Caucho Sintetico 4f6h1

1

Contenido INTRODUCCIÓN.................................................................................................... 3

I.

1.1

OBJETIVO GENERAL...................................................................................... 7

1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS................................................................................7

1.3

IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN......................................................................7

MARCO TEÓRICO.................................................................................................. 8

II.

2.1

POLÍMEROS- POLIMERIZACIÓN........................................................................9

2.1.1

TIPOS DE POLIMERIZACIÓN....................................................................11

2.2 PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS..................................................................12 2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS................................................................13 2.3.1 TERMOPLÁSTICOS...................................................................................... 14 2.3.2 TERMOESTABLES........................................................................................ 18 2.3.3 ELASTÓMEROS - TIPOS...............................................................................20 

CAUCHO NATURAL........................................................................................ 23



CAUCHO SINTÉTICO..................................................................................... 29

2.4 APLICACIONES DEL DE LOS POLIMEROS:.........................................................48 III. INGENIERIA DE PROCESOS...................................................................................49 3.1 El caucho estireno-butadieno.............................................................................50 3.1.1 Materias primas............................................................................................. 50 3.1.2 Descripción del Proceso.................................................................................50 3.1.3 Aplicaciones................................................................................................. 57 3.2 El caucho poli cloropreno (neopreno).................................................................57 3.2.1 Materias primas......................................................................................... 57 3.2.2 Proceso general de fabricación del policloropreno..............................................58 3.2.3 Aplicaciones................................................................................................. 61 3.3 Caucho etileno-propileno...................................................................................66 3.3.1 Materias primas............................................................................................. 66 3.3.2 Procesos de fabricación................................................................................. 66 3.3.3 Aplicaciones................................................................................................. 71 IV.

CONCLUSIONES............................................................................................... 73

V.

RECOMENDACIONES.......................................................................................... 75

2 VI.

REFERENCIALES............................................................................................. 77 ANEXO................................................................................................................ 78

3

I. INTRODUCCIÓN

4

En 1879, Bouchardat creó una forma de caucho sintético, produciendo un polímero de isopreno en un laboratorio. El uso expandido de vehículos de motor, y particularmente de sus neumáticos, iniciado en los años 1890s, creó un aumento en la demanda para el caucho. En 1909, un equipo liderado por Fritz Hofmann, trabajando en el laboratorio Bayer en Elberfeld, Alemania, también tuvo éxito en polimerizar el metil isopreno, el primer caucho sintético. Metil isopreno es 2,3-dimetil-buta-1,3-dieno. El científico ruso Serguéi Lébedev creó el primer polímero de caucho sintetizado a partir del butadieno en 1910. Esta forma de caucho sintético proveyó las bases para la primera producción comercial a gran escala, lo que ocurrió durante la Primera Guerra Mundial como resultado de la escasez de caucho natural. Esta temprana forma de caucho sintético fue nuevamente reemplazada con caucho natural después de terminar la guerra, pero las investigaciones del caucho sintético continuaron. El ruso americano Ivan Ostromislensky hizo una investigación sobre el caucho sintético y un acople de monómeros a comienzos del siglo XX. Problemas políticos que resultaron de grandes fluctuaciones en el costo del caucho natural

llevaron a la promulgación del

Plan

Stevenson en 1921. Esta acta

esencialmente creó un cartel el cual dio soporte a los precios del caucho mediante la regulación de la producción, pero oferta insuficiente, especialmente debido a la escasez de tiempos de guerra, y llevó también a una búsqueda de formas alternativas del caucho sintético. Cerca de 1925 el precio del caucho natural se había incrementado al punto de que muchas compañías estuvieron explorando métodos de producir caucho sintético para competir con el caucho natural. En los Estados Unidos, la investigación se enfocó en diferentes materiales que en Europa, basándose en el temprano trabajo de laboratorio de Nieuwland. Estudios

publicados

en

1930

escritos

independientemente

por

Lébedev, el

estadounidense Wallace Carothers y el científico alemán Hermann Staudinger llevaron

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en 1931 a uno de los primeros cauchos sintéticos exitosos, conocido como neopreno, el cual fue desarrollado en DuPont bajo la dirección de E.K. Bolton. El neopreno es altamente resistente al calor y productos químicos como el petróleo y la gasolina, y es usado en mangueras de combustible y como un material aislante en maquinaria. La compañía Thiokol aplicó su nombre a un tipo de caucho basado en 1,2dicloroetano el cual estaba comercialmente disponible en 1930. La primera planta de caucho en Europa SK-1 (del ruso "Synthetic Kauchuk", caucho sintético, СК-1) fue establecida

en Rusia

por Serguéi Vasílievich Lébedev

en Yaroslavl bajo el Primer Plan Quinquenal de la Unión Soviética de Iósif Stalin el 7 de julio de 1932. En 1935, químicos alemanes sintetizaron el primero de una serie de cauchos sintéticos conocidos como Buna rubbers. Estos eran copolímeros, lo que significa que los polímeros fueron hechos a partir de dos monómeros en secuencia alternada. Otras marcas incluían a Koroseal, que Waldo Semon desarrolló en 1935, y Sovprene, que crearon unos investigadores rusos en 1940. El científico de B.F. Goodrich Company Waldo Semon desarrolló una versión nueva y más barata de caucho sintético conocida como Ameripol en 1940. Ameripol hizo a la producción de caucho sintético mucho más rentable, ayudando a las necesidades del país durante la Segunda Guerra Mundial. La producción de caucho sintético en los Estados Unidos se expandió de manera importante en la Segunda Guerra Mundial, debido a que las potencias del Eje controlaban casi todos los limitados suministros mundiales de caucho natural a mediados de 1942, una vez que Japón conquistó Asia. Los camiones militares necesitaban caucho para neumáticos, y el caucho era utilizado en casi todas las demás máquinas de guerra. El gobierno estadounidense realizó un mayor (y en gran medida secreto) esfuerzo para mejorar la producción de caucho sintético. Un gran equipo de químicos de muchas instituciones estuvo involucrados, incluyendo a Calvin Souther Fuller de los Laboratorios Bell. El caucho que diseñaron fue el GRS (Government

6

Rubber Styrene, Caucho de Estireno del Gobierno), un copolímero del butadieno y estireno, fue la base para la producción estadounidense de caucho sintético durante la Segunda Guerra Mundial. Alrededor de 1944, un total de 50 fábricas lo estuvieron manufacturando, obteniendo un volumen del material de dos veces la producción mundial de caucho natural antes del comienzo de la guerra. Esto aún representa alrededor de la mitad de la producción mundial total. La Operación Pointblank bombardeó blancos de la Alemania nazi incluyendo la planta de Schkopau (50K ton/año) y la planta de caucho sintético Hüls cerca de Recklinghausen (30K, 17%), la planta de neumáticos y tubos Kölnische Gummifäden Fabrik en Deutz en la orilla oriental del río Rin. La fábrica de caucho sintético de Ferrara, Italia (cerca de un puente sobre el río) fue bombardeada el 23 de agosto de 1944. Otras

tres

instalaciones

de

caucho

sintético

estuvieron

en

Ludwigshafen/Oppau (15K), Hannover/Limmer (reclamación, 20K), y Leverkusen(5K). Una planta de caucho sintético en Oświęcim, Polonia, estuvo en construcción el 5 de marzo de 1944. Refinamientos adicionales al proceso de creación del caucho sintético continuaron después de la guerra. La síntesis química del isopreno aceleró la reducción de la necesidad del caucho natural, y la cantidad en tiempo de paz del caucho sintético excedió la producción de caucho natural a principios de los años 1960s. Actualmente el caucho sintético es utilizado en gran cantidad en la impresión textil. En este caso es llamado goma de pegar. En la mayoría de los casos se utiliza dióxido de titanio con copolimerización y materia volátil para producir tal caucho sintético para uso textil. Además, este tipo de preparación puede ser considerada para ser la preparación del pigmento basado en dióxido de titanio. En 2005, cerca de 21 millones de toneladas de caucho fueron producidas, de las cuales alrededor de 58% fue sintético.

7

I.1

OBJETIVO GENERAL Dar a conocer los sistemas de manufacturación de algunos tipos de caucho sintético (Estireno butadieno-SBR, neopreno, etileno-propileno) Aplicaciones.

1.2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Detallar la materia prima para la obtención de los diferentes tipos de caucho sintético. 2. Explicar los pasos a seguir para la manufacturación de los tipos de caucho sintético seleccionados. 3. Indicar sus aplicaciones.

1.3

IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN

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II. MARCO TEÓRICO

9

2.1

POLÍMEROS- POLIMERIZACIÓN

 Polímeros Si analizamos la etimología de la palabra polímeros, esta proviene del griego “Poly” que significa Muchos y “Mero” que significa parte, segmento; que en conjunto significaría muchas partes o muchos segmentos. Los polímeros se definen como macromoléculas (molécula grande) que está compuestas o formadas por una o varias unidades químicas denominadas monómeros que se repiten a lo largo de toda una cadena. Cuando hablamos de polímeros, lo mejor en lo que podemos pensar es en una macromolécula, ya que estos 2 términos se utilizan para designar las mismas estructuras químicas. La parte básica de un polímero son los monómeros, los monómeros son las unidades químicas (unidades estructurales) que se repiten (a veces bajo ciertos patrones determinados) a lo largo de toda la cadena de un polímero. El termino polímero designa una combinación de un número no especificado de monómeros. Por ejemplo el monómero del polietileno es el etileno, el cual se repite muchas veces a lo largo de toda la cadena. Polietileno = etileno-etileno-etileno-etileno-etileno-…

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Un polímero es como si uniésemos con un hilo muchas monedas perforadas por el centro, al final obtenemos una cadena de monedas, en donde las monedas serían los monómeros y la cadena con las monedas sería el polímero. Cabe destacar que los polímeros pueden ser lineales, es decir, estar conformados por una única cadena de monómeros, o en su defecto, la mencionada cadena puede presentar ramificaciones de mayor o de menor tamaño, asimismo, pueden darse entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de diferentes cadenas. Según lo establecido por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), el principio general que rige a la hora de la denominación de los polímeros es el empleo del prefijo “POLI” seguido de la unidad estructural repetitiva, por ejemplo: Polietileno, poliestireno, poliuretano, policloruro de vinilo, entre otros. Un dato importante que se debe tener en cuenta es que erróneamente se suele creer que los polímeros son plásticos, cosa que no es así, sin embargo, un polímero puede ser un plástico, dependiendo tanto del concepto de plástico, como de si es natural o sintético. Existen un gran abanico de materiales cuya composición se basan en polímeros, todos los plásticos, los recubrimientos de pintura, los adhesivos, los materiales compuestos, etc. son ejemplos de materiales basados en polímeros que utilizamos en nuestro día a día.

