Nuevas aportaciones a la comprensión del mecanismo de migración de sustancias antiadherentes a interfases caucho vulcanizado-poliuretano mediante la combinación de espectroscopía IR-ATR, microscopía electrónica de barrido y medidas de ángulos de contacto

Resumen

Una de las principales limitaciones de la unión de cauchos vulcanizados de estireno-butadieno con adhesivos polares es la existencia en su formulación de aditivos (ceras parafínicas y estearato de zinc, fundamentalmente) que pueden migrar a la superficie e impedir la realización de adecuadas uniones adhesivas. Estas sustancias también pueden migrar a la interfase caucho/adhesivo y provocar fallos catastróficos de adhesión debidos a la formación de capas de débil cohesión. Además, estos cauchos presentan baja mojabilidad y reducida energía superficial, aun más cuando migran sustancias antiadherentes a su superficie, por lo que es necesario aplicarles tratamientos superficiales para lograr realizar uniones adhesivas eficientes. Por otra parte, no se conoce de manera precisa cómo se produce el proceso de migración de sustancias antiadherentes a la superficie de los cauchos vulcanizados, ni los factores que favorecen o inhiben dicha migración. Además, la incidencia de la realización de los diferentes tratamientos superficiales en la migración de ceras a la superficie de los cauchos vulcanizados tampoco se conoce en detalle. Por tanto, para encontrar vías para minimizar los efectos de la migración de ceras a la interfase caucho/adhesivo y entender mejor este proceso, es necesario conocer con detalle los factores que favorecen dicha migración. En este trabajo se ha estudiado el proceso de migración de ceras parafínicas en un caucho vulcanizado de estireno-butadieno y en la interfase caucho/adhesivo de poliuretano. Se han estudiado los efectos de diferentes tratamientos: limpieza superficial, tratamientos térmicos y tratamientos con radiaciones. Además se ha estudiado la influencia de la carga del adhesivo en la migración de ceras parafínicas. Para monitorizar la migración de ceras parafínicas y estearato de zinc se ha empleado fundamentalmente la técnica de espectroscopía IR-ATR. Esta técnica permite analizar diferentes profundidades de una muestra dependiendo de la naturaleza del prisma empleado. En este estudio se han empleado dos prismas (Ge y ZnSe) con diferentes índices de refracción, y por tanto, con diferentes profundidades de análisis. El empleo de la espectroscopía IR-ATR combinado estos dos prismas ha permitido monitorizar el proceso de migración de sustancias que difunden a la superficie del caucho y además analizar la interfase caucho/poliuretano. Esta aproximación es completamente nueva y constituye una de las aportaciones originales de este trabajo de Tesis Doctoral. Adicionalmente, en este trabajo de investigación se ha utilizado otra estrategia para pode realizar interfases caucho/poliuretano, la cual consiste en aplicar películas de adhesivo de poliuretano de diferente grosor para obtener espesores de recubrimiento de poliuretano menores que los de la penetración del prisma de Ge y superiores a los de la penetración del prisma de ZnSe (espectroscopía IR). Esta estrategia también es completamente nueva en la literatura científica y constituye otra de las aportaciones originales de este trabajo de Tesis Doctoral. Otro aspecto novedoso en este trabajo de Tesis Doctoral ha sido establecer la incidencia de la migración de ceras en cauchos vulcanizados tratados superficialmente para mejorar su adhesión. El empleo de tratamientos superficiales elimina las ceras de la superficie del caucho, pero al transcurrir el tiempo se vuelve a producir la migración de las ceras a la interfase caucho/adhesivo, deteriorando catastróficamente la adhesión. En este trabajo se ha utilizado un tratamiento de limpieza del caucho con disolventes orgánicos y el tratamiento con radiación UV, analizándose el proceso de migración de las ceras.