Aceleradores do tipo mercapto-benzotiazol e mercapto-piridil - parte II: modelagem molecular e a estimativa da termodinâmica e do equilíbrio químico na vulcanização de NR e SBR

• Costa, Helson Moreira da ^[1] ; Ramos, Valéria Dutra ^[2]
  1. [1] Universidade do Estado do Rio de Janeiro

     Universidade do Estado do Rio de Janeiro

     Brasil

     
  2. [2] Universidade Estácio de Sá
• Localización: Cuadernos de Educación y Desarrollo, ISSN-e 1989-4155, Vol. 16, Nº. 6, 2024
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Mercapto-benzotiazol y aceleradores de mercapto-piridilo-parte II: modelación molecular y estimación de la termodinámica y el balance químico en la vulcanización de RN y RBS
  • Mercapto-benzothiazole and mercapto-pyridyl accelerators-part II: molecular modeling and the estimation of thermodynamics and chemical balance in the vulcanization of NR and SBR
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• Resumen
  • español

    Para el modelado molecular se seleccionaron las reaccionesquímicas hipotéticas que podrían ocurrir durante la vulcanización del caucho natural (NR) y el copolímero de estireno-butadieno (SBR) que contienen mercapto-benzotiazol y los aceleradores derivados del mercapto-piridilo. Los resultados teóricos permitieron obtener parámetros como la energía de Gibbs (Gr) y el cociente de equilibrio (Qr) de las reacciones a 423 K. Dichos parámetros se correlacionaron con valores experimentales de tiempos de curación prematuros y se lograron modelos matemáticos. A pesar de los coeficientes de determinación (r2 y r2(aj.)), se observaron porcentajes de error significativos cuando se compararon los tiempos de curado prematuro experimental con los predichos, particularmente para la vulcanización de SBR o cuando estaban presentesaceleradores derivados del mercapto-piridilo. La complejidad de las reacciones de curado y la presencia de carga, además de las propias reactividades diferenciadas del elastómero, sugieren que el mejor enfoque para aplicar el modelado molecular a los aceleradores es a través de la generación de descriptores moleculares, en lugar de un enfoque basado en datos reaccionacionales de equilibrio termodinámico o químico.

  • English

    Hypothetical chemical reactions that could occur during vulcanization of natural rubber (NR) and styrene-butadiene copolymer (SBR) containing mercapto-benzothiazole and mercapto-pyridyl derivative accelerators were selected for molecular modeling. Theoretical results allowed obtaining parameters such as Gibbs energy (Gr) and equilibrium quotient (Qr) of reactions at 423 K. Such parameters were correlated with experimental values of premature healing times and mathematical models were achieved. Despite the coefficients of determination (r2 and r2(aj.)), significant percentage errors were observed when experimental premature curing times were compared to those predicted; particularly for SBR vulcanization or when mercapto-pyridyl derived accelerators were present. The complexity of curing reactions and the presence of charge, in addition to the elastomer's own differentiated reactivities, suggest that the best approach for applying molecular modeling to accelerators is through the generation of molecular descriptors, rather than an approach based on thermodynamic or chemical equilibrium reactional data.

  • português

    Reações químicas hipotéticas que poderiam ocorrer durante a vulcanização da borracha natural (NR) e do copolímero de estireno-butadieno (SBR) contendo aceleradores derivados do mercapto-benzotiazol e mercapto-piridil foram selecionadas para a modelagem molecular. Os resultados teóricos permitiram obter parâmetros como a energia de Gibbs (DGr) e o quociente de equilíbrio (Qr) das reações em 423 K. Tais parâmetros foram correlacionados com os valores experimentais dos tempos de cura prematura e modelos matemáticos foram alcançados. À despeito dos coeficientes de determinação (r2 e r2(aj.)), foram observados erros percentuais expressivos quando os tempos de cura prematura experimentais foram comparados aos previstos; particularmente, para a vulcanização do SBR ou quando os aceleradores derivados do mercapto-piridil estavam presentes. A complexidade das reações de cura e a presença de carga, além das próprias reatividades diferenciadas dos elastômeros, sugerem que a melhor abordagem para a aplicação da modelagem molecular aos aceleradores é através da geração de descritores moleculares, ao invés de uma abordagem pautada em dados reacionais termodinâmicos ou de equilíbrio químico.