Com a material de segellat indispensable en la indústria i la construcció modernes, el rendiment de les tires de segellat de goma està determinat en gran mesura per la seva composició química. Les funcions principals de les tires de segellat de goma inclouen la impermeabilització, la protecció contra la pols, l'aïllament acústic, l'amortiment de vibracions i la protecció contra la intempèrie. Aquestes funcions es basen en l'efecte sinèrgic de la matriu de cautxú i els seus additius. Aquest article explorarà detalladament els components químics principals de les tires de segellat de cautxú i el seu impacte en les propietats del material.
I. Matriu de cautxú: el component bàsic dels elastòmers
El component bàsic de les tires de segellat de cautxú és la matriu de cautxú, feta normalment de cautxú natural (NR) o cautxú sintètic. El cautxú natural, derivat del làtex dels arbres del cautxú, presenta una excel·lent elasticitat i flexibilitat, però el seu envelliment i resistència química són relativament febles. Per tant, els cautxús sintètics són més comuns en moltes aplicacions industrials. Aquests inclouen els següents:
1. Cautxú nitril-butadiè (NBR): fabricat a partir d'un copolímer de butadiè i acrilonitril, ofereix una excel·lent resistència a l'oli i als dissolvents i és adequat per al seu ús en entorns molt greixos, com ara compartiments de motor d'automòbils i equips industrials.
2.Monòmer d'etilè propilè diè (EPDM): fabricat a partir d'un copolímer d'etilè, propilè i una petita quantitat de diens no-conjugats, ofereix una resistència a la intempèrie excepcional, resistència a l'ozó i resistència a la calor, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en segells de portes i finestres i equips exteriors.
3. Cautxú de silicona (VMQ): amb un enllaç de silici-oxigen com a columna vertebral, ofereix una excel·lent resistència a les altes-temperatura (fins a 200 graus o superior) i una resistència a baixa-temperatura (fins a -60 graus), el que el fa adequat per a aplicacions de segellat en entorns climàtics o temperatures extremes.
4. Cautxú de cloropré (CR): amb una excel·lent resistència a l'oli, resistència a l'envelliment i retard de flama, s'utilitza habitualment en tires de segellat d'automòbils i aplicacions de protecció industrial.
L'elecció de diferents bases de cautxú afecta directament la durabilitat, l'elasticitat i l'adequació ambiental de la cinta de segellat, de manera que la formulació s'ha d'optimitzar en funció de l'aplicació específica.
II. Sistema de vulcanització: determina l'estructura de reticulació del cautxú
Les propietats físiques de les tires de segellat de cautxú estan determinades en gran mesura pel seu sistema de vulcanització, concretament pel grau d'entrecreuament entre les cadenes moleculars de cautxú. Els agents vulcanitzants (com ara sofre i peròxids) treballen juntament amb acceleradors (com tiazols i tiorams) per formar una estructura de xarxa tridimensional entre molècules de cautxú lineals, millorant així la resistència, l'elasticitat i la resistència a la calor del material.
•Sistema de vulcanització de sofre: tradicional i econòmic, adequat per a la majoria-de cautxú d'ús general (com ara NR i SBR), però amb una resistència a la calor relativament baixa.
•Sistema de vulcanització de peròxid: Apte per a EPDM, cautxú de silicona, etc., oferint una major resistència a la calor i resistència a l'envelliment, però a un cost més elevat.
•Sistema de vulcanització d'òxid metàl·lic (com ara òxid de zinc + àcid esteàric): s'utilitza habitualment en cautxú de cloropré per millorar la seva resistència a l'ozó ia la intempèrie.
El control del grau de vulcanització afecta directament la duresa, la resistència i l'estabilitat a llarg termini-de la cinta de segellat.
III. Materials de farciment i reforç: millora de les propietats mecàniques i del cost
Per optimitzar les propietats mecàniques de les tires de segellat de goma i reduir els costos, s'afegeixen habitualment diversos farcits, que inclouen principalment:
1.Negre de carboni: el farciment de reforç més utilitzat, millora significativament la força, la resistència al desgast i la resistència a l'esquinçament del cautxú, alhora que també afecta el color (per exemple, negre de carboni de diferents mides de partícules, com N330 i N550).
2.Sílice: apte per a productes de cautxú-de color clar o transparent, ofereix excel·lents propietats de reforç i s'utilitza especialment en cautxú de silicona.
3.Carbonat de calci i talc: farcits de baix cost-s'utilitzen principalment per millorar el rendiment del processament, però amb un impacte limitat en les propietats mecàniques.
4.Fibres o fibres tallades: com ara les fibres d'aramida i de carboni, milloren la resistència a l'esquinçament i la compressió de la goma.
El tipus i la dosi de farcits s'han d'ajustar en funció dels requisits específics d'aplicació de la cinta de segellat per equilibrar el rendiment i el cost.
IV. plastificants i suavitzants: millora de la processabilitat i la flexibilitat
Els plastificants (com els plastificants a base de petroli-i els ftalats) s'utilitzen per reduir la temperatura de transició vítrea del cautxú, millorant-ne la flexibilitat i la fluïdesa del processament. Tanmateix, alguns plastificants poden migrar o volatilitzar-se, afectant el rendiment de segellat-a llarg termini. Per tant, sovint s'utilitzen plastificants de baixa-migració o respectuosos amb el medi ambient (com l'oli de soja epoxidat) en aplicacions amb requisits ambientals elevats (com ara el contacte amb aliments o aplicacions mèdiques).
V. Antioxidants i sistemes protectors: allargar la vida útil
Les tires de segellat de goma són susceptibles d'envellir a causa de factors com ara l'oxigen, l'ozó i els raigs UV durant un ús-a llarg termini. Per tant, es necessiten antioxidants per millorar la seva durabilitat:
•Amine antioxidants (com 4010NA i RD): Ofereixen una excel·lent resistència a l'ozó i a l'envelliment oxidatiu tèrmic, però poden afectar la decoloració del cautxú.
• Antioxidants fenòlics (com ara el 2,6-di-tert-butil-p{-cresol): ofereixen excel·lents propietats antioxidants i són adequats per a productes de cautxú de color clar o transparent.
•Cera protectora (com la cera microcristal·lina): forma una pel·lícula protectora a la superfície del cautxú, alentint l'esquerda de l'ozó.
Aquests additius funcionen de manera sinèrgica per garantir que les tires de segellat de goma mantinguin un rendiment de segellat estable fins i tot després d'una exposició a llarg termini-a entorns durs.
Conclusió
La composició química de les tires de segellat de cautxú és complexa i diversa, i el seu rendiment està determinat per la matriu de cautxú, el sistema de vulcanització, els farcits, els plastificants i els antioxidants. Mitjançant la selecció i la proporció racional d'aquests components químics, es pot optimitzar l'elasticitat de la cinta de segellat, la resistència a la intempèrie, la resistència a l'oli i la resistència mecànica per satisfer els requisits d'aplicació de diversos sectors industrials i de la construcció. En el futur, amb l'enfortiment de la normativa mediambiental i el desenvolupament de nous materials polímers, la composició química de les tires de segellat de cautxú s'optimitzarà encara més cap a un alt rendiment, baixa toxicitat i sostenibilitat.
