ESTUDIO Y VULCANIZACIÓN DEL LATEX DEL ARBOL DE LECHERO

Unidad Educativa Experimental “Teodoro Gómez de la Torre”

MONOGRAFÍA -Química-

Estudio y vulcanización del látex de la planta “Brosimun Utile”

Numero de palabras: 3932

Autor: Anderson Portilla Supervisor: Lic. Jorge Tafur

Convocatoria Mayo 2012

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Resumen El Brosimun Utile o árbol de lechero típicamente es utilizado como fuente de material para la construcción y las artesanías, sin embargo, tiene una característica que define su nombre, este árbol posee una savia blanquecina y espesa. Tal hecho, despertó mi curiosidad en esta parte de la química, basándome en la vulcanización del caucho natural. Entonces mi pregunta de investigación de este ensayo es “¿Existe presencia de enlaces dobles en el látex (Árbol Lechero) para someterlo a un proceso de vulcanización y hacerlo en fase líquida?”. Para este fin, utilicé el espectrómetro IR, que mediante el análisis del espectro obtenido, logré predecir la presencia de enlaces dobles en la estructura del látex a pesar de la complejidad por la existencia de contaminantes que solapaban las bandas de absorción, por consiguiente, este no es un compuesto puro al contrario posee varias sustancias como proteínas, ligninas, resinas entre otras que le conforman. Además se establece que el espectro del caucho natural tiene estándares de bandas de absorción muy diferentes al látex, por lo tanto se trabajó con un compuesto muy distinto al caucho natural. Una vez determinado tal caso, se efectuó la vulcanización en fase líquida, es decir, con el látex líquido, pero sin antes efectuar un estudio del contenido de sólidos y no volátiles del mismo, este método es fundamental para la formulación de los ingredientes del vulcanizado, consiguiendo satisfactoriamente el producto final en este caso el caucho ya vulcanizado, comprobando la existencia de enlaces dobles por medio de la vulcanización, ya que para que se efectúe tal proceso es necesario su presencia. Así, en un futuro se puede pronosticar la realización de procesos de evaluación mecánica para establecer si este nuevo polímero es apto para competir con el caucho comúnmente usado en la industria plástica.

Total de palabras: 295

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Contenido CAPÍTULO

título

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Resumen Índice 1

Introducción

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Pregunta de Investigación

3 3.1 3.2 3.3 3.4

Antecedentes – técnicas y procesos Características generales (Planta) Espectroscopia IR Contenido de sólidos o no volátiles Proceso de vulcanización

4.1 4.2 4.3 4.4

Método Recolección del látex líquido Espectrofotómetro IR Contenido de sólidos o no volátiles Vulcanización

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Resultados

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Análisis

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Interpretación de resultados

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Conclusiones

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Evaluación Error aleatorio Error sistemático Evaluación de recursos Limitaciones y preguntas no contestadas

9.1 9.2 9.3 9.4 10 11

Bibliografía Apéndice I- Lista de aparatos y reactivos químicos

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1.Introducción

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Capítulo I

La planta Brosimum Utile, comúnmente es conocido como “Árbol Lechero”. Su madera es utilizada como fuente de explotación con un valor económico moderado que constituye un producto elemental para la construcción de casas, estructuras ligeras, enchapados, muebles campestres y cercas para animales1, siendo estas algunas de sus principales aplicaciones e inclusive es utilizado en la medicina natural. Este árbol se caracteriza porque su savia es de color blanquecina y espesa. Estas propiedades despertaron mi interés en este aspecto de la química, además estaba muy motivado en concentrar mi investigación en este árbol que es muy frecuente en el lugar donde resido, San Antonio de Ibarra, lugar turístico por sus artesanías en piedra, barro y madera.2 Mi investigación esta específicamente enfocada a comprobar la existencia de enlaces dobles en el látex3 del árbol de lechero considerando que posee características similares a la Siringa del cual se extrae el caucho natural. Después de una gran consulta bibliográfica y teniendo la facilidad del instrumento, aplicaré la técnica de la Espectrofotometría IR para determinar probablemente la presencia de enlaces dobles. De este modo, lo a priori constituye una causa fundamental para la segunda parte de mi investigación, en el cual vulcanizaré el látex pero en fase líquida, consecuentemente esta investigación servirá de base para tecnificar este nuevo polímero y permitirá sustituir al caucho natural típicamente utilizado en la industria plástica.

2.Pregunta de investigación ¿Existe presencia de enlaces dobles en el látex (Árbol Lechero) para someterle a un proceso de vulcanización y hacerlo en fase líquida?

