Estudio de la microestructura y su influencia en propiedades físicas del caucho polibutadieno y caucho poliisopreno reticulado con peróxido - Rodríguez Garraza, Ana Lucía (2015)
El objetivo de la presente investigación es analizar las relajaciones estructurales que seproducen en caucho polibutadieno (BR) y en caucho cis-poliisopreno (IR), cuando se encuentranreticulados mediante un proceso de curado con peróxido de dicumilo como agente reticulante. Las propiedades de los compuestos vulcanizados dependen principalmente de lamicroestructura del polímero sin curar, de la formulación del compuesto y de las condiciones decura, debido a que éstas determinan la estructura de red formada durante el proceso devulcanización. En esta tesis, se estudiaron tres polibutadienos de diferente estructura molecular (97% decontenido cis, 37 % de contenido cis y 70% de contenido vinilo) y un caucho cis-poliisopreno. Conla finalidad de lograr materiales con diversas estructuras de red se prepararon compuestos conconcentraciones de peróxido de dicumilo entre 0.25 y 4.00 phr (partes por cien de caucho), loscuales fueron vulcanizados entre 150°C y 180°C, que son temperaturas normalmente empleadas enprocesos tecnológicos que involucran este tipo de elastómeros. Mediante ensayos reométricos secaracterizó el proceso de vulcanización. Las propiedades mecánicas de los cauchos reticulados dependen fuertemente de la densidadde entrecruzamientos (crosslink) generados en la vulcanización. Para estimar la densidad de entrecruzamientos se utilizó la técnica de hinchamiento en solvente y el formalismo de Flory-Rehner. Al usar este formalismo, es necesario contar con el valor correcto del parámetro deinteracción polímero/solvente χ, el cual se calculó para cada uno de los sistemas caucho/tolueno. Latécnica de hinchamiento en solvente también fue empleada para estudiar la difusión de tolueno enel material reticulado. Los estudios de densidad de entrecruzamiento se complementaron conexperimentos de RMN de doble coherencia cuántica, que permitieron caracterizar la distribuciónespacial de la densidad de entrecruzamientos. Por otro lado, se efectuaron estudios de espectroscopía infrarroja con los que se determinaronlas variaciones que se producen en la composición isomérica (cis, trans, vinilo) de los BR durante lavulcanización, y a partir de esto se caracterizaron los mecanismos que operan durante este proceso. También se estudiaron las propiedades térmicas de cada compuesto por calorimetríadiferencial de barrido. Las variaciones en la temperatura de transición vítrea y la cristalización seanalizaron en función de la densidad de entrecruzamientos para cada uno de los elastómeros. Utilizando espectroscopía de aniquilación de positrones se determinó el volumen libre de losmateriales vulcanizados con la finalidad de obtener correlaciones con la respectiva densidad de entrecruzamiento. Finalmente, se analizaron las relajaciones estructurales mediante espectroscopía dieléctricade banda ancha. En particular, para el BR, se analizó la influencia de la reticulación y de lacomposición isomérica en los procesos de relajación α y β. Para el caso del IR, se estudió el efectode la reticulación en la relajación α y el modo normal. El análisis integral de los resultados obtenidos permitieron caracterizar exhaustivamente laestructura de red de cada uno de los compuestos vulcanizados y de esta manera establecer unvínculo microestructura-propiedades dieléctricas para estos sistemas. Esta información intentaaportar una visión más amplia en cuanto al entendimiento del comportamiento de los elastómeros BR e IR vulcanizados y sus propiedades.