp lót PVB chứa PAni 1440 (60 chu kỳ)
3.4.3. Kết quả đo tổng trở điện hóa
3.4.3.1. Khảo sát hệ sơn phủ PU trực tiếp không có lớp lót
Các mẫu sơn trực tiếp trên nền thép bao gồm GF0, GF3, GF5, GF7,
GF9. Các kết quả đo tổng trở được nêu ra ở hình 3.29. Hệ sơn tốt nhất là
các mẫu chứa 9% PAni (GF9) và mẫu có chứa 5% PAni kết hợp với 20%

16

Fe
2
O
3
(DF5). Khả năng ức chế cao nhất, giá trị tổng trở ở mẫu đạt Z
0,1Hz
≥ 10
8
.cm
2
và duy trì hơn 63 ngày chưa bị suy giảm.
Mẫu GF0 (không chứa PAni) giá trị tổng trở suy giảm liên tục, sau hơn
30 ngày đạt mức Z
0,1Hz
 10
4
-10

5
.cm
2
bằng giá trị tổng trở của dung dịch
ngâm mẫu và chỉ có khả năng bền vững trong môi trường mù muối đến 720 giờ.











Hình 3.29. Đồ thị giá trị tổng trở các mẫu sơn phủ PU
sơn trực tiếp trên nền thép theo thời gian ngâm mẫu
Từ các kết quả đo điện hóa có thể thấy các hệ sơn này có mức độ bảo vệ khác
nhau phụ thuộc vào hàm lượng PAni có mặt trong thành phần sơn (xem bảng 3.15).
Các kết quả này cho thấy rõ mẫu sơn GF9 và DF5 cho khả năng bảo vệ tốt hơn hẳn.
Bảng 3.15. Đánh giá các thông số điện hóa của hệ sơn phủ PU không có lớp lót
Tên
mẫu
Hàm lượng
PAni (%)
Tổng trở
Z
0,1Hz

OCP sau 63
ngày
(mV/SCE)
Trạng thái
GF0 0
10
6

.cm
2

- 660
GF3
GF5
GF7
3
5
7
10
5
-
10
6

.cm
2

-640 đến -
750
Thế mạch hở

giảm dần theo
thời gian ngâm
mẫu
GF9 9
 10
8

.cm
2

-56
DF5
5
20%Fe
2
O
3

10
7
- 10
9
.cm
2

-135
(sau 64 ngày)

OCP dịch chuyển
dần vể phía dương

sau quá trình
khuếch tán
Th
ời gian

(ngày)

10
10
10
9
10
8
10
7
10
6
10
5

10
4


0
10
20
30
40
50

60
70

z

(

.cm
2
)

GF9
DF5
GF7

GF5

GF3

GF0


17

Khi tăng hàm lượng PAni thì giá trị bảo vệ tăng (Z
0,1Hz
tăng và
OCP dương hơn) cho thấy sự có mặt của PAni đã làm cải thiện khả năng
chống ăn mòn của lớp sơn phủ, khả năng bảo vệ cao hơn so với mẫu sơn
không chứa PAni (GF0). Khi bổ xung thêm 20% Fe

2
O
3
, ngoài việc làm tăng
độ chặt xít của màng sơn, yếu tố làm tăng rõ rệt khả năng bảo vệ là sự có mặt
của oxit sắt làm tăng cường khả năng ức chế chống ăn mòn của màng sơn.
3.4.3.2. Khảo sát các hệ sơn phủ có chứa PAni trên nền các loại lớp lót






















Hình 3.30. Đồ thị so sánh giá trị tổng trở của các hệ sơn

trên các lớp lót khác nhau theo thời gian ngâm mẫu
GF0
GF3
GF5
GF7
GF9
DF5
L0
: Mẫu sơn trực tiếp không có lớp lót
L1: Lớp lót PVB/PAni.HCl
L2: Lớp lót PVB/PAni.H
3
PO
4

L3: Lớp lót PVB/PAni.TSA
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50 60 70
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50 60 70
4
6
8
10

0 10 20 30 40 50 60 70
Log


z

Thời gian ngâm

mẫu

(ngày)

Thời gian ngâm

mẫu

(ngày)

Thời gian ngâm

mẫu
(ngày)

Log


z

Log



z

L0
L2

L3
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50 60 70
Log


z

Thời gian ngâm

mẫu
(ngày)

