Polímeros: Ciência e Tecnologia
https://revistapolimeros.org.br/doi/10.1590/0104-1428.1811
Polímeros: Ciência e Tecnologia
Scientific & Technical Article

Desenvolvimento de filmes poliméricos ultrafinos e reticulados para aplicações em sensores

Development of stable polymeric cross-linked ultrathin films for sensor applications

Medeiros, Eliton Souto de; Martinez, Rodrigo Andrade; Bernardes Filho, Rubens; Gregório Filho, Rinaldo; Mattoso, Luiz Henrique Capparelli

Downloads: 1
Views: 1036

Resumo

Este trabalho propõe um novo método de produção de filmes estáveis para aplicações em sensores baseado na deposição pela técnica de automontagem de poli(o-etoxianilina) alternada com fenol-formaldeído (POEA/PF) seguida por cura térmica. O processo de reticulação foi caracterizado por espectroscopias no infravermelho por transformada de Fourier e no ultravioleta-visível, microscopia de força atômica e estudos de dessorção; a capacidade sensorial destes filmes foi avaliada através de medidas em sensores. Os resultados mostram que a resina PF serviu como agente de cura e alternante formando uma rede semi-interpenetrante, por conseguinte, filmes mais estáveis foram produzidos. Embora tenha ocorrido uma diminuição da sensibilidade dos sensores com o reticulação, tais filmes são bastante estáveis e podem ser potencialmente usados em sensores, especialmente onde uma maior estabilidade se faz necessária.

Palavras-chave

sensores, polímeros condutores, filmes finos.

Abstract

A new method for producing stable films used in sensors is proposed, based on the layer-by-layer deposition of poly(o-ethoxyaniline) and phenol-formaldehyde (POEA/PF) followed by a thermal treatment to promote film crosslinking. The crosslinking process was characterized by Fourier transform infrared and ultraviolet-visible spectroscopic analyses, atomic force microscopy and desorption studies. Sensor analyses were also carried out in order to evaluate cross-linked sensor signal. Results showed that PF resin served as a curing agent, forming a semi-interpenetrating polymer network therefore producing stable films. Although there was a decrease in the sensitivity of sensors with crosslinking, such films are quite stable and can be potentially used in sensors, especially where higher stability is required.

Keywords

conductive polymers, sensors, ultrathin films.

References

1. Grimes, C. A., Dickey, E. C., & Pishko, M. V. (2006). Encyclopedia of sensors. Stevenson Ranch: American Scientific Publishers.

2. Cheung, J. H., Stockton, W. B., & Rubner, M. F. (1997). Molecular-level processing of conjugated polymers. 3. layer-by-layer manipulation of polyaniline via electrostatic interactions. Macromolecules, 30(9), 2712-2716. http://dx.doi.org/10.1021/ma970047d.

3. Decher, G. (1997). Fuzzy nanoassemblies: toward layered polymeric multicomposites. Science, 277(5330), 1232-1237. http://dx.doi.org/10.1126/science.277.5330.1232.

4. Gangopadhyay, R., & De, A. (2002). Conducting semi-IPN based on polyaniline and crosslinked poly(vinyl alcohol). Synthetic Metals, 132(1), 21-28. http://dx.doi.org/10.1016/S0379-6779(02)00212-6.

5. Yang, S. Y., & Rubner, M. F. (2002). Micropatterning of polymer thin films with ph-sensitive and cross-linkable hydrogen-bonded polyelectrolyte multilayers. Journal of the American Chemical Society, 124(10), 2100-2101. http://dx.doi.org/10.1021/ja017681y. PMid:11878948.

6. Odian, G. G. (2004). Principles of polymerization. Hoboken: John Wiley-Interscience. http://dx.doi.org/10.1002/047147875X.

7. Huang, J., & Kaner, R. B. (2004). A general chemical route to polyaniline nanofibers. Journal of the American Chemical Society, 126(3), 851-855. http://dx.doi.org/10.1021/ja0371754. PMid:14733560.

8. Zhang, X., Chan-Yu-King, R., Jose, A., & Manohar, S. K. (2004). Nanofibers of polyaniline synthesized by interfacial polymerization. Synthetic Metals, 145(1), 23-29. http://dx.doi.org/10.1016/j.synthmet.2004.03.012.

9. Medeiros, E. S., Agnelli, J. A. M., Joseph, K., Carvalho, L. H., & Mattoso, L. H. C. (2003). Curing behavior of a novolac-type phenolic resin analyzed by differential scanning calorimetry. Journal of Applied Polymer Science, 90(6), 1678-1682. http://dx.doi.org/10.1002/app.12838.

10. Medeiros, E. S. (2006). Desenvolvimento de sensores de polímeros condutores para avaliação de sucos de laranja (Tese de doutorado). Universidade Federal de São Carlos, São Carlos.

11. Raghunathan, A., Kahol, P. K., & McCormick, B. J. (1999). Electron localization studies of alkoxy polyanilines. Synthetic Metals, 100(2), 205-216. http://dx.doi.org/10.1016/S0379-6779(99)00008-9.

12. Paterno, L. G., & Mattoso, L. H. C. (2001). Effect of pH on the preparation of self-assembled films of poly(o-ethoxyaniline) and sulfonated lignin. Polymer, 42(12), 5239-52452. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(01)00005-2.

13. Costa, L., Montelera, L. R., Camino, G., Weil, E. D., & Pearce, E. M. (1997). Structure-charring relationship in phenol-formaldehyde type resins. Polymer Degradation & Stability, 56(1), 23-35. http://dx.doi.org/10.1016/S0141-3910(96)00171-1.

14. Manfredi, L. B., Osa, O., Fernández, N. G., & Vázquez, A. (1999). Structure-properties relationship for resols with different formaldehyde/phenol molar ratio. Polymer, 40(13), 3867-3875. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00615-6.

15. Stoye, D., & Freitag, W. (1996). Resins for coatings. Munich: Hanser Publishers.

16. Silverstein, R. M., Bassler, G. C., & Morrill, T. C. (1976). Identificação espectrométrica de compostos orgânicos. Rio de Janeiro: Guanabara Dois.

17. Zhang, X., & Salomon, D. H. (1998). The chemistry of novolac resins: 9. Reaction pathways studied via model systems of ortho-hydroxybenzylamine intermediates and phenols. Polymer, 39(24), 6153-6162. http://dx.doi.org/10.1016/S0032-3861(98)00108-6.

18. Rubner, M. F. (2003). pH controlled fabrication of polyelectrolyte multilayers: assembly and applications. In G. Decher & J. B. Schlenoff (Eds.). Weinheim: Wiley.

19. Igreja, R., & Dias, C. J. (2004). Analytical evaluation of the interdigital electrodes capacitance for a multi-layered structure. Sensors and Actuators. A, Physical, 112(2), 291-301. http://dx.doi.org/10.1016/j.sna.2004.01.040.
588371cd7f8c9d0a0c8b4a82 polimeros Articles
Links & Downloads

Polímeros: Ciência e Tecnologia

Share this page
Page Sections