 Polimerización El polímero es un compuesto químico que posee una elevada masa molecular y que es obtenido a través de un proceso de polimerización. La polimerización es el proceso o la reacción por la cual se unen varias moléculas de un compuesto (los monómeros) que bajo determinadas

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condiciones específicas de calor, luz o catalizadores se da la formación de una cadena de múltiples eslabones de moléculas para así entonces obtener una macromolécula llamada polímero. Además el número de monómeros que se repiten en un polímero se llama grado de polimerización; los materiales que tienen un alto grado de polimerización se denominan altos polímeros.

II.1.1

TIPOS DE POLIMERIZACIÓN  Polimerización por condensación En cada unión de los monómeros, moléculas más pequeñas, se pierde una molécula pequeña, como consecuencia de esto la masa molecular del polímero no será un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Estos a su vez en función de la repetición o variedad de los monómeros se dividen en homopolímero y copolímeros. Homopolímero: Se le denomina así al polímero que está formado por el mismo monómero a lo largo de toda su cadena, el polietileno, poliestireno o polipropileno son ejemplos de polímeros pertenecientes a esta familia. Copolímero: Se le denomina así al polímero que está formado por al menos 2 monómeros diferentes a lo largo de toda su cadena, el ABS o el SBR son ejemplos pertenecientes a esta familia.

 Polimerización por adición

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En este caso sí la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero y suelen observar un proceso compuesto de tres fases: iniciación, propagación y terminación.

2.2 PROPIEDADES DE LOS POLÍMEROS Entre las propiedades que presentan los polímeros se encuentran: Fotoconductividad, electrocromismo y fotoluminiscencia. Entre las propiedades que definen las propiedades de los polímeros, las más importantes son:  La temperatura de transición vítrea del polímero  El peso medio molecular del polímero La temperatura de transición vítrea determina la temperatura en la cual el polímero

cambia

radicalmente

sus

propiedades

mecánicas,

cuando

la

temperatura de transición vítrea es ligeramente inferior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material elástico (elastómero), cuando la temperatura de transición vítrea es superior a la temperatura ambiente el polímero se comporta como un material rígido (termoestable). Existen diferentes parámetros que miden las propiedades de los polímeros como el radio de giro, la densidad del polímero, la distancia media entre las cadenas poliméricas, la longitud del segmento cuasi-estático dentro de las cadenas poliméricas, etc... El peso molecular medio determina de manera directa tanto el tamaño del polímero así como sus propiedades tanto químicas como mecánicas (viscosidad, mojado, resistencia a la fluencia, resistencia a la abrasión…), polímeros con alto peso molecular medio corresponden a materiales muy viscosos.

13

2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS POLÍMEROS La formación de las cadenas poliméricas se producen mediante las diferentes poli reacciones que pueden ocurrir entre los monómeros, estas poli reacciones se clasifican en:  Polimerización  Poli condensación  Poli adición En función de la composición química, los polímeros pueden ser:  Polímeros inorgánicos: Como por ejemplo el vidrio  Polímeros orgánicos: Como por ejemplo los adhesivos de resina epoxi, Los polímeros orgánicos se pueden clasificar a su vez en polímeros naturales y polímeros sintéticos En función a su origen, los polímeros pueden ser:  Polímeros naturales: Entre los más conocidos se encuentran las proteínas (el ADN), la seda, el almidón y la celulosa.  Polímeros sintéticos: Aquí tenemos al polietileno, los materiales termoestables, la baquelita y el nylon, etc. En función de cómo se encuentren enlazadas o unidas (enlaces químicos o fuerzas intermoleculares) y la disposición de las diferentes cadenas que conforma el polímero, los materiales poliméricos resultantes se clasifican en:

 Termoplásticos  Termoestables  Elastómeros 2.3.1 TERMOPLÁSTICOS

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Los

materiales termoplásticos son

aquellos

materiales

que

están

formados por polímeros que se encuentran unidos mediante fuerzas intermoleculares o fuerzas de Van der Waals, formando estructuras lineales o ramificadas. Un material termoplástico lo podemos asemejar a un conjunto de cuerdas enredadas (entremezcladas) que tenemos encima de una mesa, cuanto mayor sea el grado de enredo de las cuerdas mayor será el esfuerzo que tendremos que realizar para separar las cuerdas unas de otras dado a que el rozamiento que se produce entre cada una de las cuerdas ofrece resistencia a separarlas, en este ejemplo las cuerdas representa a los polímeros y el rozamiento representa las fuerzas intermoleculares que los mantiene unidos. *Estructura de tipos de polímeros.

Fuente: Tésis sobre plásticos, Universidad Central de Venezuela,2006

En función del grado de las fuerzas intermoleculares que se producen entre las cadenas poliméricas, estas pueden adoptar dos tipos diferentes de estructuras, estructuras amorfas o estructuras cristalinas, siendo posible la existencia de ambas estructuras en un mismo material termoplástico. 

Estructura

amorfa:

Las

cadenas

poliméricas

adquieren

una

estructura liada, semejante a de la un ovillo de hilos desordenados,

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dicha estructura amorfa es la responsable directa de las propiedades elásticas de los materiales termoplásticos. 

Estructura cristalina: Las cadenas poliméricas adquieren una estructura ordenada y compacta, se pueden distinguir principalmente estructuras con forma lamelar y con forma micelar. Dicha estructura cristalina es la responsable directa de las propiedades mecánicas de resistencia frente a esfuerzos o cargas así como la resistencia a las temperaturas de los materiales termoplásticos.

Si el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con estructuras amorfas, dicho material presentará una pobre resistencia frente a cargas pero una excelente elasticidad, si por el contrario el material termoplástico dispone de una alta concentración de polímeros con una estructura cristalina, el material presentará altas propiedades de resistencia y esfuerzo frente a cargas incluso superando incluso a los materiales termoestables, pero por otro lado presentará pobres propiedades elásticas aportándole su característica de fragilidad en dichos materiales. *Tipos de Estructuras Cristalinas

Fuente: Tésis sobre plásticos, Universidad Central de Venezuela, 2006.

Características de los termoplásticos

16

    

Son rígidos Gran estabilidad física y mecánica Presentan resistencia al impacto Es frágil Tienen buena deformación plástica cuando son calentados, lo que permite

moldearlos fácilmente  Pasan por estado líquido al calentarse antes de pasar a estado gaseoso, es decir, se pueden derretir    

Son solubles en ciertos solventes Pueden absorber algunos solventes y, cuándo lo hacen, se hinchan Muy difíciles de soldar Ofrecen buena resistencia a la deformación por fluencia (deformación irrecuperable)

Propiedades de los termoplásticos Las propiedades del material de un polímero termoplástico pueden ajustarse para satisfacer las necesidades de una aplicación específica mediante la mezcla de la resina termoplástica con otros componentes. Comportamiento Elástico: En los polímeros termoplásticos la deformación elástica es el resultado de dos mecanismos. Un esfuerzo aplicado hace que se estiren y distorsionen los enlaces covalentes de las cadenas, permitiendo que estas se alarguen elásticamente. Al eliminar el esfuerzo se recuperan de esta distorsión prácticamente de manera instantánea. Comportamiento

Plástico:

Los

polímeros

termoplásticos

se

deforman

plásticamente cuando se excede al esfuerzo de cadencia. Sin embargo la deformación plástica no es una consecuencia de movimiento de dislocación. En lugar de eso las cadenas se estiran, se deslizan bajo la carga, causando una deformación permanente. Viscoelasticidad: La capacidad de un esfuerzo para provocar el deslizamiento de cadenas y la deformación plástica está relacionada con el tiempo y la rapidez de deformación. Si el esfuerzo se aplica lentamente, las cadenas se deslizan

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fácilmente una al lado de otra; si se aplica con rapidez, no ocurre deslizamiento y el polímero se comporta de manera frágil. Impacto: El comportamiento viscoelástico también ayuda a comprender las propiedades al impacto de los polímeros. A muy altas velocidades de deformación, como en una prueba de impacto, no hay tiempo suficiente para que las cadenas se deslicen causando deformación plástica. En estas circunstancias, los termoplásticos se comportan de manera frágil y tienen valores pobres al impacto. A bajas temperaturas en un ensayo al impacto se observa el comportamiento frágil en tanto que a temperaturas más elevadas donde las cadenas se mueven con mayor facilidad, se observa un comportamiento más dúctil. Corrosión. El ataque por una diversidad de insectos y microbios es una forma de corrosión en los polímeros. El polietileno, el propileno y el poliestireno son resistentes a este tipo de corrosión. Propiedades eléctricas: Los polímeros termoplásticos son materiales aislantes pero algunos polímeros termoplásticos complejos como el acetal poseen una conductividad térmica útil. Ejemplos y aplicaciones de materiales termoplásticos  Polietileno de alta presión como material rígido aplicado para cubiertas de máquinas eléctricas, tubos, etc.  Polietileno de baja presión como material elástico usado para el aislamiento de cables eléctricos, etc.  Poliestireno

aplicado

para

aislamiento

eléctrico,

empuñaduras

de

herramientas y otros  Poliamida usada para la fabricación de cuerdas, correas de transmisión, etc.

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 PVC o cloruro de polivinilo para la fabricación de materiales aislantes, tubos, envases, etc.

2.3.2 TERMOESTABLES Son también llamados termo fijos, están formados mediante calor y con o sin presión, dando como resultado un producto que es permanentemente duro .El calor primero ablanda al material, pero al añadirle más calor o sustancias químicas especiales ,se endurecerá por un variación química conocida como polimerización ,luego de esto no puede ser reblandecido. La polimerización, es un proceso químico que da como resultado luego de este la formación de un nuevo compuesto cuyo peso molecular viene a ser un múltiplo de la sustancia de origen. Los procesos que se utilizaron para plásticos termofraguantes incluyen compresión o moldeo de transferencia, colado laminado e impregnado, así mismo algunos son usados para las estructuras rígidas o flexibles de espumas. Algunos plásticos termoestables o termo fijos son: 

Baquelita: se le conoce con las siglas PF.

Se le conoce también con el nombre del FENOL - FORMALDEHÍDO y con la denominación FENOPLASTOS. Fue uno de los primeros plásticos que se obtuvieron. Consiste en un plástico oscuro, duro y frágil, de color oscuro, brillante, con aspecto metálico. Esta es la razón por la cual, las piezas de Baquelita se confunden a veces con piezas mecánicas, como las empleadas en la fabricación de electrodomésticos y en la industria del automóvil. Esta Baquelita tiene también propiedades aislantes por lo que se emplea en la fabricación de elementos eléctricos y electrónicos: Interruptores, enchufes, placa de soporte para circuitos impresos. Como

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no se ablanda por el calor y para aprovechar sus propiedades aislantes tanto térmicas como eléctricas, la Baquelita también se emplea para mangos de utensilios y aparatos sometidos al calor, aparatos de mandos eléctricos, tapones, etc. 