L1

18

Bảng 3.17. Đánh giá các thông số điện hóa của hệ sơn phủ PU có lớp lót
Tên mẫu
Hàm lượng
PAni (%)

Tổng trở Z
0,1Hz

OCP sau 63
ngày
(mV/SCE)
Trạng thái
Hệ sơn sử dụng lớp lót L1
GF0/L1
0
10
6
.cm
2

-500

GF5/L1
GF7/L1

5
7
10
5
.cm
2

-700
Giá trị tổng trở
và OCP thấp

cho thấy xu thế
màng bị ăn
mòn, khả năng
bảo vệ kém.

GF3/L1

GF9/L1
3
9
10
7
-10
9
.cm
2

-65 - +70
DF5/L1
5
20%Fe
2
O
3

10
8
- 10
9
.cm

2

+93,9
(sau 64 ngày)
Giá trị tổng trở
cao, OCP dịch
chuyển về phía
dương sau quá
trình khuếch
tán
Hệ sơn sử dụng lớp lót L2
GF0/L2
GF3/L2
GF5/L2
GF7/L2
GF9/L2
0
3
5
7
9


10
5
- 10
6
.cm
2

-580 - -700
Giá trị tổng trở
và OCP thấp cho
thấy xu thế ăn
mòn và khả năng
bảo vệ kém.
DF5/L2
5
20%Fe
2
O
3

10
7
- 10
8
.cm
2

- 724
(sau 64 ngày)

Giá trị tổng trở
cao, OCP dịch
chuyển về phía
dương sau quá
trình khuếch tán
Hệ sơn sử dụng lớp lót L3
GF0/L3 0

10
10
- 10
7
.cm
2

 -34,8
GF3/L3
GF5/L3
GF9/L3
3
5
9
10
8
.cm
2

-31 -
+107
DF5/L3
5
20%Fe
2
O
3

10
7

- 10
9
.cm
2

+ 112
(sau 64 ngày)

Giá trị tổng trở
cao, OCP dịch
chuyển dần về
phía dương sau
quá trình
khuếch tán
Các hệ sơn trên nền lớp lót L2 là kém nhất (hầu hết các giá trị tổng trở
và thế mạch hở đều thấp). Các hệ sơn sử dụng lớp lót L1 có khả năng làm việc

19

tốt hơn, tuy nhiên do PAni có dopant là HCl nên độ bền kém và có ảnh hưởng
tiêu cực tới nền kim loại là thép, việc sử dụng là hạn chế.
Hệ sơn trên nền lớp lót chứa PAni.TSA (L3) là hệ có khả năng làm việc
tốt nhất. Các kết quả đo mù muối và điện hóa cho thấy hệ sơn này cải thiện rõ rệt
hiệu quả bảo vệ. Tất cả các mẫu đều có giá trị tổng trở đạt Z
0,1Hz
≥ 10
8
.cm
2
,

giá trị thế mạch hở giảm dần trong khoảng 20 - 30 ngày đầu (thể hiện quá trình
khuếch tán), sau đó lại tăng dần về phía dương đạt giá trị -31 đến +112 mV/SCE
cho thấy sau quá trình khuếch tán đã xảy ra quá trình thụ động hóa bề mặt kim
loại. Tất cả các mẫu đều đạt độ bền mù muối hơn 1440 giờ, phù hợp với kết quả
đo điện hóa. So sánh tương quan 04 hệ sơn (hình 3.30) ta thấy:
Với ngưỡng giá trị tổng trở là đạt Z
0,1Hz
= 10
8
.cm
2
, thứ tự lớp lót làm
việc tốt với nhiều hệ sơn phủ nhất như sau: L3 > L1 > L0 > L2
- Hệ không có lớp lót: có 02 mẫu (GF9, DF5) Z
0,1Hz
> 10
8
.cm
2
.
- Hệ lớp lót L1: có 03 mẫu (GF3, GF9, DF5 ) Z
0,1Hz
> 10
8
.cm
2
.
- Hệ lớp lót L2: Không có mẫu nào có giá trị Z
0,1Hz
> 10

8
.cm
2
.
- Hệ lớp lót L3: Có 05 mẫu (GF0, GF3, GF5, GF9, DF5) Z
0,1Hz
> 10
8
.cm
2
.
3.5. Kết quả chế tạo vật liệu hấp thụ sóng điện từ
Đây là dạng mẫu có cấu trúc một lớp, kết hợp tổn hao từ và tổn hao điện
môi [85], [114].

