Los aceleradores de vulcanización

El proceso de vulcanización es un proceso mediante el cual se calienta el caucho crudo en presencia de azufre, con el fin de volverlo más duro y resistente al calor. El resultado final es que las moléculas elásticas de caucho quedan unidas entre sí a una mayor o menor extensión. Esto forma un caucho más estable, duro, mucho más durable, más resistente al ataque químico y sin perder la elasticidad natural.

Los agentes vulcanizantes son sustancias que llevan a cabo el proceso de vulcanización (también llamado proceso de curado, entrecruzamiento, o reticulación). Los más importantes agentes son azufre, donadores de azufre como son los sulfuros de tiuramio, tetrasulfuros de tiuramio, peróxidos y algunos óxidos metálicos.

La vulcanización modifica de manera más o menos considerable las propiedades de un hule. Este proceso es posible, porque la estructura del caucho tiene lo que se llama dobles enlaces situados a intervalos a lo largo de la cadena, en lugar de enlaces simples normales, entre átomos de carbono. La mitad de un enlace doble es puede romper para aportar un punto de enlace para el azufre, quedando la otra mitad todavía para preservar la continuidad de la cadena.

Algunos cauchos sintéticos no tienen dobles enlaces y por lo tanto no pueden ser vulcanizados solamente con azufre. Estos se conocen como cauchos saturados y en ellos el enlace cruzado tiene que ser provocado mediante utilización de otros productos químicos más reactivos como son los peróxidos

Los aceleradores de la vulcanización juegan un papel importante debido a que el caucho natural solo con azufre requiere de tiempos largos y temperaturas altas para su vulcanización, por lo que los aceleradores de vulcanización nos dan menores tiempos y temperaturas de vulcanización, además la cantidad de azufre necesaria para la vulcanización se reduce y las propiedades mejoran.

Los aceleradores de vulcanización se clasifican de acuerdo al grupo químico al que pertenecen en:

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Los pigmentos y los tintes dan color, pero con los pigmentos , el color queda en la superficie. Los pigmentos se adhieren a las superficies para darles color, pero los tintes se unen químicamente a las moléculas que colorean. En contraste con los pigmentos , la mayor parte de los tintes son solubles, y la mayoría son compuestos orgánicos aromáticos .Muchos de los tintes orgánicos que se dan en la naturaleza, en plantas o animales. El tinte rojo cochinilla se extrae de un insecto. Un brillante tinte anaranjado se consigue de los estigmas(órganos recolectores del polen) del crocus del azafrán. El tinte azul indigo deriva de unos compuestos llamados leucoantidanjdinas, que aparecen en las plantas del género irridigofera. EI rojo alizarín procede de la raíz de una planta llamada rubia.

La mayor parte de los tintes naturales se adhieren al tejido con la ayuda de un mordiente, compuesto metálico que se une al tejido bajo condiciones alcaljnas, pasándolos luego a las moléculas del tinte. Si un mordiente tiene hierro(llI), la tela a teñir se tinta de marrón, si el metal es estaño(ll), el color será rosa.

Los tintes sintéticos dan más variedad de colores que los naturales, su composición varía pero básicamente se componen de derivados del benceno tolueno, y naftaleno como el caso de la anilina. Otros como los azoicos se usan para las gamas de los amarillos , anaranjados y rojos, generalmente poseen grupos de ácido sulfónico en su estructura, para hacerlos solubles en agua y estables.

El color en los tintes se debe a la existencia de moléculas con grupos de átomos conocidos como cromóforos, donde la molécula de un metal está unida a las aromáticas por medio de un enlace con electrones deslocalizados.

Los tintes sintéticos también se fabrican añadiendo otros grupos químicos - como por ejemplo, grupos amino (-NH 2 ), nitro (-NO 2 ), o halógenos como flúor, cloro o bromo - a un sistema de anillos aromáticos, y el grupo sulfónico. Durante el proceso se suelen usar reacciones tan conocidas como la de Friedel-Crafts, para añadir átomos de carbono a los anillos aromáticos y permitir que se formen cadenas laterales (usando como catalizador el cloruro de aluminio).

