Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
INFLUENCIA DE LA MICROESTRUCTURA EN LA CINÉTICA DE CURA Y EL
HINCHAMIENTO EN SOLVENTE DE POLIBUTADIENO
A.J. Marzocca (1) , A.L. Rodriguez Garraza (1) , P.Sorichetti (2) y H.O.Mosca (3)
(1) Universidad de Buenos Aires, FCEN, Dpto. de Física, LPMPyMC, Pabellón 1,
Buenos Aires (C1428EGA), Argentina
(2) Universidad de Buenos Aires, FI, Dpto. de Física, LSL, Av.Paseo Colón 850,
Buenos Aires (C1063ACV), Argentina
(3) Comisión Nacional de Energía Atómica, Av.Gra.Paz 1499, Buenos Aires (B1650KNA), Argentina
E-mail (autor de contacto): marzo@df.uba.ar
RESUMEN
El caucho polibutadieno presenta distintas configuraciones moleculares dependiendo de su proceso de
catálisis. El objetivo de este trabajo es estudiar, en los tipos con alto y medio contenido cis-1,4, la influencia
de la estructura molecular en la cinética de vulcanización a 433 K y el hinchamiento en tolueno de
compuestos vulcanizado a esa temperatura. Se estableció que el orden de reacción es más alto y la densidad
de puntos de entrecruzamientos mayor para el compuesto con mayor contenido cis 1-4. En ambos cauchos,
los mayores valores del coeficiente de difusión en tolueno fueron obtenidos en las muestras con niveles de
cura del 90 %.
Palabras clave: Polibutadieno, hinchamiento, cinética de reacción, difusión.
1. INTRODUCCIÓN
El caucho polibutadieno, BR, se utiliza en muchas aplicaciones tecnológicas, principalmente como
componente de mezclas elastoméricas vulcanizadas. Entre sus usos más destacados se incluye la
combinación con caucho natural y/o caucho estireno butadieno en neumáticos y las resinas ABS.
En compuestos elastoméricos con un sistema de cura basado en azufre y acelerante, la cinética de la reacción
de la vulcanización depende del tipo de acelerante utilizado. La cantidad y tipos de puntos de
entrecruzamientos formados son función no solamente del tiempo y temperatura del proceso de
vulcanización, sino también de la relación azufre/acelerante del compuesto. Los compuestos que contienen
TBBS (N-t-butyl-2-benzothiazole sulfenamide) como acelerante, presentan un largo tiempo de inducción en
comparación con otros acelerantes comerciales [1].
El proceso de vulcanización restringe el grado de hinchamiento (swelling) en solvente de los elastómeros,
siendo además dependiente del tipo de puntos de entrecruzamientos formados [2-5]. Esto implica un fuerte
efecto sobre el coeficiente de difusión del solvente en el caucho vulcanizado. El peso molecular entre puntos
de entrecruzamientos formados en el material se determina por medio de la relación de Flory-Rehner [6]
M
cs
ρ(
1−
2 / φ)
V
= −
ln( 1−
v ) + χv
2m
v
1/
3
1 2m
2
2m
+ v2m
donde ρ es la densidad del polímero, φ la funcionalidad de los puntos de entrecruzamientos, v2m la fracción
de volumen del polímero en equilibrio con el máximo nivel de hinchamiento en el solvente y V1 el volumen
molar del solvente. χ es un parámetro de interacción entre el polímero y el solvente.
En este trabajo presentamos resultados de la cinética de cura, a 433 K, de dos polibutadienos con diferentes
contenidos de estructura cis, trans y vinil en su cadena. La reacción de vulcanización se analizó a partir de
datos reométricos en el marco del formalismo de Kamal y Sourour [7].
Por medio de ensayos de hinchamiento en tolueno se estimó la densidad de puntos de entrecruzamientos y se
estudio la cinética de difusión del solvente a temperatura ambiente.
2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Se utilizaron dos tipos de polibutadieno comerciales: Buna CB55 NF y Buna CB25 provisto por Lanxess. El
caucho Buna CB25, catalizado por neodimio, presenta con un alto contenido de estructura cis-1,4 y gran
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