Các mẫu vật liệu hấp thụ đều phủ trên nền kim loại khi tiến
hành đo đạc các thông số tổn hao phản hồi và truyền qua. Vì vậy, giá trị tổn hao
truyền qua của hệ vật liệu tương đương kim loại (> -40 -50dB), giá trị tổn hao
phản hồi phản ánh đúng mức độ hấp thụ của vật liệu đơn lớp khi đo áp sát loa.
3.5.1. Vật liệu bảo vệ trên cơ sở polyuretan và compozit PAni.Ferit
3.5.1.1. Đánh giá độ dẫn điện của mẫu vật liệu
Trong lô mẫu này thì khi thay đổi loại compozit (ES-FR28, ES-
FR68, ES-FR98) thì độ dẫn cũng thay đổi giảm dần theo hàm lượng ferit.
3.5.1.2. Kết quả đo hấp thụ sóng điện từ
a. Ảnh hưởng của hàm lượng ferit trong compozit:
Mẫu có sử dụng ES-FR28 có hàm lượng PAni cao và hàm lượng ferit
thấp, có khả năng hấp thụ đồng đều trong dải tần 8GHz-12GHz với hai vùng
hấp thụ cực đại lên tới -25dB và khá rộng tại 9GHZ và 10,4GHZ (độ hấp thụ

20

trung bình là -8dB đến -24 dB) (bảng 3.19; hình 3.31a). Khi tăng hàm lượng
ferit làm tăng mức độ cộng hưởng hấp thụ trên cơ sở nguyên lý xoay cực từ và
có xu hướng chuyển hấp thụ về vùng có tần số cao, trong khi đó lượng PAni có
mặt vẫn đảm bảo cho mẫu có độ dẫn đủ lớn để làm việc trên cơ sở nguyên lý
hấp thụ điện từ (mẫu sử dụng ES-FR65 hấp thụ trung bình trong là -6dB đến -
16dB) (hình 3.31b). Mẫu sử dụng ES-FR98 có độ dẫn thấp nhất, hàm lượng
ferit cao nhất chỉ có mức độ hấp thụ trung bình từ -4,08 đến -8,8 dB (bảng
3.19; hình 3.31 c). Khả năng che chắn của mẫu không đủ lớn dẫn đến phản xạ
từ nền kim loại khá mạnh, trong khi đó lượng ferit cũng như chiều dày mẫu
không đủ lớn để hấp thụ được sóng điện từ.
Bảng 3.19. Tổn hao phản hồi của các mẫu vật liệu chứa compozit PAni/ferit
b. Ảnh hưởng của chiều dày mẫu:
Khi tăng chiều dày mẫu thì mức độ hấp thụ tăng lên. Mẫu có chiều
dày 2mm có mức độ hấp thụ tốt nhất, tuy nhiên điều này dẫn đến tăng khối
lượng vật liệu phủ. Trong các mẫu trên chỉ có mẫu sử dụng ES-FR28 với
chiều dày 1,5mm có mức độ hấp thụ tương đối lớn (đạt -10,63dB tại vị trí
tần số 10GHz).
Tổn hao phản hồi (-dB) Thông số

Ký hiệu
Thành
phần
8 Ghz

9 Ghz

10 GHz

11 GHz

12 GHz

SPF -1.1
1
00pht
ESFR28
Dày 1,0mm
3,8606 1,2467 5,1875 1,9811 9,0235
SPF - 1.2
1
00pht
ESFR28
Dày 1,5mm
8,6568 6,1635 10,635 4,9075 7,0982
SPF - 1.3
1
00pht
ESFR28
Dày 2mm
7,6556 23,957 14,862 10,331 8,3345
SPF - 2.1
1
00pht
ESFR65
Dày 1,0mm
4,6642 2,5699 4,8750 4,7101 14,437
SPF - 2.2
1
00pht

ESFR65
Dày 1,5mm
5,6602 5,1238 4,1714 12,970 10,078
SPF - 2.3
1
00pht
ESFR65
Dày 2,0mm
6,2503 15,936 12,153 14,663 8,6389
SPF - 3.2
1
00pht
ESFR98
Dày 1,5mm
2,9106 0,0861 2,0005 0,0031 3,0185
SPF -3.3
1
00pht
ESFR65
Dày 2,0mm

