Чөкмө кремний диоксидирезина өнөр жайында маанилүү арматуралык толтургуч болуп саналат. Анын ар кандай касиеттери резина матрицасы, дисперсиясы жана резинанын механикалык касиеттери менен беттик өз ара аракеттенүүсүнө таасир этүү менен резинанын абразияга туруктуулугуна кыйыр же түздөн-түз таасир этет. Төмөндө, негизги касиеттерден баштап, биз алардын резина абразияга туруктуулугуна таасир этүү механизмдерин деталдуу талдайбыз:
1. Белгилүү бир беттик аянт (БЕТ)
Кремнийдин эң негизги касиеттеринин бири - анын резина менен байланыш аянтын жана арматуралоо мүмкүнчүлүгүн түздөн-түз чагылдырган, абразияга туруктуулукка олуттуу таасир этүүчү өзгөчө беттик аянт.
(1) Оң таасир: Белгилүү бир диапазондо, салыштырмалуу беттик аянтты көбөйтүү (мисалы, 100 м²/г дан 200 м²/г га чейин) кремний диоксиди менен резина матрицасынын ортосундагы беттик байланыш аянтын көбөйтөт. Бул "анкердик эффект" аркылуу беттик байланыш күчүн жогорулатып, резинанын деформацияга туруктуулугун жана бекемдөөчү таасирин жакшыртат. Бул учурда резинанын катуулугу, созулууга туруктуулугу жана айрылууга туруктуулугу жогорулайт. Эскирүү учурунда ал ашыкча жергиликтүү чыңалуудан улам материалдын ажырап кетишине азыраак дуушар болот, бул абразияга туруктуулукту бир кыйла жакшыртат.
(2) Терс таасир: Эгерде салыштырмалуу беттик аянт өтө чоң болсо (мисалы, 250 м²/г ашса), ван-дер-Ваальс күчтөрү жана кремний бөлүкчөлөрүнүн ортосундагы суутек байланыштары күчөп, агломерацияны оңой эле пайда кылат (айрыкча беттик иштетүүсүз), бул дисперсиянын кескин төмөндөшүнө алып келет. Агломераттар резина ичинде "чыңалуу концентрациясынын чекиттерин" пайда кылат. Эскирүү учурунда агломераттардын айланасында сынуулар көбүрөөк болот, тескерисинче, абразияга туруктуулукту төмөндөтөт.
Корутунду: Оптималдуу салыштырмалуу беттик аянттын диапазону бар (адатта 150-220 м²/г, резина түрүнө жараша өзгөрүп турат), анда дисперсиялуулук жана бекемдөөчү таасир тең салмактуу болуп, оптималдуу абразияга туруктуулукка алып келет.
2. Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү
Кремнийдин баштапкы бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү (же агрегаттын өлчөмү) жана таралышы дисперсиянын бирдейлигине жана беттик өз ара аракеттенүүгө таасир этүү менен абразияга туруктуулукка кыйыр түрдө таасир этет.
(1) Бөлүкчөлөрдүн өлчөмү: Кичинекей бөлүкчөлөрдүн өлчөмдөрү (адатта, белгилүү бир беттик аянт менен оң корреляцияланат) чоңураак белгилүү бир беттик аянттарга жана күчтүү күчөтүүчү таасирлерге туура келет (жогоруда көрсөтүлгөндөй). Бирок, өтө кичинекей бөлүкчөлөрдүн өлчөмдөрү (мисалы, баштапкы бөлүкчөлөрдүн өлчөмү < 10 нм) бөлүкчөлөрдүн ортосундагы агломерация энергиясын бир кыйла жогорулатып, дисперсия кыйынчылыгын кескин жогорулатат. Бул тескерисинче, жергиликтүү кемчиликтерге алып келип, абразияга туруктуулукту төмөндөтөт.
(2) Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшү: Бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн тар бөлүштүрүлүшүнө ээ кремний кычкылы резинада бирдей таркап, чоң бөлүкчөлөрдөн (же агломераттардан) пайда болгон "алсыз жерлерди" болтурбайт. Эгерде бөлүштүрүү өтө кеңири болсо (мисалы, 10 нм жана 100 нмден жогору бөлүкчөлөрдү камтыса), чоң бөлүкчөлөр эскирүүнүн башталыш чекиттерине айланат (мисалы, эскирүү учурунда эскирип калат), бул эскирүүгө туруктуулуктун төмөндөшүнө алып келет.
