Tipos de vulcanización

Tipos de vulcanización

Y atuvimos la oportunidad de ver que la evolución química de los polímeros llevó a la creación de varios tipos de cauchos sintéticos.

En varios tipos de cauchos sintéticos el grado de saturación de su cadena hidrocarbonada (por ejemplo, el caucho EPT) o la existencia de otros tipos de cadenas principales (como sean los cauchos de policloropreno y de silicona, por ejemplo) llevó a la utilización de otros agentes de vulcanización distintos del azufre. Los agentes vulcanizantes más utilizados, además del azufre, son óxidos metálicos (óxido de zinc u óxido de plomo) y los peróxidos orgánicos (peróxido de dicumilo o peróxido de dibenzoílo, por ejemplo).

El tipo de polímero utilizado y el tipo de agente de vulcanización desempeñan un importante papel en el grado de resistencia al envejecimiento (resistencia a la acción degradativa provocada por el oxígeno, ozono, luz solar, calor, etc.) del caucho vulcanizado. Esa resistencia tiene, de hecho, que ver con el tipo de enlaces (cross-links) creadas en el caucho. Veamos:

Vulcanización con Azufre

Hemos dicho que el tipo de enlace tiene la forma como de un puente de átomos de azufre. El número de átomos de azufre es variable: un átomo, dos átomos y más de dos átomos, correspondiendo respectivamente a las designadas: vulcanización eficiente (EV), vulcanización semi eficiente (SEV o semi EV) y vulcanización convencional (CV) (Figura 11).

La estabilidad de estos enlaces no es la misma, una vez que, cuanto mayor sea el número de átomos de azufre mayor es la facilidad de ruptura de esos enlaces en el proceso de envejecimiento, por ejemplo. Esto tiene que ver con la energía de enlace de los átomos, como se puede ver en la Tabla 1. El mecanismo de vulcanización con azufre sigue no siendo muy bien conocido. Existen dos teorías: la de la formación de radicales libres y la de la formación de compuestos intermedios de naturaleza iónica.

Vulcanización con óxidos metálicos

En el caso de polímeros halogenados, como el policloropreno, clorobutilo o bromobutilo, el agente de vulcanización es, por lo general, el óxido de zinc. El óxido de zinc reacciona con el halógeno, formando el haluro de zinc y el átomo de oxígeno establece el puente entre los átomos de carbono. En el caso del policloropreno, por ejemplo, la reacción de vulcanización se traduce en lo siguiente (Figura 12):

Como se puede verificar en la Tabla 1, la energía del enlace entre el átomo de carbono y el de oxígeno es alta, aunque no tan buena como la energía de enlace entre átomos de carbono, pero é muy superior a la energía de enlace entre átomos de carbono y azufre o entre los átomos d azufre. Esto aclara las buenas propiedades del caucho de policloropreno con relación al envejecimiento, cuando comparado con el caucho natural y el caucho de estireno-butadieno.

Vulcanización con peróxidos orgânicos

Los peróxidos orgánicos se utilizan preferencialmente como agente de vulcanización en cauchos con la cadena hidrocarbonada principal saturada o con cadenas principales de otro tipo (cadenas de siloxano, en el caso de caucho de silicona), aunque también se puedan utilizar en la vulcanización de los cauchos convencionales (NR, SBR, NBR, EPDM, etc.).

La vulcanización con peróxidos se explica por un mecanismo que involucra la formación de radicales libres, de acuerdo con el esquema presentado en la Figura 13.