Mechanical properties of TPVs of EPDM/polypropylene/paraffin oil

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Mechanical properties of TPVs

of EPDM/polypropylene/paraffin oil

Karina Núñez, Lorena Rivas, Massimiliano Scattolini, Carmen Rosales*,

Rosestela Perera y Mireya Matos

Grupo de Polímeros II, Departamento de Mecánica, Universidad Simón Bolívar, Apdo. 89000. Valle de Sartenejas, Baruta, Caracas, Venezuela. Telf: 0212-9064060, Fax: 0212-9064062.

*crosales@usb.ve

Abstract

Thermoplastic vulcanizates (TPVs) of (EPDM) and two types of polyolefins, polypropylene (PP) and low-density polyethylene (LDPE) were prepared by dynamic vulcanization. The effects of adding different proportions of paraffin oil, as well as different EPDMs and PPs on their mechanical properties were investi-gated. The Young’s modulus of the EPDM blends decreases and the elongation at break increases when the amount of paraffin oil is increased. Additionally, when the proportion of the higher molecular weight PP is increased in the TPVs, an increase in its Young’s modulus, Shore D hardness and tensile strength is obtained. Non significant changes were observed in the elongation at break when the same amount of par-affin oil was incorporated in TPVs with PP. However, the highest elongation at break was achieved when LDPE was used. When the solvent and thermal resistance of TPVs were evaluated at 150°C, a loss in the rubber elasticity of the rubber was detected after 70 hours.

Key words: Ethylene-propylene-diene (EPDM), polypropylene, low-density polyethylene, thermoplastic rubbers (TPV), dynamic vulcanization.

Estudio de propiedades mecánicas de TPVs

de EPDM/polipropileno/aceite parafínico

Resumen

En este trabajo se prepararon cauchos termoplásticos (TPVs) por vulcanización dinámica del etile-no- propileetile-no-dieno (EPDM) y dos tipos de poliolefinas, polipropileno (PP) y polietileno de baja densidad (PEBD). Se investigaron los efectos de la incorporación de diferentes proporciones de aceite de parafina y de poliolefinas en las propiedades mecánicas de estos compuestos así como del tipo de EPDM y de PP. Los resultados obtenidos permiten concluir que el aumento de la cantidad de aceite de parafina en las mezclas disminuye el módulo elástico y aumenta la elongación a la rotura. Adicionalmente, se estableció que al au-mentar la proporción del PP de mayor peso molecular en las formulaciones se obtiene un incremento en el módulo de Young, la dureza Shore D y el esfuerzo a la rotura. No se observaron variaciones apreciables en la elongación a la rotura de los compuestos con diferentes PP con igual proporción de aceite parafínico. Sin embargo, la mayor elongación a la rotura se encontró para la formulación con el PEBD. Al someter las for-mulaciones a ensayos de resistencia térmica y de solvente a 150°C, se encontró la pérdida de elasticidad del caucho en un lapso de 70 horas.

Palabras clave: Etileno-propileno-dieno (EPDM), polipropileno, polietileno de baja densidad, cauchos termoplásticos (TPV), vulcanización dinámica.

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Introducción

Los cauchos termoplásticos son una nueva clase de materiales que combinan las buenas ca-racterísticas de procesamiento de los polímeros termoplásticos con las propiedades elásticas de los cauchos vulcanizados. Existen dos tipos de cauchos termoplásticos, los denominados TPR, que son elaborados a partir de procesos de copo-limerización tal como el estireno/etileno-butile-no/estireno (SEBS) y los cauchos termoplásticos vulcanizados TPVs. En estos últimos, una de las fases debe ser un material que pueda entrecruzar y/o vulcanizar en el proceso de preparación y la otra fase un polímero termoplástico. En general, en los cauchos termoplásticos TPVs, la vulcani-zación del caucho se realiza de manera dinámica en mezcladores internos o en extrusoras [1-3].

