Chemical modification of hybrid nanostructures (POSS) for application as lubricant

Polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) are hybrid structures type RSiO15n, with n organic groups R. These 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°C. The formation of the amide group is evinced by the appearance of NH angular deformation band at 1540 cm-1 in the FTIR spectra. Approximately 40% of the amino groups reacted, according to titration results. The formation of the amide groups resulted in a shift of the glass transition temperature (Tg) from -36.9°C to -25.6°C 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, which will range from 10-1 s-1 and 1000 s-1. The viscosity decreased with increasing temperature, a typical behavior of liquid lubricants. http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v2iss1p19 Poliedros oligoméricos silsesquioxanos (POSS) são estruturas híbridas tipo RSiO1,5n 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°C. 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 (Tg) de -36,9°C para -25,6°C 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. http://dx.doi.org/10.18226/23185279.v2iss1p19