3.Antecedentes 3.1

Características generales (Planta) Brosimun Utile o Árbol Lechero (nombre común) es una especie de género Brosimun, perteneciente a la familia Moraceae. Se distribuye en la Amazonía desde Brasil hasta Perú pasando por Ecuador, Colombia y Venezuela. Presente en un clima cálidohúmedo, no obstante en mi localidad que posee un clima subtropical también existe la presencia de la especie pero con un desarrollo retardado referente a la altura, cantidad de savia, frutos y hojas que limitadamente son más pequeñas a comparación con el árbol de la Amazonía. La altura alcanzada llega hasta los 10 metros, tiene raíces profundas en forma de tablar. Tronco casi en su totalidad recto y cilíndrico con un diámetro de 20 cm.

1

Especies forestales de uso tradicional del Estado de Veracruz. http://www.verarboles.com/Ojoche/ojoche.html [01 de Noviembre 2011] 2 San Antonio de Ibarra es una parroquia de la Provincia de Imbabura, perteneciente al Ecuador, centro turístico y artesanal por su gran variedad de artistas y escultores que venden sus obras al mercado nacional e internacional. 3 El látex natural está presente en pocas plantas angiospermas u hongos a partir de su citoplasma que está constituido por una suspensión coloidal de resinas, grasas y ceras.

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Externamente su corteza es delgada con la presencia de texturas lisas de color verdoso grisáceo e internamente posee una corteza que exuda látex de color blanco, denso y pegajoso. Sus hojas son simples y los frutos pequeños contenedores de una semilla.4 Químicamente está compuesto por cera 37%, azúcares y resinas 5-6% y primordialmente por agua en un 57%.5 Su madera se aplica para la construcción en general, específicamente para materiales artesanales y mueblería, además de poseer un carácter medicinal cuando la corteza es sometida a infusión, sirve como tónico e incluso la savia es una fuente de alimento.

3.2

Espectroscopia IR La espectroscopia infrarroja6 es una técnica que permite la determinación e identificación de un compuesto o analiza la composición estructural de la muestra. También es aplicable en el análisis de polímeros, determinación de contaminantes ambientales, la farmacéutica, criminalística y en los distintos campos de la química.7 Se basa en la absorción de la radiación infrarroja, es decir, la muestra es atravesada por el haz de luz infrarroja con el propósito de esperar que las frecuencias vibratorias del enlace sean iguales a las frecuencias presentes en las ondas electromagnéticas del rayo. Por consiguiente, ocurrirá la absorción de una cantidad de energía de una específica longitud de onda en una parte del espectro electromagnético. Según mi problema de estudio en este punto se encuentra la importancia del uso de este método (Espectrofotometría IR), pues las longitudes de ondas del infrarrojo medio8 que van desde 4000 a 1300 cm-1 admiten la visualización de bandas de absorción que lógicamente son provocadas por las vibraciones. Esto permite establecer si hay la presencia de grupos funcionales con enlaces triples o dobles (enlaces aislados).9 Además de grupos con la presencia de hidrógeno.

3.3

Contenido de sólidos o no volátiles Este método es útil para medir la humedad de la muestra y por ende el contenido de sólidos, destacando la importancia de conocer esta cantidad, que posteriormente servirá para calcular la formulación de los ingredientes en el proceso de vulcanización. Este método se fundamenta en la reducción de la masa de la muestra por causa de la evaporación del agua en condiciones normalizadas10. Sigue el siguiente proceso:

4

Catálogo de la biodiversidad de Colombia. http://www.siac.net.co/sib/catalogoespecies/especie.do?idBuscar=351&method=displayAAT. [20 de Febrero,2012] 5 Wikipedia, La enciclopedia libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Brosimum_utile [20 de febrero, 2012] 6 Rama constituyente de la espectroscopia basada en la zona infrarroja del espectro electromagnético. 7 Espectrofotometría infrarroja. http://www.upct.es/sait/_sit/html/recursos_espectrofotometria.htm. [20 de febrero, 2012] 8 Los infrarrojos se caracterizan en: infrarrojo cercano (8.00 nm a 2500 nm), infrarrojo medio (2.5 µm a 50 µm) e infrarrojo lejano (50 µm a 1000 µm). 9 Espectroscopia Infrarroja [IR]. http://www.ehu.es/imacris/PIE06/web/IR.htm. [20 de Febrero, 2012] 10 Al decir condiciones normalizadas nos referimos a que el punto de ebullición del agua depende del lugar donde se efectúe la práctica. Ibarra 2225 metros sobre el nivel del mar. Punto de ebullición del agua 92℃.

