Reticulación - Polímeros termoplásticos, elastómeros y aditivos

La reticulación es una reacción química por la que los polímeros se unen en cadenas tridimensionalmente formando una especie de red. Tras esta reacción, las propiedades químicas del polímero inicial cambian. La vulcanización es un proceso químico para convertir caucho natural o polímeros relacionados en materiales más duraderos calentándolos con azufre (Peroxido, Óxidos metálicos, Acetoxisilano, Epoxido) o otros curadores o aceleradores equivalentes. Estos aditivos modifican el polímero formando enlaces cruzados (puentes) entre cadenas poliméricas individuales. Los materiales vulcanizados son menos pegajosos y tienen propiedades mecánicas superiores. El término fibra vulcanizada se refiere a la celulosa que se ha tratado en una solución de cloruro de zinc para reticular las fibras de celulosa.

El caucho no vulcanizado solo posee una fase gomosa altamente elástica,    por lo que se encuentra en un estado amorfo y no tiene capacidad de uso. Después de que el agente de vulcanización, el acelerante y otros aditivos se mezclan con moléculas de caucho para la vulcanización a través de un cierto tiempo, temperatura y presión, se forma una estructura de red reticulada. Esta estructura tridimensional pone fin al estado amorfo del caucho, y confiere a la goma resistencia superior a la abrasión, módulo de elasticidad y otras excelentes propiedades en general. Esta estructura es una reticulación química de moléculas que no pueden ser destruidas por la temperatura, lo que da como resultado la dificultad del caucho en el reciclado y el reprocesamiento. Sin embargo, la estructura tridimensional física de TPE está formada por la fase rígida en estado vítreo y la fase gomosa en estado altamente elástico a temperatura ambiente, y puede destruirse aumentando la temperatura. Como resultado, TPE se puede usar y procesar repetidamente, y es fácil de reciclar.

La vulcanización causa cambios profundos a nivel molecular. Las moléculas de caucho largas se convierten en enlaces cruzados junto con las uniones (enlaces cruzados) espaciadas a lo largo de las cadenas poliméricas, con la distancia promedio entre las uniones y los 4.000 a 10.000 daltons.

Como resultado de esta formación de red, no puede procesarse por ningún medio que requiera que fluya, por ejemplo, en un mezclador, en una extrusora, en un molino, en una inyectora, o durante el modelado, conformado o moldeado. Es esencial que la vulcanización ocurra solo después de que el artículo de caucho esté en su forma final.

A la hora de obtener un polímero reticulado (por ejemplo, PE, EVA, SBR, PVC y NR) después del proceso de polimerización, se hace necesaria la incorporación de un agente que haga posible la unión de las distintas cadenas de polímeros para dar lugar a la reticulación. Dichos agentes se conocen como reticulantes o agentes de reticulación. Dentro de los agentes de reticulación se puede hacer una subdivisión ulterior, atendiendo al grupo funcional que actúe como agente iniciador. Así pués, tenemos peróxidos y silanos.

Peróxidos: Son los más utilizados en la industria de polímeros reticulados. De entre los más conocidos podemos destacar al dibenzoilperóxido, dilauroilperóxido, di(terbutilperóxido)-diisopropilbenceno, dicumilperóxido y menos utilizados son los cetoperóxidos, alkilperésteres, peroxidicarbonatos, cetoperóxidos y alquilperésteres.

Silanos: Este tipo de compuestos son menos utilizados en la industria de polímeros reticulados, pero también ocupan una parte importante en dicha industria. Los compuestos más utilizados son el tetrametoxisilano, trimetiltrimetoxisilano, dimetiletoxisilano, difenildietoxisilano, además de los mercaptosilanos y de los aminosilanos.