Vulcanizacion: El Proceso Quimico Que Transformo a los Elastomers en Materiales Duraderos , Esquemas y mapas conceptuales de Termodinámica de Materiales

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INTRODUCCION

La vulcanización es un proceso químico para la conversión del caucho o polímeros relacionados en materiales más duraderos a través de la adición de azufre u otros equivalentes "curativos". Estos aditivos modifican el polímero mediante la formación de enlaces cruzados (puentes) entre las distintas cadenas de polímeros. El material vulcanizado es menos pegajoso y tiene propiedades mecánicas superiores. Una amplia gama de productos se fabrica con caucho vulcanizado incluidos los neumáticos, suelas de zapatos, mangueras y discos de hockey. Se dice que fue descubierto por Charles Goodyear en 1839 por accidente, al volcar un recipiente de azufre y caucho encima de una estufa. Esta mezcla se endureció y se volvió impermeable, a la que llamó vulcanización en honor al dios Vulcano (Dios romano del fuego). Sin embargo, hay estudios que demuestran que un proceso similar a la vulcanización, pero basado en el uso de materiales orgánicos (savias y otros extractos de plantas) fue utilizado por la Cultura Olmeca 3.500 años antes para hacer pelotas de hule destinadas a un juego ritual

movimientos de flexión del artículo de caucho, por ejemplo, el movimiento de una pared lateral de un neumático en funcionamiento. Sin buenas propiedades de flexión estos movimientos forman rápidamente grietas y, en última instancia, hacen que el artículo de goma se quiebre.

Métodos de Vulcanización

El método económicamente más importante (vulcanización de neumáticos) utiliza alta presión y temperatura. Una temperatura de vulcanización típica de un neumático es de 10 minutos a 170°C. Este tipo de vulcanización utiliza el denominado moldeo por compresión. El artículo de goma es forzado a adoptar la forma del molde. Otros métodos, por ejemplo, para hacer perfiles para puertas de automóviles, usa la vulcanización por aire caliente o vulcanización por calentamiento por microondas (ambos son procesos continuos). Hay varios tipos de sistemas de curado de uso común en cauchos. Entre ellos: Vulcanización por azufre Por mucho, los métodos más comunes de vulcanización dependen del azufre. El azufre, por sí mismo, es un agente de vulcanización lento y no vulcaniza poliolefinas sintéticas. Incluso con caucho natural, grandes cantidades de azufre, así como altas temperaturas y largos períodos de calentamiento son necesarios y se obtiene una eficiencia de entrecruzamiento insatisfactorio con propiedades de resistencia y de envejecimiento insuficiente. Sólo con acelerantes de vulcanización se puede lograr la calidad adecuada. La multiplicidad de los efectos de vulcanización demandados, no se puede lograr con un compuesto universal. Son necesarios un gran número de aditivos diversos, que comprenden el "paquete de cura" o sistema de vulcanización. Se usa en una concentración de 1 a 3 por, los métodos para la vulcanización pueden ser

• Azufre solo
• Azufre convencional o con aceleradores

• Baja cantidad de azufre y aceleradores
• Sistema de donador de azufre El paquete de cura, en un compuesto de goma típico, consiste en azufre junto con una variedad de compuestos que modifican la cinética de reticulación y estabilizan el producto final. Estos aditivos incluyen aceleradores, activadores, como el óxido de zinc y el ácido esteárico (para solubilizar el óxido metálico) y anti degradantes. Los aceleradores y activadores son catalizadores. Un nivel adicional de control se consigue retrasando la vulcanización, con agentes inhibidores, hasta un tiempo óptimo y con la temperatura. Los anti degradantes se utilizan para impedir la degradación del producto vulcanizado por el calor, oxígeno y ozono. Vulcanización con peróxido Los peróxidos orgánicos son utilizados en la vulcanización de varios polímeros. Presenta la ventaja de poder producir también entrecruzamientos en polímeros que no presentan dobles enlaces carbono - carbono por lo que son ampliamente utilizados en los cauchos de etileno-polipropileno (EPM). Para poder realizar un curado con azufre a los cauchos etileno-polipropileno se les adiciona un tercer monómero con insaturación (EPDM), un dieno como por ejemplo el norboneno. Los polímeros se entrecruzan con peróxidos en aplicaciones donde se demanda el mejor comportamiento frente al envejecimiento a altas temperaturas con una baja deformación remanente por compresión. Los enlaces carbono-carbono que se forman son térmicamente más estables que los entrecruzamientos que contienen átomos de azufre, generados por vulcanización convencional en sistemas de vulcanización basados en azufre y donadores de azufre. Sin embargo, el entrecruzamiento con peróxido requiere que se preste especial atención a la selección de los ingredientes de la mezcla. Materiales como los plastificantes, los aceites, y materiales ácidos como las sílices y las arcillas floculadas restan valor a la eficacia del entrecruzamiento al competir con el polímero por los radicales libres producidos por los peróxidos. Los

Referencias

M. (n.d.). Vulcanización. Tecnología De Los Plásticos. https://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2012/01/vulcanizacion.html Santa Fe UTN, F. R. (2023, February 10). II Jornadas de Enseñanza de Materias Básicas - JEMB 2022. AJEA , 18. https://doi.org/10.33414/ajea.1157. https://visnik.dduvs.in.ua/wp-content/uploads/2023/10/3/nv_3- 2023 - 63 - 67.pdf. (2023, September 28). Naukovyy Visnyk Dnipropetrovs Kogo Derzhavnogo Universytety Vnutrishnikh Sprav , 3. https://doi.org/10.31733/2078- 3566 - 2023 - 3 - 63 - 67