Un polímero de caucho por sí mismo tiene propiedades tan malas que tiene un valor comercial limitado; se debe agregar una variedad de materiales para mejorar sus propiedades y hacerlo comercialmente útil. La ciencia de agregar estos ingredientes al caucho para producir el mejor producto posible y garantizar una fabricación eficiente y sin problemas se conoce como compuestos. Para seleccionar el elastómero y los aditivos más adecuados de la multitud de productos disponibles, el mezclador de caucho debe conocer a fondo las siguientes áreas de la química y la tecnología del caucho:

Esta sección ofrece una descripción general de estas áreas importantes de la composición del caucho. Por las razones que siguen, se hará hincapié en curativos y antidegradantes. Elastómeros e ingredientes modificadores El primer paso para una composición eficaz es la selección del elastómero adecuado. Las propiedades inherentes únicas de cada elastómero, como la resistencia al aceite de NBR, la resistencia al ozono de EPDM y la alta resiliencia de NR, determinan la idoneidad de un elastómero para cualquier aplicación dada. De los materiales agregados a la formulación, los rellenos juegan un papel dominante en la determinación del procesamiento en fábrica y las propiedades de vulcanizado. Los rellenos se utilizan:

1) para reforzar y aumentar las propiedades de resistencia

2) para actuar como agentes colorantes

3) para extender y diluir

4) para reducir los costos

5) para alterar las características de procesamiento, el mayor efecto sobre las propiedades anteriores

En general, los rellenos con un tamaño de partícula superior a 10 micrones pueden ser perjudiciales para las propiedades físicas, debido a las áreas localizadas de estrés que generan. Los rellenos con un tamaño de partícula entre 1 y 10 micrones, como la piedra caliza molida y las arcillas, no dañan ni ayudan a vulcanizar las propiedades. Se utilizan principalmente como diluyentes. Los rellenos semi-reforzantes, que mejoran las propiedades de resistencia y módulo, tienen tamaños de partículas de 0,1 a 1 micra. Los rellenos de refuerzo, que mejoran significativamente las propiedades del vulcanizado, tienen tamaños de partículas de 0,01 a 0,1 micrones. Se agregan varios aceites al compuesto de caucho para mejorar el procesamiento y reducir el costo sin afectar las propiedades del vulcanizado. Se agregan aceites de procesamiento, como aceite de ricino y aceites de petróleo sulfonados, para ablandar el caucho y facilitar la mezcla, extrusión, etc. Estos aceites se utilizan en cargas de hasta 10 partes por cien de caucho (phr). Los aceites parafínicos, nafténicos y aromáticos se utilizan con cargas mucho más altas para extender el caucho y reducir el costo sin sacrificar las propiedades físicas. Con esta alta carga, es esencial una buena compatibilidad entre el elastómero y el aceite. Los aceites parafínicos son más compatibles con los cauchos más saturados: EPDM e IIR, mientras que los aceites aromáticos son los más compatibles con SBR, NR y BR. La tinción aumenta en el orden: parafínico <nafténico <aromático. Se agregan muchos otros ingredientes de composición al compuesto para cumplir con requisitos específicos: resinas adhesivas, agentes espumantes, colorantes, desecantes, etc. Sin embargo, la selección del sistema de curado adecuado es vital para el desarrollo de las propiedades de vulcanizado deseadas. Los sistemas de curado más utilizados se basan en azufre y requieren un acelerador y activadores como el óxido de zinc y un ácido graso.