Politetrafluoretileno: Se le conoce con las siglas PTFE.

Consiste en un material blando flexible y tenaz, resistente a los productos químicos, tiene una resistencia a la tracción de 15 - 35 N/mm2 y una densidad de 2.2 g/cm3.Es capaz de resistir temperaturas de 300 °C durante largos periodos casi sin sufrir modificaciones. Se aplica en la fabricación de cojinetes secos, válvulas, revestimientos, aislantes electrónicos, etc. *Ejemplos de termostables y su estructura química

Baquelita Fuente:Wikipedia.org,2014.

Politetrafluoretileno

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2.3.3 ELASTÓMEROS - TIPOS 

Elastómeros

Un elastómero es un material polimérico que exhibe elasticidad. De acuerdo con las propiedades mecánicas, se tiene que los elastómeros deben estirarse rápidamente bajo tensión, con poca pérdida de energía y calor; cuando se liberan de la fuerza, deben recobrar sus dimensiones originales por efecto del rebote; esta recuperación debe ser llevada a cabo con la menor deformación. Por lo anterior, para que un material sea elastómero debe ser un polímero de alto peso molecular, debe poseer una alta movilidad segmental, una alta temperatura de transición vítrea en el estado no estirado. Los aspectos ya mencionados indican que sus fuerzas intermoleculares son débiles además de que su estructura es flexible; por otro lado, para garantizar la alta movilidad segmental, su estructura posee un mínimo grado de orden en el estado no estirado; y por último, para prevenir la

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deformación permanente y para permitir la rápida retracción, sus cadenas están permanentemente entrecruzadas.

Formulación de los elastómeros Para la obtención de los elastómeros se utiliza como materia prima el caucho, que es mezclado con ciertos compuestos y luego vulcanizado para que presente las características que definen al elastómero, mencionadas

anteriormente.

En

la

industria

se

seleccionan

los

compuestos a mezclar con el caucho, de tal manera que modifiquen sus propiedades a conveniencia y que permitan la reducción de los costos; a ello se le denomina formulación. Los materiales que se utilizan en las formulaciones de elastómeros se citan a continuación:

-Cargas: Se añaden al elastómero para reforzar el producto vulcanizado; la más común en la industria del caucho es el negro de humo.

-Ayudantes del procesamiento: Son agregados para modificar las propiedades del caucho durante el proceso o una etapa específica del mismo; entre ellos destacan los lubricantes y los plastificantes. Estos últimos se utilizan cuando se desea incrementar la flexibilidad de la mezcla; los más comunes son los aceites de hidrocarburos. -Agentes vulcanizantes: Son materiales que promueven el enlace espacial de las cadenas del caucho. Se utilizan, entre otros, el azufre (s), peróxidos como el dicumil peróxido (D) y resinas fenólicas. - Acelerantes: Son materiales que combinados con los agentes vulcanizantes reducen el tiempo de vulcanización y mejoran las propiedades físicas del producto. Los acelerantes se aplican de las siguientes formas:

22

Sistema de aceleración simple: Se basa en la aplicación de un acelerante primario. Este se define como aquel cuya actividad produce un curado satisfactorio en tiempos específicos. Combinación de dos o más acelerantes: Consiste en la aplicación del acelerante primario acompañado de un acelerante con menor actividad llamado secundario. Se aplica en mayor proporción el primario y la masa del secundario corresponde a un aproximado de 10% a 20% de la masa total. Esta combinación consigue crear un efecto sinergístico. Acelerantes de acción retardada: No son afectados por la temperatura de procesamiento, pero producen curados satisfactorios a temperaturas ordinarias de vulcanización, de esta manera ofrecen una protección ante el curado prematuro. Con respecto a la actividad relativa de los acelerantes, entre los lentos se tiene la anilina, entre los moderadamente rápidos, la difenilguanidina (DPG) y la hexametilenotetramina, entre los rápidos el 2mercaptobenzotiazol (MBT) y el disulfuro de benzotiacilo (MBTS), y por último, los ultraacelerantes, como el disulfuro de tetrametil tiuram (TMTD), ditiocarbamatos y xantatos. -Activadores de aceleración: Son sustancias que forman complejos con los acelerantes, para activarlos, lo que conduce a obtener los máximos beneficios del sistema por el incremento de la velocidad de vulcanización. Los activadores están agrupados de la siguiente forma: -Inorgánicos: Principalmente óxidos de metales como óxido de zinc, además de cal hidratada, litargirio, óxido de plomo, óxido de magnesio, e hidróxidos. -Ácidos orgánicos: Normalmente son usados con óxidos metálicos, y son por lo general ácidos monobásicos de alto peso molecular o mezclas de ácido esteárico, láurico, palmítico y mirístico, y aceites hidrogenados de palma, castor, pescado y linaza.

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-Sustancias alcalinas: Ejemplos de éstas son aminas, sales de aminas con ácidos débiles; éstas incrementan la velocidad de curado a través del incremento del pH del caucho. -Agentes de resistencia al envejecimiento: Se incluyen todos los agentes que ayudan a evitar la ruptura de las cadenas o alteraciones químicas de las mismas, que producen el envejecimiento del caucho vulcanizado. Un ejemplo de estos agentes son los antioxidantes. -Ingredientes misceláneos: Entre ellos destacan los colorantes y los agentes retardantes a la llama. Para la integración de los compuestos ya mencionados, se utiliza comúnmente un molino de rodillos o un mezclador interno tipo Banbury. En ambos equipos hay que tener en cuenta los siguientes aspectos para producir un mezclado óptimo; en primer lugar, para cada caucho existe un rango óptimo de temperatura de operación, además es necesario incorporar los ingredientes en un orden específico. Por otro lado, el mezclado se lleva a cabo por etapas y el tiempo de duración de las mismas es importante controlarlo, al igual que se debe controlar la temperatura final del proceso para evitar la vulcanización prematura. Dentro de los elastómeros tenemos a: El caucho natural y caucho sintético.

 TIPOS  CAUCHO NATURAL El caucho natural es un hidrocarburo que se encuentra en el látex de ciertas variedades de árboles de las familias: Moráceas, Euforbiáceas, Apocináceas y Asclepiadáceas. Mayormente el caucho es extraído de la especie Hevea Brasiliensis, perteneciente a la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Sur de América. Obtención

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Para extraer el caucho se hacen incisiones de forma diagonal y en ángulo hacia abajo, aproximadamente entre 20 y 30 grados, en la corteza del árbol. Dicho corte produce una suspensión acuosa, llamada látex, de alrededor de 30-40 % de caucho seco. En la Figura se muestra la naturaleza interna del caucho en donde se realizan las incisiones, indicado los canales por donde circula el látex y las zonas de la corteza y la madera del árbol.

*Naturaleza interna del caucho luego de las incisiones

Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 23, Lima.

El látex producto de cada corte es recogido aproximadamente durante cuatro horas en un recipiente y suele ser de unos 30 ml. Luego de esto se arranca un trozo de la corteza de la base del tronco y se tapa el corte con el objetivo que se vuelva generar y se extraiga nuevamente. Por lo tanto

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el látex líquido puede ser concentrado y vendido como Látex Natural, coagulado y transformado en diversos grados de caucho seco. El siguiente gráfico esquematiza el origen de los grados más importantes de caucho natural. * Composición del caucho

Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 24, Lima.

Luego el látex desde el momento de su extracción es sometido a varias operaciones con el fin de evitar su contaminación con hojas y ramas. Para esto se coagula mediante calor o por acción de ácidos (que también hace que las partículas en suspensión del caucho en el látex se aglutinen), luego de esto se le hace pasar a través de rodillos para darle forma de capas de caucho de un espesor aproximado de 0.6 cm. y finalmente, se seca al aire o con humo para su distribución.

26 *Grafica comercial para la extracción del caucho

Fuente:monografias.com,2013.

Propiedades Generales El caucho natural es un polímero lineal que tiene como principal monómero al Isopreno 2- metilbutadieno cuya fórmula química es C5H8 el cual es un líquido de relativa volatilidad. En la figura se muestra la composición química del caucho.

27 *Composición química del caucho

Fuente: Friedenthal, E. (setiembre 1993). Curso de capacitación Industria y Tecnología del caucho, Universidad de Lima, pp. 44, Lima.

La unión de los enlaces de los monómeros puede formar cadenas cortas y largas, las cuales dependiendo de su variabilidad de tamaño explican la viscosidad del caucho. A continuación se describirá a las principales propiedades del caucho natural: Resistencia mecánica: El caucho natural es el que presenta más marcadamente el fenómeno de cristalización, por tanto tiene una buena resistencia mecánica que consiste en la resistencia contra todo tipo de rotura que puede ser producida por fuerzas de tracción, torque, flexión, compresión, desgarre y abrasión. Histéresis: Este caucho es un material viscoelástico, el cual consume energía y retarda su deformación ante una fuerza. La histéresis está representada por esa energía que no permite fácilmente la deformación del caucho. Es

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importante indicar que a 200 º C el caucho natural es muy blando porque sus soluciones son menos viscosas, por lo que a temperaturas entre 100 ºC y 150 ºC ya se puede procesar fácilmente. Desgarramiento y fatiga: La resistencia al desgarre por parte del caucho natural es buena. Esta se mide haciendo un corte inicial a una probeta de caucho, luego se le realiza un estiramiento donde se observa el grado de desgarre. La rotura o crecimiento del corte (fatiga) inicial determinará la resistencia del caucho natural. Propiedades de fricción y desgaste: El desgaste o abrasión del caucho se produce cuando éste es sometido a una fricción contra una superficie que provoca el desprendimiento de pequeñas partículas de caucho. Otras consideraciones a tomar en cuenta es que el caucho es insoluble en agua y a determinadas temperaturas tiene distintas características que son las siguientes: *Caracteristicas del caucho a determinadas temperaturas.

Fuente: http://es.encarta.msn.com/text 761556347/Caucho.html.Visitado en Octubre 2006.

También cabe indicar dependiendo de la temperatura, la densidad del caucho varía. A 0 º C la densidad es de 0.950 y a 20 º C es de 0.934.

Resiliencia: Esta es la medida de elasticidad ante la aplicación de fuerzas dinámicas. En el caso del caucho, ésta es medida mediante la aplicación de las fuerzas provenientes de péndulos que rebotan a

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determinada altura sobre el caucho. La resilencia del caucho entonces estará entendida como la relación de la elasticidad producida por el choque de una fuerza proveniente de un péndulo a determinada altura.

 CAUCHO SINTÉTICO Viene a ser una sustancia obtenida artificialmente por reacciones químicas conocidas como condensación o polimerización a partir de determinados hidrocarburos insaturados. El caucho sintético tiene como compuesto básico al monómero, el cual forma moléculas grandes al ir entrelazándose con monómeros de su mismo tipo.