Корутунду: Кичинекей бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө ээ (оптималдуу беттик аянтка дал келген) жана тар таралышына ээ кремний кычкылы абразияга туруктуулукту жогорулатуу үчүн пайдалуураак.
3. Түзүлүшү (DBP сиңирүү мааниси)
Түзүлүшү кремний диоксидинин агрегаттарынын тармакталган татаалдыгын чагылдырат (DBP сиңирүү мааниси менен мүнөздөлөт; жогорку маани жогорку түзүлүштү көрсөтөт). Ал резина торчосунун түзүлүшүнө жана деформацияга туруктуулугуна таасир этет.
(1) Оң таасири: Жогорку түзүлүштөгү кремний кычкылы үч өлчөмдүү бутактанган агрегаттарды пайда кылып, резина ичинде тыгызыраак "скелет тармагын" түзөт. Бул резинанын ийкемдүүлүгүн жана кысууга туруктуулугун жогорулатат. Абразия учурунда бул тармак тышкы сокку күчтөрүн буферлей алат, кайталанган деформациядан улам пайда болгон чарчоо эскирүүсүн азайтат, ошону менен абразияга туруктуулукту жакшыртат.
(2) Терс таасири: Ашыкча жогорку түзүлүш (DBP сиңирүү > 300 мл/100 г) кремний диоксидинин агрегаттарынын ортосунда оңой эле чырмалышып калууга алып келет. Бул резина аралаштыруу учурунда Муни илешкектигинин кескин жогорулашына, иштетүүнүн начар агып кетишине жана бирдей эмес дисперсияга алып келет. Жергиликтүү өтө тыгыз түзүлүштөрү бар аймактарда стресстин концентрациясынан улам эскирүү тездейт, тескерисинче, абразияга туруктуулукту төмөндөтөт.
Корутунду: Орточо түзүлүш (DBP сиңирүү 200-250 мл/100 г) иштетүүгө жарамдуулугун жана абразияга туруктуулугун тең салмактоо үчүн көбүрөөк ылайыктуу.
4. Беттик гидроксил курамы (Si-OH)
Кремнийдин бетиндеги силанол топтору (Si-OH) анын резина менен шайкештигине таасир этүүчү негизги фактор болуп саналат жана беттик байланыш күчү аркылуу абразияга туруктуулугуна кыйыр түрдө таасир этет.
(1) Иштетилбеген: Гидроксилдин өтө жогору болушу (> 5 топ/нм²) суутек байланышы аркылуу бөлүкчөлөрдүн ортосунда катуу агломерацияга алып келет, бул начар дисперсияга алып келет. Ошол эле учурда, гидроксил топтору резина молекулалары менен начар шайкеш келет (көбүнчө полярдуу эмес), бул алсыз беттик байланышка алып келет. Эскирүү учурунда кремний кычкылы резинадан ажырап, абразияга туруктуулугун төмөндөтөт.
(2) Силан бириктиргич агенти менен иштетилген: бириктиргич агенттер (мисалы, Si69) гидроксил топтору менен реакцияга кирип, бөлүкчөлөр аралык агломерацияны азайтып, резина менен шайкеш келген топторду (мисалы, меркапто топторун) киргизип, беттик байланыш күчүн жогорулатат. Бул учурда кремний менен резина ортосунда "химиялык бекитүү" пайда болот. Стресстин өтүшү бирдей болуп калат жана эскирүү учурунда беттик сыйрылып кетүү ыктымалдыгы азаят, бул абразияга туруктуулукту бир кыйла жакшыртат.
Корутунду: Гидроксилдин курамы орточо болушу керек (3-5 топ/нм²) жана беттик байланышты максималдуу түрдө жогорулатуу жана абразияга туруктуулукту жогорулатуу үчүн силан бириктирүүчү агент менен иштетүү менен айкалыштырылышы керек.
5.рН мааниси
Кремнийдин рН мааниси (адатта 6,0-8,0) негизинен резина вулканизация системасына таасир этүү менен абразияга туруктуулукка кыйыр түрдө таасир этет.
