ரப்பர் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பில் வீழ்படிந்த சிலிக்காவின் பல்வேறு பண்புகளின் தாக்கம்

வீழ்படிந்த சிலிக்காரப்பர் துறையில் ஒரு முக்கியமான வலுவூட்டும் நிரப்பியாகும். அதன் பல்வேறு பண்புகள் ரப்பர் மேட்ரிக்ஸ், சிதறல் மற்றும் ரப்பரின் இயந்திர பண்புகளுடனான இடைமுக தொடர்புகளை பாதிப்பதன் மூலம் ரப்பரின் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மறைமுகமாகவோ அல்லது நேரடியாகவோ பாதிக்கின்றன. கீழே, முக்கிய பண்புகளிலிருந்து தொடங்கி, ரப்பர் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பில் அவற்றின் செல்வாக்கின் வழிமுறைகளை விரிவாக பகுப்பாய்வு செய்கிறோம்:

1. குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பகுதி (BET)

குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதி சிலிக்காவின் மிக முக்கியமான பண்புகளில் ஒன்றாகும், இது ரப்பருடனான அதன் தொடர்புப் பகுதியை நேரடியாகப் பிரதிபலிக்கிறது மற்றும் வலுப்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளது, இது சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை கணிசமாக பாதிக்கிறது.

(1) நேர்மறை செல்வாக்கு: ஒரு குறிப்பிட்ட வரம்பிற்குள், குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதியை (எ.கா., 100 m²/g இலிருந்து 200 m²/g வரை) அதிகரிப்பது சிலிக்காவிற்கும் ரப்பர் மேட்ரிக்ஸுக்கும் இடையிலான இடைமுகத் தொடர்புப் பகுதியை அதிகரிக்கிறது. இது "நங்கூரமிடும் விளைவு" மூலம் இடைமுகப் பிணைப்பு வலிமையை மேம்படுத்தலாம், இது ரப்பரின் சிதைவு மற்றும் வலுவூட்டும் விளைவை எதிர்க்கும் திறனை மேம்படுத்துகிறது. இந்த கட்டத்தில், ரப்பரின் கடினத்தன்மை, இழுவிசை வலிமை மற்றும் கண்ணீர் வலிமை அதிகரிக்கும். தேய்மானத்தின் போது, ​​அதிகப்படியான உள்ளூர் அழுத்தம் காரணமாக பொருள் பற்றின்மைக்கு இது குறைவாகவே வாய்ப்புள்ளது, இது சிராய்ப்பு எதிர்ப்பில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது.

(2) எதிர்மறை செல்வாக்கு: குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதி மிகப் பெரியதாக இருந்தால் (எ.கா., 250 மீ²/கிராம் அதிகமாக இருந்தால்), சிலிக்கா துகள்களுக்கு இடையேயான வான் டெர் வால்ஸ் விசைகளும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்பும் வலுவடைந்து, எளிதில் திரட்டலை ஏற்படுத்துகிறது (குறிப்பாக மேற்பரப்பு சிகிச்சை இல்லாமல்), சிதறலில் கூர்மையான சரிவுக்கு வழிவகுக்கிறது. ரப்பருக்குள் அக்ளோமரேட்டுகள் "அழுத்த செறிவு புள்ளிகளை" உருவாக்குகின்றன. தேய்மானத்தின் போது, ​​எலும்பு முறிவு அக்ளோமரேட்டுகளைச் சுற்றி முன்னுரிமையாக நிகழ்கிறது, மாறாக சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது.

முடிவு: உகந்த குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பரப்பளவு வரம்பு உள்ளது (பொதுவாக 150-220 m²/g, ரப்பர் வகையைப் பொறுத்து மாறுபடும்), அங்கு சிதறல் மற்றும் வலுவூட்டும் விளைவு சமநிலையில் உள்ளன, இதன் விளைவாக உகந்த சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

2. துகள் அளவு மற்றும் அளவு விநியோகம்

முதன்மை துகள் அளவு (அல்லது மொத்த அளவு) மற்றும் சிலிக்காவின் பரவல், சிதறல் சீரான தன்மை மற்றும் இடைமுக தொடர்புகளை பாதிப்பதன் மூலம் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மறைமுகமாக பாதிக்கிறது.