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“preparación de la muestra, pesado, secado, enfriado y pesado nuevamente de la muestra”11

3.4

Proceso de vulcanización En 1839, el científico norteamericano Charles Goodyear descubrió la vulcanización, logró combinar el caucho con el azufre bajo la acción del calor. La vulcanización es una reacción química irreversible entre las moléculas del elastómero12 y los átomos de azufre que culmina en una estructura reticulada, esta trasformación implica el enlace químico de las moléculas del elastómero con el elemento vulcanizante, en lugares reactivos de las moléculas (dobles enlaces). El resultado se determina cuando las moléculas de caucho quedan prácticamente unidas entre sí a una extensión variable. Produciendo un caucho estable con mejores propiedades de dureza, resistencia y sin pérdida de la elasticidad. Determinando como un material termoestable. El entrecruzamiento químico se efectúa con el azufre. A continuación la estructuración química de la reacción:

Fig. 1 Estructuración química de la reacción.13 En la fig. 1, se puede clarificar que en la molécula de caucho natural, existe la presencia de sitios de cura (dobles enlaces), en el cual el átomo de azufre independientemente se puede unir entre sí, esta cadena puede crecer hasta que alcance otro sitio de cura lógicamente en otra molécula “estos puentes de azufre son usualmente de 2 a 10 átomos

11

Análisis de alimentos. Fundamentos y Técnicas. http://es.scribd.com/doc/42854211/5/Metodo-porsecado-de-estufa. [20 de Febrero, 2012] 12 Capacidad de experimentar deformaciones considerables bajo esfuerzos relativamente débiles y recuperar rápidamente la forma y dimensiones originales. 13 Wikipedia. Enciclopedia libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Vulcanizaci%C3%B3n.gif. [20 de Febrero, 2012]

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de largo, en contraste con los polímeros más comunes en los que en la “columna vertebral” de carbonos puedes ser varios miles de veces de larga.”14 Sin embargo, en mi investigación el proceso de vulcanización se efectuará en una fase líquida, es decir, el látex líquido del árbol de lechero será vulcanizado.

4.Método [Observar el Apéndice 1 para la lista de aparatos y reactivos químicos]

4.1

Recolección del látex líquido Se inició con la búsqueda del árbol que generalmente se encuentra en la orilla de las quebradas, en los potreros de manera desproporcionada no como conjunto y en los linderos de terrenos. Para efectuar la recolección se utilizó dos técnicas: 4.1.1.

El sangrado.Es un método de gran efectividad15, primero se realizó un corte en el tronco de 5 cm de largo, con un ángulo de 45º mediante un machete intentando atravesar la corteza hasta llegar al cambium. El látex circula por una red de canales laticíferos, la incisión de la corteza secciona dichos canales y provoca la secreción del látex durante un tiempo medio de 1 minuto, progresivamente en el vaso recolector por medio de una jeringuilla se colocó 2 ml de hidróxido de amonio concentrado, haciendo al látex líquido permanecer en un estado básico, esto se calculó por papeles indicadores que experimentalmente dieron valores de pH entre 10 a 12, logrando mantener el estado básico, esta sustancia se añadió para evitar la coagulación del látex que generalmente entra a este proceso cuando el pH va de 5.05 a 4.77, es decir, en un estado ácido.16 La cantidad que brinda la planta es 1 mililitro17, aunque depende de la estación del año, la tipología del suelo y de la cantidad de incisiones efectuadas. Esta cantidad representa el 3,33% del látex extraído de la Siringa, que es muchísimo menor. Una vez recolectada la cantidad requerida se dispone a su almacenamiento para su posterior tratamiento.

4.1.2. Corte Niaval.Tiene los mismos pasos que el sangrado la única diferencia radica que este método se efectúa con dos personas, una se encarga de hacer un corte en la parte inferior del niave, que constituye el origen de donde empiezan a brotar las hojas. Mientras la otra recolecta, este proceso se efectúa en menor tiempo

14

Wikipedia. Enciclopedia Libre. http://es.wikipedia.org/wiki/Vulcanizado. [20 de febrero, 2012] Este método trata de aprovechar todo el exudado de la planta, sin desperdiciar el látex líquido. 16 Tecnología de los plásticos. http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/07/poliisopreno-cauchonatural-y-sintetico.html. [15 de Febrero, 2012] 17 Este es un valor medio pues la cantidad de recolección depende de otras condiciones. 15

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pero no se aprovecha en su totalidad al árbol. Pues el movimiento del ramal causa la pérdida de cierta cantidad del látex líquido.

