Volumen II - SAM

eactivos de vulcanización: 2phr de ácido esteárico, 5phr de óxido de zinc, 2,25phr de azufre y 0,7phr de
acelerante TBBS. La técnica de preparación de las muestras consistió en disolver en tolueno cada una de los
polímeros para luego mezclarlos en las proporciones elegidas. Luego se incorporaron los reactivos de
curado. La mezcla se uniformizó mediante agitación mecánica y lavado ultrasónico, para luego dejar
evaporar el solvente a temperatura ambiente. Posteriormente los compuestos se mezclaron en un molino y se
caracterizaron mediante curvas reométricas a 433 K en un reómetro Alpha MDR2000, las que se muestran en
la Figura 1. A partir de estas curvas, se obtuvo el tiempo necesario para alcanzar el máximo grado de cura
(torque máximo), t100 , y la diferencia Δτ entre el torque máximo, τh , y el torque mínimo, τl , lo que se
reporta en la Tabla 1 junto con la densidad de cada compuesto medida por el método de Arquímides.
Tabla 1. Formulación de los compuestos (en phr). Se
incluyen los valores de densidad ρ, Δτ y t100, evaluados
a partir de ensayos reométricos a 433 K, y el peso
molecular entre crosslinks Mcs
Compuestos
1 2 3 4
SBR - 20 30 100
NR 100 80 70 -
t100 [min] 10,56 16,67 25,11 87,55
Δτ [Nm] 0,531 0,571 0,672 0,749
Mcs [g/mol] 8378 12373 11247 17960
ρ [g/cm 3 ] 0,937 0,943 0,949 0,968
Figura 1. Curvas reométricas 433 K
En un molde se vulcanizaron cintas y discos de cada mezcla, en una prensa a 433 K, hasta el tiempo t100 y
luego fueron enfriadas rápidamente en una mezcla de hielo y agua. Los discos, de 17mm de diámetro y
1,7mm de espesor fueron utilizados para el ensayo de hinchamiento y las cintas de (50x4,5x2)mm 3 para los
ensayos de propiedades dinámicas.
En el caso de las mezclas 70NR/30SBR también se vulcanizaron probetas a tiempos de cura t40, t60 y t80 que
son tiempos donde se alcanzó el 40 %, 60 % y 80 % del Δτ de las curvas de reómetro.
Con el fin de estimar la densidad de crosslinks en los compuestos se realizó el ensayo de hinchamiento.
Primeramente, se realizo un extracto acetónico durante 16 horas según el método ASTM D296-90 a cada
muestra. La muestra seca fue pesada una vez finalizado este extracto. Luego se la coloca en un recipiente
con 20ml de tolueno a temperatura ambiente hasta alcanzar el máximo grado de hinchamiento.
La fracción de volumen del polímero, v2m, se calcula mediante la relación
ν 2m
=
W
Wd
ρ + W
ρ
−W
ρ
[ ( ) ]
d
donde Wd y Ws son el peso de la muestra seca e hinchada y ρs la densidad del solvente (0,8669 g/cm 3 para el
tolueno).
Utilizando la ec.(1) con V1 (tolueno) = 106,29 ml/mole [10], el parámetro de interacción χ , para el sistema
NR/SBR/tolueno, estimado de la ref.[7] y los valores de v2m previamente calculados, se obtuvo el peso
molecular entre crosslinks, Mcs.
Para estudiar la cinética del proceso de hinchamiento se tomaron fotografías en forma periódica una vez
colocada la muestra en el solvente. De esas fotografías se evaluó el crecimiento del diámetro y espesor de la
probeta y se calculó el cambio relativo de volumen durante el ensayo de hinchamiento. En la Figura 2 se
puede observar la muestra de composición 70NR/30SBR al inicio y al final del proceso luego de
aproximadamente 48hs.
Se midió tangente de pérdida, tan δ, utilizando un péndulo de torsión forzado subresonante en atmosfera de
He a 0.2 Torr. La amplitud de deformación fue de 5 10 -5 , a fin de garantizar una conducta viscoelástica
lineal. Se realizaron dos tipos de evaluaciones: la primera a una frecuencia de 1 Hz con una rampa de
temperatura de 0.5 K/min entre 90 K y 290 K; luego se realizaron ensayos entre 0.01 Hz a 20 Hz a
temperatura constante en el rango entre 210 K y 232 K. Los datos experimentales de tan δ vs. temperatura se
1579
s
d
s
(2)