5,6595 4,1969 5,4770 4,0885 8,8577

21

Hình 3.31. Giản độ đo hệ số tổn hao phản hồi của các mẫu
SPF-1.3(a), SPF-2.3(b) và SPF-3.3(c)
3.5.2. Vật liệu bảo vệ trên cơ sở polyuretan và nanocompozit PAni.Fe
3
O
4

3.5.2.1. Đánh giá độ dẫn của vật liệu
Ở đây luận án sử dụng 3 loại nanocompozit là ES-T28, ES-T50 và
ES-T75. Độ dẫn điện của hệ vật liệu này tăng hơn hẳn so với hệ vật liệu sử
dụng ferit. Đây là hướng thích hợp để giảm lượng compozit cần sử dụng và
vẫn đạt được hiệu quả bảo vệ.
3.5.2.2. Kết quả đo hấp thụ sóng điện từ
a. Ảnh hưởng của hàm lượng nanocompozit PAni/Fe
3
O
4
:
* Lô mẫu sử dụng 100 phần nanocompozit có chiều dày theo tính
toán lý thuyết cho vật liệu hấp thụ đơn lớp (1,5mm). Tất cả các mẫu trong
lô mẫu này đều đạt giá trị hấp thụ lớn hơn -8dB. Trong đó, khi giảm hàm
lượng PAni, tăng hàm lượng Fe
3
O
4
thì độ hấp thụ chuyển dịch dần về hấp
thụ sâu tại vùng có tần số cao.
* Mẫu sử dụng 50 phần nanocompozit: nhóm mẫu với chiều dày

2,0mm có độ hấp thụ vượt trội so với các mẫu còn lại. Giá trị hấp thụ cao
và rộng trong toàn dải băng X. Mẫu SPM-2.2 có độ hấp thụ từ -8,89 đến -
21,85 dB và mẫu SPM-4.2 đạt độ hấp thụ từ -9,17 đến -17,75dB) (hình
3.33, bảng 3.21). Vì vậy, mặc dù có chiều dày lớn nhưng khối lượng riêng
của mẫu vẫn đảm bảo được (Mẫu SPM-2.2 có khối lương riêng là 2,1kg/m
2

và mẫu SPM-4.2 có khối lượng riêng là 2,37kg/m
2
).
Với phương pháp phân tán từ nanocompozit ở dạng paste có thể
giảm lượng nanocompozit trong đơn vật liệu xuống 50% mà vẫn đảm bảo
được các thông số kỹ thuật về điện trở bề mặt, độ hấp thụ trong băng X
a

b

c


22

Bảng 3.21. Tổn hao phản hồi của các mẫu vật liệu chứa nanocompozit PAni/Fe
3
O
4

Hình 3.33. Giản đồ đo hệ số tổn hao phản hồi mẫu SPM-2.2(a) và mẫu SPM-4.2(b)
b. Ảnh hưởng chiều dày mẫu:
Khi tăng chiều dày mẫu thì theo xu hướng chung, độ hấp thụ tăng lên, đặc
biệt là với những mẫu sử dụng hàm lượng Fe
3
O
4
lớn. Xét nhóm mẫu sử dụng ES-
T75 và ES-T50, mẫu SPM-5.1 có chiều dày 1,0mm độ hấp thụ thấp đạt từ -4,17
đến -12,97dB trong khi đó mẫu dày 1,5mm đạt độ hấp thụ -6,15 đến -23,33 dB .
Tổn hao phản hồi (-dB) Th«ng sè
Ký hiÖu
Thành phần
8 Ghz 9 Ghz 10 GHz 11 GHz 12 GHz
SPM – 1.1
100pht ES-T28
Dày 1,0mm

8,15 11,11 10,00 9,26 7,41
SPM – 1.2
100pht ES-T28
Dày 1,5mm
13,40 11,48 12,96 11,11 14,84
SPM – 1.3
100pht ES-T28
Dày 2mm
15,55 8,15 10,37 7,41 14,74

