Preparación controlada y actuación química de fibras de poliacrilonitrilo

Autores/as

  • J Aguila López Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas IPN https://orcid.org/0009-0004-5430-0479
  • M Sánchez Rivera Centro Tlaxcala de Biología de la Conducta. Universidad Autónoma de Tlaxcala. Km 1.5 Carretera Tlaxcala-Puebla S/N. La Loma Xicohténcatl, C.P. 90070, Tlaxcala, Tlaxcala.
  • JA Pescador Rojas Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo. Escuela Superior de Apan. Carretera Apan-Calpulalpan km. 8, Col. Chimalpa, C.P. 43920 Apan, Hidalgo, México.
  • M Flores González Instituto Politécnico Nacional-CIBA, San Juan Molino Km 1.5 de la Carretera Estatal Sta. Inés Tecuexcomac-Tepetitla, Tlaxcala, 90700 México.
  • J Diaz Reyes Instituto Politécnico Nacional-CIBA, San Juan Molino Km 1.5 de la Carretera Estatal Sta. Inés Tecuexcomac-Tepetitla, Tlaxcala, 90700 México.
  • JF Sánchez Ramírez Instituto Politécnico Nacional-CIBA, San Juan Molino Km 1.5 de la Carretera Estatal Sta. Inés Tecuexcomac-Tepetitla, Tlaxcala, 90700 México.

DOI:

https://doi.org/10.18633/biotecnia.v25i3.2122

Palabras clave:

Microfabricación; Microfibra; Poliacrilonitrilo; Actuación química

Resumen

Se obtuvieron fibras puras de poliacrilonitrilo (PAN) con un diámetro a escala micrométrica y se recogieron radialmente utilizando un sistema de hilatura húmeda por inmersión. Esta técnica es un método rápido y sencillo para fabricar fibras de PAN micrométricas. El diámetro de la fibra puede controlarse fácilmente ajustando el tamaño de la hilera. Las microfibras de PAN uniformes, lisas y continuas se modificaron adecuadamente mediante estabilización térmica y saponificación alcalina para obtener fibras sensibles al pH. Se investigó el efecto del tamaño del diámetro de la fibra en el comportamiento de actuación química en términos de características de cambio de longitud bajo la influencia de la solución de pH. Las microfibras mostraron un comportamiento de expansión/contracción y generación de fuerza estimulado por cambios en el pH ambiental. Las propiedades estructurales y químicas de las fibras se caracterizaron mediante técnicas de espectroscopia FT-IR y microscopía SEM.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Brandrup, J. y Peebles, L. H., (1968). On the chromophore of polyacrylonitrile. IV. thermal oxidation of polyacrylonitrile and other nitrile-containing compounds. Macromolecules. 1(1), 64–72. DOI: https://doi.org/10.1021/ma60001a012

Choe, K. y Kim, K. J., (2006). Polyacrylonitrile linear actuators: chemomechanical and elec-tro-chemomechanical properties. Sensors and Actuators A: Physical. 126(1), 165–172. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sna.2005.09.008

Doi, M., Matsumoto, M. y Hirose, Y., (1992). Deformation of ionic polymer gels by electric fields. Macromolecules. 25(20), 5504–5511. DOI: https://doi.org/10.1021/ma00046a058

Farsani, R. E., Raissi, S., Shokuhfar, A. y Sedghi, A., (2009). FT-IR study of stabilized PAN fibers for fabrication of carbon fibers. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering. 3(2), 161–164.

Feng, J., Zhang, C., Feng, J., Jiang, Y. y Zhao, N., (2011). Carbon aerogel composites prepared by am-bient drying and using oxidized polyacrylonitrile fibers as reinforcements. ACS Applied Materials & Interfaces. 3(12), 4796–4803. DOI: https://doi.org/10.1021/am201287a

Frank, E., Hermanutz, F. y Buchmeiser, M. R., (2012). Carbon fibers: precursors, manufacturing, and properties. Macromolecular Materials and Engineering. 297(6), 493–501. DOI: https://doi.org/10.1002/mame.201100406

Friedlander, H. N., Peebles, L. H., Brandrup, J. y Kirby, J. R., (1968). On the chromophore of polyacry-lonitrile. VI. mechanism of color formation in polyacrylonitrile. Macromolecules. 1(1), 79–86. DOI: https://doi.org/10.1021/ma60001a014

Gu, S. Y., Ren, J. y Wu, Q. L., (2005). Preparation and structures of electrospun PAN nanofibers as a precursor of carbon nanofibers. Synthetic Metals. 155(1), 157–161. DOI: https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2005.07.340

Kalashnik, A. T., Smirnova, T. N., Chernova, O. P. y Kozlov, V. V., (2010). Properties and structure of polyacrylonitrile fibers. Polymer Science Series A. 52(11), 1233–1238. DOI: https://doi.org/10.1134/S0965545X10110180

Lee, S. J., Lee, D. Y., Song, Y. S. y Cho, N. I., (2007). Chemically driven polyacrylonitrile fibers as a linear actuator. Solid State Phenomena. 124-126, 1197–1200. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.124-126.1197

Liu, H. C., Chien, A.-T., Newcomb, B. A., Liu, Y. y Kumar, S., (2015). Processing, structure, and prop-erties of lignin- and cnt-incorporated polyacrylonitrile-based carbon fibers. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 3(9), 1943–1954. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00562

Liu, J.-J., Ge, H. y Wang, C.-G., (2006). Modification of polyacrylonitrile precursors for carbon fiber via copolymerization of acrylonitrile with ammonium itaconate. Journal of Applied Polymer Sci-ence. 102(3), 2175–2179. DOI: https://doi.org/10.1002/app.24256