Principales Tipos de Caucho Sintético Con el correr del tiempo se han desarrollado numerosos tipos de caucho con propiedades específicas, los cuales sirven para aplicaciones especiales en la industria. A continuación se mencionará y se hará una breve descripción de algunos tipos de caucho sintético utilizados en la industria: Caucho butílico: este es un copolímero de bajo nivel de instauración que está formado por isobutileno e isopreno (aproximadamente 3% del contenido total). Este copolimero es plástico, no tan flexible como el caucho natural, resistente a la oxidación y a la acción de productos corrosivos. A diferencia del caucho natural, el caucho butílico es difícil de vulcanizar. Coroseal: es un polímero conformado por monómeros de cloruro de vinilo. Es un tipo de caucho que no se puede vulcanizar, pero tiene más

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resistencia a la abrasión que el caucho natural siempre y cuando no se le someta a altas temperaturas. El coroseal es resistente al calor, la corrosión y la electricidad.

Tiocol: Es obtenido por copolimerización de dicloruro de etileno y tetrasulfuro de sodio. No se deteriora en presencia de electricidad y la luz, y es muy utilizado como aislante eléctrico. Su principal importancia se debe a que puede trabajarse y vulcanizarse como el caucho natural. Tenemos que otros cauchos sintéticos han sido formados con métodos de polimerización parecidos a los anteriores, la única diferencia es que se han reducido los costos y se ha mejorado la calidad del polímero al utilizar el petróleo como aditivo durante la etapa de polimerización.

Polímeros de Butadieno: consta de un gas incoloro de olor parecido al de la gasolina, producido en la destilación del petróleo y usado para la fabricación de caucho sintético SBS. El caucho fabricado por la polimerización de butadieno es duro y a temperatura ambiente tiene un comportamiento elastométrico, mientras

puede ser procesado como

plástico. Es difícil de tratar y presenta baja histéresis. *Compuesto químico de un caucho sintético y tabla de tipos de cauchos sintéticos.

Fuente:mundodellantas.blogspot.com,2012.

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 EL CAUCHO ESTIRENO-BUTADIENO (SBR) El caucho estireno-butadieno, frecuentemente abreviado SBR (del inglés Styrene-Butadiene Rubber) es un elastómero sintético obtenido mediante la polimerización de una mezcla de estireno y de butadieno. Es el caucho sintético con mayor volumen de producción mundial. Su principal aplicación es en la fabricación de neumáticos. Una de las ventajas era que su producción tenía una muy buena relación costo-utilidad. El caucho sintético fue usado para disminuir el consumo de las fuentes naturales de caucho, especialmente en el área de la fabricación de neumáticos, que en ese momento aún consistían de caucho sólido. Otros países comenzaron a copiar los esfuerzos y a la década siguiente, muchas naciones desarrolladas estaban en el negocio de la creación del SBR para ser usado en una variedad de productos. Propiedades Rangos de dureza disponible:  Productos rígidos: 40 ShA - 90 ShA Productos micro porosos: 10 ShA – 35 ShA Mecánicas 

Moderada resiliencia.

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

Excelente resistencia a la abrasión.



Moderada resistencia al desgarro.



Excelente resistencia al impacto.



Moderada resistencia a la flexión.

Físicas 

Temperatura de servicio: –10 °C a 70 °C.



Baja resistencia a la intemperie (oxidación, ozono, luz solar).



Excelente resistencia eléctrica.



Muy baja permeabilidad a los gases.

Químicas 

Buena resistencia al agua pero pobre resistencia al vapor de agua.



No poseen resistencia a los hidrocarburos (alifáticos, aromáticos, clorados).



Baja resistencia a ácidos diluidos, menor aún en caso de mayor concentración.



Baja resistencia a los aceites (animal y vegetal).

El butadieno El 1,3-butadieno es un alqueno que se produce en la destilación del petróleo. El 1,3-butadieno ocupa el lugar número 36 entre las sustancias

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químicas de más alta producción en los EE. UU. Es un gas incoloro de olor levemente parecido a la gasolina. El nombre Butadieno también puede hacer referencia a su isómero, 1,2butadieno. Aunque su importancia es casi nula al lado del 1,3-butadieno. Cerca del 75% del 1,3-butadieno que se manufactura se usa para fabricar caucho sintético. El caucho sintético es usado extensamente en neumáticos para automóviles y camiones. También se usa para fabricar plásticos, entre los que se incluyen los acrílicos. La gasolina contiene pequeñas cantidades de 1,3-butadieno. Usos La mayoría del butadieno se polimeriza para producir caucho sintético. Mientras que el polibutadieno es en sí muy suave, casi líquido, los copolímero preparados a partir de mezclas de butadieno con estireno y/o de acrilonitrilo, tales como acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), acrilonitrilo-butadieno (NBR) y estireno-butadieno (SBR) son resistentes y elásticos . SBR es el material más utilizado para la fabricación de neumáticos de automóviles. Cantidades más pequeñas de butadieno se utiliza para hacer el intermediario del nylon, adiponitrilo, mediante la adición de una molécula de cianuro de hidrógeno a cada uno de los dobles enlaces en un proceso llamado hidrocianación desarrollado por DuPont. Otros materiales de caucho sintético como el cloropreno, y el sulfolano solvente también son fabricados a partir de butadieno. El butadieno se utiliza en la producción industrial de 4-vinilciclohexeno a través de una reacción de dimerización de Diels Alder. El vinilciclohexeno es una impureza común que se encuentra en el almacenamiento de butadieno. El Ciclooctadieno y el ciclododecatrieno se producen a través de reacciones dimerizadas y trimerizadas, catalizadas por níquel y titanio, respectivamente. El Butadieno también es útil en la síntesis de ciclo

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alcanos y ciclo alquenos, ya que reacciona con los dobles y los triples enlaces través de la reacción de Diels-Alder. Estireno El estireno es un hidrocarburo aromático de fórmula C8H8, un anillo de benceno con un sustituyente etileno, manufacturado por la industria química. Este compuesto molecular se conoce también como vinil benceno, etenilbenceno, cinameno o feniletileno. Es un líquido incoloro de aroma dulce que se evapora fácilmente. A menudo contiene otros productos químicos que le dan un aroma penetrante y desagradable. El estireno es apolar, y por tanto se disuelve en algunos líquidos orgánicos, pero no se disuelve muy fácilmente en agua. Se producen millones de toneladas al año para fabricar productos tales como caucho, plásticos, material aislante, cañerías, partes de automóviles, envases de alimentos y revestimiento de alfombras. La mayoría de estos productos contienen estireno en forma de una cadena larga (poli estireno), además de estireno sin formar cadenas. También aparecen bajos niveles de estireno en diferentes alimentos, como frutas, hortalizas, nueces, bebidas y carnes. Propiedades del Caucho SBR Procesado Salvo cuestiones de detalle o magnitud, los cauchos SBR se procesan en los mismos equipos y del mismo modo que el Caucho Natural. La primer diferencia radica en que requieren menos masticación inicial para un adecuado procesamiento posterior (en algunos casos casi ninguno) de modo que permiten un mayor rendimiento del equipo de mezclado. En cambio requieren algo más de potencia y generan más calor durante el mezclado. Dado que su viscosidad es más constante y menos sensible a

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la masticación mecánica, permiten establecer condiciones de trabajo normalizadas con menor riesgo de variación incluso frente a desviaciones del procesamiento. Otra diferencia que se puede establecer entre el SBR y el Caucho Natural es el menor nivel de pegajosidad en crudo del primero. Si se requiere aumentarla, se deberán utilizar resinas que favorezcan esta característica, en tipo y cantidad acordes con las necesidades en proceso. Debido a su mayor capacidad de carga (negro de humo), los SBR pueden mezclarse con secuencia invertida (ciclo up-side down) en menor tiempo y con óptima dispersión de mezclado. Sus propiedades de extrusión son superiores a las del Caucho Natural por tener menor tendencia a la prevulcanización (excepto que el nivel y tipo de negro de humo influya más que el caucho en este aspecto).

Propiedades de ruptura Ya hemos mencionado anteriormente que, debido a que su estructura molecular no permite la cristalización, los cauchos SBR no tienen buenas propiedades mecánicas por si solos y requieren altos volúmenes de carga reforzante en los compuestos. El tamaño de partícula del negro de humo empleado juega un papel importante en la carga de rotura de los compuestos de caucho SBR. Los compuestos que contienen negros de tamaño de partícula pequeño, dan los valores más altos en carga óptima; con un exceso de negro de humo, más allá de un cierto nivel, la carga de rotura comienza a decrecer. Propiedades dinámicas

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Las propiedades dinámicas del caucho SBR limitan su uso para aplicaciones donde la generación de calor debido a solicitaciones cíclicas es importante: debido a su gran fase plástica, los vulcanizados de SBR tienen alta histéresis. Quizás este comportamiento sea la diferencia más grande que, con respecto a las propiedades dinámicas, tenga el caucho SBR con respecto al Natural. Esta desventaja del SBR es crítica, cuando se trata de artículos de goma de gran espesor, sometidos a esfuerzos repetitivos debido a la mala conductividad térmica de la goma y a su consecuente ineficiencia en la disipación de calor. Ante el fenómeno de fatiga, el SBR tiene una gran resistencia al agrietamiento pero falla en materia de crecimiento de grietas o cortes, debido a sus relativamente bajas propiedades de ruptura. Todas estas desventajas se pueden mejorar combinando las propiedades de los diferentes cauchos en mezclas de SBR/NR, en proporciones que dependen de los requisitos y condiciones de uso a que van a someterse los compuestos. Degradación De los dos tipos de degradación se puede afirmar que el caucho SBR aventaja al natural tanto en resistencia a la reversión como en resistencia al ozono, y envejecimiento oxidativo en general. Su resistencia al ozono le da mayor posibilidad de uso en artículos expuestos a la intemperie cuando no hay razones que justifiquen el uso de otro elastómero más resistente. Abrasión El caucho SBR tiene buena resistencia al desgaste, especialmente a aquel que responda más a mecanismos de fatiga por rozamiento. En este

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sentido se comporta mejor que el Caucho Natural y de ahí su adopción casi universal en las bandas de rodamiento para neumáticos de automóviles. (Su alta histéresis, que se manifiesta en una mayor generación de calor, restringe su uso en cubiertas de vehículos pesados, donde el espesor de la banda de rodamiento no permite como ya se dijo, disipar el calor en prejuicio de la resistencia y duración del casco de la cubierta). Su resistencia a la abrasión se incrementa de acuerdo al tipo y cantidad de negro de humo empleado y se puede mejorar notablemente si se utiliza al SBR combinado con Caucho Polibutadieno en la formulación.

PRODUCCIÓN DE CAUCHO SBR - MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE LAS MATERIAS PRIMAS Obtención del Butadieno Se obtiene principalmente a partir de los gases del petróleo según diferentes procesos. 

