Mejora de las propiedades reológicas de grasas lubricantes mediante aditivación con polímeros reactivos que contienen grupos isocianatos terminales

Resumen

La utilización de grasas lubricantes está justificada, en primer término, por la necesidad de lubricar contactos o mecanismos en los cuales un líquido, el aceite, no puede permanecer o ser retenido, bien por la acción centrífuga del movimiento de las piezas, por la inexistencia de un cárter cerrado, depósito, baño, etc., o bien por la dificultad o imposibilidad de acceso al punto deseado para efectuar engrases con frecuencia. No obstante, durante el proceso de lubricación, la grasa debe fluir y deformarse, puesto que, básicamente, el objetivo de la lubricación es la separación de superficies sólidas en contacto mediante una capa de un material que es más fácilmente deformable que dichas superficies sólidas, con lo que se consigue minimizar el rozamiento y reducir el desgaste. Como consecuencia de todo ello, se deduce la importancia del comportamiento reológico de una grasa lubricante, que debe presentar un cierto grado de viscoelasticidad, especialmente en reposo, y facilidad de flujo a altas deformaciones. En la formulación de grasas lubricantes, se suelen incluir aditivos, en pequeñas cantidades, para mejorar el comportamiento de dichas grasas. En ciertos casos, los aditivos pueden ampliar el campo de utilización de un lubricante, dotándole de alguna propiedad específica que no posea o posee en menor grado. Los aditivos más comúnmente utilizados sirven para mejorar las propiedades antioxidantes, anti-corrosión, degradación térmica, resistencia al agua, resistencia a altas presiones, etc. Un caso más especial de aditivos lo constituyen los polímeros, que se incorporan como modificadores de la viscosidad y, en general, del comportamiento reológico de la grasa. Además, de forma indirecta, los polímeros proporcionan una capacidad impermeabilizadora adicional frente al lavado con agua, importante en aplicaciones exteriores sometidas a inclemencias meteorológicas. Tradicionalmente, se han utilizado elastómeros, como los copolímeros de etileno-propileno (OCP), estireno-butadieno hidrogenado (SBR), estireno-isopreno (SI), o bien polietilenos (PE), poliisobutilenos (PIB) o polimetacrilatos (PMA). Sin embargo, el alto coste de estos polímeros, comparado con el de los componentes del jabón metálico, hace que su uso industrial esté limitado a grasas donde la modificación reológica sea muy necesaria. La acción de estos aditivos poliméricos se debe exclusivamente a entrelazamientos e interacciones puramente físicas. En este trabajo, se plantea el uso de polímeros reactivos con grupos isocianatos terminales, como modificadores de las propiedades reológicas de las grasas lubricantes. Para ello, se han sintetizado diversos polímeros reactivos, con diferentes pesos moleculares y diferentes grados de funcionalidad, para incorporarlos, posteriormente, en la formulación de grasas lubricantes de litio. De esta forma, la acción modificadora de las propiedades reológicas de la grasa la ejerce el polímero, no en el medio continuo, sino incorporándose al entramado fibroso que forma el jabón espesante, al interaccionar químicamente con éste. Así, se ha estudiado el efecto del peso molecular del polímero reactivo, en primer lugar, comparando la efectividad del prepolímero comercial PBTDI con un copolímero sintetizado a partir de él (PBTDI-PEO-PBTDI), evidentemente de mayor peso molecular, llegándose a la conclusión de que existe un compromiso entre el aumento de peso molecular y la reducción del número de grupos funcionales al introducir la misma proporción en peso. En el caso de estos polímeros reactivos, el protocolo de adición de éstos durante el procesado es altamente influyente en las características de la grasa final, por lo que se ha llevado a cabo la optimización del protocolo de adición durante el procesado de la grasa. Por otra parte, se han preparado diferentes polímeros funcionalizados con MDI, partiendo de cadenas de polioles lineales y ramificadas de diferente longitud, llegándose a la conclusión de que, independientemente de la concentración de polímero añadida, existe un óptimo en la relación contenido molar NCO/peso molecular respecto a la modificación reológica conseguida. Finalmente, se han funcionalizado varios polivinilalcoholes (PVA), con distinto grado de hidrólisis, con 1,6- hexamentilendiisocianato (HDI), analizando el grado de protección parcial de los grupos hidroxilos en sus cadenas. Mediante todos estos procedimientos de funcionalización, se han obtenido polímeros reactivos con distinto contenido en NCO libre que modifican el comportamiento reológico de las grasas lubricantes en diversos grados.