La elasticidad es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele. Algunas sustancias, tales como los gases poseen únicamente elasticidad volumétrica, pero los sólidos pueden poseer, además, elasticidad de forma. Un cuerpo perfectamente elástico se concibe como uno que recobra completamente su forma y sus dimensiones originales al retirarse el esfuerzo. No se conocen materiales que sean perfectamente elásticos a través del rango de esfuerzos completo hasta la ruptura, aunque algunos materiales como el acero, parecen ser elásticos en un considerable rango de esfuerzos. Algunos materiales, como el hierro fundido, el concreto, y ciertos metales no ferrosos, son imperfectamente elásticos aún bajo esfuerzos relativamente reducidos, pero la magnitud de la deformación permanente bajo carga de poca duración es pequeña, de tal forma que para efectos prácticos el material se considera como elástico hasta magnitudes de esfuerzos razonables. Si una carga de tensión dentro del rango elástico es aplicada, las deformaciones axiales elásticas resultan de la separación de los átomos o moléculas en la dirección de la carga; al mismo tiempo se acercan más unos a otros en la dirección transversal. Para un material relativamente isotrópico tal como el acero, las características de esfuerzo y deformación son muy similares irrespectivamente de la dirección de la carga (debido al arreglo errático de los muchos cristales de que está compuesto el material), pero para materiales anisotrópicos, tales como la madera, estas propiedades varían según la dirección de la carga. Una medida cuantitativa de la elasticidad de un material podría lógicamente expresarse como el grado al que el material puede deformarse dentro del límite de la acción elástica; pero, pensando en términos de esfuerzos que en deformación, un índice práctico de la elasticidad es el esfuerzo que marca el límite del comportamiento elástico. El comportamiento elástico es ocasionalmente asociado a otros dos fenómenos; la proporcionalidad lineal del esfuerzo y de la deformación, y la no-absorción de energía durante la variación cíclica del esfuerzo. El efecto de absorción permanente de energía bajo esfuerzo cíclico dentro del rango elástico, llamado histéresis elástica o saturación friccional, es ilustrado por la decadencia de la amplitud de las vibraciones libres de un resorte elástico; estos dos fenómenos no constituyen necesarios criterios sobre la propiedad de la elasticidad y realmente son independientes de ella. Para medir la resistencia elástica, se han utilizado varios criterios a saber: el límite elástico, el límite proporcional y la resistencia a la cedencia. El límite elástico se define como el mayor esfuerzo que un material es capaz de desarrollar sin que ocurra la deformación permanente al retirar el esfuerzo. El límite proporcional se define cómo el mayor esfuerzo que un material es capaz de desarrollar sin desviarse de la proporcionalidad rectilínea entre el esfuerzo y la deformación; se ha observado que la mayoría de los materiales exhiben esta relación lineal entre el esfuerzo y la deformación dentro del rango elástico. El concepto de proporcionalidad entre el esfuerzo y la deformación es conocido como Ley de Hooke, debido a la histórica generalización por Robert Hooke de los resultados de sus observaciones sobre el comportamiento de los resortes.

La máxima resistencia es relacional con la máxima resistencia que puede desarrollar un material. La resistencia a la tensión de la tensión máxima de tensión que un material es capaz de desarrollar. La figura muestra, esquemáticamente, las relaciones entre esfuerzo y deformación para un metal dúctil y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión: La resistencia a la que comprende es el máximo esfuerzo de incluir un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en comprendido por ruptura, la resistencia al comprendido plantea un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en incluyendo una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable o semiviscoso), el valor obtenido para la resistencia a la incluida es un valor arbitrario que depende del grado de distorsión considerado como la falla efectiva del material.

La dureza, la cual es una medida de la resistencia a indentación superficial o la abrasión, puede, en términos generales, considerar como una función del esfuerzo requerido to producir algún tipo especificado de deformación superficial. La dureza se expresa simplemente como un valor arbitrario, como la lectura de la báscula del instrumento particular usado.