El primero se basa en el cracking térmico del petróleo, aumentando la temperatura y disminuyendo la presión de manera de mejorar el rendimiento de Butadieno como producto.



El más utilizado en la actualidad, se fundamenta en la des hidrogenación catalítica del Butano o del Butileno. En el caso de

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emplear butano se deshidrogena primero a butileno y después a Butadieno:

 En ambos casos el producto obtenido a de purificarse a través del agregado de un agente de eliminación que forma una mezcla de ebullición constante con el Butadieno disminuyendo la volatilidad de este último respecto de sus impurezas. Este método permite obtener un producto con un 99% de pureza. No obstante la extracción por disolvente parece ser el método con mejor rendimiento. El disolvente utilizado en esta técnica es el furfural. o Es posible también, obtener Butadieno a partir de alcohol etílico por medio de la conversión catalítica:

o 

El proceso europeo utiliza acetaldehído como materia prima, el cual forma Aldol y por hidrogenación se obtiene el 1,3-butileno glicol que por deshidratación de butadieno.



El proceso americano fabrica butadieno partiendo de alcohol etílico. El alcohol se oxida catalíticamente a acetaldehído, y éste reacciona en caliente con más alcohol en presencia de un catalizador para formar el butadieno:

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Obtención del Estireno También llamado vinil benceno, se prepara a partir del benceno y acetileno mediante la reacción de Friedel-Crafts. El etilbenceno obtenido se deshidrogena por su mezcla con vapor a 800 ºC, en presencia de un catalizador de bauxita:

DIFERENCIAS ENTRE EL CAUCHO SBR Y EL CAUCHO NATURAL A continuación se verá la comparación entre el caucho SBR y el caucho natural: 

SBR es inferior a la goma natural para procesado, resistencia a la tracción y a la rotura, adherencia y calentamiento interno.



SBR es superior en permeabilidad, envejecimiento, y resistencia al calor y desgaste.



La vulcanización de SBR requiere menos azufre, pero más acelerador.



El efecto reforzador del negro de carbón es mucho más pronunciado sobre SBR que sobre goma natural.

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

Para uso en neumáticos, SBR es mejor para vehículos de pasajeros, en tanto que la goma natural es preferible para vehículos utilitarios y autobuses.



Las SBR extendidas con aceite se usan principalmente para fabricación de neumáticos, correas cintas transportadoras, etc.) y suelas de zapatos; las mezclas maestras de SBR se emplean en la producción en masa de cubiertas de neumáticos.

CUADRO COMPARATIVO Propiedades

Caucho Natural

SBR

Rango de Dureza

20-90

40-90

Resistencia a la rotura

Buena

Regular

Resistencia abrasiva

Excelente

Buena

Resistencia a la compresión

Buena

Excelente

Permeabilidad a los gases

Regular

Regular

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 CAUCHO NEOPRENO Es un polímero conformado por el monómero cloropreno que tiene como materias primas al etino y al ácido clorhídrico. Tiene como principal propiedad a la resistencia al calor y a productos químicos como aceites y petróleos. Actúa como aislante en cables y maquinarias. Síntesis El policloropreno se obtiene a partir del monómero cloropreno. Los cauchos de policloropreno se obtienen por polimerización en emulsión. La polimerización por emulsión del cloropreno supone la dispersión de gotas del monómero en fase acuosa usando agentes tensoactivos adecuados (normalmente jabones de colofonia), generalmente a pH entre 10 y 12. La polimerización se inicia mediante la adición de un catalizador que contiene radicales libres (persulfatos). La adición de persulfatos se va regulando a lo largo del proceso de forma que la conversión del monómero muestre una variación lineal en función del tiempo

Durante la elaboración del policloropreno se puede modificar el peso molecular del polímero mediante la adición de azufre o mercaptanos. En el caso del azufre, se añade al monómero al principio del proceso, antes

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incluso de ser emulsionado. El azufre actúa como comonómero dando lugar a un polímero de peso molecular muy elevado, parcialmente entrecruzado, insoluble. El cloropreno tiene dos enlaces dobles, por lo que se lo llama dieno. El policloropreno tiene características similares a las de otros polímeros dieno, como el poliisopreno y el polibutadieno.

Síntesis del cloropreno Cloropreno es el nombre común para el compuesto orgánico 2-clorobuta1,3-dieno, de fórmula CH2=CCl-CH=CH2. Cloropreno se produce en tres etapas a partir del 1,3-butadieno: cloración, isomerización de parte del producto y deshidrocloración de 3,4-dicloro-1buteno. Cloración: La cloración del butadieno conduce a una mezcla en equilibrio de 3,4-dicloro-1-buteno y los isómeros cis y trans del 1,4-dicloro-2-buteno.

Isomerización: Cuando se pretende que los diclorobutadienos sean tratados por deshidrohalogenación para generar 2-clorobutadieno, el 1,4dicloro-2-buteno debe ser isomerizado a 3,4-diclorobuteno, para lo cual se utiliza cobre metálico o cloruro cuproso, que actúan como catalizadores de la reacción de isomerización.

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Deshidrohalogenación: El último paso es la deshidrocloración del 3,4dicloro-1-buteno produciéndose cloropreno o clorobutadieno con un excelente rendimiento.

Esta deshidrohalogenación implica la pérdida de un átomo de hidrógeno en la posición 3 y el átomo de cloro en la posición 4 formando un doble enlace entre los carbonos 3 y 4. En 1983, aproximadamente 2.000.000 kg se produjeron de esta manera. La principal impureza del cloropreno preparado de esta manera es 1-clorobuta-1,3-dieno, que suele ser separados

por

destilación

Hasta la década de 1960, la producción de cloropreno fue dominado por el proceso de acetileno, que fue modelado después de la síntesis original del vinilacetileno. En este proceso, el acetileno es dimerizado para dar acetileno de vinilo, que se combina con el cloruro de hidrógeno para producir 4-cloro-1,2-butadieno, que en presencia de cloruro cuproso, se reorganiza dando 2-clorobuta-1,3-dieno:

1. Este proceso tiene altos costos de inversión y energéticos. Por otra parte, el acetileno de vinilo intermedio es inestable Este proceso de acetileno ha sido reemplazado por un proceso que añade Cl2 a uno de los dobles enlaces en 1,3-butadieno y su posterior eliminación

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produce

HCl,

así

como

el

cloropreno.

Vulcanización La vulcanización del caucho neopreno o policloropreno (caucho CR) se lleva a cabo usando óxidos de metal (concretamente MgO y ZnO, y en ocasiones PbO) preferentemente en vez de los compuestos de azufre que son usados con muchos cauchos naturales y sintéticos. Además, debido a otros factores de su procesado (principalmente el scorch, que es el prematuro entrecruzamiento en las gomas por la influencia del calor), la elección del acelerante se rige por reglas diferentes a otros cauchos dienos. Los acelerantes más convencionalmente usados son problemáticos cuando los cauchos CR son curados y el acelerante más importante es la Etilentiourea (ETU)

Caracteristicas El neopreno es incoloro y con un color parecido al del éter. Las principales características del polímero son: - Resistencia a la degradación a causa del sol, el ozono y el clima. - Buena resistencia al envejecimiento - Presenta resistencia aceptable a solventes y agentes químicos. - Es resistente a daños causados por la flexión y la torsión. - Adhesión a muchos sustratos (adhesivos) Las características de los polímeros en general son afectadas por la vulcanización de estos. La estructura del polímero puede ser modificada por copolimerización del cloropreno con azufre ó con 2,3-dicloro-1,3-butadieno. Existen dos tipos principales de neopreno

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-neopreno industrial: Es el que se utiliza en la fabricación de ruedas de automóvil, juntas tóricas, juntas de coches, etc... - neopreno celular: Que es el de los trajes de buceo. PROPIEDADES FÍSICAS: Monómero (Cloropreno) Formula: -C4H5ClPeso Molécular: 88,5365 Punto de Ebullición: 59,4°C Punto de Fusión: -130°C Punto de Flash: -156°C Solubilidad en Agua: 0.002115 gr./ml Composición Elemental: Carbono 54,26% Hidrógeno: 5,69% Cloro: 40,04%

Policloropreno Polímero no vulcanizado Densidad: 1230 Kg./m3 Temperatura de Cristalización: 228 K Temperatura de Fusión: 328-351 K Capacidad Calorífica: 2,2 kJ/8Kg.K) Compresibilidad: 480 x 10-12 Pa-1 Índice de Refracción: 1.558 Calor de Fusión: 95 x 10-3 J/Kg. Coeficiente de Expansión: 600 x 10-6 k-1 Polímero Vulcanizado Densidad: 1420 Kg./m3 Temperatura de Cristalización: 228 K Compresibilidad: 360 x 10-12 Pa-1

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Capacidad Calorífica: 2,2 kJ/8Kg.K) Conductividad Térmica: 0,192 W/(m-k) Constante Dieléctrica: 6,5 – 8,1 Hz Conductividad: 3 a 1400 pS/m Elongación Máxima: 800 – 1000 % Resistencia Ténsil: 25 – 38 MPa

Caucho etileno-propileno 1. Propiedades y características Los cauchos de etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor, oxidación, ozono y a la intemperie debido a su estructura polimérica de cadena saturada. Como elastómeros no polares, tienen buena resistividad eléctrica y resistencia a solventes polares, como agua, ácidos, álcalis, ésteres fosfatados y muchas cetonas y alcoholes. Los grados amorfos o de baja cristalinidad tienen excelente flexibilidad a baja temperatura con una temperatura de transición vítrea de -60°C. Resistencias al agrietamiento por calor a temperaturas de 130°C pueden ser obtenidas mediante sistemas de vulcanización con azufre y resistencias al calor de hasta 160°C pueden obtenerse mediante cura con sistemas de peróxido. La resistencia a la compresión es buena, particularmente a altas temperaturas, si son utilizados sistemas de curado basados en azufre o peróxidos. Estos polímeros responden de forma aceptable incluso con altas cargas de relleno y plastificante disminuyendo su precio. Estos incluso pueden desarrollar alta resistencia al desgarro y a la tracción, excelente resistencia a la abrasión, como así también, se ve mejorada su resistencia al hinchamiento por aceite y su retardo a la llama.

