Efecto del contenido de caucho reciclado desulfonado en la estructura, propiedades mecánicas y comportamiento de envejecimiento termo‑oxidativo del caucho etileno‑propileno‑dieno‑monómero (EPDM)

Por qué el caucho viejo sigue importando

Cada año, grandes cantidades de caucho procedente de juntas, mangueras, cubiertas y tejados acaban como residuo porque el mismo proceso que hace al caucho resistente y elástico también dificulta su reciclaje. Este estudio examina una vía prometedora para dar una segunda vida a un caucho común, el EPDM. Al romper y reformar cuidadosamente algunos de los pequeños enlaces que mantienen unido el material, los investigadores exploran cuánto EPDM reciclado se puede incorporar en productos nuevos sin sacrificar la seguridad, la durabilidad o el rendimiento. Sus hallazgos apuntan a componentes de caucho más sostenibles en automóviles, edificios e industria, con menos material enviado a vertederos o quemado como combustible.

Convertir el caucho desgastado en un ingrediente útil

El caucho EPDM se usa ampliamente porque resiste mejor que muchos elastómeros el calor, el ozono y la intemperie. Una vez que está “vulcanizado” —reticulado químicamente para formar una red tridimensional— se vuelve fuerte y elástico pero muy difícil de fundir y rehacer. El equipo trabajó con EPDM “desvulcanizado”, en el que muchos de los enlaces a base de azufre entre cadenas se han roto selectivamente dejando la columna vertebral principal del polímero mayoritariamente intacta. Este material recuperado aún contiene polímero, negro de humo, aceites y cargas minerales. Los investigadores lo mezclaron en una compound estándar de sellado EPDM en cuatro proporciones: ninguna (referencia virgen), 20%, 40% y 60% de caucho desvulcanizado. Para el nivel más alto también probaron una formulación modificada que reducía el negro de humo y el plastificante para compensar lo que el material reciclado ya aportaba.

Cómo cambia la estructura al añadir caucho reciclado

Para entender lo que sucede dentro del caucho, los autores emplearon un conjunto de técnicas que siguen cómo se forma y envejece la red. Ensayos de curado, experimentos de hinchamiento, relajación de esfuerzo dependiente de la temperatura, RMN de campo bajo y un método del punto de congelación para disolventes atrapados exploran cuán firmemente están ligadas las cadenas. La mayoría de estos métodos coincidieron en que añadir EPDM desvulcanizado aumenta la densidad global de enlaces en la red, principalmente porque el material reciclado aún contiene azufre reactivo y enlaces parcialmente rotos que pueden formar nuevos puentes durante el recurado. Sin embargo, una técnica —basada en cómo la presencia del caucho desplaza el punto de congelación de un disolvente— sugirió que, con alto contenido reciclado, el espaciamiento medio entre enlaces en realidad aumenta. Los autores proponen que esta discrepancia puede reflejar una mezcla más compleja de puentes de azufre largos y flexibles y otros más cortos y rígidos en los compuestos ricos en reciclado, y que no todos los métodos “ven” esa estructura de la misma manera.

De las pruebas de laboratorio al rendimiento en el mundo real

Las pruebas mecánicas revelaron un claro compromiso al aumentar la proporción de EPDM desvulcanizado. La dureza Shore A, una medida simple de cuán firme percibe la superficie del caucho, aumentó de forma constante con el contenido reciclado, reflejando una red más rígida y compacta con abundante carga. Al mismo tiempo, la resistencia a la tracción, la resistencia al desgarro y la elongación a la rotura disminuyeron, especialmente en los niveles del 40% y 60%. Irregularidades microscópicas en cómo se conectan las zonas de caucho nuevo y viejo, una reticulación desigual y cadenas parcialmente dañadas crean “puntos débiles” donde pueden iniciarse y crecer grietas. La formulación modificada al 60%, con menos negro de humo y aceite, ablandó ligeramente el material y mejoró su capacidad de estiramiento respecto a la mezcla no ajustada al 60%, manteniendo la mayoría de las propiedades en un rango similar. Esto demuestra que una formulación inteligente puede compensar en parte los inconvenientes de un reciclaje intensivo.

Qué ocurre conforme envejece el caucho

La durabilidad es tan importante como la resistencia inicial para sellos y empaques que pueden permanecer en entornos calientes y ricos en oxígeno durante años. Para imitar el servicio a largo plazo, los investigadores envejecieron todos los compuestos hasta seis semanas a 70 °C y 100 °C, y por tiempos equivalentes más cortos a 125 °C. Rastrearon cambios en la química, rigidez, resistencia, capacidad de deformación y elasticidad. Como era de esperar, el envejecimiento condujo a más reticulación y a cierta rotura de cadenas en todos los materiales. Sin embargo, los compuestos que contenían desvulcanizado no envejecieron más rápido que la referencia virgen; en muchos casos, su pérdida de resistencia y flexibilidad fue comparable o incluso ligeramente menor. Los espectros de infrarrojo y las mediciones de reticulación mostraron que la red gradualmente cambia de puentes de azufre más largos y móviles a otros más cortos y rígidos, pero este cambio no provocó un fragilizado adicional dramático en las mezclas recicladas. La formulación ajustada al 60% a veces se comportó sorprendentemente bien, lo que sugiere que afinar la receta puede mejorar tanto el rendimiento inicial como la resistencia al envejecimiento.

Qué significa todo esto para un caucho más ecológico

Para el público general, el mensaje principal es que el caucho EPDM fabricado con una fracción considerable de material cuidadosamente desvulcanizado puede seguir rindiendo de forma respetable, especialmente si se ajusta la formulación para tener en cuenta las cargas y el azufre reactivo que aporta. Más contenido reciclado hace que el caucho sea más firme pero menos elástico, y niveles muy altos aún suponen una pérdida notable de resistencia. No obstante, las mezclas recicladas no se deterioran más rápido cuando se exponen al calor y al oxígeno; envejecen a un ritmo aproximadamente igual al del EPDM convencional. Esto sugiere que, para muchos usos en sellado y amortiguación donde no se requiere un rendimiento mecánico extremo, los fabricantes pueden sustituir de forma segura una porción importante del caucho virgen por EPDM recuperado, reduciendo residuos y consumo de recursos mientras mantienen una larga vida útil.

Cita: Leng, Y., Spanheimer, V., Katrakova-Krüger, D. et al. Effect of devulcanized reclaimed rubber content on structure, mechanical properties, and thermo-oxidative aging behavior of ethylene-propylene-dien-monomer (EPDM) rubber. Sci Rep 16, 6350 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-36961-w

Palabras clave: Caucho EPDM, desvulcanización, reciclaje de caucho, envejecimiento de materiales, polímeros sostenibles