Efecto del sistema de vulcanización en la cinética de reacción y en las propiedades físico-químicas de un caucho natural colombiano

Abstract

El estudio de la influencia de la formulación en la reacción de vulcanización, en la estructura formada y en las propiedades fisicoquímicas del caucho natural Colombiano son temas de interés científico y tecnológico, ya que actualmente en Colombia se promueve el cultivo y beneficio de este material en varias zonas aptas del territorio nacional, como reemplazo de cultivos ilícitos -- El estudio del caucho natural es un tema complejo puesto que las propiedades de cada material dependen de la ubicación geográfica del cultivo -- Además, los mecanismos de la reacción de vulcanización y la representación de los modelos de algunos fenómenos y características fisicoquímicas del material siguen siendo tema de discusión actual -- En el presente trabajo se prepararon compuestos de caucho natural Colombiano de la variedad clonal FX 3864 en un mezclador interno tipo Banbury, las formulaciones fueron diseñadas de acuerdo a las composiciones establecidas para los sistemas de vulcanización convencionales (Conv.), semi eficientes (SEV) y eficientes (EV) -- Se estudió el efecto del sistema de vulcanización sobre la cinética de la reacción de vulcanización a partir de los resultados obtenidos en las reometrías de vulcanización; se evaluó el grado de cura de los compuestos de caucho natural en función del tiempo (θ) y los resultado experimentales fueron ajustados al modelo de Kamal y Sourour, obteniéndose de esta manera los parámetros k y n que corresponden a la velocidad y al orden de la reacción respectivamente -- Se encontraron limitaciones en el modelo para lograr un adecuado ajuste de los datos experimentales de algunas composiciones -- Se evaluó la microestructura superficial y la composición química superficial de los compuestos de caucho natural correspondientes a las formulaciones del sistema de vulcanización convencional y del sistema eficiente mediante microscopia electrónica de barrido acoplado a espectroscopia de energía dispersiva de rayos x (SEM-EDS) -- La estructura entrecruzada, específicamente la densidad de entrecruzamiento fue caracterizada de dos maneras, una mediante ensayos de hinchamiento en solventes según la teoría de Flory-Rehner, y otra a partir del ajuste del modelo de reptación con los datos obtenidos experimentalmente en un ensayo de tensión -- El tipo de enlace sulfídico formado fue caracterizado mediante la extracción selectiva de los enlaces poli o disulfídicos mediante tratamientos químicos -- Se midió la dureza y los módulos en tensión de los diferentes compuestos de caucho natural -- El efecto del tiempo de almacenamiento sobre la cinética de la reacción química y sobre las propiedades mecánicas fue evaluado para todas las formulaciones establecidas en el diseño de experimentos -- Finalmente, se elaboraron compuestos de caucho natural con refuerzo (negro de humo 550) y se caracterizó la cinética de reacción, la densidad de entrecruzamiento y las propiedades mecánicas para finalmente hacer una comparación con las mezclas no reforzadas