4.2

Espectrofotometría IR Previamente para aplicar este método la muestra debe estar en estado sólido esta es la diferencia, es decir, debí utilizar el látex coagulado y no en fase líquida. Ya que en fase líquida el proceso no es tan eficaz porque el solvente que se utiliza por ejemplo el tetracloruro de carbono puede intervenir en la resolución del espectro. Mediante la espátula se realizó diversos cortes en la cantidad de 50g de la muestra de látex sólido tratando de conseguir trocitos pequeños de la misma, para someter al secamiento y lograr una mayor pérdida de humedad. La muestra en trocitos coloqué en papel aluminio de dimensiones (10 x 10) cm, en la estufa y se dejó calentar por un tiempo de dos horas a 80℃. Después se dejó enfriar unos 25 minutos. Luego se extrajo aproximadamente una cantidad de 0,2 g, ésta no es precisa18 porque se realizó manualmente, estirando el látex hasta formar una película semitransparente. En el espectrómetro se selecciona la región del espectrómetro infrarrojo, específicamente la región media que va desde 4000 hasta 400 números de onda (cm-1). Se procedió rápidamente a colocar en el porta muestra y se realizó la lectura, automáticamente se corrigió la trasmitancia que estaba opaca ya que la luz solo atravesó el 30%, mediante la corrección se consigue un espectro eficaz. Este método se efectuó en el laboratorio de la facultad de ciencias químicas de la Universidad Central del Ecuador, ya que mi colegio no contaba con el espectrómetro infrarrojo. (Se adjunta certificación correspondiente)

4.3

Contenido de sólidos y no volátiles En primer lugar, se dispuso de papel aluminio el mismo se cortó en una dimensión de (15 x 7) cm, este papel fue masado (Mpapel) por medio de la balanza analítica. Se extrajo una cantidad de 0,50 g de la muestra “Látex líquido + NH4OH” (Mmuestra) y se colocó en el papel aluminio, doblándolo para que se haga una película. El papel abierto se coloca en la estufa durante un período de 2 horas a 110℃. Luego para facilitar el proceso de enfriamiento se utilizó el desecador por un tiempo de 20 minutos. Por último nuevamente se volvió a masar (Mfinal). Este proceso fue ensayado tres veces para evitar el error aleatorio.

4.4

Vulcanización El procedimiento es el siguiente, primero se calculó de acuerdo a la formulación preestablecida la cantidad de cada reactivo para una carga total final de 20 g. Luego los componentes fueron mezclados mediante un agitador magnético durante media hora a temperatura ambiente. Se transfirió la formulación a un mol de caja petri. Progresivamente fue calentado a 60 ℃ en una estufa durante tres horas. Se retiró la

18

La cantidad no es precisa porque se efectuó aproximadamente sin someterle a la balanza analítica ya que si se realizaba este proceso y al ser la muestra elástica se perdería la película fina, que es fundamental para la eficacia de la transmitancia.

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muestra de la estufa para elevarlo a una temperatura de hasta 150℃. Una vez que la estufa alcanzó los 150℃, se introdujo la muestra a vulcanizar durante 5 minutos. Transcurridos los cinco minutos se obtuvo el producto ya vulcanizado.

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85 80 75 70 65

3933,49 3841,26

3600

3753,07 3712,94

3807,01

3855,88

3892,61

60 3906,11 55 %T 50 45 40 35 30 25 20 15 10 3,2 4000,0

3338,31

3200

2324,19 2313,66 2332,57

2000

2032,80

2175,69

2498,33 2262,61

2417,40

2346,12

2375,33

2400

1800

1708,14

cm-1

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1400

1445,85

1373,95

1200

1272,43

1000

1098,041003,16

1178,19 1127,08

1052,83 1026,64

Sección 1: Gráfica del espectro de látex del árbol de lechero.

2800

886,01

799,49

827,98

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713,74

621,05

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Capítulo II

1

5.Resultados

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7 3 2 5 3 0 0

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Ensayo

En el gráfico de la sección 1 muestra el porcentaje de transmitancia (%T) en función al Masa de la Masa del muestra papel Masa Sólidos (látex % 19 aluminio/ final/ g /g± líquido + Sólidos g± ± 0,0005 0,0005 NH4OH) / 0,0005 g ± 0,0005 1

0,4998

0,3588

0,5563

0,0565

15,75

2

0,4851

0,4109

0,5474

0,0623

15,16

3

0,4841

0,2382

0,5208

0,0367

Promedio Porcentual de sólidos

15,41 15,44

número de onda (inverso de la longitud de onda/cm-1).

Sección 2: Tabla de contenido de sólidos y no volátiles.

19

Es la diferencia de la masa final menos la masa del papel aluminio, es la masa del polímero sin agua ni sustancias volátiles.

