Descripción general
El caucho EPDM (monómero de etileno-propileno-dieno) se utiliza ampliamente en juntas de automoción, burletes, mangueras, correas, membranas para cubiertas y aislamiento de cables debido a su excelente resistencia al ozono, al calor y a la intemperie. A diferencia de los cauchos de dieno (NR, SBR), el EPDM puede vulcanizarse tanto con sistemas de azufre como de peróxido, aunque la vulcanización con peróxido ofrece propiedades superiores frente al envejecimiento térmico y a la deformación por compresión.
El mercado mundial del EPDM supera los 1,4 millones de toneladas anuales, y el EPDM vulcanizado con peróxido representa aproximadamente el 40 % del consumo total, especialmente en aplicaciones de automoción e industriales que requieren una larga vida útil a temperaturas elevadas.
Mecanismo químico
La reticulación del EPDM mediante peróxido implica tres pasos clave:
- Descomposición: el peróxido de dicumilo (DCP) se descompone térmicamente a 150-180 °C para generar radicales cumiloxi, que sufren una escisión β para formar radicales metilo
- Extracción de hidrógeno: Los radicales metilo extraen átomos de hidrógeno de la cadena principal del polímero, creando macroradicales poliméricos
- Formación de enlaces cruzados: Dos macroradicales se combinan para formar un enlace cruzado carbono-carbono (enlace C-C), que es más estable térmicamente que los enlaces cruzados de azufre (enlaces C-S o S-S)
El componente diénico del EPDM (normalmente ENB —5-etilideno-2-norborneno— o DCPD —diciclopentadieno—) aporta hidrógenos alílicos que se extraen más fácilmente, lo que facilita la reticulación. El ENB-EPDM es más fácil de reticular con peróxido que el DCPD-EPDM.
Recomendaciones de productos
| Producto | Nombre químico | N.º CAS | O activo (%) | Ideal para |
|---|---|---|---|---|
| Peróxido de DCP | Peróxido de dicumilo | 80-43-3 | 5,92 | Vulcanización estándar de EPDM, uso general |
| Perodox 14S | DCP sobre soporte de sílice (40 %) | 80-43-3 | 2,37 | Manejo sin polvo, dispersión mejorada |
| Perodox BIPB | Bis(terc-butilperoxiisopropil)benceno | 2212-81-9 | 9,45 | EPDM de bajo olor, interiores de automóviles |
| Perodox 101 | 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexano | 78-63-7 | 11,02 | EPDM para altas temperaturas, mezclas de peróxido |
| Perodox 14-40B | DCP al 40 % sobre soporte ligado a polímero | 80-43-3 | 2,37 | Espuma de EPDM, liberación controlada de gas |
Comparación: vulcanización con peróxido frente a vulcanización con azufre para EPDM
| Propiedad | Peróxido (DCP) | Sistema de azufre |
|---|---|---|
| Tipo de enlace reticulado | C-C (térmicamente estable) | C-S, S-S (menos estable) |
| Temperatura máxima de servicio | 150-175 °C | 120-150 °C |
| Deformación por compresión (70 h/150 °C) | 15-25 % | 35-50 % |
| Envejecimiento térmico (168 h/150 °C) | Excelente | Buena |
| Resistencia al desgarro | Moderada | Buena |
| Resistencia a la tracción | Moderada | Alta |
| Estabilidad del color | Excelente (blanco/claro) | Deficiente (flor de azufre) |
| Olor | DCP: perceptible; BIPB: mínimo | Olor a azufre |
| Coste | Más elevado | Menor |
Caso práctico: Mejora del rendimiento de las juntas de estanqueidad para automoción
Un proveedor de sistemas de sellado para automoción estaba experimentando fallos prematuros por deformación permanente en las juntas de EPDM tras 500 horas a 125 °C, lo que no cumplía con las especificaciones del fabricante de equipo original (VW TL 52345, que exige una deformación permanente inferior al 40 % tras 1000 h a 125 °C). Su compuesto de EPDM vulcanizado con azufre existente no podía cumplir los requisitos térmicos.
Solución: Do Sender Chem recomendó cambiar a un sistema de peróxido Perodox BIPB (de bajo olor) con TMPTA (triacrilato de trimetilolpropano) como coagente a 3 phr. La formulación fue la siguiente: EPDM (70:30 ENB/DCPD), 5 phr de BIPB, 3 phr de TMPTA, 80 phr de negro de humo N550 y 70 phr de aceite parafínico.
Resultados:
- Deformación permanente por compresión tras 1000 h a 125 °C: 22 % (frente al 48 % con el sistema de azufre)
- Retención tras el envejecimiento térmico: 95 % de resistencia a la tracción (frente al 75 %)
- Cumple con la especificación VW TL 52345
- No se detectó olor a peróxido en las pruebas realizadas en el interior del vehículo
Guía de selección de co-agentes
Los coagentes mejoran notablemente la densidad de reticulación y las propiedades físicas cuando se utilizan con peróxidos: TMPTA (triacrilato de trimetilolpropano): el mejor en general, mejora la dureza y el módulo; TAC (cianurato de trialilo): excelente para aplicaciones a alta temperatura; ZDA (diacrilato de zinc): mejora la adhesión a metales y la resistencia al desgarro; m-fenileno bismaleimida: ofrece la mayor densidad de reticulación, pero puede reducir la elongación. La carga óptima de coagente suele ser de 1 a 5 phr. Nuestro equipo técnico puede recomendarle la combinación ideal de peróxido y coagente para su tipo específico de EPDM y su aplicación concreta.