La preparación de cauchos termoplásticos vulcanizados es un proceso complejo que involu-cra una gran cantidad de variables como son: el tipo de mezclado y sus variables (esfuerzos de corte y elongacionales, temperatura, etc.), la ci-nética de la reacción de entrecruzamiento del caucho (tipos de agentes de curado, tiempo y temperatura, cantidad de insaturaciones en el elastómero), tipo de poliolefina (estructura y ca-racterísticas moleculares), composición de las fa-ses, presencia de aditivos adicionales (plastifi-cantes, lubri(plastifi-cantes, estabilizantes térmicos), po-sibilidad de inversión de fases y morfología de las mezclas, etc. [1-6]. Estas variables, en la mayoría de los casos, están interconectadas y es muy difí-cil evaluarlas por separado. Un buen control de la composición, y de las propiedades viscoelásticas en fundido de los componentes de naturaleza po-limérica durante su preparación determina, en muchos casos, la morfología de este tipo de mate-riales [1, 4-6]. Por otra parte, una de las ventajas de estos materiales es su carácter reciclable en comparación a los cauchos convencionales.

Cabe señalar que los cauchos termoplásti-cos TPVs no son mezclas convencionales de ma-teriales poliméricos. En una de las fases existe una reacción de entrecruzamiento y una morfo-logía de fases que debe ser controlada en el proce-so de mezclado, sin el respectivo control de am-bas fases, no se obtiene un material con buenas características de procesabilidad y propiedades mecánicas.

En el presente trabajo se estudió la influen-cia de un aceite parafínico y de dos tipos de polio-lefinas (PP y PEBD) en las propiedades de trac-ción de formulaciones del caucho etileno-propile-no-dieno (EPDM) vulcanizado de manera dinámi-ca en diferentes proporciones. Además, se deter-minaron sus propiedades de dureza, envejeci-miento y resistencia a solventes.

Parte Experimental

Materiales

Los polímeros utilizados en el presente tra-bajo fueron dos grados diferentes de caucho etile-no-propileno-dieno (EPDM) con 5% de dieno, su-ministrados por NORDEL. Los contenidos de eti-leno del EPDM 1 (IP-4570) y del EPDM2 (IP-4770) son 50 y 70%, respectivamente. También fueron empleados dos grados de polipropileno (PP1 y PP2) de diferentes pesos moleculares, suplidos por Propilven y un polietileno de baja densidad (PEBD), FB-0248 VeneleneÒ. Las especificacio-nes de densidad (r), las propiedades de tracción (esfuerzo,sry elongación a la rotura,er) de los po-límeros puros, los valores de índice de flujo (MFI) de los PP y el PEBD, y de la viscosidad Money de los EPDM se presentan en la Tabla 1.

Para realizar el curado o vulcanización di-námica de las formulaciones de EPDM se em-plearon los siguientes aditivos comerciales, en las proporciones que se indican: óxido de zinc (5 ppc. de ZnO), ácido esteárico (2 ppc.), tetrametil-tiuram disulfuro (1 ppc. de TMTD), 2,2-ditiobis-benzotiazol (0,5 ppc. de MBTS), alquil-N’fe-nil-p-feniléndiamina (Santoflex, como antioxi-dante, 2 ppc.), aceite parafínico (variable) y azu-fre (2 ppc. de S).

Preparación de los compuestos de EPDM

Se prepararon dos tipos de compuestos, cu-yas composiciones se presentan en la Tabla 2. En los compuestos Tipo 1 se estudió la influencia del aceite de parafina en las propiedades de tracción en ambos EPDM sin vulcanizar (EPDM1 y EPDM2), y en el PP1 (F1 hasta F7). Es importante resaltar que las proporciones de los componentes en los compuestos o mezclas Tipo 1 están repor-tadas de forma tal que puedan ser comparadas

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directamente con sus análogos del Tipo 2 (el acei-te de parafina se añadió en base a la proporción del EPDM). Previo al proceso de obtención de los compuestos Tipo 2, se realizó la formulación de los diferentes elastómeros (EPDM1 y EPDM2) con sus aditivos (excepto aceite parafínico y azufre), en un mezclador interno tipo Banbury marca Fa-rrel a 75 rpm por 4 minutos. En la preparación de las formulaciones de EPDM, en primer lugar se realizó una premezcla de las resinas y del azufre con la parafina. Posteriormente, los diferentes compuestos se prepararon en un mezclador in-terno a una velocidad de los rotores de 80 rpm por 7 minutos y a una temperatura de 180 y de 150°C, para las mezclas con PP y PEBD, respecti-vamente.

