Silika iliyonyeshani kijazaji muhimu cha kuimarisha katika tasnia ya mpira. Sifa zake mbalimbali huathiri moja kwa moja au kwa njia isiyo ya moja kwa moja upinzani wa mkwaruzo wa mpira kwa kushawishi mwingiliano wa uso na matrix ya mpira, utawanyiko, na sifa za kiufundi za mpira. Hapa chini, kuanzia sifa muhimu, tunachambua kwa undani mifumo yao ya ushawishi kwenye upinzani wa mkwaruzo wa mpira:
1. Eneo Maalum la Uso (BET)
Eneo maalum la uso ni mojawapo ya sifa kuu za silika, likionyesha moja kwa moja eneo lake la kugusana na mpira na uwezo wa kuimarisha, na kuathiri kwa kiasi kikubwa upinzani wa mikwaruzo.
(1) Ushawishi Chanya: Ndani ya kiwango fulani, kuongeza eneo maalum la uso (km, kutoka 100 m²/g hadi 200 m²/g) huongeza eneo la mguso wa uso kati ya silika na matrix ya mpira. Hii inaweza kuongeza nguvu ya kuunganisha uso kupitia "athari ya nanga," kuboresha upinzani wa mpira dhidi ya mabadiliko na athari ya kuimarisha. Katika hatua hii, ugumu wa mpira, nguvu ya mvutano, na nguvu ya kuraruka huongezeka. Wakati wa uchakavu, huwa haukabiliwi sana na kutengana kwa nyenzo kutokana na mkazo mwingi wa ndani, na kusababisha uboreshaji mkubwa wa upinzani wa mikwaruzo.
(2) Ushawishi Hasi: Ikiwa eneo maalum la uso ni kubwa sana (km, kuzidi 250 m²/g), nguvu za van der Waals na muunganiko wa hidrojeni kati ya chembe za silika huimarika, na kusababisha msongamano kwa urahisi (hasa bila matibabu ya uso), na kusababisha kupungua kwa kasi kwa utawanyiko. Agglomerates huunda "sehemu za mkusanyiko wa mkazo" ndani ya mpira. Wakati wa uchakavu, kuvunjika huelekea kutokea hasa karibu na agglomerates, kinyume chake kupunguza upinzani wa msuguano.
Hitimisho: Kuna kiwango bora cha eneo la uso (kawaida 150-220 m²/g, tofauti kulingana na aina ya mpira) ambapo athari ya kutawanyika na kuimarisha inasawazishwa, na kusababisha upinzani bora wa mikwaruzo.
2. Ukubwa wa Chembe na Usambazaji wa Ukubwa
Ukubwa wa chembe kuu (au ukubwa wa jumla) na usambazaji wa silika huathiri upinzani wa mikwaruzo kwa njia isiyo ya moja kwa moja kwa kushawishi usawa wa utawanyiko na mwingiliano wa uso.
(1) Ukubwa wa Chembe: Ukubwa mdogo wa chembe (kawaida huhusiana vyema na eneo maalum la uso) unalingana na maeneo makubwa maalum ya uso na athari kubwa za kuimarisha (kama ilivyo hapo juu). Hata hivyo, ukubwa mdogo sana wa chembe (km, ukubwa wa chembe ya msingi < 10 nm) huongeza kwa kiasi kikubwa nishati ya mkusanyiko kati ya chembe, na kuongeza kwa kiasi kikubwa ugumu wa utawanyiko. Badala yake hii husababisha kasoro za ndani, kupunguza upinzani wa mikwaruzo.
(2) Usambazaji wa Ukubwa wa Chembe: Silika yenye usambazaji mwembamba wa ukubwa wa chembe hutawanyika kwa usawa zaidi kwenye mpira, ikiepuka "nukta dhaifu" zinazoundwa na chembe kubwa (au mikusanyiko). Ikiwa usambazaji ni mpana sana (km, zenye chembe za 10 nm na zaidi ya 100 nm), chembe kubwa huwa sehemu za kuanzia uchakavu (ikiwezekana huchakaa wakati wa uchakavu), na kusababisha kupungua kwa upinzani wa uchakavu.
