Evaluación de la vulcanización con resina fenólica del caucho nitrílico (NBR) mediante la determinación de la constante de curado

Evaluation of Phenolic Resin Vulcanization of Nitrile Rubber (NBR) throgh Determination of the Cure Constant

El proceso de curado implica reacciones con múltiples mecanismos y su investigación puede seguirse utilizando diferentes técnicas. En este trabajo se comparan dos métodos en los que se utilizan parámetros reométricos para calcular la constante de velocidad de curado (k), relacionados con el curado de caucho nitrílico con resina fenólica y teniendo como activadores policloropreno y óxido de zinc. Se utilizó un diseño experimental factorial completo (2³ + punto central) como base para preparar las formulaciones y analizar los resultados. Los resultados obtenidos identificaron la influencia de la temperatura, la cantidad de cada componente en la formulación y la idoneidad de los métodos de evaluación para el proceso de curado del caucho de nitrilo con resina fenólica.

INTRODUCCIÓN

El proceso de formación de enlaces cruzados en los cauchos puede ser promovido por diversas sustancias químicas. Cuando esta reticulación implica el uso de azufre o compuestos de azufre, el proceso se denomina vulcanización y, si se utilizan otros compuestos, también se denomina curado. Por tanto, la vulcanización o el curado han sido objeto de varios intentos de definición para encontrar la mejor manera de describir los cambios que se producen en los elastómeros durante el proceso. Mediante la vulcanización o el curado, el caucho pasa de un estado plástico a un estado predominantemente elástico, lo que provoca un aumento de las fuerzas de retracción y una disminución de la deformación permanente cuando el material se somete a tensión.

Las reacciones que intervienen en este proceso pueden ser de tipo adición, sustitución o eliminación, o una combinación de éstas. Se han utilizado diversas técnicas para investigar los mecanismos y estructuras de los cauchos vulcanizados, incluyendo el análisis químico, la resonancia magnética nuclear del carbono 13 (¹³C NMR) en estado sólido, la determinación de la constante cinética, el hinchamiento en equilibrio, la calorimetría diferencial de barrido (DSC), entre otras^[1].

En el proceso de reticulación intervienen numerosos aditivos, además de los agentes vulcanizantes o de curado, que participan eficazmente en la reticulación tridimensional, cada uno con una función específica. Los aceleradores reducen el tiempo de vulcanización al aumentar la velocidad de la reacción entre el azufre y el caucho^[2]. Los sistemas de activación, normalmente compuestos por óxidos metálicos y ácidos grasos para la vulcanización con azufre y óxidos metálicos y donantes de cloro para el curado con resina fenólica, aumentan la eficacia de la reacción de reticulación, es decir, incrementan la formación de reticulaciones para la misma cantidad de agentes vulcanizantes o de curado [3].