Propiedades mecánicas y de inflamabilidad de composiciones de caucho EPDM (terpolímero de etileno-propileno) rellenas de negro de humo e hidróxido de aluminio

Mechanical and flammability properties of EPDM (ethylene-propylene terpolymer) rubber compositions filled with carbon black and aluminum hydroxide

Se evaluaron composiciones de EPDM rellenas con mezclas de hidróxido de aluminio (ATH) y negro de humo para aplicaciones eléctricas. El hidróxido de aluminio, conocido por sus características de ignifugación, es una carga semireforzante y, en este sentido, es incapaz de impartir el nivel de refuerzo necesario para diversas aplicaciones. Así, para tener en el mismo artefacto las propiedades de no inflamabilidad junto con un alto rendimiento mecánico, se ha utilizado también el negro de humo, la carga de refuerzo más utilizada. La elección del EPDM se justifica por la disponibilidad de este polímero en el mercado brasileño, aliada a sus características de aceptar grandes cantidades de relleno y a su carácter químico apolar, requisito básico para aplicación en aislamiento eléctrico. Para cumplir las Normas Técnicas Brasileñas - ABNT, se realizaron ensayos mecánicos y de inflamabilidad con el fin de averiguar las cantidades relativas de las dos cargas que proporcionarían el mejor equilibrio de propiedades. Se necesitan cantidades de hasta 160 phr de hidróxido de aluminio para conseguir una buena resistencia a la llama.

INTRODUCCIÓN

Las propiedades mecánicas de los sistemas poliméricos se encuentran entre las más importantes a la hora de considerar determinadas aplicaciones. Esto se debe al hecho de que, para cualquier condición real de trabajo, propiedades como la resistencia a la tracción, el módulo, el alargamiento a la rotura y la resistencia al impacto son necesarias a la hora de seleccionar un material polimérico[1-7]. Una fuente de información sobre el comportamiento de los materiales es el estudio de las variaciones de las propiedades durante el proceso de envejecimiento. Este tipo de estudio se ha llevado a cabo en relación con las propiedades mecánicas de diversos cauchos reforzados, pero con menor frecuencia en el caso de las composiciones de EPDM[8-11], lo que puede justificarse por la estructura molecular de este elastómero. La combinación de propiedades, como una excelente resistencia a la degradación, buena resistencia química y excelentes propiedades eléctricas[12-15] ha fomentado el uso de este elastómero en composiciones para aislantes eléctricos, en hilos y cables de baja y media tensión (hasta 35 kV)[12,13,16-18]. En el caso de aplicaciones a la intemperie, los materiales deben tener propiedades eléctricas y resistencia mecánica para soportar ataques físicos y estabilidad frente a la degradación ambiental.

El envejecimiento de los materiales poliméricos puede deberse a la oxidación, la exposición a los rayos UV o la pérdida gradual de plastificante u otros aditivos de bajo peso molecular[19-27]. El efecto del envejecimiento sobre las propiedades eléctricas de los polímeros reforzados con negro de humo es muy pequeño a temperaturas ordinarias, pero a altas temperaturas el efecto sobre la conducción eléctrica puede ser considerable en plásticos y cauchos[22,26,28-32].