En las formulaciones y/o compuestos Ti-po 2 se estudió la influencia de diferentes tiTi-pos de poliolefinas en las propiedades de los EPDM vul-canizados dinámicamente con azufre (EPDMv). Es de hacer notar que los EPDM puros se vulca-nizaron en una plancha de compresión de mane-ra estática (F8 y F9) a 190°C por 10 minutos. Se-guidamente, se troquelaron probetas de láminas moldeadas por compresión para ser analizadas en los diferentes ensayos. En un estudio prelimi-nar se analizó la influencia de la temperatura, de la frecuencia de giro de los rotores y el uso de dife-rentes proporciones de EPDM en la preparación de los compuestos Tipo 2. A partir de los resulta-dos obteniresulta-dos se seleccionaron las formulaciones Tipo 2 objeto de este estudio como las condicio-nes de operación del mezclador (Tabla 2). Las

Tabla 1

Especificaciones técnicas de los polímeros utilizados

Polímero r (g/cm3) MFI ó VM* (dg/min) sr (MPa) er (%) EPDM1 0,92 70* 1,4 ± 0,1 86 ± 2 EPDM2 0,92 70* 3,6 ± 0,3 221 ± 20 PP1 0,91 1,4 26 ± 2 369 ± 36 PP2 0,91 7,0 30 ± 2 385 ± 46 PEBD 0,92 2,5 15 ± 2 361 ± 14 *Viscosidad Mooney. Tabla 2

Composición de los compuestos

Compuestos Tipo 1 Composición (ppc.) Compuestos Tipo 2 Composición (ppc.) EPDM1/parafina 30/20 (F1) EPDM1v 100/0/0 (F8) EPDM2/parafina 40/20, 30/20 y 30/10 (F2, F3, F4) EPDM2v 100/0/0 (F9) PP1/parafina 50/20 (F5) EPDM1v/PP1/parafina 30/50/20 (F10) EPDM2/PP1 50/30 y 40/40 (F6 y F7) EPDM1v/PP2/parafina 30/50/20 (F11) - - EPDM2v/PP1/parafina 30/50/20, 40/40/20 y 30/60/10 (F12, F13 y F14) - - EPDM2v/PP2/parafina 30/50/20 (F15) - - EPDM2v/PEBD/parafina 40/40/20 (F16)

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proporciones de los agentes de curado y aditivos se seleccionaron de la literatura, con éstas se ob-tuvieron los mejores resultados en las propieda-des mecánicas [1-5].

Caracterización

Las curvas de viscosidad de los polímeros puros se determinaron en un reómetro capilar marca Göttfert modelo Rheograph 2000, a dife-rentes velocidades de pistón y a 200 y 140°C para los PPs y el PEBD, respectivamente. El contenido de gel (GC) de los EPDM y de las diferentes formu-laciones se determinó por extracción en xileno a 60°C por 48 horas en el caso de los compuestos con PP. Para la formulación con el PEBD (F16), el material resultante de la extracción con xileno, se disolvió en orto-diclorobenceno a 120°C durante dos horas.

Los ensayos de tracción se realizaron en una máquina de ensayos Lloyd a una velocidad de las mordazas de 50 mm/min. a temperatura ambiente, según el procedimiento descrito en la norma ASTM D-412. Probetas tipo C (distancia entre mordazas de 65 mm) se ensayaron después de 48 horas de vulcanizadas y moldeadas. Los ensayos de envejecimiento térmico se realizaron en un horno de convección forzada a 150°C du-rante 20 y 70 horas. El ensayo de resistencia a solventes se realizó en tolueno durante 20 y 70 horas, según el procedimiento recomendado en la norma ASTM D 474. Posteriormente, a cada probeta se le realizó un ensayo de tracción. Se de-terminaron los valores de dureza Shore D y Shore A se determinó según el procedimiento descrito en la norma ASTM D-2240, en probetas de 6 mm de espesor.

Resultados y Discusión

Propiedades reológicas de los componentes de las mezclas

En la Figura 1 se presentan las curvas de viscosidad en función de la velocidad de deforma-ción a 200°C de los componentes de las mezclas con PP. Las curvas de viscosidad en función de la velocidad de corte reflejan el carácter pseudo-plástico de estos materiales. Las características reológicas obtenidas de las poliolefinas están asociadas a su estructura molecular (peso

mole-cular promedio en peso, distribución de pesos moleculares y la presencia de ramificaciones lar-gas de cadena. La diferencia presentada por los dos grados de PP está asociada a sus pesos mole-culares: el PP1 tiene mayor peso molecular pro-medio en peso, y por ende su índice de flujo es menor. Como se puede observar en la Figura 1, los grados de EPDM no presentan grandes dife-rencias en cuanto a su comportamiento reológico a 200°C. Sin embargo, los valores de esfuerzo (sr) y elongación a la rotura (er) de estos EPDM, deter-minados en tracción (Tabla 1) muestran que el comportamiento mecánico de ambos grados di-fiere, ya que el EPDM2 presenta una deformación y un esfuerzo a la rotura mayores. Estas diferen-cias están asociadas a la mayor proporción de etileno en este material.

