Obtención y evaluación de las propiedades mecánicas y químicas del caucho natural epoxidado

Abstract

El presente trabajo abordó la obtención de caucho natural epoxidado (ENR) mediante un proceso de epoxidación, utilizando látex centrifugado de bajo contenido de amonio como materia prima. La reacción se llevó a cabo empleando ácido fórmico al 85 %, peróxido de hidrógeno al 50% como agente epoxidante, un surfactante no iónico (alcohol etoxilado) y agua destilada como medio de reacción. La mezcla fue sometida a agitación constante durante aproximadamente 4 horas a una temperatura de 50 °C, seleccionada con base en referencias bibliográficas para evitar la formación de reacciones secundarias no deseadas. Tras finalizar la epoxidación, se realizó la coagulación del látex epoxidado para obtener el caucho natural sólido, el cual fue secado y caracterizado para verificar la incorporación del grupo oxirano. Para este propósito, se empleó la técnica analítica ATR-FTIR (espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier con reflectancia total atenuada), que permitió identificar con precisión la presencia del anillo epóxido a través de sus bandas características. Adicionalmente, mediante la ecuación de Lambert-Beer, se determinó un grado de epoxidación del 35 %. Una vez obtenido el ENR, se prepararon formulaciones a escala de laboratorio para su comparación con caucho natural no modificado (NR) y con copolímero de acrilonitrilobutadieno (NBR) al 33% de acrilonitrilo. Para ello, se diseñaron compuestos vulcanizables mediante la incorporación de los aditivos químicos necesarios. Las propiedades mecánicas evaluadas incluyeron esfuerzo de tensión, módulo, elongación y resistencia al desgarre, tanto en estado inicial como tras la inmersión en aceite ASTM No. 903 y el envejecimiento térmico a 70°C durante 70 horas. Asimismo, se realizaron ensayos de deformación permanente por compresión (DPC) a 70°C durante 22 horas y pruebas de abrasión. Los resultados indicaron que el caucho natural epoxidado presentó mejoras significativas en las propiedades mecánicas en comparación con el caucho natural y el NBR. (Texto tomado de la fuente)

The present study focused on the production of epoxidized natural rubber (ENR) through an epoxidation process using low-ammonia centrifuged latex as the raw material. The reaction was carried out with 85% formic acid, 50% hydrogen peroxide as the epoxidizing agent, a non-ionic surfactant (ethoxylated alcohol), and distilled water as the reaction medium. The mixture was subjected to constant agitation for approximately 4 hours at a temperature of 50,°C, selected based on bibliographic references to avoid the formation of unwanted side reactions. Following the epoxidation process, coagulation of the epoxidized latex was performed to obtain solid natural rubber, which was then dried and characterized to confirm the incorporation of the oxirane group. For this purpose, ATR-FTIR analytical techniques (attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy) were employed, enabling precise identification of the epoxy ring through its characteristic bands. Additionally, the degree of epoxidation was determined to be 35% using Lambert-Beer’s law. Once the ENR was obtained, laboratory-scale formulations were prepared for comparison with unmodified natural rubber (NR) and acrylonitrile-butadiene copolymer (NBR) containing 33% acrylonitrile. Vulcanizable compounds were designed by incorporating the necessary chemical additives. The mechanical properties evaluated included tensile strength, modulus, elongation, and tear resistance, both in their initial state and after immersion in ASTM No. 903 oil and thermal aging at 70,°C for 70 hours. Additionally, permanent compression set (DPC) tests at 70,°C for 22 hours and abrasion resistance tests were conducted. The results indicated that the epoxidized natural rubber exhibited significant improvements in mechanical properties compared to natural rubber and NBR.