(1) துகள் அளவு: சிறிய துகள் அளவுகள் (பொதுவாக குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதியுடன் நேர்மறையாக தொடர்புடையவை) பெரிய குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதிகள் மற்றும் வலுவான வலுவூட்டும் விளைவுகளுக்கு ஒத்திருக்கும் (மேலே உள்ளபடி). இருப்பினும், அதிகப்படியான சிறிய துகள் அளவுகள் (எ.கா., முதன்மை துகள் அளவு < 10 nm) துகள்களுக்கு இடையேயான திரட்டல் ஆற்றலைக் கணிசமாக அதிகரிக்கின்றன, சிதறல் சிரமத்தை கடுமையாக அதிகரிக்கின்றன. இது உள்ளூர் குறைபாடுகளுக்கு வழிவகுக்கிறது, சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது.

(2) துகள் அளவு பரவல்: குறுகிய துகள் அளவு பரவல் கொண்ட சிலிக்கா, ரப்பரில் மிகவும் சீராக சிதறுகிறது, பெரிய துகள்களால் (அல்லது திரட்டுகளால்) உருவாகும் "பலவீனமான புள்ளிகளை" தவிர்க்கிறது. பரவல் மிகவும் பரந்ததாக இருந்தால் (எ.கா., 10 nm மற்றும் 100 nm க்கு மேல் துகள்களைக் கொண்டுள்ளது), பெரிய துகள்கள் தேய்மான தொடக்க புள்ளிகளாக மாறும் (முன்னுரிமையாக சிராய்ப்பின் போது தேய்ந்துவிடும்), இது சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்க வழிவகுக்கிறது.

முடிவு: சிறிய துகள் அளவு (உகந்த குறிப்பிட்ட மேற்பரப்புப் பகுதிக்கு பொருந்துகிறது) மற்றும் குறுகிய பரவல் கொண்ட சிலிக்கா சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை அதிகரிக்க மிகவும் நன்மை பயக்கும்.

3. அமைப்பு (DBP உறிஞ்சுதல் மதிப்பு)

இந்த அமைப்பு சிலிக்கா திரட்டுகளின் கிளைத்த சிக்கலான தன்மையை பிரதிபலிக்கிறது (DBP உறிஞ்சுதல் மதிப்பால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது; அதிக மதிப்பு அதிக கட்டமைப்பைக் குறிக்கிறது). இது ரப்பரின் நெட்வொர்க் அமைப்பு மற்றும் சிதைவுக்கு எதிர்ப்பை பாதிக்கிறது.

(1) நேர்மறையான செல்வாக்கு: உயர் அமைப்பைக் கொண்ட சிலிக்கா முப்பரிமாண கிளைத்த திரட்டுகளை உருவாக்குகிறது, ரப்பருக்குள் ஒரு அடர்த்தியான "எலும்புக்கூடு வலையமைப்பை" உருவாக்குகிறது. இது ரப்பரின் நெகிழ்ச்சித்தன்மையையும் சுருக்கத் தொகுப்பிற்கு எதிர்ப்பையும் அதிகரிக்கிறது. சிராய்ப்பின் போது, ​​இந்த நெட்வொர்க் வெளிப்புற தாக்க சக்திகளைத் தாங்கி, மீண்டும் மீண்டும் சிதைப்பதால் ஏற்படும் சோர்வு தேய்மானத்தைக் குறைத்து, அதன் மூலம் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது.

(2) எதிர்மறை செல்வாக்கு: அதிகப்படியான அதிக அமைப்பு (DBP உறிஞ்சுதல் > 300 மிலி/100 கிராம்) சிலிக்கா திரட்டுகளுக்கு இடையில் எளிதில் சிக்கலை ஏற்படுத்துகிறது. இது ரப்பர் கலவையின் போது மூனி பாகுத்தன்மையில் கூர்மையான அதிகரிப்பு, மோசமான செயலாக்க ஓட்டத்தன்மை மற்றும் சீரற்ற சிதறலுக்கு வழிவகுக்கிறது. உள்ளூரில் அதிக அடர்த்தியான கட்டமைப்புகளைக் கொண்ட பகுதிகள் அழுத்த செறிவு காரணமாக துரிதப்படுத்தப்பட்ட தேய்மானத்தை அனுபவிக்கும், மாறாக சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கும்.

முடிவு: நடுத்தர அமைப்பு (DBP உறிஞ்சுதல் 200-250 மிலி/100 கிராம்) செயலாக்கத்திறன் மற்றும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை சமநிலைப்படுத்துவதற்கு மிகவும் பொருத்தமானது.

