Processing and characterization of polymeric blends using natural and waste rubber

En l'actualitat, el desenvolupament de tecnologia sostenible de calefacció/refrigeració, juntament amb el reciclatge revesteixen una importància cabdal. En les últimes dècades, gran part de la inversió mundial s'ha dedicat a reduir els residus de cautxú o plàstic i desenvolupar materials respectuosos amb el medi ambient. El cautxú natural (NR) és un material prometedor per a aquestes aplicacions, contràriament als cautxús sintètiques. Això es deu a la seva suavitat, la seva font biobasada juntament amb la seva capacitat de cristal·lització induïda per soca (SIC) i les seves propietats elastocalòriques. Aquest treball té com a objectiu dissenyar mescles de cautxú elastocalòric combinant NR i cautxú de pneumàtics mòlts (GTR) com a farciments de reforç. Això s'ha fet mitjançant la preparació de mescles NR/GTR utilitzant dos sistemes de vulcanització diferents (a base de sofre i peròxid), amb diverses concentracions d'agents vulcanitzants i diversos tipus de partícules GTR (de diverses mides i diversos tractaments). Un estudi que combina termogravimetria, difracció làser, FTIR i proves d'inflamació va suggerir que les partícules GTR més petites on s'ha aplicat un tractament per microones d'1 minut a 800 watts, mostren el grau més alt de desvulcanització (ruptura de reticulats químics). El 20% de les partícules GTR tractades es van barrejar en una matriu NR fresca i la mescla es va revulcanitzar utilitzant 1,5 phr d'agents de sofre (després d'una optimització). Els resultats de les proves de tracció acoblades amb una càmera infraroja van mostrar que els materials NR/GTR tenen la major capacitat SIC i, en conseqüència, la major resposta elastocalòrica (calefacció de 8 °C, refredament de 8 °C). Aquests sistemes NR / GTR curats amb sofre podrien ser materials prometedors i sostenibles per ser utilitzats en prototips d'EC.
Hoy en día, el desarrollo de tecnologías sostenibles de calefacción/refrigeración, junto con el reciclaje, son de suma importancia. En las últimas decadas, la mayor parte de la inversión mundial se ha dedicado a reducir los residuos de caucho o plástico y a desarrollar materiales inocuos para el medio ambiente. El caucho natural (NR) es un material prometedor para estas aplicaciones, a diferencia de los cauchos sintéticos. Esto se debe a su suavidad, su fuente bio-basada junto con su capacidad de cristalización inducida por esfuerzo (SIC), y propiedades elastocalóricas. El objetivo de este trabajo es diseñar mezclas de caucho elastocalórico que combinen NR y caucho de neumáticos de tierra (GTR) como reforzadores. Por eso, se han preparado mezclas de NR/GTR utilizando dos sistemas de vulcanización diferentes (basados en azufre y peróxido), con diversas concentraciones de agentes vulcanizantes y varios tipos de partículas GTR (diferentes tamaños y diferentes tratamientos). Un estudio combinando termogravimetría, difracción láser, FTIR y hinchazón sugirió que las partículas GTR más pequeñas que habían sido sometidas a un tratamiento de microondas de 1 minuto a 800 vatios mostraban el mayor grado de desvulcanización (ruptura de enlaces químicos). El 20 % en peso de las partículas GTR tratadas se mezclaron en una matriz NR fresca y la mezcla se revulcanizó con 1,5 phr de agentes sulfurosos (después de una optimización). Los resultados de los ensayos de tracción combinadas con una cámara infrarroja mostraron que los materiales NR/GTR tienen la mayor capacidad de SIC y, en consecuencia, la mayor respuesta elastocalórica (calentamiento de 8°C, enfriamiento de 8°C). Estos sistemas NR/GTR curados con azufre podrían ser materiales sostenibles prometedores para su uso en prototipos de eC.
Nowadays, the development of sustainable heating/cooling technology together with materials recycling, are of utmost importance. In the last decades, an important part of the global investment has been dedicated to reducing rubber or plastic waste and develop eco-friendly materials. Natural rubber (NR) is a promising material for heating/cooling applications. This is due to its softness, its bio-based source together with its strain-induced crystallization (SIC) ability, and elastocaloric properties. This work aims to design elastocaloric rubber blends combining NR as the matrix and ground tyre rubber (GTR) as reinforcing fillers. This has been done by preparing NR/GTR blends using two different vulcanization systems (based on sulphur and peroxide), at various concentrations and several types of GTR particles were used (of different sizes and treated by microwave devulcanization). A study combining thermogravimetry, laser diffraction, FTIR and swelling tests suggested that the smallest GTR particles where a microwave treatment of 1 minute at 800 Watts has been applied, show the highest degree of devulcanization (rupture of chemical crosslinks expected to recycle the material). 20 wt.% of the treated GTR particles were blended in a fresh NR matrix and the mixture was revulcanized using 1.5 phr of sulphur agents (after an optimization of its concentration). Results of tensile tests coupled with an infrared camera showed that the NR/GTR materials have the highest SIC ability and consequently the highest elastocaloric response (heating of 8°C, cooling of 8°C). These sulphur-cured NR/GTR systems might be promising for sustainable applications such as heating/cooling prototypes.
Incoming