Volumen II - SAM

Analizando la información reportada en la Tabla 1, se observa que H0 disminuye monótonamente a medida
que φ aumenta. Por otra parte, se desprende que el calor total normalizado Hepoxy en los compuestos crece
respecto al valor de H0. Se puede señalar, además, que en el caso de la muestra con una carga del 9%, el
valor de Hepoxy prácticamente no difiere del obtenido para la muestra sin carga. De lo expuesto, podría
concluirse que las partículas contenidas en los compuestos actuarían como fuentes/sumideros de calor. En tal
sentido, la transmisión de calor hacia el polímero se vería modificada en la superficie de las inclusiones
pudiendo conducir a un entrecruzamiento diferente en esa zona respecto del correspondiente al epoxy sin
carga. Por otra parte, cabe acotar que la temperatura para la cual el calor de la reacción alcanza el máximo no
se modifica sustancialmente cuando crece el contenido de carga de aluminio.
Flujo de calor
Epoxy + 9% Al
Epoxy + 17% Al
0.1 mW/g
Epoxy puro
360 380 400 420 440 460 480
Temperatura (K)
Figura 1. Termogramas para muestras sin
curar de epoxy y compuestos cargados con
9% y 17% de partículas de aluminio.
Es posible analizar la información obtenida sobre la base de dos tipos de procesos operativos de interacción
entre los monómeros de la matriz y la inclusión: interacción de tipo física o química. Respecto a las
interacciones que no son del tipo químico y que, por lo tanto se producen con cargas químicamente inertes,
se ha reportado una disminución del calor de reacción, la cual fue atribuida a que la carga absorbe los
monómeros en su superficie, afectando la estequiometría de la red, y pudiendo llegar a crear impedimentos
estéricos en la formación de dicha red [7]. Por el contrario, si la superficie de la carga puede ser
químicamente incorporada a la red, entonces la misma estaría contribuyendo al incremento del calor total de
la reacción con respecto al calor total correspondiente al compuesto con carga inerte. En tal sentido, se
podría concluir que los resultados correspondientes al calor de reacción presentados en la Tabla 1 no se
deben a una interacción química con la superficie de la partícula sino a la modificación en la formación de la
red y a que la misma no es homogénea (i.e. interacción física). Refuerza este argumento el hecho que no se
modifique sustancialmente la posición del pico exotérmico que podría considerarse como un indicio de que
la carga es químicamente inerte.
Acerca de la energía de activación.
Tabla 1. Temperatura del pico exotérmico, calor de curado,
calor de curado normalizado a la proporción de epoxy y
energía aparente de activación, para muestras sin curar de
epoxy y compuestos cargados con 9% y 17% de partículas de
aluminio (Ver texto).
φ TP (K) H0 (J/g) Hepoxy (J/g) Ea (kJ/mol)
0% 441 147 147 97.9
9% 440.2 131 144 102.1
17% 440.8 103 124 107.2
En la literatura [8,9], se reportan análisis de la cinética de la reacción de sistemas epoxy usando el
denominado método de Barret. Se ha obtenido así, por ejemplo, la constante de la velocidad de reacción y
asimismo se han realizado inferencias acerca de los puntos de gelación y de vitrificación de polímeros.
Específicamente, la velocidad de reacción efectiva k se describe mediante la relación:
⎛⎛
dα
⎞ 1 ⎞ ⎛ dH ⎞ Ea
k
= A −
dt
⎜
⎛ ⎞ 1
ln( ) = ln⎜⎜
⎟ ⎟ = ln ⎜ ⎟
dt H H ⎟ ln
⎝⎝
⎠1
−α
⎠ ⎝⎝
⎠ 0 − ⎠ RT
siendo H el calor perdido por la reacción al tiempo t y donde se puede observar que la velocidad de reacción
es un proceso térmicamente activado, cuya energía aparente de activación Ea se obtiene de la pendiente del
gráfico de Arrhenius y en donde A es un factor de frecuencia y T la temperatura absoluta.
En el presente trabajo se usó, como una primera aproximación, la ecuación (11) para analizar la cinética de la
reacción en las muestras estudiadas. A tal efecto, de los termogramas obtenidos se calculó ln k, el cual se
representa en la Figura 2.a) en función de 1/T (y en función de T), observándose un comportamiento lineal en
el rango que va desde 0.0026 a 0.0022 K -1 (de 380 a 450 K). A efectos de un mejor análisis de los resultados
DSC, en la Figura 2.b) se representa también ln k en función del grado de conversión α.
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