Influence of the Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane n-Phenylaminopropyl - POSS in the Thermal Stability and the Glass Transition Temperature of Epoxy Resin

Influencia del Silsesquioxano Oligomérico Poliédrico n-Fenilaminopropil - POSS en la Estabilidad Térmica y la Temperatura de Transición Vítrea de la Resina Epoxi

En este estudio se prepararon nanocompuestos epoxídicos que contenían diferentes fracciones de n-fenilaminopropil (POSS). Los nanocompuestos se estudiaron mediante microscopía electrónica de transmisión (TEM), contenido en gel, análisis dinámico-mecánico (DMA) y análisis termogravimétrico (TGA). Los parámetros de la ecuación de Avrami se calcularon a partir de las curvas de degradación. Las dispersiones utilizadas para formar los nanocompuestos fueron eficaces por encima del 5 % en peso de POSS, y el contenido de gel aumentó con la adición de POSS. 

El análisis DMA mostró un aumento del módulo de almacenamiento (E) y un desplazamiento de la T_g a temperaturas más altas con la incorporación de POSS. La pérdida de peso indicó que el POSS promovió un aumento de la estabilidad térmica de la resina epoxi. Los parámetros de Avrami demostraron que la adición de POSS disminuyó la constante de Avrami (k), aumentó la vida media (t_1/2) de degradación y promovió cambios en el exponente de Avrami (n). Estos resultados sugieren que el aumento de la temperatura de transición vítrea y la estabilidad térmica dependen de los grupos reactivos de las nanopartículas de POSS.

INTRODUCCIÓN

Los materiales híbridos han recibido una atención significativa debido a la capacidad de combinar las propiedades de los polímeros tradicionales (procesabilidad y resistencia mecánica) con las propiedades de los compuestos inorgánicos (estabilidad térmica y oxidativa)[1]. En 1946, Scott introdujo los monómeros POSS en el campo científico[2]. Inicialmente, los monómeros POSS estaban compuestos por grupos sustituyentes de cadena alifática de átomos de silicio (Si). Tras el descubrimiento de los monómeros POSS híbridos, se realizaron varias modificaciones[3]. Actualmente, estos monómeros son moléculas estructuralmente bien definidas que tienen la forma de una jaula con un tamaño típico de aproximadamente 1.5 nm[4,5]. Estos compuestos exhiben un núcleo inorgánico híbrido que contiene átomos de silicio y están rodeados por grupos orgánicos representados por (RSiO1.5)x (donde R representa grupos orgánicos posicionados en los vértices de las jaulas y x = 6-12). Debido a que el monómero POSS monofuncional permite la incorporación de unidades silsesquioxano dentro de la cadena principal de los polímeros, el POSS bifuncional puede incorporarse por copolimerización o procesamiento reactivo. Los monómeros POSS con funcionalidades superiores a dos pueden usarse para la preparación de nanocompuestos termoestables[6]. Entre los polímeros termoestables, se han estudiado nanocompuestos de epoxy/POSS[6,7-11].

Algunos estudios con la adición de octa nitrofenil (OnpPOSS), octa aminofenil (OapPOSS)[8], (propil éter glicidílico – POSS)[9], octavinil – POSS (OVPOSS)[10] y éter dimetilsiloxipropilglicidílico (OG)[11] en resina epoxi demostraron un aumento en la estabilidad térmica.