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Sección 3: Tabla de los componentes constantes de la formulación.20 Ingredientes

pHR(*)

Caucho natural

100,00

Negro de humo

30,00

Aceite parafínico

11,58

Ácido esteárico

2,00

Antioxidante

1,50

Mercapto benzo tiazol disulfuro (MBTS)

0,75

Azufre

2,25

Óxido de Zinc

4,00

(*) Partes en peso de cada uno de los componentes de una formulación relativa a 100 partes en peso del polímero o polímeros presentes en la formulación.

6.Análisis El estudio del látex del árbol de lechero se inició con la comprobación de la existencia de enlaces dobles, con lo que mediante la gráfica de la sección 1 se logró analizar los grupos funcionales con sus respectivas bandas de absorción. Grupo Funcional

Bandas de absorción21/ ±𝟐𝟎 cm-1

Alquilo

3030-2855 1485-1415

Carbonilo

1720-1701

Puente de hidrógeno

2650-2385

Insaturación

1640-1640 1485-1440 975-950 755-675 850-800 (posible insaturación conjugada)

CHANGO J. “Estudio de la influencia de la concentración del acelerante y el azufre en las propiedades mecánicas del caucho natural vulcanizado”. Tesis Doctoral inédita. Quito, Universidad Central del Ecuador. 2007. Páginas 63-63. 21 La banda de absorción de los grupos funcionales tienen una estrecha relación con la bibliografía. Obtenida en http://www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQO/TEMA9FQO.pdf. [21 de Febrero, 2012] 20

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Tabla 1: Análisis de los grupos funcionales y sus correspondientes bandas de absorción. Para el estudio del látex del árbol de lechero también se hizo el cálculo de los sólidos o no volátiles que matemáticamente se pueden determinar de la siguiente manera: 6.1. La masa final después de someterlo al calentamiento se resta con la masa del papel aluminio, tomando en referencia el primer ensayo (0,5563 g - 0,4998 g = 0,0565g). Este resultado corresponde a la masa de los sólidos presentes en el látex líquido sin agua ni sustancias volátiles “caucho”. 6.2. Para sacar el valor porcentual, la masa de los sólidos se divide por la masa de la muestra y se multiplica por el 100%. Obteniendo el 15,75% de sólidos. Esto se efectuó dos veces más con el fin de eliminar el error aleatorio. Esto puede resumirse en:

 M final  M papel  % sólidos   x100%  M muestra   Primer ensayo:

 0,5563 g  0, 4998 g  % sólidos   x100%   15, 75% 0,3588 g   Segundo ensayo:

 0,5474 g  0, 4851g  % sólidos   x100%   15,16% 0, 4109 g   Tercer ensayo:

 0,5208 g  0, 4841g  % sólidos   x100%   15, 41% 0, 2382 g   Sacamos el promedio de los tres ensayos:

 15, 75  15,16  15, 41  % sólidos promedio     15, 44% 3   Los cálculos permitieron analizar que por cada 100 g de muestra hay el porcentaje de 15,44% de compuestos no volátiles (15,44 g) que ya fue considerado como caucho y el 84,56% son compuestos volátiles, incluidos el agua y otras sustancias.

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Con las constantes de los componentes de la formulación se calculó la cantidad individual de cada ingrediente que se utilizó para el proceso de vulcanización. Primeramente se suma todas las concentraciones pHR de los diferentes ingredientes.

Suma pHR  100, 00  30, 00  11,58  2, 00  1,50  0, 75  2, 25  4   152, 08 pHR A continuación se saca el porcentaje de cada concentración, estableciendo a 152,08 pHR como el 100%.

 100, 00 pHR 100%  %Caucho pHR     65, 75%  152, 08 pHR   30, 00 pHR 100%  % NegroHumo pHR     19.73%  152, 08 pHR   11,58 pHR 100%  % AceiteParafínico pHR     7, 61%  152, 08 pHR 

 2, 00 pHR 100%  % ÁcidoEsteárico pHR     1,32%  152, 08 pHR   1,50 pHR 100%  % Antioxidante pHR     0,99%  152, 08 pHR   0, 75 pHR 100%  % MBTS pHR     0, 49%  152, 08 pHR   2, 25 pHR 100%  % Azufre pHR     1, 48%  152, 08 pHR   4, 00 pHR 100%  %ÓxidoZinc pHR     2, 63%  152, 08 pHR  Una vez sacados los porcentajes se prosiguió a calcular la cantidad de gramos que se utilizó, teniendo como referencia que la carga total que se obtendrá de caucho vulcanizado será de 20 g, es decir, cual es la cantidad individual de ingredientes que se debe mezclar para conseguir 20 g del producto final. Para este fin se realizó las siguientes operaciones básicas:

 20 g  65, 75%  Cauchog     13,15 g 100%  

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 20 g 19, 73%  NegroHumog     3,95 g 100%  

