Evaluation of lignin as stabilizer in vulcanized natural rubber formulations

Evaluación de la lignina como estabilizante en formulaciones de caucho natural vulcanizado

En este estudio se evaluó el uso de lignina de eucalipto como estabilizante en combinación con otros estabilizantes en un elastómero vulcanizado a base de caucho natural. Los estabilizantes ensayados fueron 6PPD (N-1,3-dimetil-butil-N-fenil-p-fenilendiamina), TMQ (2,2,4-trimetilquinolina oligomerizada), cera de parafina y lignina de eucalipto. A intervalos de tiempo predeterminados, se tomaron muestras en condiciones de envejecimiento y se determinaron las propiedades mecánicas y el contenido de aditivos. La muestra con una combinación de cera y lignina en la misma formulación mostró la mayor resistencia a la degradación oxidativa. En las muestras con un solo estabilizante, el ensayo de migración indicó una mayor difusión de la lignina a la superficie. Las muestras expuestas al envejecimiento termo-oxidativo mostraron mayor pérdida en las propiedades mecánicas de resistencia al desgarro y consumo de 6PPD. En el envejecimiento acelerado con ozono, todas mostraron un comportamiento más resistente al envejecimiento. Concluimos que la lignina puede utilizarse como sustituto de los estabilizantes sintéticos, sin perjudicar las prestaciones de los compuestos de caucho natural.

INTRODUCCIÓN

Las propiedades del caucho natural (NR), derivado del látex extraído del árbol Hevea brasiliensis, son muy valoradas en diversas aplicaciones debido a su excelente rendimiento mecánico dinámico tras la vulcanización. Sin embargo, el NR es susceptible al envejecimiento acelerado, debido principalmente a su cadena polimérica altamente insaturada y a su vulnerabilidad al calor, el oxígeno, el ozono y la luz solar.

El deterioro de los compuestos de caucho en servicio a menudo conduce a la fractura por fatiga mecánica, normalmente iniciada por grietas superficiales. La interacción con factores ambientales como el ozono, el calor y el oxígeno agrava esta degradación, especialmente cuando el caucho está sometido a tensión o esfuerzo. Los cauchos con enlaces insaturados cerca de la superficie son especialmente propensos a la degradación, ya que estos enlaces son más susceptibles a los agentes externos.

El proceso de degradación puede implicar la escisión molecular, que da lugar a la formación de cadenas poliméricas más pequeñas y a un mayor número de extremos de cadena, lo que conduce a la generación de especies reactivas como los radicales libres. Comprender estos mecanismos de degradación es crucial para desarrollar estrategias que mitiguen los efectos del envejecimiento y mejoren la durabilidad de los productos de caucho natural.

El envejecimiento oxidativo de los elastómeros es un reto importante en la tecnología de los compuestos de caucho.