Nitrile Rubber – Based Nanocomposites Prepared by Melt Mixing: Effect of the Mixing Parameters on Mechanical, Dynamic-Mechanical and Creep Behavior

Nanocompuestos a base de caucho nitrílico preparados por mezcla fundida: Efecto de los parámetros de mezcla sobre el comportamiento mecánico, dinámico-mecánico y de fluencia

Se prepararon nanocompuestos constituidos por una matriz de caucho nitrílico y Cloisite 15A (OC15A) como organoarcilla mediante mezcla fundida y curado con el sistema m-fenileno-bis-maleimida (BMI)/peróxido de dicumilo (DCP). Se evaluó el efecto de los parámetros de mezclado sobre la dispersión de la arcilla, incluyendo la temperatura y el tiempo de mezclado, y la velocidad del rotor del mezclador interno. La organoarcilla aceleró eficazmente la reacción de vulcanización del NBR, lo que se atribuyó a la presencia de la sal de alquilamonio como intercalante. Todos los nanocompuestos mostraron mejores propiedades de tracción, lo que indica una buena acción reforzante de la arcilla. Además, la resistencia a la fluencia se redujo sustancialmente con la incorporación de la arcilla. Los estudios de difracción de rayos X mostraron la presencia de población de arcilla intercalada y desintercalada. Los parámetros de mezclado no tuvieron un efecto importante sobre la dispersión de la arcilla y las propiedades de los nanocompuestos NBR-arcilla, excepto en el comportamiento a la fluencia.

INTRODUCCIÓN

Los nanocompuestos poliméricos basados en silicatos estratificados han surgido como un área muy prometedora y han atraído un gran interés de la academia y la industria debido a la mejora de las propiedades mecánicas, térmicas y de barrera que pueden conseguirse añadiendo una baja cantidad de relleno. Estas excelentes propiedades se deben a la superficie, la elevada relación de aspecto y la alta capacidad de intercambio catiónico, principalmente cuando estos silicatos estratificados pertenecen al grupo de las arcillas esmectitas (por ejemplo, montmorillonita, bentonita, hectorita, etc.). Esta última característica es de suma importancia para el desarrollo de nanocompuestos polímero-arcilla bien dispersos, ya que los cationes presentes de forma natural en las capas intermedias de estos silicatos se sustituyen fácilmente por cationes de alquilamonio con una larga cadena de hidrocarburos alifáticos, lo que mejora la compatibilidad entre la arcilla organofílica y la matriz polimérica.

A menudo, los materiales de caucho se mezclan con cargas (p. ej., negro de carbón o sílice) para mejorar el módulo, la resistencia a la tracción y otras propiedades importantes. La cantidad de estas cargas convencionales para conseguir un buen rendimiento mecánico es muy elevada (entre 30 y 40 phr), lo que afecta a la procesabilidad. El uso de nanoarcillas bien dispersas en mezclas de caucho es interesante porque se puede conseguir el refuerzo deseado sin sacrificar procesamiento y propiedades mecánicas. De hecho, la presencia de arcilla dio lugar a una disminución de la viscosidad de cizallamiento en algunos casos.