4.மேற்பரப்பு ஹைட்ராக்சில் உள்ளடக்கம் (Si-OH)

சிலிக்கா மேற்பரப்பில் உள்ள சிலானோல் குழுக்கள் (Si-OH) ரப்பருடன் அதன் பொருந்தக்கூடிய தன்மையைப் பாதிக்க முக்கியமாகும், இது இடைமுக பிணைப்பு வலிமை மூலம் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மறைமுகமாக பாதிக்கிறது.

(1) சிகிச்சையளிக்கப்படாதது: அதிகப்படியான ஹைட்ராக்சைல் உள்ளடக்கம் (> 5 குழுக்கள்/nm²) ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு வழியாக துகள்களுக்கு இடையில் கடினமான திரட்டலுக்கு வழிவகுக்கிறது, இதன் விளைவாக மோசமான சிதறல் ஏற்படுகிறது. அதே நேரத்தில், ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் ரப்பர் மூலக்கூறுகளுடன் (பெரும்பாலும் துருவமற்றவை) மோசமான பொருந்தக்கூடிய தன்மையைக் கொண்டுள்ளன, இது பலவீனமான இடைமுக பிணைப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. தேய்மானத்தின் போது, ​​சிலிக்கா ரப்பரிலிருந்து பிரிந்து, சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது.

(2) சிலேன் இணைப்பு முகவருடன் சிகிச்சையளிக்கப்பட்டது: இணைப்பு முகவர்கள் (எ.கா., Si69) ஹைட்ராக்சில் குழுக்களுடன் வினைபுரிந்து, துகள்களுக்கு இடையேயான ஒருங்கிணைப்பைக் குறைத்து, ரப்பருடன் இணக்கமான குழுக்களை அறிமுகப்படுத்துகின்றன (எ.கா., மெர்காப்டோ குழுக்கள்), இடைமுக பிணைப்பு வலிமையை மேம்படுத்துகின்றன. இந்த கட்டத்தில், சிலிக்கா மற்றும் ரப்பருக்கு இடையில் ஒரு "வேதியியல் நங்கூரமிடுதல்" உருவாகிறது. அழுத்த பரிமாற்றம் சீரானது, மேலும் தேய்மானத்தின் போது இடைமுக உரித்தல் குறைவாக இருக்கும், இது சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை கணிசமாக மேம்படுத்துகிறது.

முடிவு: ஹைட்ராக்சில் உள்ளடக்கம் மிதமானதாக இருக்க வேண்டும் (3-5 குழுக்கள்/nm²), மேலும் இடைமுக பிணைப்பை அதிகரிக்கவும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்தவும் சிலேன் இணைப்பு முகவர் சிகிச்சையுடன் இணைக்கப்பட வேண்டும்.

5.pH மதிப்பு

சிலிக்காவின் pH மதிப்பு (பொதுவாக 6.0-8.0) முதன்மையாக மறைமுகமாக ரப்பர் வல்கனைசேஷன் அமைப்பை பாதிப்பதன் மூலம் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை பாதிக்கிறது.

(1) அதிகப்படியான அமிலத்தன்மை (pH < 6.0): வல்கனைசேஷன் முடுக்கிகளின் செயல்பாட்டைத் தடுக்கிறது, வல்கனைசேஷன் விகிதத்தை தாமதப்படுத்துகிறது, மேலும் ரப்பரில் முழுமையற்ற வல்கனைசேஷன் மற்றும் போதுமான குறுக்கு இணைப்பு அடர்த்திக்கு கூட வழிவகுக்கும். குறைந்த குறுக்கு இணைப்பு அடர்த்தி கொண்ட ரப்பர் இயந்திர பண்புகளைக் குறைத்துள்ளது (எ.கா., இழுவிசை வலிமை, கடினத்தன்மை). தேய்மானத்தின் போது, ​​இது பிளாஸ்டிக் சிதைவு மற்றும் பொருள் இழப்புக்கு ஆளாகிறது, இதன் விளைவாக மோசமான சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு ஏற்படுகிறது.

(2) அதிகப்படியான காரத்தன்மை (pH > 8.0): வல்கனைசேஷனை துரிதப்படுத்தலாம் (குறிப்பாக தியாசோல் முடுக்கிகளுக்கு), இதனால் அதிகப்படியான வேகமான ஆரம்ப வல்கனைசேஷன் மற்றும் சீரற்ற குறுக்கு இணைப்பு (உள்ளூர் ஓவர்-கிராஸ்லிங்க்கிங் அல்லது அண்டர்-கிராஸ்லிங்க்கிங்) ஏற்படுகிறது. ஓவர்-கிராஸ்லிங்க் செய்யப்பட்ட பகுதிகள் உடையக்கூடியதாக மாறும், அண்டர்-கிராஸ்லிங்க் செய்யப்பட்ட பகுதிகள் குறைந்த வலிமையைக் கொண்டிருக்கும்; இரண்டும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கும்.