 20 g  7, 61%  AceiteParafínicog     1,52 g  100%   20 g 1,32%  ÁcidoEsteáricog     0, 26 g  100%   20 g  0,99%  Antioxidanteg     0, 20 g  100%   20 g  0, 49%  MBTS g     0, 098 g  100% 

 20 g 1, 48%  Azufreg     0,30 g  100%   20 g  2, 63%  ÓxidoZincg     0,53g  100%  De esta manera, se obtuvo la cantidad de ingredientes de forma individual de la formulación, solamente falta calcular la cantidad de látex líquido. Para este motivo se considera los cálculos de contenido de sólidos, por consiguiente, en 100g de la muestra del látex líquido hay la presencia de 15,44g de caucho, entonces para saber la cantidad de muestra necesaria para conseguir 13,15g de caucho se efectuó una regla de tres simple. Así, ya se obtuvo completa la formulación.

 100 g 13,15 g  LátexLíquidog     85,17 g  15, 44 g  En síntesis:

Componente

pHR

%pHR

Cantidad para 20 g/g

Caucho Negro de Humo Aceite Parafínico Ácido Esteárico Antioxidante MBTS Azufre

100,00 30,00 11,58 2,00 1,50 0,75 2,25

65,75 19,73 7,61 1,32 0,99 0,49 1,48

13,15 3,95 1,52 0,26 0,20 0,098 0,30

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Cantidad de muestra (Látex Líquido)/g

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Óxido de Zinc 4,00 2,63 0,53 Suma Total 152,08 100 20 Tabla 2: Formulación y cantidades de los ingredientes para el proceso de vulcanización.

7.Interpretación de resultados Ahora explicaré los resultados e interpretaré cada uno de ellos, observando el espectro de látex del árbol de lechero “sección 1”, pude notar que cada banda de absorción corresponde a un grupo funcional específico, es decir, que cada rango de la banda ya está determinado por un grupo. Así, hay la presencia de un grupo alquilo (3030-2855 y 1485-1415), grupo carbonilo (17201701), puente de hidrógeno (2650-2385), estas son las bandas características para la presencia de los dobles enlaces, sin embargo, no se pudo establecer la distribución, para esto se requiere una técnica muy avanzada como es la resonancia magnética hecho que está fuera de mi alcance. La muestra en sí no es un compuesto puro, ya que la savia posee otros compuestos como proteínas, resinas, ceras, lignina entre otros, esto provoca que varios contaminantes no permitan visualizar las bandas de absorción correctamente. Por otro lado, la muestra se puede someter a un proceso de purificación para un mejor análisis, para este fin se puede usar algunos métodos como la cromatografía en columna que va separando por fases o la eliminación de determinados compuestos mediante la extracción por solventes, también se puede utilizar la destilación aunque no es muy factible y viable por la razón de que los compuestos no son volátiles en este caso el caucho no es volátil por el alto peso molecular, ya que son polímeros con gran cantidad de monómeros. La insaturación indica la presencia de dobles enlaces que tienen las siguientes bandas (16401640, 1485-1440,975-950, 755-675 y 850-800) la corta diferencia entre las mismas me permitió suponer que efectivamente hay la presencia de enlaces dobles pero conjugados en el espectro, ya que las bandas de absorción pueden estar solapadas una encima de otra por la cantidad de compuestos presentes en la muestra, por ejemplo en la banda de 850-800 puede haber una posible insaturación conjugada, esto se refiere a la secuencia enlace doble-enlace simple-enlace doble y así sucesivamente. Este es un compuesto muy complejo, por la razón de la gran cantidad de componentes que lo forman que no permiten una visualización concreta de las bandas de absorción. Lamentablemente, este espectro es totalmente diferente al del caucho natural, porque no se puede comparar sus bandas de absorción con la obtenida. Teniendo claro que para el proceso de vulcanización se requiere necesariamente de la presencia de dobles enlaces. El azufre se encuentra en forma de anillo de ocho átomos (S8), que por medio de la temperatura o acelerantes activados por el óxido de zinc el anillo se abre en fragmentos, reaccionando con

