¿Qué es el caucho hinchable en agua?

Mecanismo de hinchazón

El mecanismo del caucho hinchable consiste en que, al entrar en contacto con el agua, las moléculas de agua penetran continuamente en el caucho hinchable absorbente de agua mediante efectos físicos como la difusión, la capilaridad y la adsorción superficial. Cuando la deformación resistente a la tensión y la diferencia de presión osmótica se equilibran, el caucho hinchable absorbente de agua mantiene un efecto de sellado de fugas y estanqueidad relativamente estable.

Componentes principales

El caucho hidroexpansible se compone principalmente de una matriz de caucho y componentes hidrófilos. La elasticidad y la resistencia de la matriz de caucho determinan sus propiedades físicas. Por lo tanto, generalmente se seleccionan cauchos con gran elasticidad y buena adherencia, como el caucho de cloropreno (CR), el caucho de estireno butadieno (SBR) y el polietileno clorado (CPE).

Los materiales hidrófilos adecuados son clave para la preparación de caucho expandible en agua. Los componentes hidrófilos incluyen principalmente polímeros naturales, polímeros hidrófilos, resinas superabsorbentes y algunas sustancias inorgánicas hidroabsorbentes. Entre ellas, las resinas superabsorbentes se utilizan ampliamente debido a su alta tasa de absorción de agua, alta tasa de hinchamiento en agua y excelente capacidad de retención de agua.

Existen muchos tipos de resinas superabsorbentes. Los 5 tipos principales son:

(1) Resina superabsorbente de almidónLas moléculas de almidón contienen una gran cantidad de grupos hidroxilo. Diversos derivados del almidón pueden prepararse mediante diferentes reacciones de los grupos hidroxilo.

(2) Resina superabsorbente de celulosa. Es un compuesto de alto peso molecular formado por β-D-glucosa. Puede copolimerizarse por injerto con sustancias insaturadas hidrófilas de bajo peso molecular.

(3) Resinas sintéticas superabsorbentes. Incluyen principalmente copolímeros de acetato de vinilo y acrilato de metilo. Por ejemplo: poliacrilamidas, productos reticulados de PAANa, copolímeros de injerto de alcohol polivinílico y ácido acrílico, etc. Debido a su rápida absorción de agua, la resina iónica superabsorbente se utiliza ampliamente para preparar resinas superabsorbentes mediante la copolimerización de monómeros iónicos y no iónicos.

(4) Resina superabsorbente biodegradable. El ácido poliláctico, el alginato de sodio, el poliaminoácido, el quitosano y otras resinas absorbentes de agua son ecológicas y degradables.

(5) Resina superabsorbente compuesta orgánico-inorgánica. En los últimos años, los materiales compuestos inorgánicos más utilizados incluyen caolín, bentonita/montmorillonita, talco, atapulgita y diatomita, entre otros.

La hinchazón del caucho se refiere al fenómeno por el cual los materiales de caucho experimentan expansión o aumento de volumen cuando se exponen a ciertos estímulos, como solventes, aceites o calor. 

Perspectivas de aplicación

Debido a su capacidad para absorber decenas o incluso cientos de veces su propia masa de agua, manteniendo una alta elasticidad y resistencia, el caucho hidroexpansible se utiliza ampliamente en materiales de sellado impermeables, productos médicos y sanitarios, juguetes, materiales anticondensación para paredes, etc. Entre ellos, el caucho hidroexpansible puede resolver los problemas de sellado causados por la deformación permanente de materiales de caucho y cemento, así como la impermeabilidad y la estanqueidad causadas por la contracción del material. Gracias a su buena humectabilidad y adhesión con materiales de superficie polares como asfalto, plástico y caucho, y a materiales de superficie apolares como mortero de cemento y cemento reforzado, es adecuado para túneles, metros, alcantarillas, construcción e ingeniería subterránea. Es uno de los materiales de calafateo más ideales para instalaciones de ingeniería como la producción petrolera en alta mar. También es un material de sellado impermeable y resistente a la humedad ideal para automóviles, contenedores, instrumentos de precisión, medicamentos y alimentos. Además, el caucho hidroexpansible absorbe el agua.También se puede utilizar como acondicionador de suelos y agente retenedor de agua , especialmente en estaciones secas y zonas áridas. El caucho hinchable con capacidad de absorción de agua es muy sensible a la temperatura, el pH y la concentración de sales. Por lo tanto, la savia polimérica tiene un amplio potencial de aplicación en aspectos médicos y fisiológicos.

Si bien el comportamiento de los materiales de caucho en el agua es complejo y variable, una de sus propiedades universales es que presentan hinchamiento o una ligera expansión en determinadas condiciones. Esto depende principalmente del tipo de caucho, la temperatura, la pureza del agua y las propiedades químicas y físicas de la interacción caucho-agua. En el caso de algunos cauchos sintéticos, como ciertos cauchos no reticulados o cauchos con grupos hidrófilos, al entrar en contacto con el agua, las moléculas de agua pueden penetrar en los espacios entre las moléculas de caucho, lo que produce un ligero aumento de volumen, es decir, hinchamiento. El término "caucho para aplicaciones en agua" se refiere generalmente a materiales de caucho especializados que se utilizan en sistemas y productos diseñados para manipular, transportar, almacenar o gestionar agua.