El mezclado y curado dinámico de las for-mulaciones de EPDM con polímeros termoplásti-cos involucra el control del comportamiento reo-lógico de los componentes de la mezcla. Por ello, es necesaria la determinación de la viscosidad de los mismos a la velocidad de deformación en el proceso de mezclado. Para una velocidad de los rotores de 80 rpm, la velocidad de deformación calculada para mezcladores internos es de 16 s–1 [7]. La viscosidad a 16 s–1y 200°C de temperatura del PP1 es mayor que para el PP2, como se explicó con anterioridad. A su vez, las viscosidades de ambos EPDM son mayores que las de los PPs y el PEBD a las respectivas temperaturas de ensayo.

Por otra parte, la morfología de los cauchos termoplásticos se determina por el efecto combi-nado de la composición y de la relación de visco-sidades de los componentes a la temperatura de

101 102 103 104 105 106 10-1 100 101 102 103

Vel ocidad de deformación (s

-1

)

Vi

sc

o

sid

ad

(P

a.

s)

PP1PP2 EPDM1 EPDM2

Figura 1. Curvas de viscosidad en función de la velocidad de deformación a 200°C.

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mezclado. En investigaciones previas se ha en-contrado que el componente que forma la fase dispersa de la mezcla es aquél con la más alta vis-cosidad y/o menor fracción en volumen. Sin em-bargo, la morfología es co-continua para mezclas cuyos componentes tienen viscosidades simila-res y/o igual fracción en volumen [1, 5]. Por lo tanto, cuando se emplean altas proporciones de EPDM y se quiere asegurar que el polímero ter-moplástico sea la fase continua (PP ó PEBD), es necesario que la viscosidad del caucho sea mayor que la viscosidad de la matriz. Adicionalmente, a medida que la reacción de vulcanización progre-sa en el mezclado, la viscosidad del EPDM au-menta y se favorece por tanto la inversión de fa-ses (si es el caso). La relación de viscosidades a 140°C de temperatura y 16 s–1de velocidad de de-formación para los componentes PEBD/EPDM2 es de 0,30, y para los componentes PP1/EPDM2 y PP2/EPDM2 es de 0,15 y 0,08, a 200°C, respec-tivamente. Adicionalmente, hay que considerar el rompimiento de los dominios en la fase sa (EPDMs), que se aumenta (se mejora la disper-sión) al aumentar la viscosidad de la matriz (PPs ó PEBD) en el caso de cauchos termoplásticos, lo cual es recomendable desde el punto de vista del comportamiento mecánico.

Estudio de las propiedades mecánicas

Los plastificantes son añadidos a las for-mulaciones del caucho para facilitar la incorpo-ración de cargas, mejorar la flexibilidad a bajas

temperaturas y producir vulcanizados con me-nor dureza [1]. Debido a su baja polaridad, el EPDM es compatible con parafinas y con aceites nafténicos [8]. En la Tabla 3 se presentan las pro-piedades de tracción y dureza Shore A de los compuestos Tipo 1. Se obtuvo que la adición de aceite parafínico a las formulaciones de los EPDM sin vulcanizar (F1, F2, F3 y F4) conlleva a cambios apreciables en las propiedades de trac-ción. Los cambios más significativos son la re-ducción del módulo de Young (E) y la dureza Sho-re A, y el aumento en la elongación a la ruptura (sr) a medida que aumenta la proporción del acei-te de parafina en los compuestos. Esacei-te resultado se atribuye a la acción plastificante del aceite en el EPDM [8]. Sin embargo, no se observan varia-ciones significativas en las propiedades de trac-ción de las mezclas que contienen PP1 y aceite parafínico (Formulación F5) con respecto al PP puro (Tablas 1 y 3). En otros estudios se ha en-contrado que el aceite se distribuye tanto en el EPDM (en mayor proporción) como en las zonas amorfas del PP [9, 10]. En cuanto a la dureza Shore A, el EPDM2 posee mayor dureza que el EPDM1 por su mayor contenido de etileno.

