Ingredientes de Mezcla - Revista del Caucho

mero-carga [11-12].
υ (ε,Φ,T )= |ηΦ | / | ηΦ=0 | = 1+ 2.5Φ + R(ε,Φ,T) (1)
La relación de viscosidades entre la mezcla cargada
y no cargada υ (ε,Φ,T), se puede emplear por tanto
para una caracterización cuantitativa del refuerzo.
Dado que la magnitud del módulo complejo |G*| de
un material viscoso está determinado por la viscosidad
|G*| = |η|ω (la frecuencia de todas las medidas
dependientes de la amplitud fue constante ω= 2π10
Hz), el factor de refuerzo se puede determinar también
midiendo el módulo complejo ( ver Ec.2)
υ (ε,Φ,T) = |ηΦ | / | ηΦ=0 | = |ηΦ |ω / | ηΦ=0 |ω =
|G*Φ | / | G*Φ=0 | (2)
A pequeñas amplitudes de deformación, las interacciones
carga-carga y carga-polímero no están influenciadas
por la amplitud de la deformación. El
análisis del factor de refuerzo υ (ε,Φ,T) a pequeñas
amplitudes (ε→ 0) se puede emplear por tanto para
caracterizar las interacciones carga-carga y carga-polímero
de las mezclas sin vulcanizar. La Fig.2 muestra
la influencia de la temperatura en el refuerzo υ
(ε,Φ,T) a pequeñas amplitudes para diferentes cargas
en el Therban estandar (C3446) y funcionalizado
(XT). En la Fig.2a se resume la dependencia con la
temperatura del refuerzo de las cargas de negro de
carbono. Para estos compuestos, parece que la temperatura
no tiene ninguna influencia en el refuerzo.
El mayor refuerzo del compuesto con negro de
carbón activo (N330) se puede atribuir a la elevada
área específica y a la estructura. La mezcla con el
negro de carbono inactivo N990 se puede describir
cuantitativamente mediante el refuerzo hidrodinámico
[1,2].
La dependencia del refuerzo con la temperatura
de las mezclas cargadas con sílice se
recoge en la Fig2b. El refuerzo del compuesto
con sílice pura (Vulkasil N) se incrementa
con la temperatura debido a la floculación
de los clusters de la carga. Dado que las interacciones
carga-carga predominan en el
mecanismo de refuerzo en la sílice pura, la
aglomeración de los clusters de carga se
acelera si la viscosidad de la matriz polimérica
circundante decrece como consecuencia
de un incremento de temperatura.
Las interacciones atractivas entre las partículas
de sílice están impedidas debido a la
hidrofobización de la superficie de la sílice.
La influencia de la temperatura en el refuerzo
y en los valores absolutos de refuerzo
se ve por tanto reducida si la superficie
de la carga se hidrofobiza con silanos.
Para ambos tipos de carga ( negros de carbono
y sílices), no se observó influencia de
la funcionalización de la matriz polimérica
( en la Fig.2a y Fig.2b se compara Therban
XT y Therban C3446)
Si se emplean diacrilatos de cinc (ZDA) como cargas,
no se observa refuerzo (ver Fig.2c). En las mezclas
sin vulcanizar el ZDA no se ha polimerizado aun
y por tanto actúa solamente como un plastificante
de bajo peso molecular. En el caso del Therban XT
la interacción del ZDA con los grupos carboxílicos
de la matriz polimérica produce un incremento del
módulo complejo del compuesto cargado (comparar
C3446 y XT en la Fig.2c).
A altas amplitudes (ε>300%) la mayor parte de las
interacciones carga-carga y carga-polímero se destruyen.
El refuerzo de todos los compuestos a excepción
del que tiene lugar con ZDA, está determinado
únicamente por el refuerzo hidrodinámico, que es
independiente de la temperatura.(Ver Fig.3)
Mezclas vulcanizadas
Las propiedades mecanodinámicas de las mezclas
vulcanizadas se caracterizaron mediante medidas
del módulo de cizalla complejo a una frecuencia
constante de 10 Hz variando la amplitud y a diferentes
temperaturas ( 60ºC,80ºC,100ºC,130ºC) empleando
un sistema de ensayo MTS. En la Fig.4 se
representan los resultados de estas medidas para
dos temperaturas (60 y 130 ºC). Para la caracterización
del refuerzo se empleó el mismo modelo
semiempírico que se utilizó para el caso de las
mezclas no vulcanizadas. A pequeñas amplitudes
de deformación las interacciones carga-carga y polímero-carga
no se ven influenciadas por el campo
mecánico externo. Un análisis del factor de refuerzo
Revista del Caucho nº 500 Noviembre - Diciembre 2005 23