M2 Fabricación por Curado de Resina (Cinética de Reticulación)

Tópico

Durante el procesamiento de este laminado, la resina termoestable de la matriz sufre una reacción de reticulación, y este modelo describe la cinética de esa reacción mediante un modelo cinético autocatalítico, según Kamal-Sourour: a diferencia de una reacción cuya velocidad solo disminuye a medida que se consume el reactivo, en una reacción autocatalítica los propios productos de la reticulación catalizan que la reacción siga avanzando. Que esos mismos productos catalicen la reacción hace que la velocidad de reticulación primero aumente a medida que la reacción avanza, antes de volver a disminuir cuando el reactivo ya se agotó.

Las constantes cinéticas que gobiernan esa reacción de reticulación dependen, a su vez, de la temperatura de curado, según una relación de tipo Arrhenius: que la temperatura de curado sea mayor hace que esas constantes cinéticas sean mayores, y que la reacción de reticulación avance más rápido; que la temperatura de curado sea menor, hace que esas constantes cinéticas sean menores, y que la reacción de reticulación avance más lento.

Que la reacción de reticulación avance, sea cual sea la velocidad a la que lo haga, hace que la viscosidad de la resina aumente, según describe el modelo de Castro-Macosko: a medida que la reticulación avanza, las cadenas del polímero se van uniendo entre sí en redes moleculares cada vez más grandes, y cuanto más grandes son esas redes, más viscosa se vuelve la resina. Que la reticulación avance lo suficiente hace que esta viscosidad, según el mismo modelo de Castro-Macosko, crezca de forma cada vez más pronunciada, hasta el punto de gel.

En ese punto de gel, la red molecular formada por la reticulación llega a abarcar, por primera vez, todo el volumen de la resina, y esto hace que la resina deje de poder fluir como un líquido: el punto de gel marca, precisamente, la transición líquido-sólido de la matriz. Que la reticulación continúe después de ese punto de gel hace que la matriz, ya convertida en un sólido, siga endureciéndose más, aunque sin volver nunca a comportarse como un líquido.

Por eso este modelo, con la reacción de reticulación con la que se abrió, determina las condiciones de proceso previas a otros dos modelos de este conjunto: el que describe la teoría clásica de laminados y el que describe las propiedades elásticas efectivas de cada lámina. Que este modelo determine cuándo la matriz atraviesa el punto de gel y termina de reticular hace que esos otros dos modelos puedan asumir, como punto de partida, que la matriz ya alcanzó las propiedades finales que solo tiene después de que este modelo describe cómo se llega a ellas.

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