Por otra parte, las propiedades de tracción de las mezclas de EPDM2 sin vulcanizar con el PP1 en dos proporciones (F6 y F7) son considera-blemente superiores a las del EPDM2 puro. Sin embargo, el valor en la elongación a la rotura (er) de estas mezclas es similar a la del PP1 y el módu-lo de Young (E) es menor (Tablas 1 y 3). Estos

re-Tabla 3

Influencia del aceite de parafina en las propiedades de tracción de los compuestos Tipo 1

Formulación Shore A ± 1 E (MPa) sr (MPa) er(%) EPDM1 52 2,8 ± 0,2 1,4 ± 0,1 86 ± 2 EPDM2 67 6,9 ± 0,4 3,6 ± 0,3 221 ± 20 EPDM1/parafina, 30/20 (F1) 29 0,82 ± 0,07 0,52 ± 0,02 104 ± 15 EPDM2/parafina, 40/20 (F2) 45 2,4 ± 0,1 1,4 ± 0,1 247 ± 28 EPDM2/parafina, 30/20 (F3) 38 1,7 ± 0,1 1,6 ± 0,1 335 ± 15 EPDM2/parafina, 30/10 (F4) 50 3,5 ± 0,5 1,7 ± 0,1 187 ± 15 PP1/parafina, 50/20 (F5) - 1313 ± 6 24 ± 2 385 ± 40 EPDM2/PP1, 50/30 (F6) - 453 ± 31 30 ± 2 360 ± 15 EPDM2/PP1, 40/40 (F7) - 292 ± 23 30 ± 2 369 ± 24

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sultados se deben posiblemente a la alta propor-ción de PP1 empleada en estas mezclas y la ma-yor viscosidad del EPDM2 que inciden favorable-mente en la morfología de estas mezclas [1, 5]. En la preparación de las formulaciones de EPDM vulcanizados, el aceite parafínico se les añadió para facilitar la vulcanización dinámica del EPDM en los compuestos. Las curvas esfuer-zo-elongación de los ensayos de tracción, de las formulaciones con los EPDM vulcanizados de manera dinámica y diferentes proporciones del PP1 se presentan en la Figura 2. En la Tabla 4 se muestran los valores del contenido de gel (CG) y de las propiedades de tracción, módulo de Young (E), esfuerzo (sr) y elongación a la rotura (er).

En la Tabla 5 se presentan los valores de dureza Shore D y la variación del esfuerzo (sr) y la elongación a la rotura (er) de los materiales enve-jecidos a 150°C por 70 h, para todos los com-puestos preparados con los EPDM vulcanizados dinámicamente. Los valores de contenido en gel para los compuestos TPVs (F10 hasta F16) son similares a los obtenidos por vulcanización está-tica en los EPDM (F8 y F9). Sin embargo, este va-lor es menor para la formulación preparada con el PEBD (F16) debido a la baja temperatura utili-zada en el proceso de mezclado (150°C). El mate-rial se degradó al aumentar la temperatura de mezclado en esta formulación. Por consiguiente, habría que cambiar el tipo de estabilizante térmi-co utilizado y/o aumentar la proporción del

mis-mo. Es de hacer notar que la degradación de los materiales se realizó de manera cualitativa por cambio de color en las muestras (observación vi-sual).

Tanto en la Figura 2 como en las Tablas 4 y 5 se observa que al aumentar la proporción del PP1 en las formulaciones se obtiene un incre-mento en el módulo de Young, la dureza Shore D y los esfuerzos a la fluencia y rotura (F12, F13 y F14) debido a los mayores valores en módulo de Young, esfuerzo a la fluencia y rotura del PP1 con respecto al EPDM2 (Tablas 1 y 4). No se observan

0 5 10 15 20 25 30 35 0 100 200 300 400 Elongación (%) E sfu er zo (M Pa ) PP1 F12 F13 F14

Figura 2. Curvas esfuerzo-elongación para el PP1 y sus formulaciones EPDM2v/PP1/parafina y proporciones diferentes de los componentes: 30/50/20 (F12).

40/40/20, (F13), 30/60/10 (F14).