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los dobles enlaces del sólido (caucho), dando lugar al entrecruzamiento.22 Tomando en cuenta la posible presencia de enlaces dobles se sometió al látex al proceso de vulcanización. Para eliminar algunos componentes de la muestra se calculó el contenido de sólidos “sección 2”, estableciendo que solo el 15,44% es caucho y el 84,56% son compuestos volátiles, este cálculo fue muy importante porque ayudó a determinar la cantidad de muestra que debe mezclarse con los demás ingredientes de la formulación fundamental para la vulcanización El proceso de vulcanizado se realizó en una fase líquida con la intervención de algunos ingredientes “sección 3” como el azufre que es el vulcanizante más importante para el caucho. El negro de humo es una carga clara que da el color negro al caucho. El mercapto benzo tiazol disulfuro confiere al compuesto un mayor tiempo de inducción. También hay la intervención del óxido de zinc y ácidos esteáricos estos permiten activar el sistema de cura.23 Por último, el aceite parafínico para evitar los residuos. Estos ingredientes se mezclan con los valores de la cantidad preestablecida de la formulación para una carga total final de 20 g y se sometió al proceso de vulcanización. Sin embargo no logré obtener los 20 g de caucho vulcanizado sino 19,45 g, esto fue por errores accidentales en la hora de efectuar el proceso, determinando a la cantidad perdida como insignificante, resultando un éxito la vulcanización. El caucho obtenido característicamente es de color negro brilloso, elástico, resistente, en superficies secas tienen gran nivel de fricción, contrariamente sucede en superficies húmedas.

8.Conclusión

Capítulo III

Tomando en cuenta los resultados se concluye que:  El látex del árbol de lechero efectivamente posee enlaces dobles ya que se logró obtener el caucho vulcanizado, a pesar que se tuvo problemas en el espectro, porque aparecían los dobles enlaces conjugados (solapados) por la contaminación de la muestra.  El látex no es un compuesto puro ya que posee otras sustancias como lignina, resinas, ceras, proteínas entre otros que no permiten visualizar correctamente las bandas de absorción.  El espectro obtenido del látex no es igual al espectro del caucho natural sus estándares son totalmente diferentes, así que se trata de un nuevo polímero muy distinto del caucho natural.  Mi estudio fue complementado al calcular el contenido de sólidos, que permitió obtener la cantidad de látex líquido necesario para mezclar con los demás ingredientes de la formulación.

CHANGO J. “Estudio de la influencia de la concentración del acelerante y el azufre en las propiedades mecánicas del caucho natural vulcanizado”. Tesis Doctoral inédita. Quito, Universidad Central del Ecuador. 2007. Páginas 49-50. 23 Es un proceso irreversible, que se define al producto final como caucho curado termoestable. 22

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 En fin, el proceso de vulcanización en fase líquida resultó un éxito inesperado al conseguir un producto final con una cantidad de error despreciable. En una investigación futura se puede someter al caucho vulcanizado a un proceso de evaluación de las propiedades mecánicas “tracción, elongación, dureza”, para determinar si puede competir con el caucho extraído de la Siringa comúnmente utilizado en la industria plástica.

9.Evaluación 9.1

Error aleatorio Las cantidades medidas para el cálculo del contenido de sólidos o no volátiles pudieron estar sujetas a un error aleatorio. La masa de la muestra “Látex Líquido + NH4OH” y del papel aluminio estuvo sujeto a un error aleatorio de ±0,0005g, los ingredientes de la formulación24 tuvieron un error aleatorio de ±0,05 g considerando que el número de repeticiones fueron del 30% entonces el error aleatorio no es factor para explicar algún tipo de incertidumbre o variación.

9.2

Error sistemático El método utilizado para analizar el espectro fue limitado, ya que fue difícil visualizar las bandas por medio de la observación, teniendo una incertidumbre considerable en este aspecto, sin embargo se intentó solucionar el error por medio de la comparación con los datos bibliográficos. Para una futura investigación se recomienda evitar este error realizando un análisis computarizado y con el programa adecuado, así habrá la posibilidad de profundizar gravitatoriamente en la investigación.

9.3

Evaluación de recursos Puesto que los libros son más confiables que las páginas web, en esta investigación se tuvo la limitación de esta índole, al no poder tener la facilidad de utilizar este recurso, pues las bibliotecas de la localidad carecían de información relacionada con el trabajo y lo poco que se encontró no era materia sustancial para mi investigación. Sin embargo, la incertidumbre de usar la información de las páginas web fue reducida mediante la búsqueda de los contenidos de una página web en al menos otro sitio independiente al mismo para verificar la similitud del conocimiento. Por ejemplo, para buscar la información de la Espectroscopia IR se buscó en cuatro sitios web antes de que la información original sea digna de confianza. No obstante, algunos sitios poseían información que era cuestionable. También se tomó como base la tesis doctoral del Dr. Iván Chango que es inédita con gran influencia bibliográfica y experimental.

9.4

Limitaciones y preguntas sin respuesta.

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El caucho, el negro humo, aceite parafínico, antioxidante, ácido esteárico, óxido de zinc, MBTS y el azufre.