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Propiedades generales de los elastómeros de etileno-propileno Propiedades del polímero Valor Viscosidad Mooney ML 1+4 @ 5-200+ 125°C Contenido de etileno 45 a 80% en peso Contenido de dieno 0 a 15% en peso Densidad 0,86 a 0,87g / cm3 Propiedades vulcanizado Dureza (Shore A) Resistencia a la tracción Elongación Compresión Temperatura de trabajo Resistencia al desgarro Resistencia a la abrasión Elasticidad Propiedades eléctricas

Valor 30 a 95 7 a 21MPa 100 a 600% 20 a 60% -50 a 160°C Mediana a buena Buena a excelente Mediana a buena Excelentes

Los rangos pueden ser mayores dependiendo la composición. No todas las propiedades pueden lograrse en un mismo compuesto. Estructura y síntesis química Los cauchos de etileno-propileno son sintetizados tanto en bloques o a partir de monómeros como los polímeros termoplásticos polipropileno y polietileno. El etileno y el propileno son combinados al azar para producir polímeros elásticos y estables. Una amplia familia de elastómeros de etileno-propileno pueden ser producidos alcanzando desde estructuras amorfas no cristalinas hasta semi-cristalinas dependiendo de la composición del polímero y de cómo son combinados. Estos polímeros también son producidos en un amplio rango de viscosidades Mooney (o pesos moleculares). El etileno y el propileno se combinan para formar un polímero de cadena carbonada saturada, químicamente estable generando una excelente resistencia al calor, a la oxidación, al ozono, y a la intemperie. Un tercer monómero dieno no conjugado puede ser terpolimerizado de forma controlada para mantener la cadena saturada y una zona

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reactiva no saturada a un lado de la cadena principal susceptible de sufrir vulcanización o modificación química del polímero. Los terpolímero son denominados EPDM (etilenopropileno-dieno con la M haciendo referencia a la estructura de cadena saturada). El copolímero etileno-propileno se denomina EPM. Estructura química del EPDM con ENB

Hay dos clases de terpolímero comúnmente utilizados, principalmente el etiliden norboneno (ENB) seguido de diciclopentadieno (DD). Cada dieno se incorpora con una diferente tendencia para introducir una larga cadena ramificada o polímeros con cadenas laterales que influyen en el procesado y el grado de curado por vulcanización con azufre o peróxido. Una diferencia importante que introduce el dieno es la posibilidad de un centro reactivo propicio para la vulcanización con azufre a diferencia del EPM que no puede ser vulcanizado con azufre por carecer de insaturaciones en su cadena carbonada. Tabla de comparación según el dieno utilizados Dieno ENB

DD

Cura

Propiedades obtenidas Rápido y alto Buena resistencia grado de a la tracción y curado compresión Lento curado Buena resistencia con azufre a la compresión

Cadenas largas ramificadas De media a baja

Elevada

Otro tercer monómeros utilizado, aunque menos frecuente es el vinil norborneno (VNB). Los dienos, por lo general comprenden desde el 2,5% hasta un 12% en peso de la composición, sirven como enlaces cruzados para el curado con azufre y funcionan como un coagente en el curado con peróxidos.

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Catalizadores especiales son utilizados para polimerizar los monómeros en estructuras poliméricas controladas. Desde un comienzo, en los elastómeros de etileno-propileno, han sido utilizadas una familia de catalizadores denominados de Ziegler-Natta. Las mejoras en los catalizadores y procesos dieron como resultado el incremento de la productividad manteniendo la estructura del polímero. Estos catalizadores se forman in situ por reacción de las sales de vanadio y haluros de alquilo-aluminio. Más recientemente, una nueva familia de catalizadores, denominadas metaloceno, fue desarrollada y utilizada en la producción comercial de elastómeros de etileno-propileno.

2.4 APLICACIONES DEL DE LOS POLIMEROS:            

Revestimientos Adhesivos Materiales estructurales Materiales de ingeniería Envasados Ropa Baterías Conductores Deportes Biomedicina Materiales con óptica no lineal electroluminiscencia

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III. INGENIERIA DE PROCESOS

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3.1 El caucho estireno-butadieno La tabla que se encuentra a continuación posee las materias primas necesarias para producir un Caucho SBR de la serie 1500.

3.1.1 Materias primas Productos Butadieno Estireno Agua jabón de ácidos grasos otro emulsificante dodecil mercaptano hidróxido de p-mentano Sulfato ferroso Sulfoxilato de sodio

Partes en peso 72 28 18.0 4,5 0,3 0,2 0,63 0,01 0,05

3.1.2 Descripción del Proceso  Procesos de Emulsión en Frío Esta es la técnica más usada, y representa el 90% de la capacidad de producción mundial. Todos los procesos son continuos y generalmente están altamente automatizados. Tienen la capacidad de producir muchos tipos de SBR. Cada instalación posee cuatro secciones: 

Preparación de reactivos



Polimerización.



Recuperación de monómeros.



Coagulación y secado de goma.

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 Preparación de reactivos Los monómeros son tratados con soda cáustica en tanques agitados para remover los inhibidores de polimerización usados para el transporte y almacenamiento de monómeros. A continuación los efluentes son lavados con agua para remover cualquier vestigio de cáustica. Los dos monómeros, parte de los cuales representa la corriente de reciclaje luego de la reacción, son mezclados en proporciones en peso de butadieno/estireno de 3 a 1. Se usan tanques de peso y de preparación para preparar las diferentes emulsiones y soluciones requeridas para las secciones de reacción o bien de acabado del producto. Solución de jabón Este es usado como provisión emulsificadora. Su composición depende del tipo de producto final deseado. Usualmente es una solución de jabón de ácidos grasos o sales ácidas carboxílicas, tales como ácido versático o ácido benzoico. Iniciador Todos los procesos usan sistemas redox. Como agente reductor frecuentemente se utiliza sulfoxilato de sodio. El agente oxidante es hidroperóxido de cumeno o, preferentemente, hidroperóxido de paramentano, que permite velocidades de reacción mayores, dada su capacidad para descomponerse rápidamente. El quelatante es sulfato ferroso.

Terminación abrupta

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En la abrumadora mayoría de los casos, la conversión de monómeros es menor del 65%, dado que la elevada conversión causa una transformación parcial del polímero en gel. Para garantizar una calidad uniforme del producto, la reacción se detiene apenas se alcanza la conversión deseada. Se usan varios inhibidores en solución, tales como dimetilditiocarbamato de sodio. Estabilizadores Estos son emulsiones que se agregan al látex antes de la coagulación para prevenir la degradación por oxidación y el entrecuzamiento del polímero durante las operaciones de acabado y almacenamiento. Se usan varios estabilizadores, incluyendo N-fenil alfa-naftilamina (Neozona D, PBNA, 2246, o Ac-5 ). Coagulantes La polimerización genera un látex, es decir una masa viscosa en emulsión. Si se desea un elastómero sólido, el látex debe ser coagulado mediante el agregado de sustancias químicas. El coagulante principal es una solución de cloruro de sodio conteniendo ácido sulfúrico. Reguladores del peso molecular El peso molecular del producto final se regula mediante mercaptanos como dodecil mercaptano, que ayuda a limitar el peso molecular originando transferencias de cadenas.

 Reacción de polimerización La reacción transcurre en una serie de reactores agitados, a una temperatura de 5ºC y una presión de 1 a 4 bares para mantener el butadieno en estado líquido. El tiempo de polimerización es de 10h. Cada reactor, con una capacidad de 15 a 20 m3, se mantiene en una atmósfera inerte para evitar cualquier entrecruzamiento. Estos reactores cuentan con una

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camisa externa, y están equipados con una bomba de circulación de salmuera fría (amoníaco). Una instalación con una capacidad de producción de 40.000 t/año de polímero seco requiere diez reactores en serie. La emulsión pasa a través de cada reactor en flujo ascendente durante 1 h antes de pasar al reactor siguiente. Por lo tanto, para la conversión total del 60%, la conversión de monómero por reactor deberá ser del 6%.Se introduce una solución de dodecil mercaptán en el reactor final para detener la polimerización. Se usa un aditivo como hidrazina o un derivado de la hidroxilamina para evitar la formación de espuma (‘palomitas de maíz') cuando el látex es calentado. El látex se bombea a un tanque de amortiguamiento mantenido a una presión de 4 bares a 50ºC por inyección abierta de vapor.

 Recuperación de monómeros El 40% de los monómeros no reaccionante debe ser recuperado y a continuación, reciclado. El butadieno es vaporizado en dos tanques de acción rápida en serie. Los últimos restos de butadieno son removidos por medio de una bomba de vacío. Este es enfriado, recomprimido, y luego enviado a un decantador, donde se separa del agua. A continuación es bombeado a un tanque de almacenamiento en presencia de un inhibidor. El látex libre de butadieno es bombeado a una columna de bandejas en la base de la cual se inyecta vapor (5 bares) para desalojar el monómero de estireno. Este es enfriado y enviado a un tanque de decantación, donde se separa del agua arrastrada. Luego es bombeado al tanque de almacenamiento.

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 Coagulación y secado El látex que abandona el fondo de la columna es enfriado y luego almacenado en tanques de homogeneización (volumen unitario 800 m3 ). El número de estos tanques depende del rango de gradaciones de SBR que la unidad debe producir (generalmente entre tres y seis). El antioxidante N-fenil alfa-naftilamina (aproximadamente 1% en peso) se agrega al látex, el que entonces se coagula por el agregado sucesivo de sal y ácido sulfúrico diluido. Rompiendo la emulsión, el ácido permite al copolímero precipitar en forma de migajas, las que se enjuagan con agua para remover impurezas inorgánicas.A continuación el polímero, que contiene aproximadamente 50% de agua, es secado (horno de túnel) y prensado en forma de fardos de 40 kg

 Procesos

de polimerización solución

en Estos

procesos

representan el 10% de la

capacidad

mundial, y se usan

en algunos

países

además del proceso de emulsión. El método de ofrece la ventaja de una gran flexibilidad,

solución dado

permite la producción de SBR o polibutadieno

que

mediante el uso de iniciadores

con embargo,

base de litio. Sin las gradaciones de SBR de los

procesos en solución son más difíciles de procesar que los polímeros de procesos en emulsión, dificultando su uso en neumáticos.

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Las capacidades por línea van de 25.000 a 30.000 t/año. Estos procesos, que son muy similares al proceso de polimerización de butadieno en solución, son adecuados para capacidades de hasta 100.000 t/año. Algunos puntos importantes: 1. El iniciador es butilo de litio. 2. El solvente es un hidrocarburo como el hexano. La proporción de pesos solvente/monómero es de 8. Esto produce un polímero más viscoso hacia el final de la reacción, en tanto que asegura adecuada agitación del reactor y una buena transferencia de calor. Una concentración de monómero más elevada en el solvente ayudaría a incrementar la velocidad de polimerización y a reducir el número de reactores, pero exigiría mayor área de intercambio de calor y limitaría el peso molecular del monómero, dada la alta viscosidad del medio reactivo. 3. Los reactores son de acero vitrificado, encamisado y equipado con un agitador de turbina. 4. La reacción de polimerización tiene lugar a 1,5 bares y 50ºC. El tiempo de la reacción es de 4h para una conversión de un 98%. 5. El sistema de purificación por remoción por golpe y vapor debería servir para obtener el máximo de recuperación de hexano, y también para concentrar la SBR de la pasta (la pasta es la solución de polímero concentrada del 10 al 15%). 6. Las operaciones de acabado son las mismas que aquellas descriptas para el caso del proceso de emulsión.

