Modificação Química de nanoestruturas híbridas (POSS) para aplicação como lubrificante

Abstract

Poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS) são estruturas híbridas tipo (RSiO_1,5)_n com n grupos orgânicos R. Estas moléculas podem ser facilmente funcionalizadas, simplesmente alterando a constituição química dos grupos orgânicos. Nesse trabalho, a modificação química de POSS-NH₂ foi feita por meio de reações de amidação com ácido butírico em elevada temperatura, 160 ^oC. A formação do novo grupo amida é evidenciada pelo do surgimento da banda de deformação angular do NH em 1540 cm⁻¹ nos espectros de FTIR. Aproximadamente 40% dos grupos aminos reagiram, conforme resultados de titulação. A formação dos grupos amidas resultou no deslocamento da temperatura de transição vítrea (T_g) de -36,9 ^oC para -25,6 ^oC para o POSS-modificado. Ambas as amostras, de POSS-NH₂ e POSS-modificado, exibem padrão de degradação térmica semelhante. A análise da função de distribuição de pares (PDF) determinou que as nanopartículas híbridas são separadas por uma distância periódica de aproximadamente 1,32 nm. O POSS-NH₂ e o POSS-modificado apresentam comportamento newtoniano, na faixa que vai de 10⁻¹ s⁻¹ até 1000 s⁻¹. A viscosidade diminuiu com aumento da temperatura, um comportamento típico de lubrificantes líquidos.

Chemical modification of (POSS) hybrid nanostructures for application as lubricant
Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) are (RSiO1;5)n type hybrid structures with n organic groups R. Those molecules can be easily functionalized by simply changing the chemical constitution of the organic groups. In this work, chemical modification of POSS-NH₂ was performed by amidation reaction with butyric acid at elevated temperature, 160 ^oC. The formation of the amide group is evinced by the appearance of a NH angular deformation band at 1540 cm^-1 in the FTIR spectra. Approximately 40% of the amino groups reacted, according to titration test results. The formation of the amide groups resulted in a shift of the glass transition temperature (T_g) from -36.9 ^oC to -25.6 ^oC for the modified-POSS sample. Both POSS-NH₂ and modified-POSS samples exhibited similar thermal degradation pattern. Analysis of the pairs distribution function (PDF) has determined that the hybrid nanoparticles are separated by a periodic distance of approximately 1.32 nm. POSS-NH₂ and modified-POSS exhibit newtonian behavior in the range between 10^-1 s-1 and 1000 s^-1. The viscosity decreased with the temperature increment, a typical behavior for liquid lubricants.