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El espectrómetro infrarrojo fue algo nuevo para mí, este instrumento me obligó a realizar una amplia y forzosa consulta bibliográfica para entender su funcionamiento y especialmente lo que estuvo muy complejo fue el análisis de los grupos funcionales mediante el espectro, ya que los contaminantes intervenían solapando las bandas de absorción y creando mucha complejidad a la hora de analizar. para este motivo dialogué con algunos doctores que me brindaron explicaciones concisas del tema y facilitaron el mismo. Lamentablemente, no todas las preguntas se pueden responder mediante este experimento, sería interesante para una futura investigación que este proceso se efectué en una fase sólida del látex mediante la utilización del reómetro de disco ondulatorio, una herramienta que revolucionó el escenario técnico parta brindar un poderoso instrumento de investigación, control, diagnóstico y prevención de los problemas en la elaboración de artículos de caucho. El uso de este avanzado equipamiento excede las posibilidades del laboratorio del colegio. Sería interesante seguir la investigación en la universidad con la disponibilidad de modernos equipos para el trabajo investigativo. Otro hecho importante sería que el látex del árbol de lechero se sometiera a una caracterización completa referente al contenido de cenizas, contenido de nitrógeno, materia volátil, color límite, viscosidad Money, índice de retención de plasticidad e impurezas retenidas para ver si se obtiene una nueva forma de obtener materia prima para la industria plástica. Total de palabras: 3932

10.Bibliografía 

Tesis: CHANGO J. “Estudio de la influencia de la concentración del acelerante y el azufre en las propiedades mecánicas del caucho natural vulcanizado”. Tesis Doctoral inédita. Quito, Universidad Central del Ecuador. 2007.



Páginas web: Análisis de Alimentos. Fundamentos y Técnicas. http://es.scribd.com/doc/42854211/5/Metodo-por-secado-de-estufa. [20 de Febrero, 2012] Catálogo de la biodiversidad de Colombia. http://www.siac.net.co/sib/catalogoespecies/especie.do?idBuscar=351&method=disp layAAT. [20 de Febrero, 2012]

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Determinación de estructuras mediante método físicos. La banda de absorción de los grupos funcionales tiene una estrecha relación con la bibliografía. http://www.sinorg.uji.es/Docencia/FUNDQO/TEMA9FQO.pdf. [21 de Febrero, 2012] Poliisopreno (Caucho Natural o sintético).Tecnología de los plásticos. http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.com/2011/07/poliisopreno-caucho-natural-ysintetico.html. [15 de Febrero, 2012] Técnicas a Utilizar. Espectroscopia Infrarroja [IR]. http://www.ehu.es/imacris/PIE06/web/IR.htm. [20 de Febrero, 2012] Universidad Politécnica de Cartagena. Espectrofotometría infrarroja. http://www.upct.es/sait/_sit/html/recursos_espectrofotometria.htm. [20 de febrero, 2012] Wikipedia, La enciclopedia libre. Brosimun Utile. http://es.wikipedia.org/wiki/Brosimum_utile [20 de febrero, 2012] Wikipedia. Enciclopedia libre.Vulcanización http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Vulcanizaci%C3%B3n.gif. [20 de Febrero, 2012] Zona de los Tuxtla. Especies forestales de uso tradicional del Estado de Veracruz. http://www.verarboles.com/Ojoche/ojoche.html [01 de Noviembre 2011]

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11.Apéndice I 1.Aparatos y reactivos Para la investigación, se utilizó diferentes aparatos y reactivos dependiendo del procedimiento. Para la recolección del látex líquido  Machete  Vaso recolector/ 100cm3  Jeringuilla 1ml/cc  Papeles indicadores  Hidróxido de amonio concentrado25/10ml Para la espectrofotometría IR  Espátula  Papel aluminio, (10x10)cm  Estufa  Espectrómetro Infrarrojo de transformada de Fourie  Látex sólido, 50g Para el contenido de sólidos y no volátiles  Papel aluminio (15x7)cm  Balanza analítica precisión ±0,0001  Estufa  Desecador  Muestra “Látex líquido + NH4OH ”/0, 50g Para el proceso de vulcanización  Agitador magnético  Caja Petri  Estufa  Látex líquido/ 85,17g  Negro de humo/ 3,95g  Aceite parafínico/ 1,52g  Ácido esteárico/0,26g  Antioxidante/0,20g  MBTS/0,098g  Azufre/0,30g  Óxido de zinc/0,53g

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Esta cantidad fue utilizada en las diferentes recolecciones del látex líquido.

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2.Fotografías sobre la investigación.

Imagen 1: Árbol de Lechero

Imagen 2: Técnica del corte Niaval

Imagen 3: Látex líquido Imagen 4: Caucho vulcanizado

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