Mahmod, D. S. A., Ismail, A. F., Mustafa, A., Ng, B. C. y Abdullah, M. S., (2011). Effect of the solvent type on the formation and physical properties of polyacrylonitrile fibers via a solvent-free coagula-tion bath. Journal of Applied Polymer Science. 121(4), 2467–2472. DOI: https://doi.org/10.1002/app.33796

Mirbaha, H., Arbab, S., Zeinolebadi, A. y Nourpanah, P., (2013). An investigation on actuation behavior of polyacrylonitrile gel fibers as a function of microstructure and stabilization temperature. Smart Materials and Structures. 22(4), 045019. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/22/4/045019

Papkov, D., Beese, A. M., Goponenko, A., Zou, Y., Naraghi, M., Espinosa, H. D., Saha, B., Schatz, G. C., Moravsky, A., Loutfy, R., Nguyen, S. T. y Dzenis, Y., (2012). Extraordinary improvement of the graphitic structure of continuous carbon nanofibers templated with double wall carbon nanotubes. ACS Nano. 7(1), 126–142. DOI: https://doi.org/10.1021/nn303423x

Rahaman, M. S. A., Ismail, A. F. y Mustafa, A., (2007). A review of heat treatment on polyacrylonitrile fiber. Polymer Degradation and Stability. 92(8), 1421–1432. DOI: https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2007.03.023

Samatham, R., Park, I.-S., Kim, K. J., Nam, J.-D., Whisman, N. y Adams, J., (2006). Electrospun na-noscale polyacrylonitrile artificial muscle. Smart Materials and Structures. 15(6), N152—N156. DOI: https://doi.org/10.1088/0964-1726/15/6/N03

Schreyer, H. B., Gebhart, N., Kim, K. J. y Shahinpoor, M., (2000). Electrical activation of artificial muscles containing polyacrylonitrile gel fibers. Biomacromolecules. 1(4), 642–647. DOI: https://doi.org/10.1021/bm005557l

Sedghi, A., Farsani, R. E. y Shokuhfar, A., (2008). The effect of commercial polyacrylonitrile fibers characterizations on the produced carbon fibers properties. Journal of Materials Processing Tech-nology. 198(1-3), 60–67. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.06.052

Shi, X.-L., Hu, Q., Wang, F., Zhang, W. y Duan, P., (2016). Application of the polyacrylonitrile fiber as a novel support for polymer-supported copper catalysts in terminal alkyne homocoupling reactions. Journal of Catalysis. 337, 233–239. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcat.2016.01.022

Shi, X.-L., Tao, M., Lin, H. y Zhang, W., (2014). Application of the polyacrylonitrile fiber as a support for the green heterogeneous base catalyst and supported phase-transfer catalyst. RSC Adv. 4(109), 64347–64353. DOI: https://doi.org/10.1039/C4RA12069H

Shiga, T. y Kurauchi, T., (1990). Deformation of polyelectrolyte gels under the influence of electric field. Journal of Applied Polymer Science. 39(1112), 2305–2320. DOI: https://doi.org/10.1002/app.1990.070391110

Sidorina, A. I. y Druzhinina, T. V., (2016). Macrostructure of polyacrylonitrile nanofibers produced by electrospinning. Fibre Chemistry. 47(5), 362–366. DOI: https://doi.org/10.1007/s10692-016-9693-6

Sreekumar, T. V., Liu, T., Min, B. G., Guo, H., Kumar, S., Hauge, R. H. y Smalley, R. E., (2004). Poly-acrylonitrile single-walled carbon nanotube composite fibers. Advanced Materials. 16(1), 58–61. DOI: https://doi.org/10.1002/adma.200305456

Wang, P. H., Liu, J. y Li, R. Y., (1994). Physical modification of polyacrylonitrile precursor fiber: its effect on mechanical properties. Journal of Applied Polymer Science. 52(12), 1667–1674. DOI: https://doi.org/10.1002/app.1994.070521201

Wu, H.-l., Bremner, D. H., Li, H.-y., Shi, Q.-q., Wu, J.-z., Xiao, R.-q. y Zhu, L.-m., (2016). A novel multifunctional biomedical material based on polyacrylonitrile: preparation and characterization. Materials Science and Engineering: C. 62, 702–709. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.02.026

Yördem, O. S., Papila, M. y Menceloğlu, Y. Z., (2008). Effects of electrospinning parameters on poly-acrylonitrile nanofiber diameter: an investigation by response surface methodology. Materials & Design. 29(1), 34–44. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2006.12.013

Zhao, R., Wang, Y., Li, X., Sun, B., Li, Y., Ji, H., Qiu, J. y Wang, C., (2016). Surface activated hydro-thermal carbon-coated electrospun PAN fiber membrane with enhanced adsorption properties for herbicide. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 4(5), 2584–2592. DOI: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.6b00026

Archivos adicionales

Publicado

2023-11-16

Cómo citar

Aguila López, J., Sánchez Rivera, M., Pescador Rojas, J. A., Flores González, M., Díaz Reyes, J., & Sánchez Ramírez, J. F. (2023). Preparación controlada y actuación química de fibras de poliacrilonitrilo. Biotecnia, 25(3), 189–196. https://doi.org/10.18633/biotecnia.v25i3.2122

Número

Sección

Artículos originales

Métrica

Artículos similares

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 > >> 

También puede Iniciar una búsqueda de similitud avanzada para este artículo.