Tabla 4

Influencia del tipo de poliolefina en el contenido en gel (CG) y en las propiedades de tracción de los compuestos de EPDM vulcanizados dinámicamente

Formulación CG ± 2 (%) E (MPa) sr± 3 (MPa) er(%) EPDM1v, 100/0/0 (F8) 95 3,7 ± 0,5 2,6 ± 0,1 85 ± 5 EPDM2v, 100/0/0 (F9) 95 8,3 ± 0,5 5,1 ± 0,3 199 ± 15 EPDM1v/PP1/parafina, 30/50/20 (F10) 21 148 ± 4 20 ± 3 399 ± 25 EPDM1v/PP2/parafina, 30/50/20 (F11) 38 144 ± 7 17 ± 3 326 ± 82 EPDM2v/PP1/parafina, 30/50/20 (F12) 29 134 ± 10 18 ± 2 328 ± 17 EPDM2v/PP1/parafina, 40/40/20 (F13) 35 84 ± 4 18 ± 3 347 ± 15 EPDM2v/PP1/parafina, 30/60/10 (F14) 31 176 ± 39 25 ± 2 410 ± 34 EPDM2v/PP2/parafina, 30/50/20 (F15) 30 146 ± 13 15 ± 3 360 ± 15 EPDM2v/PEBD/parafina, 40/40/20 (F16) 11 292 ± 23 13 ± 2 682 ± 20

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variaciones apreciables en la elongación a la ro-tura de los compuestos con PP con igual propor-ción de aceite parafínico. Sin embargo, la mayor elongación a la rotura se encontró para la formu-lación con el PEBD (F16). Estos resultados se pueden asociar con las características de trac-ción de las diferentes poliolefinas empleadas y a su proporción en los compuestos (Tabla 1), pues como se dijo con anterioridad, estas poliolefinas conforman la fase continua o co-continua en las mezclas. El PEBD posee menor esfuerzo a la ro-tura que los PPs (Tabla 1). Es importante desta-car que se obtiene un efecto sinergístico en la elongación a la rotura en la formulación con el PEBD (F16, Tablas 1 y 4).

Sin embargo, los módulos de Young a tem-peratura ambiente de las mezclas del EPDM2 sin vulcanizar con diferentes proporciones de PP1 sin parafina (F6 y F7) son mayores que la del compuesto elaborado con el EPDM2 vulcanizado de manera dinámica y con aceite de parafina como plastificante (F13) debido a la acción plasti-ficante del aceite de parafina en las formulacio-nes Tipo 2. La alta elasticidad en los cauchos ter-moplásticos se asocia a la orientación de los do-minios y/o partículas del EPDM vulcanizado in-terconectadas con la matriz [11, 12]. Por otra par-te, el bajo contenido en gel en las formulaciones con PP y con PEBD, en comparación a los EPDM vulcanizados, se debe a lo cortos tiempos y/o ba-jas temperaturas en el proceso de mezclado. Al aumentar la temperatura y/o el tiempo, se obtie-ne degradación en los materiales, por lo que

ha-bría que aumentar la proporción y/o el tipo de es-tabilizante empleado. Sin embargo, los valores de la elongación a la rotura de los compuestos obte-nidos en este trabajo son superiores a los encon-trados en TPVs preparados en otras investigacio-nes con PEs ó poliamida-6 como matriz [4, 6, 13-15].

Los resultados de resistencia al envejeci-miento se presentan en base a la variación de la elongación a la rotura obtenida después de la ex-posición de las probetas a una temperatura de 150°C durante 70 horas. El caucho de EPDMv (EPDM vulcanizado) tiene una excelente resis-tencia al envejecimiento, por lo cual es usado en muchas aplicaciones que están en contacto con el medio ambiente en donde se requiere una bue-na resistencia al ataque por ozono y al envejeci-miento. Además, posee buena resistencia a la de-gradación oxidativa y a la temperatura[16]. Las variaciones del esfuerzo y de la elongación a la ro-tura después del ensayo de envejecimiento a 150°C por 70 horas de las formulaciones del EPDM vulcanizado de manera dinámica se muestran en la Tabla 5. En esta tabla se obser-van mayores variaciones en la elongación a la ro-tura que en el esfuerzo a la roro-tura. La mayor va-riación en elongación a la rotura se obtiene para las formulaciones preparadas con el PP2 (F11 y F15), independientemente del tipo de EPDM em-pleado. También se puede observar en la misma tabla que a medida que se incrementa la propor-ción de PP1, aumenta ligeramente el porcentaje de variación de esa propiedad (F13, F12 y F14).

