Cinéticas de espumación y control de la estructura celular en materiales basados en caucho natural y poliolefinas

Resumen

En este trabajo se han fabricado y caracterizado materiales celulares basados en dos matrices poliméricas distintas: Una basada en un polímero termoplástico como es el polipropileno y otra basada en un polímero elastomérico como el caucho natural. Este tipo de espumas poliméricas pueden llegar a ser de gran importancia comercial debido a que cubren un amplio rango de necesidades para determinadas aplicaciones. Además de por su gran potencial de aplicación, otra razón por la que fueron estudiadas y desarrolladas este tipo de espumas poliméricas es por la necesidad de entender y controlar los distintos mecanismos que gobiernan el proceso de espumado de estos materiales. En los trabajos desarrollados se han utilizado estrategias basadas en el uso de polímeros con diferente arquitectura molecular, agentes espumantes con diferentes tamaños de partícula, restringiendo la dirección de expansión de la espuma y modificando la viscosidad del polímero mediante su reticulación. Los materiales celulares han sido fabricados a partir de procesos de espumado que se desarrollan sin la influencia de ningún tipo de presión externa salvo la ejercida por la atmósfera y mediante la descomposición en gases de agentes espumantes químicos. La caracterización de la estructura celular de los materiales fabricados se ha realizado utilizando imágenes de SEM y mediante un programa de análisis de imagen se han determinado algunos parámetros de la estructura celular (tamaño de celda, densidad celular, anisotropía, etc.). Además se ha determinado el contenido de celda abierta, densidad y en algunos casos (espumas de caucho anisotrópica) las propiedades mecánicas se ha determinado mediante ensayos de compresión. Con respecto a las espumas de polipropileno, el prolipropileno ramificado presento mayor estabilidad en fundido que los demás polímeros (polipropileno random y lineal) que puede ser debido a la presencia de endurecimiento por deformación y más elevada temperatura de cristalización. Se han producido espumas con elevados ratios de anisotropía (2,5) mediante el uso de una matriz de caucho natural vulcanizada y utilizando precursores sólidos de geometría cilíndrica pero con distintas dimensiones. En este caso el control de la estructura celular tuvo lugar en la etapa de crecimiento de la celda. Un aumento en el ratio de anisotropía de los materiales producidos llevo a un aumento en el módulo de compresión de los mismos. Mediante el uso de irradiación con electrones a distintos niveles se ha obtenido espumas de caucho natural con baja densidad (densidad relativa = 0.1) y con tamaño de celda en algunos casos de 20 micras. Además mediante el estudio de la variación de la dosis de irradiación en espumas de caucho natural ha sido posible determinar cuándo los mecanismos de degeneración de la estructura celular tienen mayor peso frente a los mecanismos de nucleación. Mediante las distintas estrategias empleadas ha sido posible ejercer un control de la estructura celular en distintas etapas del proceso de espumado.