Los llamados tintes sólidos , aquellos que no se destiñen al lavar se adhieren alas fibras por medio de fuertes enlaces covalentes, para contribuir a crear esos enlaces se debe añadir a las moléculas del tinte grupos que reaccionan químicamente con las fibras.

Otra aplicación industrial de los tintes es la cosmética del teñido capilar, donde se emplean gran variedad de tintes tanto naturales como sintéticos dependiendo del tipo de tintado que se le quiera aplicar al cabello. Así pues existen:

•  Tintes permanentes : vegetales como la camomila, azafrán, nuez, alheña) , que depositan el color en la cutícula del cabello.

•  Metálicos , que forman una laca sobre la superficie del pelo orgánicos sintéticos , que penetran en el interior del cabello. Todos ellos son tintes derivados de la anilina . estos tintes requieren la utilización de peróxido de hidrógeno para desarrollar sus colores.

•  Tintes progresivos : vegetales, tiñen por depósito en el tallo del pelo sin penetrar en él, mediante aplicaciones consistentes , estos tintes se consolidan y se hacen permanentes.

Por ejemplo, alheña (tinte vegetal) sus colores van del rojo al rojo índigo, salvia, ruibarbo, manzanilla. Metálicos tiñen por formación de una especie de laca de sulfuro metálico); incluyen colores restauradores( pueden ser líquidos o pomadas que contiene acetato de plomo y tiosulfato de sodio ) sales metálicas, cobre(color rojo) , estaño, plomo( color púrpura), plata(color verde), níquel, cadmio, etc.

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Polímeros electroactivos—plásticos que se extienden o se contraen cuando estimulados por electricidad—ahora pueden ser hechos de plantas en vez de petroquímicos, según científicos con el Servicio de Investigación Agrícola ARS en Peoria, Illinois.

Ahora hay un interés considerable en el uso posible de polímeros electroactivos en muchas aplicaciones industriales y comerciales, desde diodos que emiten luz y aparatos de liberación controlada hasta músculos artificiales y sensores ambientales. Los materiales típicamente son a base de petróleo, pero los investigadores Victoria Finkenstadt y J.L. Willet del ARS mostraron que los polisacáridos de plantas, tales como almidón, trabajan igual de bien.

El uso de polisacáridos en ciertos tipos de polímeros conductivos podría evitar algunos de los problemas asociados con el uso de materiales básicos a base de petróleo, tales como la dependencia estadounidense en proveedores extranjeros, según Finkenstadt, quien es una química, y Willett, quien es un ingeniero químico con el Centro Nacional para la Investigación de Utilización Agrícola , mantenido por ARS en Peoria.

Allí, en la Unidad de Investigación de Polímeros de Plantas , los científicos crearon biopolímeros que se doblan y se contraen un poco cuando estimulados con electricidad. En la naturaleza, muchos polisacáridos son aisladores naturales, y por consiguiente ellos obstruyen la corriente de electricidad. Sin embargo, el grupo de Peoria desarrolló un proceso para superar esta obstrucción para que los biopolímeros conduzcan electricidad en niveles similares a los productos sintéticos.

La maicena es un material básico ideal porque es barata—con un costo de como 20 centavos por libra—y abundante. En 2004, los granjeros estadounidenses sembraron casi 81 millones de acres de maíz y cosecharon aproximadamente 12 mil millones de bushels. Un bushel rinde un promedio de 32 libras de maicena. En comparación, uno de los polímeros sintéticos que los científicos usaron, llamado polianilina emeraldina, cuesta 58 dólares por gramo.

Un uso posible para los biopolímeros es recargar las baterías de litio. Geles a base de petróleo se usan ahora, pero Finkenstadt quiere averiguar si los biopolímeros podrían reducir el tiempo para recargar, o detener la carga por más tiempo.

Lea más sobre esta investigación en la revista "Agricultural Research" de diciembre 2005.

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ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU.