Propiedades mecánicas y dinámicas de compuestos de caucho cloropreno con negro de humo

Mechanical and Dynamic Mechanical Properties of Chloroprene Rubber Compositions with Carbon Black

Utilizadas a menudo en composiciones elastoméricas, las cargas pueden clasificarse, en función de sus prestaciones mecánicas, como cargas reforzantes o no reforzantes. El negro de carbón es la carga de refuerzo más utilizada en las composiciones de caucho, bien por las excelentes propiedades que confiere al artículo de caucho, bien por su bajo coste y fácil procesamiento. Cuando se añaden a sistemas poliméricos, se sabe que las cargas provocan un cambio considerable en ambos módulos dinámicos, viscoso (E") y elástico (E), y también en el factor de pérdida (tan δ), que es la relación entre esos dos parámetros. En este trabajo se investigaron las propiedades mecánicas y dinámicas de composiciones de caucho de cloropreno (CR) con negro de humo (CB). El contenido de relleno varió de 0 a 45 phr. La composición que contenía 40 phr de negro de humo mostró el mejor conjunto de resultados.

INTRODUCCIÓN

El policloropreno fue el primer elastómero sintético comercializado en 1932 y rápidamente se estableció como un material importante, primero en Estados Unidos, su país de origen, y pronto en todo el mundo. Se hizo conocido por el nombre genérico de Neoprene®, el nombre comercial del producto fabricado por Du Pont. Las principales propiedades de este elastómero son: buena resistencia al aceite, al calor, a la llama, al oxígeno, al ozono y a la luz solar, alta resistencia a la tracción y a la abrasión, y alta resiliencia, similar a la del caucho natural.

Se sabe que la incorporación de cargas, como el negro de humo, aumenta el rendimiento mecánico de los elastómeros vulcanizados. El término refuerzo, en tecnología de polímeros, significa un mayor rendimiento mecánico, especialmente resistencia al desgarro, a la tracción y a la abrasión. El refuerzo causado por las cargas es más eficaz en elastómeros, y una práctica del refuerzo es el aumento de la vida útil del artefacto de caucho final. Las cargas también aumentan el módulo de elasticidad y a menudo se utilizan con este fin, siendo el negro de humo su principal representante.

Estas propiedades, aunque importantes para caracterizar elastómeros, deben complementarse con ensayos mecánicos dinámicos, que miden la deformación de los materiales cuando se aplican fuerzas periódicas. Generalmente, tanto la fuerza aplicada como la deformación resultante varían de forma sinusoidal con el tiempo. A partir de estos parámetros es posible determinar el módulo elástico y la cantidad de energía disipada en forma de calor durante la deformación del material. Normalmente, los valores elevados de amortiguamiento van acompañados de una disminución de la estabilidad dimensional; en muchas aplicaciones es importante que el polímero conserve su tamaño y forma cuando se aplican tensiones durante largos períodos de tiempo.