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Solución-SBR es producida por un proceso de polimerización aniónica. La polimerización se inicia por los compuestos de alquil-litio. Queda estrictamente excluido del Agua. El proceso es homogéneo, que proporciona un mayor control sobre el proceso, permitiendo adaptación del polímero. El compuesto de organolitio se suma a uno de los monómeros, la generación de un carbanión que luego se suma a otro monómero, y así sucesivamente. En relación con E-SBR, S-SBR se favorece cada vez más, ya que ofrece un mejor agarre en mojado y la resistencia al rodamiento, que se traduce en una mayor seguridad y una mejor economía de combustible, respectivamente. 1. Propiedades

Emulsión en Frío

Solución

Resistencia a la tensión (Kg/cm2)

211

227

Elongación a la rotura (%)

380

470

Módulo (300%) (Kg/cm2)

155

137

Resistencia al desgarro (lb/in a 20ºC)

320

310

3.1.3 Aplicaciones

El elastómero se utiliza ampliamente en los neumáticos, tacones y suelas de calzado, juntas y gomas de mascar, incluso. Se trata de un material de la materia que compite con el caucho natural. Látex SBR se utiliza ampliamente en los papeles estucados, siendo una de las resinas más rentables para enlazar

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recubrimientos pigmentados. También se utiliza en aplicaciones de construcción, como un agente de sellado y de unión hace que detrás como una alternativa a PVA, pero es más costoso. En la última aplicación, que ofrece una mayor durabilidad, menor contracción y mayor flexibilidad, además de ser resistente a la emulsificación en condiciones de humedad. SBR se puede utilizar para "tanque" habitaciones o superficies húmedas, un proceso en el que el caucho se pinta sobre toda la superficie la formación de un revestimiento a prueba de humedad continua, sin fisuras; un ejemplo típico sería un sótano. Adicionalmente, se utiliza en algunas tablas de cortar de goma.

3.2 El caucho poli cloropreno (neopreno) La tabla muestra la formulación del caucho utilizado 3.2.1

Materias primas Componentes

-

SBR1620 SBR1502 HSB1904 Acido silícico precipitado Resina de cumaronahidrocarburo Azufre aceitado N-ciclohexil-2-benzotiazolsulfenamida Disulfuro de tetrametil tiuram Acido esteárico Óxido de zinc Polietilenglicol(pm 4000) Antioxidante fenólico

Partes por cien de caucho(ppcc) 57.28 14.14 28.57 20.08 2.83 1.41 0.96 0.13 0.62 3.11 0.92 0.64

3.2.2 Proceso general de fabricación del policloropreno Los polímeros de neopreno son principalmente fabricados usando polimerización por emulsión en reactores batch y el

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polímero es aislado mediante procedimientos de secado en frío. La polimerización del cloropreno involucra los mismos pasos que la polimerización por emulsión de otros monómeros de dienos, principalmente: 

Emulsificación



Iniciación y catálisis



Transferencia de calor



Conversión del monómero



Recuperación del monómero



Aislamiento del monómero

 Emulsificación Se disuelven cantidades apropiadas de azufre en el cloropreno y la solución se emulsiona en una fase acuosa que contiene hidróxido de sodio y la sal de sodio producto de la condensación del ácido naftalensulfonico. Las dos fases liquidas son emulsionadas mediante recirculación a través de una bomba centrífuga, con el objetivo de darle a las partículas un tamaño de 3 micrómetros de diámetro. Los emulsificantes más usados en la polimerización del cloropreno son: 

ácidos del tipo de alquil sulfato o alquil sulfonato,



jabones catiónicos como el bromato de cetilpiridinio.

La elección del surfactante depende del tipo de proceso de polimerización que se desee como también de la disponibilidad del surfactante o dependiente también de factores económicos.

60

 Polimerización Cuando se ha completado la emulsión, le mezcla se lleva al polimerizador, el cual está enchaquetado y con agitación. La polimerización se inicia con una solución acuosa de persulfonato de potasio. La temperatura se mantiene a 40 °C mediante recirculación de salmuera y control en la velocidad de agitación. La conversión del monómero es seguida mediante la medición de la densidad de la emulsión. La polimerización se detiene al 91% de conversión

(densidad

de

1,069

kg/l)

añadiendo

una

solución

de xileno y disulfuro de tetraetiltiurano (un plastificante y estabilizador). La estructura conjugada del cloropreno es altamente reactiva a un ataque con radicales libres debido a la influencia del átomo de cloro, altamente electronegativo, lo cual facilita la adición de radicales al monómero. De hecho, la molécula de cloropreno es mucho más reactiva que otras moléculas de dieno u olefinas que prefieren formar isómeros. La polimerización del cloropreno es exotérmica con un calor de reacción de 62,8 a 75,3 kJ/mol. En una polimerización en emulsión, las esferas de monómero son dispersadas en una fase acuosa por medio de la superficie de algún surfactante, generalmente el medio se encuentra a pH 10 – 12. La polimerización es iniciada por medio un catalizador de radicales libres y la reacción ocurre de manera isotérmica generalmente a -20 – 50 °C, hasta que se alcanza la conversión deseada del monómero. Esta conversión deseada se determina midiendo el incremento en la gravedad específica de la emulsión contra alguna correlación empírica de gs vs conversión. La polimerización se detiene destruyendo los radicales libres presentes por medio de la adición de un estabilizante de acción rápida. Luego de remover el monómero que no ha reaccionado, el polímero es asilado

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desestabilizando el sistema coloidal, separando la fase acuosa y secando el polímero. La distribución de pesos moleculares del polímero varía al incrementar la conversión de la reacción.

 Separación del producto La emulsión se pasa por un filtro de vapor para recoger el monómero que no ha reaccionado y se enfría entonces a 20 °C, esta temperatura se mantiene durante 8 horas con el fin de estabilizar el polímero (plastificación). Luego el látex alcalino se acidifica a un pH de 5,5 – 5,8. Esto termina la acción plastificadora del disulfuro de tiurano, preparando el látex para el aislamiento del polímero. El

neopreno

es

aislado

del

látex

mediante

un

procedimiento

de coagulación continua de la película de polímero seguida de un lavado y un secado. El polímero seco es seccionado en tiras continuas y empacado. El éxito de este proceso depende de lograr la completa coagulación del látex en unos pocos segundos a una temperatura de entre -10 °C y -15 °C, lo cual le proporciona a la película suficiente resistencia para soportar el lavado y el secado. La principal innovación ha sido probablemente el desarrollo de procesos de polimerización continua, lo cual tiene influencias significativas en el costo de fabricación. En plantas de producción múltiple es preferible usar un proceso por lotes.

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ESQUEMA DE PRODUCCIÓN DE POLICLOROPRENO

3.2.3 Aplicaciones  Usos generales La inercia química del neopreno hace que sea muy adecuado para aplicaciones industriales, tales como juntas, mangueras y revestimientos resistentes a la corrosión. Puede ser utilizado como base para adhesivos, aislamiento del ruido en las instalaciones de transformadores de potencia y como relleno en cajas metálicas para proteger el contenido al tiempo que permite un ajuste perfecto. Es resistente a la quema mejor que las gomas a base exclusivamente de hidrocarburos, por lo que se lo utiliza en la cinta aislante para puertas de incendios y aplicaciones relacionadas, tales como guantes y mascarillas.

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 Uso acuático El neopreno es comúnmente utilizado como material de botas para la pesca con mosca, ya que proporciona un excelente aislamiento contra el frío. Las botas de neopreno son por lo general de alrededor de 5 mm de espesor, y de precio medio en comparación con los materiales más baratos como el nylon y el caucho. En su estado nativo, el neopreno es un material flexible muy parecido a la goma, con propiedades de aislamiento similares al caucho. Para aplicaciones de protección de buceo, el neopreno es fabricado con formación de espuma plástica con gas nitrógeno, por las propiedades aislantes de las pequeñas burbujas de gas cerradas y separadas (el nitrógeno es usado por conveniencia química, no por ser superior al aire como aislante). Las células de espuma hace también que el material sea muy flotante, y el buzo debe compensar esto con el uso de pesas. El espesor de trajes de neopreno para protección contra el agua fría se hace generalmente de 7 mm de espesor. Pero el material se comprime bajo la presión del agua, y cada vez más delgada a mayores profundidades, un traje de neopreno de 7 mm húmedo ofrece una protección mucho menor a menos de cien metros de profundidad. Un avance reciente en trajes de neopreno de buceo es el "super-flex" que mezcla spandex con el neopreno para una mayor flexibilidad. Como resultado, las láminas de traje de neopreno se fabrican en diferentes grados dependiendo de la aplicación. El traje de buceo de neopreno es más dense y menos flexible, lo que garantiza su durabilidad y reduce la compresión en profundidad. Los trajes que nunca están expuestos a grandes fuerzas de compresión, contienen más gas, por lo que son más calientes para el mismo espesor. Los trajes para natación competitiva son de espuma expandida, puesto que tienen que ser muy flexible para permitir el movimiento libre del nadador. La desventaja es que son bastante frágiles.

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 rios hogareños Recientemente, el neopreno se ha convertido en un material para la confección de rios de uso doméstico, incluyendo piezas de laptop, iPod, controles remotos y el rebeco en bicicletas. En este mercado, a veces compite con el PU de baja resilencia, que es un material más resistente al impacto pero menos utilizado.

 Deportes También en los últimos años, Jug, un fabricante de patines en línea, ha incorporado de neopreno en la construcción de algunas de sus más populares líneas de productos, en los cuales, el neopreno añade refuerzo (soporte para el tobillo) y protege contra abrasiones como pocos materiales hacen. Como una simple cuestión de durabilidad y vida útil del producto, revestimientos construidos con aditivos de neopreno son típicamente más caros que otros. El neopreno es un material popular en el mundo ecuestre, así, que se utiliza en cinchas, mantillas, almohadillas, y muchas otras aplicaciones. A menudo se utiliza en Airsoft (juego con rifles de aire comprimido), como una prenda de protección, ya que es lo suficientemente delgada como para sentir el golpe, pero lo suficientemente gruesa como para reducir la velocidad de impacto. Cuchillos y espadas de entrenamiento son de neopreno para la segura instrucción de defensa personal, sparring y demostraciones de artes marciales.

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 Música Yamaha, fabricante de Instrumentos musicales, ha comenzado a sustituir los tapones usados para el sellado de instrumentos de viento (por ejemplo, sellar las juntas de clarinetes u oboes) con neopreno.

 Ortopedia En la actividad de la ortopedia es muy frecuente el uso de artículos ortoprotésicos, fabricados con material de neopreno, que, por sus especiales características, se utilizan en los tratamientos de termoterapia.

 Recubrimiento de cables El policloropreno es similar al caucho natural pero más resistente a los aceites, los disolventes, la luz solar, la flexión, el calor y las llamas. Por todas estas cualidades, los cauchos sintéticos se han convertido en una materia prima esencial en la fabricación de conductores eléctricos.

