Descubierta de la vulcanización

Introducción

Ya lo platicamos que, en la civilización Olmeca, ver “Los primeros materiales poliméricos”, que vivió en el sur del actual México, en el período entre 1800 y 150 a. C., ya se utilizaba el caucho natural, supuestamente “vulcanizado”, por una mezcla de látex de la savia, muy rica en azufre, de la planta Ipomoea alba, llamada “flor de luna”, “amole” o “sak p’uul” en maya, y con un proceso químico similar a la que se descubrió 3500 años más tarde. La palabra “Olmeca” significa en dialecto náhuatl, del mexica, “pueblo del caucho”.

En 1834, de manera independiente, el alemán Friederich Ludersdorfe y el americano Nathaniel Hayward verificaron que la adición de azufre al caucho lo cambiaban a menos pegajoso, cuando se lo calentaba. Todavía, la verdadera influencia del calor en el caucho mezclado con azufre fue, accidentalmente, descubierta por el norte americano Charles Goodyear en 1839, fenómeno a que le dio el nombre de Vulcanización, por su amigo William Brockeden, la palabra Vulcanización es derivada de Vulcano, dios del fuego en la mitología romana. Este descubrimiento fue también reivindicado por el inglés Thomas Hancock, que en 1843 registra una patente semejante a la de Charles Goodyear.

¿Pero al fin y al cabo en qué consiste la vulcanización?

 El caucho natural es un polímero natural constituido por unidades de isopreno (C₅H₈), de la cual existen dos isómeros, el cis y el trans (Figura 5).

El caucho natural es constituido esencialmente por la variante cis. La configuración del polímero natural es la siguiente (Figura 6).

En esta cadena hidrocarbonada (en la figura los átomos de color gris oscuro) existe, por acá unidad monomérica, un enlace doble C=C que es susceptible de ser separada. Cuando se somete a la acción del calor la mezcla de caucho natural con azufre, los átomos de azufre atacan ese enlace doble y establecen, mediante enlaces de tipo covalente, puentes de átomos de azufre entre las cadenas moleculares del polímero, creando una verdadera red tridimensional (Figura 7). El azufre ocupa el puesto de agente de vulcanización.

Físicamente el fenómeno que acurre tiene el siguiente significado: antes de la reacción con el azufre, las moléculas de caucho se pueden mover libremente y es tanto más fácil cuanto más elevada sea la temperatura, si se deforma el caucho, él se va a mantener con la deformación después de terminada la fuerza que la provocó (Figura 8).

Si el caucho está vulcanizado, las cadenas moleculares no tienen el mismo grado de libertad, pues los enlaces establecidos por los átomos de azufre restringen sus movimientos. La maraña de cadenas moleculares se puede deformar, pero luego se regresa terminada la fuerza, las cadenas tienden a ocupar, muy aproximadamente sus posiciones iniciales (Figura 9).

Entonces, se puede decir que la vulcanización se traduce, en la práctica, en el paso del caucho de un estado plástico a un estado elástico. Es este estado elástico, en realidad, la importante característica del caucho vulcanizado.