Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
INFLUENCIA DE LA ESTRUCTURA DE RETICULACIÓN EN LAS PROPIEDADES
DINÁMICAS DE MEZCLAS VULCANIZADAS DE SBR/NR RICAS EN NR
RESUMEN
M.A. Mansilla (1) , A. Ghilarducci (2) , H. Salva (2) y A.J. Marzocca (1)
(1) Universidad de Buenos Aires, FCEN, Dpto. de Física, LPMPyMC, Pabellón 1,
Buenos Aires (C1428EGA), Argentina
(2) Laboratorio de Fricción Interna, CAB, CNEA, Bariloche, Rio Negro (RN84000), Argentina
E-mail (autor de contacto): mmansilla@df.uba.ar
Se prepararon mezclas de cauchos natural (NR) y estireno-butadieno (SBR), vulcanizados a 433 K hasta el
tiempo necesario para obtener el torque máximo, t100, estimado por reómetro. Se estudiaron las mezclas con
fase mayoritaria NR, especialmente la mezcla con 70NR/30SBR, de la cual se vulcanizaron muestras a
tiempos menores que t100. Se realizaron ensayos de hinchamiento en tolueno y mediante el formalismo de
Flory-Rehner se estimó el peso molecular entre entrecruzamientos (crosslinks) y su dependencia con la
composición. Se evaluó la tangente de pérdida a partir de ensayos de espectroscopía mecánica dinámica en
un péndulo de torsión subresonante a temperaturas entre 90 K y 290 K, a frecuencias entre 0.01 Hz y 20
Hz. Se pudo determinar la energía de activación asociada al proceso de transición vítrea. Se correlacionan
los resultados mecánico-dinámicos con la estructura generada en el material durante la vulcanización.
Palabras clave: caucho natural, caucho estireno butadieno, crosslinks, propiedades dinámicas
1. INTRODUCCIÓN
La principal ventaja de preparar compuestos elastoméricos a partir de mezclas de dos elastómeros puros es
que se puede producir, a veces a menor costo, un nuevo material complementando propiedades de los
polímeros constituyentes sin necesidad de recurrir a un proceso de síntesis.
Entre las mezclas elastoméricas de mayor uso tecnológico se destacan las de caucho natural, NR, y caucho
estireno butadieno, SBR. La bondad del SBR con su buena resistencia a la propagación de grietas combinada
con el NR, de muy buena carga de rotura y baja histéresis mecánica, hacen a estas mezclas candidatas para
desarrollar nuevos compuesto [1,2].
El peso molecular entre crosslinks, Mcs, en elastómeros vulcanizados se puede calcular con un ensayo de
hinchamiento (swelling) en solvente. Durante el proceso de vulcanización, se restringe su grado de
hinchamiento en solvente y, dependiendo del tipo de crosslinks, la absorción del solvente en el compuesto es
diferente [3,4]. Mcs, se determina por medio de la relación de Flory-Rehner [5]
M
cs
ρ(
1−
2 / φ)
V v
= −
ln( 1−
v ) + χv
2m
1/
3
1 2m
2
2m
+ v2m
donde ρ es la densidad del polímero, φ la funcionalidad de los crosslinks, que en caso de NR y SBR
consideramos tetrafuncional [3,6], v2m la fracción de volumen del polímero en el máximo nivel de
hinchamiento, V1 el volumen molar del solvente y χ es el parámetro de interacción polímero-solvente.
En el presente trabajo continuamos nuestras investigaciones sobre las mezclas vulcanizadas NR/SBR [7-9].
Por medio de ensayos de hinchamiento en tolueno se estimó la densidad de crosslinks y se estudio la cinética
de difusión del solvente a temperatura ambiente.
Se realizaron mediciones de tangente de pérdida entre 90 K y 290 K con la finalidad de vincular el
comportamiento dinámico de los compuestos vulcanizados con la estructura de reticulación alcanzada.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se utilizó SBR–1502 y NR de pesos moleculares 128260g/mol y 178830g/mol respectivamente medidos con
GPC y densidades ρ (NR) = 0,917 g/cm 3 y ρ (SBR) = 0,935 g/cm 3 . Se prepararon 4 compuestos con las
combinaciones de NR y SBR que se indican en la Tabla 1. Todas las mezclas además poseen los siguientes
1578
(1)