Hitimisho: Silika yenye ukubwa mdogo wa chembe (inayolingana na eneo maalum la uso) na usambazaji mwembamba ni muhimu zaidi kwa kuongeza upinzani wa mikwaruzo.
3. Muundo (Thamani ya Kunyonya DBP)
Muundo huonyesha ugumu wa matawi ya viunganishi vya silika (vina sifa ya thamani ya unyonyaji wa DBP; thamani ya juu inaonyesha muundo wa juu). Huathiri muundo wa mtandao wa mpira na upinzani dhidi ya ubadilikaji.
(1) Ushawishi Chanya: Silika yenye muundo wa juu huunda viunganishi vyenye matawi ya pande tatu, na kuunda "mtandao wa mifupa" mnene zaidi ndani ya mpira. Hii huongeza unyumbufu na upinzani wa mpira dhidi ya seti ya mgandamizo. Wakati wa mkwaruzo, mtandao huu unaweza kuzuia nguvu za athari za nje, kupunguza uchovu unaosababishwa na mabadiliko yanayorudiwa, na hivyo kuboresha upinzani wa mkwaruzo.
(2) Athari Hasi: Muundo mkubwa kupita kiasi (unyonyaji wa DBP > 300 mL/100g) husababisha kwa urahisi mgongano kati ya viambato vya silika. Hii husababisha ongezeko kubwa la mnato wa Mooney wakati wa kuchanganya mpira, mtiririko duni wa usindikaji, na utawanyiko usio sawa. Maeneo yenye miundo mnene kupita kiasi yatapata uchakavu wa haraka kutokana na mkusanyiko wa msongo wa mawazo, kinyume chake kupunguza upinzani wa mikwaruzo.
Hitimisho: Muundo wa wastani (unyonyaji wa DBP 200-250 mL/100g) unafaa zaidi kwa kusawazisha uwezo wa kusindika na upinzani wa mikwaruzo.
4. Yaliyomo ya Hidroksili ya Uso (Si-OH)
Vikundi vya silanol (Si-OH) kwenye uso wa silika ni muhimu katika kushawishi utangamano wake na mpira, na kuathiri kwa njia isiyo ya moja kwa moja upinzani wa mikwaruzo kupitia nguvu ya kuunganisha uso.
(1) Bila kutibiwa: Kiwango cha juu cha hidroksili (> vikundi 5/nm²) husababisha kwa urahisi msongamano mgumu kati ya chembe kupitia mshikamano wa hidrojeni, na kusababisha utawanyiko duni. Wakati huo huo, vikundi vya hidroksili havina utangamano mzuri na molekuli za mpira (zaidi zisizo za polar), na kusababisha mshikamano dhaifu wa uso. Wakati wa uchakavu, silika huwa na uwezekano wa kujitenga na mpira, na kupunguza upinzani wa mikwaruzo.
(2) Hutibiwa kwa Wakala wa Kuunganisha Silane: Wakala wa kuunganisha (km, Si69) hugusana na vikundi vya hidroksili, kupunguza mkusanyiko wa chembechembe na kuanzisha vikundi vinavyoendana na mpira (km, vikundi vya mercapto), huongeza nguvu ya kuunganisha uso. Katika hatua hii, "kushikilia kemikali" huundwa kati ya silika na mpira. Uhamisho wa mfadhaiko unakuwa sawa, na uondoaji wa uso wa uso una uwezekano mdogo wakati wa uchakavu, na hivyo kuboresha kwa kiasi kikubwa upinzani wa mikwaruzo.
Hitimisho: Kiwango cha hidroksili kinahitaji kuwa cha wastani (vikundi 3-5/nm²), na lazima kiunganishwe na matibabu ya wakala wa kiunganishi cha silane ili kuongeza uunganishaji wa uso na kuboresha upinzani wa mikwaruzo.
Thamani ya pH 5
Thamani ya pH ya silika (kawaida 6.0-8.0) huathiri kimsingi upinzani wa mikwaruzo kwa kuathiri mfumo wa vulcanization ya mpira.