முடிவு: நடுநிலை முதல் சற்று அமிலத்தன்மை (pH 5.0-7.0) வரை சீரான வல்கனைசேஷனுக்கு மிகவும் சாதகமானது, ரப்பர் இயந்திர பண்புகளை உறுதி செய்கிறது மற்றும் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை மேம்படுத்துகிறது.

6. தூய்மையற்ற உள்ளடக்கம்

சிலிக்காவில் உள்ள அசுத்தங்கள் (Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ போன்ற உலோக அயனிகள் அல்லது வினைபுரியாத உப்புகள் போன்றவை) ரப்பர் கட்டமைப்பை சேதப்படுத்துவதன் மூலமோ அல்லது வல்கனைசேஷனில் குறுக்கிடுவதன் மூலமோ சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கலாம்.

(1) உலோக அயனிகள்: Fe³⁺ போன்ற இடைநிலை உலோக அயனிகள் ரப்பர் ஆக்ஸிஜனேற்ற வயதாவதை ஊக்குவிக்கின்றன, ரப்பர் மூலக்கூறு சங்கிலி பிளவை துரிதப்படுத்துகின்றன. இது காலப்போக்கில் பொருள் இயந்திர பண்புகளில் சிதைவுக்கு வழிவகுக்கிறது, சிராய்ப்பு எதிர்ப்பைக் குறைக்கிறது. Ca²⁺, Mg²⁺ ரப்பரில் உள்ள வல்கனைசிங் முகவர்களுடன் வினைபுரிந்து, வல்கனைசேஷனில் குறுக்கிட்டு குறுக்கு இணைப்பு அடர்த்தியைக் குறைக்கலாம்.

(2) கரையக்கூடிய உப்புகள்: அதிகப்படியான அசுத்த உப்புகளின் உள்ளடக்கம் (எ.கா., Na₂SO₄) சிலிக்காவின் நீர் உறிஞ்சும் தன்மையை அதிகரிக்கிறது, இது ரப்பர் செயலாக்கத்தின் போது குமிழி உருவாவதற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த குமிழ்கள் உள் குறைபாடுகளை உருவாக்குகின்றன; தேய்மானத்தின் போது, ​​இந்த குறைபாடுள்ள இடங்களில் தோல்வி ஏற்படத் தொடங்குகிறது, இதனால் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பு குறைகிறது.

முடிவு: ரப்பர் செயல்திறனில் எதிர்மறையான தாக்கங்களைக் குறைக்க, அசுத்த உள்ளடக்கம் கண்டிப்பாகக் கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும் (எ.கா., Fe³⁺ < 1000 ppm).

சுருக்கமாக, இதன் செல்வாக்குவீழ்படிந்த சிலிக்காரப்பர் சிராய்ப்பு எதிர்ப்பில் பல பண்புகளின் ஒருங்கிணைந்த விளைவின் விளைவாகும்: குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பரப்பளவு மற்றும் துகள் அளவு அடிப்படை வலுவூட்டல் திறனை தீர்மானிக்கிறது; அமைப்பு ரப்பர் வலையமைப்பின் நிலைத்தன்மையை பாதிக்கிறது; மேற்பரப்பு ஹைட்ராக்சைல் குழுக்கள் மற்றும் pH இடைமுக பிணைப்பு மற்றும் வல்கனைசேஷன் சீரான தன்மையை ஒழுங்குபடுத்துகிறது; அதே நேரத்தில் அசுத்தங்கள் கட்டமைப்பை சேதப்படுத்துவதன் மூலம் செயல்திறனைக் குறைக்கின்றன. நடைமுறை பயன்பாடுகளில், பண்புகளின் சேர்க்கை ரப்பர் வகைக்கு ஏற்ப மேம்படுத்தப்பட வேண்டும் (எ.கா., டயர் டிரெட் கலவை, சீலண்ட்). உதாரணமாக, டிரெட் கலவைகள் பொதுவாக அதிக குறிப்பிட்ட மேற்பரப்பு பரப்பளவு, நடுத்தர அமைப்பு, குறைந்த அசுத்தங்கள் மற்றும் சிலேன் இணைப்பு முகவர் சிகிச்சையுடன் இணைந்து சிலிக்காவைத் தேர்ந்தெடுக்கின்றன, இது சிராய்ப்பு எதிர்ப்பை அதிகரிக்கிறது.