Reticulación (química) para niños
El curado o reticulación química es un proceso importante en la química de los materiales. Se refiere a cómo un material, generalmente un polímero (que son como cadenas largas de moléculas), se vuelve más duro y resistente. Esto sucede cuando las cadenas de polímero se unen entre sí, formando una red tridimensional. Imagina que son como hilos sueltos que se entrelazan para formar una tela fuerte.
Este endurecimiento puede lograrse de varias maneras: añadiendo sustancias químicas especiales, usando radiación ultravioleta, rayos catódicos (un tipo de energía con electrones) o aplicando calor. En el caso del caucho, este proceso se llama vulcanización.
Contenido
¿Cómo se endurecen las resinas?
Las resinas que se endurecen con el calor, llamadas termoestables (como las resinas epoxi, viniléster o poliéster), siguen un proceso similar. Al principio, si se calientan, la resina se vuelve más líquida (su viscosidad baja). Luego, a medida que las reacciones químicas avanzan, la resina empieza a espesarse.
Este espesamiento continúa hasta que el material alcanza un estado parecido a un gel, conocido como gelación. Para que la resina se vuelva completamente sólida y dura (un proceso llamado vitrificación), a menudo es necesario seguir aumentando la temperatura después de la gelación.
Entendiendo el proceso de curado
Durante el curado, las cadenas de polímero se van uniendo y formando estructuras cada vez más grandes. Piensa en ellas como si fueran pequeños ladrillos que se conectan para construir una pared que se extiende por todo el material.
Cuando esta "pared" de uniones se extiende por completo a través de la muestra, el material alcanza el punto de gelación. En este momento, el material ya no se puede disolver y se vuelve extremadamente espeso. Las cadenas que aún no se han unido por completo, seguirán conectándose a esta red, haciendo que el material se espese aún más hasta que la reacción química termine.
Para que este proceso comience, a menudo se necesita una "activación". Esta activación puede ser mediante calor, radiación, un flujo de electrones o el uso de sustancias llamadas catalizadores químicos.
¿Cómo se controla el curado?
Controlar el proceso de curado es muy importante, especialmente en la fabricación de materiales compuestos. Por ejemplo, si una resina líquida debe fluir dentro de un molde antes de solidificarse, es crucial saber cuánto tiempo se tiene antes de que empiece a endurecerse. Esto ayuda a asegurar que el producto final tenga la forma y las propiedades deseadas.
Medición de propiedades mecánicas
Una forma de controlar el curado es midiendo cómo cambian las propiedades físicas del material con el tiempo. Una propiedad clave que cambia mucho es el módulo elástico, que nos dice qué tan rígido es un material.
Para medir el módulo elástico durante el curado, se usa un aparato llamado reómetro. Este aparato puede medir cómo el material se deforma y recupera su forma. La Figura 2 muestra cómo dos componentes de esta propiedad (uno que representa la rigidez y otro la capacidad de disipar energía) cambian con el tiempo.
Al principio, estos componentes empiezan a crecer a diferentes velocidades hasta que se cruzan. Este punto de cruce es considerado por muchos como el "punto de gelación", donde se forma una red continua en todo el polímero. Después, las velocidades disminuyen y los componentes se estabilizan, indicando que la reacción ha terminado.
El grado de curado, que nos dice cuánto ha avanzado el proceso, se puede calcular con una fórmula que va de cero (al inicio) a uno (al final de la reacción).
Medición de calor
Si las reacciones químicas que ocurren durante el curado liberan calor (son exotérmicas), podemos saber qué tan avanzado está el curado midiendo ese calor. Cuantos más enlaces se formen, más calor se liberará, hasta que la reacción termine y ya no se libere más calor. Para medir este flujo de calor, se usa un equipo especial llamado calorímetro de barrido diferencial.
Si asumimos que cada nuevo enlace químico libera la misma cantidad de calor, el grado de curado también se puede definir usando la cantidad de calor liberado. Esta medida también va de cero (al inicio de la reacción) a uno (cuando la reacción ha terminado).
Véase también
En inglés: Curing (chemistry) Facts for Kids
- Acrilonitrilo
- Curado por UV
- Vulcanización
- Viniléster
