Vulcanizacion

Objetivos
El objetivo de la práctica es conocer la curva de vulcanización de un elastómero a parte de medir la dureza Shore de las muestras vulcanizadas y relacionar la dureza con la estructura del vulcanizado.
Fundamento Teórico

Los polímeros son macromoléculas formadas por la repetición de pequeñas entidades denominadas monómeros unidas mediante enlaces covalentes. Estas cadenas estáncompuestas básicamente de átomos de carbono e hidrógeno aunque pueden contener también átomos de oxígeno, azufre, nitrógeno o halógenos. La propiedad más característica de los polímeros es la elevada resistencia mecánica por la atracción de las diferentes cadenas poliméricas entre ellas. Estas fuerzas de atracción intermoleculares se modifican con la composición del polímero y existen de diversostipos. Según su respuesta mecánica a los esfuerzos éstos se pueden clasificar como termoplásticos, termoestables y elastómeros.

Termoplásticos
Son un tipo de polímero de alto peso molecular que a temperatura ambiente son deformables, al calentarlos se derriten y al enfriarlos se endurecen. Este comportamiento permite que sea un tipo de polímero fácil de deformar. Además estos polímeros presentancomo enlaces, fuerzas de Van der Waals, interacciones fuertes dipolo-dipolo y puentes de hidrógeno, lo que permite que la rotura de enlaces sea sencilla. Se podría decir que son materiales ligeros, de baja resistencia y poco rígidos. Ejemplos de polímeros termoplásticos pueden ser el polietileno (PE), el polipropileno (PP), el teflón (PTFE) o el policloruro de vinilo (PVC).

Termoestables
Laprincipal característica de este tipo de polímeros estriba en que las cadenas de este material forman una red tridimensional espacial con fuertes enlaces covalentes que fijan la forma del polímero y no permiten prácticamente la rotación ni la movilidad de las cadenas. Esta estructura tiene como consecuencia un aumento de la rigidez y que al calentarlos se quemen y no fluyan. Un ejemplo de polímerotermoestable puede ser la baquelita.

Elastómeros
Un elastómero es un polímero de cadenas lineales entrelazadas por enlaces covalentes, con lo que se podría decir que su estructura es una mezcla de los polímeros termoplásticos y los polímeros termoestables. La principal característica de los elastómeros es su gran elasticidad. Estos polímeros en cada ciclo de extensión y contracción absorbenenergía debido a una alta resiliencia. La resiliencia es la cantidad de energía por unidad de volumen que almacena un material al deformarse elásticamente debido a una presión externa. El caucho natural vulcanizado con el que se trabajará en esta práctica es un elastómero.
El caucho natural es un polímero que se obtiene del árbol del caucho (Hevea brasiliensis) al cual se le realiza un “sangrado”y se recoge una emulsión lechosa denominada látex. El caucho se puede obtener también sintéticamente. El caucho está formado por el monómero isopreno que forma como polímero el poliisopreno tal y como se puede ver en la siguiente imagen:

Imagen 1: isopreno y poliisopreno (caucho natural)
El proceso de vulcanización de un elastómero fue descubierto por Charles Goodyear al caer accidentalmenteun trozo de caucho tratado con azufre en el interior de una estufa caliente. Consecuentemente Goodyear se dio cuenta de un cambio en las propiedades del material. La resistencia y la elasticidad aumentaron además de transformarse la superficie pegajosa del material en una superficie suave que no se adhiere al metal.
La vulcanización se puede describir como la reacción de formación de puentesquímicos entre las diferentes cadenas poliméricas cuya finalidad es dar cohesión estructural al material (endurecerlo) y permitir la recuperación de la forma original del material una vez se ha dejado de aplicar la fuerza originaria de la deformación (elasticidad entrópica).
Un polímero en el cual se están formando puentes de azufre a una temperatura superior a su Tg, es posible deformar el...