(1) Asidi Kupita Kiasi (pH < 6.0): Huzuia shughuli za viongeza kasi vya vulcanization, kuchelewesha kiwango cha vulcanization, na inaweza hata kusababisha vulcanization isiyokamilika na msongamano usiotosha wa viungo vya msalaba kwenye mpira. Mpira wenye msongamano mdogo wa viungo vya msalaba una sifa ndogo za kiufundi (km, nguvu ya mvutano, ugumu). Wakati wa uchakavu, unakabiliwa na uundaji wa plastiki na upotevu wa nyenzo, na kusababisha upinzani duni wa mikwaruzo.
(2) Alkali Kupita Kiasi (pH > 8.0): Huenda ikaongeza kasi ya uvulkanishaji (hasa kwa viongeza kasi vya thiazole), na kusababisha uvulkanishaji wa awali wa haraka sana na uunganishaji usio sawa (uunganishaji wa ndani au uunganishaji wa chini). Maeneo yaliyounganishwa kupita kiasi huwa tete, maeneo yaliyounganishwa chini yana nguvu ndogo; yote mawili yatapunguza upinzani wa mikwaruzo.
Hitimisho: Isiyo na upande wowote hadi yenye asidi kidogo (pH 5.0-7.0) inafaa zaidi kwa uundaji sawa wa vulcanization, kuhakikisha sifa za kiufundi za mpira na kuboresha upinzani wa mikwaruzo.
6. Maudhui ya Uchafu
Uchafu katika silika (kama vile ioni za metali kama vile Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, au chumvi ambazo hazijaathiriwa) unaweza kupunguza upinzani wa mikwaruzo kwa kuharibu muundo wa mpira au kuingilia kati na uvulkanishaji.
(1) Ioni za Metali: Ioni za metali za mpito kama vile Fe³⁺ huchochea kuzeeka kwa oksidi ya mpira, na kuharakisha mkato wa mnyororo wa molekuli ya mpira. Hii husababisha kuoza kwa sifa za mitambo ya nyenzo baada ya muda, na kupunguza upinzani wa mikwaruzo. Ca²⁺, Mg²⁺ zinaweza kuguswa na mawakala wa vulcanizing kwenye mpira, na kuingiliana na vulcanization na kupunguza msongamano wa viungo.
(2) Chumvi Zinazoyeyuka: Kiwango kikubwa cha chumvi cha uchafu (km, Na₂SO₄) huongeza mseto wa silika, na kusababisha uundaji wa viputo wakati wa usindikaji wa mpira. Viputo hivi huunda kasoro za ndani; wakati wa uchakavu, hitilafu huelekea kuanza katika maeneo haya ya kasoro, na kupunguza upinzani wa mikwaruzo.
Hitimisho: Kiwango cha uchafu lazima kidhibitiwe kwa ukali (km, Fe³⁺ < 1000 ppm) ili kupunguza athari mbaya kwenye utendaji wa mpira.
Kwa muhtasari, ushawishi wasilika iliyochochewaUpinzani wa mikwaruzo ya mpira hutokana na athari ya ushirikiano wa sifa nyingi: Eneo maalum la uso na ukubwa wa chembe huamua uwezo wa msingi wa kuimarisha; muundo huathiri uthabiti wa mtandao wa mpira; vikundi vya hidroksili ya uso na pH hudhibiti uunganishaji wa uso na usawa wa vulcanization; huku uchafu ukiharibu utendaji kwa kuharibu muundo. Katika matumizi ya vitendo, mchanganyiko wa sifa lazima uboreshwe kulingana na aina ya mpira (km., kiwanja cha tairi, kifunga). Kwa mfano, misombo ya mikwaruzo kwa kawaida huchagua silika yenye eneo maalum la uso, muundo wa wastani, uchafu mdogo, na pamoja na matibabu ya wakala wa kuunganisha silane ili kuongeza upinzani wa mikwaruzo.
Muda wa chapisho: Julai-22-2025