Vulcanización con azufre
La vulcanización con azufre es un proceso químico para convertir caucho natural o polímeros relacionados en materiales de una variedad de dureza, elasticidad y durabilidad mecánica calentándolos con azufre[1] u otros curativos o aceleradores equivalentes.
Muchos productos están hechos con caucho vulcanizado, incluidos neumáticos, suelas de zapatos, mangueras y cintas transportadoras.
La vulcanización, al igual que el curado de otros polímeros termoendurecibles, es generalmente irreversible.
[4] Durante mucho tiempo ha habido incertidumbre en cuanto a si la vulcanización se produce de manera radical o iónica.
[5] Normalmente, los enlaces cruzados están separados por cientos o miles de carbonos en la cadena del polímero.
[6] Cuando se usa en conjunto, esta colección - el "paquete de curado" - da una goma con propiedades particulares.
El azufre ordinario (octaazufre) se usa raramente, a pesar de su bajo costo, porque es insoluble en el polímero.
[2][8] Lo logran al reaccionar con el azufre y romperlo para formar un intermedio reactivo, denominado agente sulfurante.
Este, a su vez, reacciona con los sitios de curado del caucho para provocar la vulcanización.
[6] Químicamente, consisten principalmente en especies de tiocarbonilo tales como tiurams, ditiocarbamatos, xantatos y tioureas orgánicas; también se utilizan guanidinas aromáticas.
Los activadores consisten en varias sales metálicas, ácidos grasos y bases que contienen nitrógeno, siendo las más importantes el óxido de zinc.
El zinc activa muchos aceleradores por coordinación, por ejemplo, haciendo que el tiuram se convierta en ziram.
En última instancia, los activadores promueven el uso eficiente del azufre para proporcionar una alta densidad de enlaces cruzados.
El caucho recuperado tiene propiedades alteradas y no es adecuado para su uso en muchos productos, incluidos los neumáticos.
El principal problema es que los enlaces carbono-azufre no se rompen fácilmente sin la entrada de costosos reactivos y calor.
[17] Este proceso se llama vulcanización inversa y produce polímeros donde el azufre es el componente principal.
El jugo de una vid local, Ipomoea alba, se mezcló con este látex para crear caucho procesado ya en 1600 a. C.[20] En el mundo occidental, el caucho siguió siendo una curiosidad, aunque finalmente se utilizó para producir productos impermeabilizados, como la ropa impermeable Mackintosh, a principios del siglo XIX.
[21] En 1832-1834, Nathaniel Hayward y Friedrich Ludersdorf descubrieron que el caucho tratado con azufre perdió su pegajosidad.
Hubo más indicios de éxito en la producción del resultado deseado, ya que en el borde de la porción carbonizada apareció una línea o borde, que no estaba carbonizado, sino perfectamente curado.Goodyear luego describe cómo se mudó a Woburn, Massachusetts y llevó a cabo una serie de experimentos sistemáticos para optimizar el curado del caucho, en colaboración con Nathaniel Hayward.Al comprobar con certeza que había encontrado el objeto de su búsqueda y mucho más, y que la nueva sustancia era resistente al frío y al solvente de la goma nativa, se sintió ampliamente recompensado por el pasado, y bastante indiferente a futuras pruebas.El descubrimiento de la reacción caucho-azufre revolucionó el uso y las aplicaciones del caucho, cambiando la faz del mundo industrial.
Este avance fue casi tan fundamental para la industria del caucho como el curado por azufre de Goodyear.