La plasticidad es aquella propiedad que permite que el material provoque deformaciones permanentes hasta que se produzca la rotura. Las evidencias de la acción plástica en los materiales estructurales se llaman deformación, flujo plástico y creep. Las deformaciones plásticas son causadas por deslizamientos inducidos por esfuerzos cortantes. Tales deformaciones pueden ocurrir en todos los materiales sometidos a grandes esfuerzos, aun a temperaturas normales. Muchos metales muestran un efecto de endurecimiento por deformación al sobrellevar deformaciones plásticas, ya que después de que han ocurrido deslizamientos menores por corte no acusan deformaciones plásticas adicionales hasta que se ejecutan esfuerzos mayores. No si presentan cambios apreciables de volúmenes como resultado de las deformaciones plásticas. La plasticidad es importante en las operaciones de formaciones, conformaciones y extrusiones. Algunos metales se conforman en frío, por ejemplo, la laminación profunda de láminas delgadas. Muchos metales están conformados en caliente, por ejemplo, la laminación de perfiles de acero estructural y el forjado de ciertas partes para máquinas; los metales as el hierro fundido se moldean en estado de fusión; la madera se flexiona mejor mientras está seca y caliente. Los materiales maleables son aquellos que pueden martillarse para formar láminas delgadas sin fractura; la maleabilidad depende tanto de la suavidad como de la plasticidad del material. Otra manifestación de la plasticidad en los materiales y la ductilidad. La ductilidad es la propiedad de los materiales que permiten ser estirados en un grado considerable antes de romperse y simultáneamente sostener una carga apreciable. Si dice que un material no dúctil es quebradizo, esto es, se quiebra o rompe con poco o ningún alargamiento.

La rigidez se cumple con la deformabilidad relativa de un material bajo carga. Se mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido si consideras que es el material. Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el esfuerzo y la deformación correspondiente es denominada módulo de elasticidad (E). Existen tres módulos de elasticidad: el módulo en tensión, el módulo en incluido y el módulo en cortante. Bajo el esfuerzo de tensión, esta medida de rigidez si se llama módulo de Young; bajo corte simple la rigidez si se llama módulo de rigidez. En términos del diagrama de esfuerzo y deformación, el módulo de elasticidad y la pendiente del diagrama de esfuerzo y deformación en el rango de proporcionalidad del esfuerzo y la deformación.

La capacidad de un material para absorber o almacenar energía si se llama la capacidad energética del material. La cantidad de energía absorbida al esforzar a material hasta el límite elástico, o la cantidad de energía que puede recobrarse cuando el esfuerzo es liberado del límite elástico, es llamada la resiliencia elástica. La energía almacenada por unidad de volumen en el límite elástico es el módulo de resiliencia. El módulo de resiliencia es una medida de lo que puede llamarse la resistencia a la energía elástica del material y es de importancia en la selección de materiales para servicio, cuando las partes están sometidas a cargas de energía, pero cuando los esfuerzos deben mantenerse dentro del límite elástico. Cuando un material es sometido a una carga repetida, durante cualquier ciclo de carga o descarga, o viceversa, alguna energía es absorbida o perdida. Este fenómeno de la energía perdida es llamado generalmente histéresis, y dentro del rango elástico, histéresis elástica. La resistencia involucra la idea de la energía requerida para romper un material. Puede medírsele por la cantidad de trabajo por volumen unitario de un material requerida para conducir el material a la falla bajo carga estática, llamada el módulo de resistencia. La resistencia es una medida de lo que puede llamarse la resistencia energética última de un material y es de importancia en la selección de un material para tipos de servicio en los cuales las cargas de impacto aplicadas puedan causar esfuerzos sobre el punto de falla de tiempo en tiempo.