Tabla 5

Influencia del tipo de poliolefina en la dureza Shore D y en las propiedades después del envejecimiento realizado a 150°C por 70 h. de los compuestos de EPDM vulcanizados

dinámicamente

Formulación Shore D

± 1

Variación del esfuerzo a la roturasr(%) Variación de la elongación a la roturaer(%) EPDM1v/PP1/parafina, 30/50/20 (F10) 39 17 65 EPDM1v/PP2/parafina, 30/50/20 (F11) 35 18 73 EPDM2v/PP1/parafina, 30/50/20 (F12) 40 2 48 EPDM2v/PP1/parafina, 40/40/20 (F13) 33 2 42 EPDM2v/PP1/parafina, 30/60/10 (F14) 46 16 51 EPDM2v/PP2/parafina, 30/50/20 (F15) 39 2 75

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En cuanto a la influencia del tipo de EPDM em-pleado se puede decir que los valores obtenidos de las propiedades de tracción no muestran cam-bios apreciables al comparar las formulaciones F10 y F12.

Al aumentar tanto la proporción de EPDM vulcanizado como el grado de dispersión aumen-ta la resistencia al envejecimiento, debido a la disminución de la cantidad de insaturaciones en el EPDM por la formación de los entrecruzamien-tos químicos. Aunque hay una disminución en las propiedades mecánicas debido al envejeci-miento térmico, hay retención en la elasticidad del mismo (Tabla 5).

En la Figura 3 se presentan los valores de esfuerzo y elongación a la rotura para las formu-laciones sometidas al ensayo de resistencia a sol-ventes. Se encontró exudación del aceite parafí-nico en todas las formulaciones con polipropile-no, debido posiblemente a la baja compatibilidad del mismo con el PP. Este fenómeno no fue obser-vado en la formulación con PEBD (F16). La mayor variación en estas propiedades se obtiene a 70 horas de inmersión en tolueno para las formula-ciones con el PP2 (F11 y F15), independiente-mente del tipo de EPDM utilizado. Es de hacer notar que las formulaciones con los EPDM sin vulcanizar no tienen buena resistencia al enveje-cimiento térmico ni a los solventes (F1 hasta F7) debido a la presencia de insaturaciones y a la fal-ta de entrecruzamientos químicos en estos com-puestos, respectivamente. Es de hacer notar que

las características de flujo de los TPV se observó de manera empírica en un horno de convección forzada a 200°C al verificar su fluidez. A esa tem-peratura los EPDM vulcanizados de manera está-tica no fluyeron (EPDM1v y EPDM2v) y por lo tan-to no es posible su procesamientan-to ulterior. Por el contrario, las formulaciones Tipo 2 si fluyeron a dicha temperatura.

Conclusiones

En este trabajo se prepararon cauchos ter-moplásticos (TPVs) de EPDM con PPs y PEBD con buenas propiedades mecánicas. Se encontró que el aumento de la cantidad de aceite de parafina en las mezclas disminuye el módulo elástico, au-menta la elongación a la rotura y mejora la proce-sabilidad de las mezclas. Adicionalmente, se es-tableció que al aumentar la proporción del PP1 en las formulaciones, se obtiene un incremento en el módulo de Young, en la dureza Shore D y en el esfuerzo a la rotura. En la elongación a la rotura de los compuestos con PP con igual proporción de aceite parafínico no se observaron variaciones apreciables. Sin embargo, la mayor elongación a la rotura se encontró en la formulación con el PEBD. Al someter las formulaciones a ensayos de resistencia térmica y de solvente, se encontró la pérdida de elasticidad del caucho en ensayos de envejecimiento a 150°C por 70 horas. La desven-taja de las formulaciones con PP y aceite de para-fina radica en la exudación del aceite de parapara-fina en estos compuestos.

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400

500

e

r

(%

)

0 Horas 20 Horas 70 Horas

F11

F10

F15

F12

(b)

0

10

20

30

s

r

(M

P

a)

0 Horas 20 Horas 70 Horas

F11

F10

F15

F12

(a)

Figura 3. (a): esfuerzo (sr) y (b): Elongación a la rotura (er) a diferentes tiempos de inmersión en tolueno para las formulaciones con proporción de 30/50/20: EPDM1v/PP1/parafina (F10),

(9)

Agradecimientos

Los Autores desean agradecer al FONACIT (Proyecto S1-2002000518), a los Laboratorios “E” y “B” de la Universidad Simón Bolívar y a Pro-pilven C. A.

Referencias Bibliográficas

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Recibido el 30 de Junio de 2006 En forma revisada el 30 de Julio de 2007

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