 Industria automotriz En automóviles se usa para sistemas de insonorización y control de vibración. El control de vibración proporciona un amortiguamiento al movimiento natural de los motores en máquinas. El polímero es útil en este tipo de aplicaciones debido a su capacidad de absorber la energía mecánica. Las ventajas de un sistema de amortiguamiento son, entre otras, la de extender la vida de los motores y los rios conectados a estos y reducir su ruido de operación. Pero el uso más importante, en la industria automotriz, radica en la fabricación de mangueras y correas.

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 Adhesivos El neopreno es utilizado para la fabricación de adhesivos de o. Frecuentemente la dilución del neopreno se lleva a cabo en una mezcla de dos disolventes, tolueno y un disolvente alifático de evaporación rápida en variadas proporciones, más el agregado de colofonia (resina) reaccionada con óxido de magnesio. Formulación típica de un adhesivo Componente

Partes por ciento caucho (ppcc) Policloropreno 100 Resina 40-60 Óxido de zinc 4 Oxido de 5 magnesio Antioxidante 2 Disolventes 400

de

La cola de neopreno es un adhesivo ideal por su fuerza, para el pegado de goma, telas de Hypalon-Neopreno, Eva, y superficies poco porosas con cuero, suela, etc. Su baja viscosidad permite una mejor penetración y un mayor rendimiento. Este adhesivo puede reticularse para aumentar la resistencia a la temperatura, a la hidrólisis y la intemperie. e aplica sobre las superficies a pegar (previamente lijadas), y se deja orear de 10' a 15'. En el pegado de goma o EVA, el lijado debe hacerse en el día para lograr un buen anclaje. Si la superficie es muy porosa se aplica otra mano de adhesivo. Finalmente se reactiva con calor y se prensa.

 Otros usos El neopreno se utiliza en máscaras para la protección de la cara, para el aislamiento de zócalos de U, para hacer cubreasientos para automóviles a

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prueba de agua, en forma líquida o láminas para membranas elastoméricas para techos o tapajuntas, y en una mezcla de neopreno-spandex para la fabricación de asiento de sillas de ruedas. Debido a su resistencia química y durabilidad, el neopreno se utiliza a veces en la fabricación de guantes de lavar platos, sobre todo como una alternativa al látex. En la moda, el neopreno ha sido utilizado por diseñadores como Gareth Pugh, Balenciaga, Lanvin y Wang Vera.

3.3 Caucho etileno-propileno La tabla muestra insumos a realizar en el proceso del caucho mencionado.

3.3.1 Materias primas -

Productos Etileno Propileno Agua aditivos de procesamiento agentes homogeneizantes

Partes en peso 45 a 80% 45% a 75% 18.0 0,3 0,2

3.3.2 Procesos de fabricación  EL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SOLUCIÓN  Aditivos de Procesamiento Cualquier material usado en dosis relativamente bajas, que mejora las características de procesamiento sin afectar significativamente las propiedades físicas.  Agentes Homogeneizantes Son mezclas a base de resinas que exhiben una buena compatibilidad con varios elastómeros y facilitan la mezcla a través de ablandamiento y humectación tempranos de las interfaces del polímero. Ya que la resinas de ablandamiento exhiben una cierta pegajosidad, los polímeros que tienden a desmenuzarse y las mezclas de polímeros se unirán más

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rápidamente, la entrada de energía se mantiene en un nivel alto, en otras palabras, el mezclado es más efectivo y los tiempos de mezclado a menudo pueden reducirse.  Expulsor Con una amplia gama de expulsores de dos etapas, Hasco ofrece numerosas posibilidades individuales para un control de movimiento y un desmoldeo fiables durante el proceso de moldeo por inyección.

 Expansor Es un agente hinchante (agente expansor), de gran seguridad de elaboración y almacenaje, que sirve para la fabricación de artículos porosos inodoros, en especial para los que son fabricados a altas temperaturas  Secador Los secadores de cinta fabricados a medida garantizan el secado eficaz de polímeros

El proceso de polimerización en solución es el más ampliamente utilizado y su gran versatilidad logra una amplia gama de polímeros. El sistema de etileno, propileno y catalizador son polimerizados en exceso de solvente hidrocarbonado. Si son utilizados estabilizadores y aceites, estos son añadidos directamente después de la polimerización. El solvente y monómeros no reaccionados son entonces separados mediante agua caliente, vapor o mediante evaporación mecánica. El polímero, el cual se halla en forma de grumos, es secado mediante eliminación del agua en tornillos, prensas mecánicas y/o hornos de secado. Los grumos secos son luego conformados en balas o extruidos en pellets. Los polímeros de alta viscosidad son vendidos a granel en forma de balas desmenuzadas o

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pellets. Los grados amorfos son comercializados comúnmente en balas sólidas. REPRESENTACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CAUCHO ETILENO-PROPILENO

El proceso de polimerización en suspensión es una modificación de la polimerización en masa. El sistema de monómeros y catalizador es inyectado en un reactor lleno con propileno. La polimerización tiene lugar en forma inmediata, formando grumos de polímero que no es soluble en el propileno. La polimerización en suspensión reduce la necesidad de solvente y equipos para la manipulación del solvente y la baja viscosidad de la suspensión ayuda al control de la temperatura del proceso y a la manipulación del producto. El proceso no está limitado por la viscosidad de la solución, de forma que polímeros con altos pesos moleculares pueden ser producidos sin un proceso adicional. La eliminación del propileno y termonómero completan el proceso antes del conformado y embalado del producto.

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ESQUEMA DEL PROCESO DE POLIMERIZACIÓN EN SUSPENSIÓN

La tecnología para polimerización en estado gaseoso fue recientemente desarrollada para la obtención de cauchos de etileno-propileno. El reactor consiste en un lecho fluidizado vertical. Los monómeros y nitrógeno en forma de gas con el catalizador son introducidos al reactor y el producto sólido es removido periódicamente. El calor de reacción es retirado mediante la circulación de gas que además sirve para generar el lecho fluido. No son utilizados solventes, eliminando la necesidad de una etapa posterior de eliminación, lavado y secado. Este proceso tampoco está limitado por la viscosidad de la solución, con lo que se logran polímeros con altos pesos moleculares sin afectar la productividad. Se inyecta una cantidad sustancial de negro de humo al reactor como un ayudante de fluidización para prevenir que se peguen los gránulos de polímeros

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formados entre sí o en las paredes del reactor. Pero los productos preparados incluso con unos niveles bajos de negro de carbono son completamente negros y no resultan satisfactorios para aplicaciones que requieren

productos

coloreables.

Agentes

coadyuvantes

blancos

coloreables de la fluidización incluyen diferentes tipos de sílices calcinadas, arcillas, talco y carbonato de calcio. Un problema principal, de la adición de estos coadyuvantes de la fluidización blancos coloreables durante la producción, es su tendencia a generar unas fuertes cargas estáticas negativas lo que, en condiciones de polimerización, conduce a que se acumule resina sobre las paredes del reactor. Lo que puede ser salvado con la utilización de algún agente antiestático. El producto obtenido se forma en gránulos para permitir un rápido mezclado posterior.

3.3.3 Aplicaciones  Vehículos El caucho EPDM se utiliza comúnmente en sellante en todos los vehículos. Esto incluye sellos de las puertas, juntas de ventanas, sellos de la carrocería, y, a veces juntas para el capote. En general, EPDM se utiliza especialmente en las mangueras en el circuito del sistema de enfriamiento de un automóvil Además, el EPDM puede ser utilizado como tubo de carga de aire en motores turbo. Más específicamente, se puede utilizar para conectar el lado frío del refrigerador de aire de carga (también conocido como "intercooler") para el colector de isión.

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 Sellado de puertas de cámaras El EPDM ofrece una buena performance en el aislamiento térmico. Se utiliza en puertas de cámaras frigoríficas para el sellado.

 Equipo de seguridad Los cauchos de etileno-propileno se utilizan también como material para las juntas de la cara de los respiradores industriales, con mayor frecuencia elegida ya que el uso de la silicona se debe evitar por lo general en ambientes con pintura en aerosol de industrias automotrices.

 Aislamiento de cables El EPDM se utiliza también como material para la envoltura exterior de los cables utilizados en los aparatos eléctricos para la instalación al aire libre o expuestas a la luz UV.

 Impermeabilización de techos El EPDM se utiliza como revestimiento a prueba de agua de techos. Tiene la ventaja de que no contamina el agua de lluvia escurrida, que es de vital importancia si el dueño de casa desea utilizar esta agua para la higiene personal. Varias casas cuentan con acumuladores de agua de lluvia por lo tanto deben hacer uso de este tipo de techos.

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74

IV. CONCLUSIONES



El caucho sintético ha sido una gran revolución para el mundo pero aun así, el natural no ha perdido su importancia, mas con las alzas del petróleo, la industria



del caucho toma mayor fuerza, debido a que su producción es de bajo costo. El proceso de vulcanización hace más resistente y duradera la acción, permitiendo que su periodo de vida útil sea más extenso.

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

Los cauchos tales como el etileno-propileno se destacan por su resistencia al calor, oxidación, ozono y a la intemperie debido a su estructura polimérica de



cadena saturada. Los cauchos en polímeros responden de forma aceptable incluso con altas



cargas de relleno y plastificante disminuyendo su precio. Presentan gran utilidad en sellante de vehículos especialmente en las mangueras de enfriamiento del automóvil. También se usa en el sellado de las



puertas de cámaras frigoríficas. Presentan gran utilidad en los equipos de de seguridad específicamente en los



equipos de respiración. La polimerización como proceso representa el 10% de la capacidad mundial, no resulta relevante en países con industria de petroquímica pero es muy usado en

 

países en vías de desarrollo tales como los de América del sur, Asia y áfrica. Presentan operaciones de acabado tales como los de la emulsión. El caucho estireno butadieno representa el caucho de mayor utilidad a nivel mundial porque representa el 90% en uso de procesos de emulsión en frio.

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V. RECOMENDACIONES



Los procesos, secuencia realizada de investigación en los ensayos planteados para el mejor control del proceso, solo deberán ser realizados en la frecuencia



señalada, ya que una frecuencia excesiva significa un gran gasto económico. La frecuencia señalada en él es suficiente para ir controlando a los productos, ya que la dureza es la propiedad más importante a evaluar. Tener en cuenta sus propiedades en la resistencia a elevadas temperaturas para un uso adecuado bajo condiciones adecuadas.

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

Debido a que los polines son fabricados en grandes cantidades y no tienen un control de calidad una vez que se ha culminado su proceso de fabricación, la aplicación del muestreo por aceptación será de gran apoyo para controlar la cantidad de los mismos y determinar cuáles salen fuera de especificación.

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VI. REFERENCIALES

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ANEXO