Efecto de la hibridación de montmorillonita y celulosa II en las propiedades mecánicas de nanocompuestos de caucho natural

Effect of Montmorillonite and Cellulose II Hybridization on Mechanical Properties of Natural Rubber Nanocomposites

Se obtuvieron nanocompuestos híbridos de caucho natural (NR), arcilla (MMT) y celulosa II (CEL II) con látex elastomérico, xantato de celulosa y suspensión acuosa de la arcilla. El contenido de MMT varió de 1 a 5 phr (por cien de resina) mientras que la celulosa II se mantuvo en 15 phr. La formación de nanocompuestos a partir de la coagulación del látex de caucho natural y la suspensión acuosa de MMT, en presencia y ausencia de xantato de celulosa, se confirmó mediante microscopía electrónica de transmisión (MET), demostrando así la eficacia de la técnica empleada. Además de la investigación por TEM, se estudiaron todas las composiciones con mediciones de la viscosidad de Mooney y de las propiedades mecánicas y de relajación. La adición de MMT mejoró las propiedades mecánicas, provocando un aumento de la viscosidad de Mooney y una reducción de la capacidad de relajación, lo que indica una buena interacción entre el MMT y el sistema NR/CEL II.

INTRODUCCIÓN

El caucho natural es un polímero con propiedades que no se reproducen técnicamente en los elastómeros sintéticos. Es fácil de recuperar rápidamente tras el cese de la deformación, su capacidad para soportar la aplicación de altos niveles de carga debido a su elasticidad, alta resistencia a la abrasión y al impacto y alta resistencia a los choques térmicos hacen del caucho natural un elastómero con un comportamiento peculiar, que además es de gran demanda industrial y comercial, donde los neumáticos son los principales representantes comerciales. Las cargas se añaden a la matriz elastomérica para promover el refuerzo, siendo el negro de humo y la sílice los más utilizados comercialmente. Con la llegada de la nanotecnología, la incorporación de otras sustancias ha permitido mejorar propiedades de las matrices poliméricas. Debido al tamaño nanométrico de las partículas de relleno dispersas en las matrices, los nanocomposites desarrollan comportamientos particulares y altas propiedades en comparación con compuestos tradicionales. 

El tamaño máximo de las partículas presentes en los materiales nanoestructurados es de 100 nm. Esto permite incorporar nanorrellenos en cantidades relativamente pequeñas para obtener un buen rendimiento estructural. La adición de rellenos inorgánicos de refuerzo al sistema polimérico da lugar a la formación de composites híbridos. El término híbrido proviene del griego hybris, que significa mezcla o asociación de especies o sustancias diferentes. El uso de minerales de arcilla como relleno de refuerzo para formar compuestos híbridos tiene ventajas como una alta resistencia química y mecánica y estabilidad térmica. En este tipo de material híbrido, propiedades como alta resistencia mecánica y dureza, y menor permeabilidad se consiguen utilizando una menor cantidad de material inorgánico que en los compuestos poliméricos convencionales con relleno.