Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
UN ESTUDIO CALORIMÉTRICO ACERCA DE LA INFLUENCIA DE LA CARGA
SOBRE LA REACCIÓN DE CURADO EN COMPUESTOS PARTICULADOS DE MATRIZ
EPOXY
S. Tognana (1) , W. Salgueiro (1) y A. Somoza (1,2)
(1) IFIMAT - Facultad de Ciencias Exactas - UNCentro
Pinto 399, (B7000GHG) Tandil, Argentina.
(2) CIC-PBA, Calle 526 entre 10 y 11, (1900) La Plata, Argentina.
E-mail (autor de contacto): stognana@exa.unicen.edu.ar
RESUMEN
Se presenta un estudio de la reacción de curado en polímeros epoxy y en compuestos particulados de matriz
epoxy usando como técnica experimental la calorimetría diferencial de barrido. Las muestras estudiadas se
prepararon usando un sistema DGEBA-anhídrido MTHPA-amina terciaria como matriz del compuesto y
como carga partículas de aluminio. Los barridos en temperatura se efectuaron sobre el polímero blanco sin
curar y en mezclas sin curar de los compuestos cargados con dos proporciones en volumen de partículas.
De los termogramas obtenidos se estudió la cinética de reacción del polímero durante un curado no
isotérmico y se calcularon los parámetros característicos usados para describir el proceso. Se analizaron
estos resultados en términos de la dependencia de los mismos con la proporción de carga y la posible
influencia de la carga sobre la reacción.
Palabras clave: epoxy, compuestos, curado, calorimetría.
1. INTRODUCCIÓN
Las resinas epoxy se usan frecuentemente como matriz en materiales compuestos con diferente tipo de
cargas; por ello resulta de sumo interés, tanto desde el punto de vista de las aplicaciones industriales como
desde el punto de vista académico, conocer cómo el agregado de la fase carga puede afectar el proceso de
curado del compuesto [1,2].
El curado de las resinas epoxy en sistemas DGEBA–anhídrido iniciado con aminas terciarias se ha estudiado
con el objetivo de comprender la cinética del proceso [3-6]. A tal fin, entre otras técnicas experimentales, se
ha usado la calorimetría diferencial de barrido (DSC), realizándose experimentos isotérmicos y dinámicos. A
los efectos de discutir los resultados obtenidos de los experimentos mencionados se han utilizado cinéticas de
reacción de primer orden; sin embargo, se ha encontrado que para ello deben usarse energías de activación
que difieren considerablemente entre sí [7]. Las diferencias observadas en las energías de activación revelan
la necesidad de considerar una cinética más compleja para describir el proceso de curado. En efecto, para
discutir las discrepancias entre los resultados de los experimentos dinámicos y los isotérmicos, Riccardi et al.
[5] propusieron un modelo simple: si se denominan I e I* a las formas inactiva y activa del iniciador,
respectivamente, las mismas pueden transformarse una en otra por medio de una reacción reversible con
constantes k1 y k –1, la cual se puede esquematizar como:
y si en la reacción se considera un monómero (M) compuesto por una unidad epoxy y una unidad anhídrido,
entonces, la adición de un monómero a la cadena se representa como:
I
k1
I I*
k-1
k
p
+ M ⎯⎯→
I *
+ M
(1)
* (2)
A partir de las reacciones mostradas, se pueden formular las siguientes ecuaciones:
β
= k − k1
+ k
dt
d (3)
1 ( −1
1602
) β