Poliisopreno (IR)es la versión sintética del caucho natural y generalmente se usa en tipos similares de aplicaciones. Exhibe propiedades similares pero generalmente no se usa indistintamente debido a diferencias menores que conducen a ciertas ventajas o desventajas en comparación con el caucho natural. El poliisopreno es de color más claro, más uniforme y de mayor pureza que el caucho natural. Por otro lado, el poliisopreno es más bajo en resistencia verde (sin vulcanizar) y generalmente es ligeramente más pobre en resistencia a la tracción, resistencia al desgarro y resistencia a la fatiga. A diferencia del caucho natural, que es prácticamente toda la estructura cis-1.4 (superior al 99%), el poliisopreno tiene aproximadamente el 98% de estructura cis-1.4 y el 2% 3.4, lo que interrumpe la linealidad de las cadenas. Aunque la estructura 3.4 es solo una pequeña cantidad, es lo suficientemente significativo como para reducir la cristalización por deformación y, por lo tanto, la resistencia de un vulcanizado sin relleno. El caucho natural contiene materias extrañas procedentes del látex, por ejemplo, proteínas, productos de descomposición de proteínas y aminas que aceleran la vulcanización. Como están ausentes del poliisopreno sintético, la vulcanización de este último se lleva a cabo más lentamente. Gracias a los catalizadores estereoespecíficos, fue posible sintetizar un poliisopreno con propiedades similares a las del caucho natural. El caucho natural, no es más que poli-isoprene. Uno de los métodos más comunes de reticulación está el llamado proceso de "vulcanización del caucho", que se utiliza para la reticulación de polímeros ("insaturado"), que contienen dobles enlaces en la cadena molecular, tales ejemplo en el poli-isopreno (caucho natural) .El curado implica calentar el polímero en la presencia de azufre (S): no es la rotura de los enlaces dobles y la formación de puentes de azufre entre dos productos distintos catene.I sintetizados con catalizadores estéreo-específicos son superiores a las natural, pero para pureza isomérica, y menor costo para los diversos tipos de producción. Entre, los cis 1,4-poli-isopreno es de lejos el más importante para las propiedades elásticas y las propiedades mecánicas que se imparte a los vulcanizados, propiedades que se derivan del alto nivel de pureza isomérica del material que, en el caso de caucho natural, se establece para valores superiores a 99% a partir de la 1,4-cis. La alta pureza isomérica del polímero natural determina la notable tendencia a la cristalización, incluso a temperatura ambiente; el máximo grado de cristalinidad que el material es capaz de tener está limitado a 25-30%, que es más que suficiente para aumentar la dureza y la viscosidad Mooney en el tiempo.

Estos se basan en moléculas simples como un copolímero de bloques A-B-A, donde A es un poliestireno y B un segmento de elastómero. Si el elastómero es el constituyente principal. Aquí, los segmentos extremos de poliestireno forman regiones esféricas separadas, es decir, dominios, dispersos en una fase continua de elastómero. La mayoría de las moléculas de polímero tienen sus segmentos finales de poliestireno en diferentes dominios. A temperatura ambiente, estos dominios de poliestireno son duros y actúan como enlaces cruzados físicos, uniendo los segmentos medios elastoméricos en una red tridimensional. De alguna manera, esto es similar a la red formada al vulcanizar cauchos convencionales usando enlaces de azufre. La diferencia es que en los elastómeros termoplásticos, los dominios pierden su resistencia cuando el material se calienta o disuelve en solventes. Esto permite que fluya el polímero o su solución. Cuando el material se enfría o el solvente se evapora, los dominios se endurecen y la red recupera su integridad original. Los copolímeros de bloque análogos con un solo segmento duro (por ejemplo, A-B o B-A-B) tienen propiedades bastante diferentes. La fase de elastómero no puede formar una red interconectada continua, ya que solo un extremo de cada segmento de elastómero está unido a los dominios duros. Estos polímeros no son elastómeros termoplásticos, pero son materiales más débiles similares a los cauchos sintéticos no vulcanizados. En aplicaciones comerciales, se han utilizado tres segmentos medios elastoméricos durante muchos años: polibutadieno, poliisopreno y poli (etileno-butileno). Los copolímeros de bloque correspondientes se denominan S-B-S, S-I-S y S-EB-S. Más tarde, se introdujeron polímeros con segmentos medios de poli (etileno-propileno) (S-EP-S). Un desarrollo más reciente, ahora comercializado, son los copolímeros de bloques estirénicos con un segmento medio de isobutileno (S-iB-S).