SPM – 2.1
50pht ES-T28
Dày 1,5mm
8,52 13,70 7,78 13,33 4,82
SPM – 2.2
50pht ES-T28
Dày 2,0mm
20,00 12,22 21,85 8,89 17,78
SPM – 3.1
100pht ES-T50
Dày 1,0mm
7,78 14,16 7,34 7,37 6,10
SPM – 3.2
100pht ES-T50
Dày 1,5mm
8,34 19,46 8,18 10,61 6,75
SPM – 3.3
100pht ES-T50
Dày 2mm
9,89 13,64 18,20 13,18 13,20
SPM – 4.1
50pht ES-T50
Dày 1,5mm
8,32 13,84 7,93 14,60 5,20
SPM – 4.2
50pht ES-T50
Dày 2mm
9,17 17,75 13,47 11,30 14,85
SPM – 5.1
100pht ES-T75

Dày 1,0mm
5,66 6,12 4,17 12,97 10,08
SPM – 5.2
100pht ES-T75
Dày 1,5mm

6,159 10,37 9,44 20,96 23,33
SPM – 5.3
100pht ES-T75
Dày 2mm
6,363 13,29 14,08 13,62 18,39
a

b


23

KẾT LUẬN
Luận án đã đạt được một số kết quả chủ yếu và quan trọng sau đây:
1. Đã tổng hợp và khảo sát thành công polyanilin có cấu trúc sợi nano
bằng phương pháp trùng hợp hóa học trong các điều kiện khác nhau. Việc hình
thành cấu trúc sợi nano có thể được điều khiển bằng các kỹ thuật: Trong môi
trường axit vô cơ (a/ sử dụng chất mồi (“seeding”), b/ sử dụng chất oxy hóa
êm dịu (như H
2
O
2
), c/ sử dụng sóng siêu âm) và trong môi trường axit hữu cơ
(sử dụng axit TSA đồng thời làm dopant cho PAni). Cấu trúc dạng sợi nano của

PAni có độ dẫn cao hơn so với cấu trúc dạng phiến hoặc kết bó (độ dẫn tăng 2-
3 lần). Sản phẩm có mức độ trật tự cao hơn (mức độ kết tinh cao) thể hiện qua
kết quả phân tích IR, XRD và độ dẫn điện.
Các kết quả đánh giá hình thái học bằng ảnh SEM, phương pháp phân
tích nhiệt trọng lượng TGA cho thấy PAni sử dụng dopant là axit TSA (ES-T)
có mức độ tương hợp với polyme nền (PU, PVB) là tốt nhất.
2. Bằng phương pháp in-situ đã chế tạo thành công hệ nanocompozit
PAni/Fe
3
O
4
và hệ compozit PAni/ferit có cấu trúc kiểu lõi - vỏ. Hạt nano
Fe
3
O
4
được điều chế bằng phương pháp sol/gel có dạng hạt cầu, đường kính
6-10nm và bary ferit (BaFe
12
O
19
) là các hạt có đường kính 3-10m, đóng vai
trò làm lõi cho compozit. Các kết quả phân tích ảnh SEM, TEM chứng minh
cấu trúc lõi - vỏ của compozit. Các mẫu compozit đều thể tính chất điện - từ
đồng thời. Tính năng từ và độ dẫn điện phụ thuộc nhiều vào hàm lượng
Fe
3
O
4
và ferit. Kết quả đo tính năng từ cho thấy vật liệu nanocompozit

PAni/Fe
3
O
4
thể hiện giá trị của vật liệu kích thước nano có tính siêu thuận từ
(Hc =3-12 Oe). Trong khi đó, compozit PAni/ferit thể hiện tính chất của vật
liệu từ cứng, có kích thước lớn (Hc =1216-1380 Oe). Trong đó các mẫu kết
hợp được tính năng điện-từ tốt là
*Hệ nanocompozit PAni/Fe
3
O
4
: Mẫu ES-T28( = 0.1463

S/cm, Ms = 9.1
emu/g, Hc = 5.25 Oe), ES-T50 ( = 0.053 S/cm, Ms = 13.0 emu/g, Hc = 3.0 Oe).
*Hệ compozit PAni/ferit: Mẫu ES-FR28 ( = 67,55.10
-3
S/cm, Ms = 19.5
emu/g, Hc = 1216 Oe) và ES-FR65( = 48.9.10
-3
S/cm, Ms=31 emu/g, Hc = 1250 Oe).