(1) Ашыкча кислоталуу (рН < 6.0): Вулканизация ылдамдаткычтарынын активдүүлүгүн басаңдатып, вулканизация ылдамдыгын кечеңдетет жана ал тургай вулканизациянын толук эместигине жана резинадагы кайчылаш байланыш тыгыздыгынын жетишсиздигине алып келиши мүмкүн. Кайчылаш байланыш тыгыздыгы төмөн резина механикалык касиеттерин төмөндөтөт (мисалы, созулууга туруктуулук, катуулук). Эскирүү учурунда ал пластикалык деформацияга жана материалдын жоголушуна дуушар болот, бул абразияга туруктуулугунун начарлашына алып келет.
(2) Ашыкча щелочтуу (рН > 8.0): Вулканизацияны тездетиши мүмкүн (айрыкча тиазолдук ылдамдаткычтар үчүн), бул өтө тез баштапкы вулканизацияга жана бирдей эмес кайчылаш байланышууга (жергиликтүү ашыкча кайчылаш байланыш же жетишсиз кайчылаш байланыш) алып келет. Ашыкча кайчылаш байланыш жерлер морт болуп калат, ал эми жетишсиз кайчылаш байланыш жерлеринин бекемдиги төмөн; экөө тең абразияга туруктуулукту төмөндөтөт.
Корутунду: Нейтралдуудан бир аз кислотага чейин (рН 5.0-7.0) бирдей вулканизация үчүн жагымдуураак, резина механикалык касиеттерин камсыз кылат жана абразияга туруктуулукту жакшыртат.
6. Таштандылардын курамы
Кремний диоксидиндеги кошулмалар (мисалы, Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ сыяктуу металл иондору же реакцияга кирбеген туздар) резина түзүлүшүнө зыян келтирүү же вулканизацияга тоскоол болуу менен абразияга туруктуулукту төмөндөтүшү мүмкүн.
(1) Металл иондору: Fe³⁺ сыяктуу өткөөл металл иондору резина кычкылдануу менен картаюуну катализдейт, резина молекулярдык чынжырдын бөлүнүшүн тездетет. Бул убакыттын өтүшү менен материалдын механикалык касиеттеринин начарлашына алып келет, бул абразияга туруктуулукту төмөндөтөт. Ca²⁺, Mg²⁺ резинадагы вулкандаштыруучу агенттер менен реакцияга кирип, вулкандаштырууга тоскоол болуп, кайчылаш байланыштын тыгыздыгын төмөндөтүшү мүмкүн.
(2) Эрүүчү туздар: Кошулма туздардын (мисалы, Na₂SO₄) өтө көп болушу кремнийдин гигроскопиялыктыгын жогорулатат, бул резина иштетүү учурунда көбүкчөлөрдүн пайда болушуна алып келет. Бул көбүкчөлөр ички кемчиликтерди жаратат; эскирүү учурунда бузулуу ушул кемчиликтердин жерлеринде башталып, абразияга туруктуулукту төмөндөтөт.
Корутунду: Резинанын иштешине терс таасирин минималдаштыруу үчүн кошулманын курамы катуу көзөмөлдөнүшү керек (мисалы, Fe³⁺ < 1000 ppm).
Кыскасы, таасиричөкмө кремний кычкылыРезинанын абразияга туруктуулугу бир нече касиеттердин синергетикалык таасиринен келип чыгат: салыштырма беттик аянт жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмү негизги бекемдөөчү жөндөмдү аныктайт; түзүлүш резина тармагынын туруктуулугуна таасир этет; беттик гидроксил топтору жана рН беттик байланышты жана вулканизациянын бирдейлигин жөнгө салат; ал эми кошулмалар түзүлүшкө зыян келтирүү менен иштөөнү начарлатат. Практикалык колдонмолордо касиеттердин айкалышы резина түрүнө жараша оптималдаштырылышы керек (мисалы, дөңгөлөктүн протекторунун кошулмасы, герметик). Мисалы, протектор кошулмалары, адатта, жогорку салыштырма беттик аянты, орточо түзүлүшү, аз кошулмалары бар кремнийди тандап алышат жана абразияга туруктуулукту максималдуу түрдө жогорулатуу үчүн силан бириктирүүчү агент менен иштетүү менен айкалыштырылат.
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 22-июлу