Тұнбаға түскен кремний диоксидірезеңке өнеркәсібіндегі маңызды арматуралық толтырғыш болып табылады. Оның әртүрлі қасиеттері резеңке матрицасымен беттік өзара әрекеттесуге, дисперсияға және резеңкенің механикалық қасиеттеріне әсер ету арқылы резеңкенің абразивтілігіне жанама немесе тікелей әсер етеді. Төменде, негізгі қасиеттерден бастап, біз олардың резеңке абразивтілігіне әсер ету механизмдерін егжей-тегжейлі талдаймыз:
1. Белгілі бір беттік аудан (БЕТ)
Меншікті бетінің ауданы кремний диоксидінің ең негізгі қасиеттерінің бірі болып табылады, ол оның резеңкемен жанасу ауданын және арматуралау қабілетін тікелей көрсетеді, бұл абразияға төзімділікке айтарлықтай әсер етеді.
(1) Оң әсер: Белгілі бір диапазонда меншікті бет ауданын ұлғайту (мысалы, 100 м²/г-нан 200 м²/г-ға дейін) кремний диоксиді мен резеңке матрицасы арасындағы бетаралық жанасу ауданын арттырады. Бұл «бекіту әсері» арқылы бетаралық байланыс беріктігін арттыра алады, резеңкенің деформацияға төзімділігін және күшейту әсерін жақсартады. Бұл кезде резеңкенің қаттылығы, созылу беріктігі және жыртылу беріктігі артады. Тозу кезінде ол жергілікті шамадан тыс кернеуге байланысты материалдың ажырауына аз бейім, бұл абразияға төзімділіктің айтарлықтай жақсаруына әкеледі.
(2) Теріс әсер: Егер меншікті бетінің ауданы тым үлкен болса (мысалы, 250 м²/г-нан асса), ван-дер-Ваальс күштері және кремний диоксиді бөлшектері арасындағы сутектік байланыс күшейеді, бұл агломерацияны оңай тудырады (әсіресе беттік өңдеусіз), бұл дисперсияның күрт төмендеуіне әкеледі. Агломераттар резеңке ішінде «кернеу концентрациясының нүктелерін» түзеді. Тозу кезінде сыну агломераттардың айналасында басым болады, керісінше, тозуға төзімділікті төмендетеді.
Қорытынды: Дисперсия мен күшейту әсері теңестірілген, нәтижесінде тозуға төзімділік оңтайлы болатын оңтайлы меншікті бет ауданы диапазоны бар (әдетте 150-220 м²/г, резеңке түріне байланысты өзгереді).
2. Бөлшектердің мөлшері және олардың таралуы
Кремний диоксидінің бастапқы бөлшектерінің өлшемі (немесе агрегат өлшемі) және таралуы дисперсия біркелкілігіне және бетаралық өзара әрекеттесуге әсер ету арқылы абразияға төзімділікке жанама түрде әсер етеді.
(1) Бөлшектердің өлшемі: Кішірек бөлшектердің өлшемдері (әдетте меншікті бет ауданымен оң корреляцияланады) үлкен меншікті бет аудандарына және күштірек күшейту әсерлеріне сәйкес келеді (жоғарыда көрсетілгендей). Дегенмен, тым кішкентай бөлшектердің өлшемдері (мысалы, бастапқы бөлшектердің өлшемі < 10 нм) бөлшектер арасындағы агломерация энергиясын айтарлықтай арттырады, дисперсия қиындығын күрт арттырады. Бұл керісінше жергілікті ақауларға әкеледі, бұл абразияға төзімділікті төмендетеді.
(2) Бөлшектердің өлшемінің таралуы: Бөлшектердің өлшемінің таралуы тар кремний диоксиді резеңкеде біркелкі таралады, ірі бөлшектерден (немесе агломераттардан) пайда болған «әлсіз нүктелерден» аулақ болады. Егер таралу тым кең болса (мысалы, 10 нм және 100 нм-нен жоғары бөлшектерді қамтитын болса), ірі бөлшектер тозудың басталу нүктелеріне айналады (жақсырақ абразия кезінде тозып кетеді), бұл абразияға төзімділіктің төмендеуіне әкеледі.
Қорытынды: Кішкентай бөлшектердің өлшемі (оңтайлы меншікті беткі ауданға сәйкес келеді) және тар таралуы бар кремний диоксиді абразивті төзімділікті арттыру үшін тиімдірек.
3. Құрылымы (DBP сіңіру мәні)
Құрылым кремний диоксиді агрегаттарының тармақталған күрделілігін көрсетеді (DBP сіңіру мәнімен сипатталады; жоғары мән құрылымның жоғары екенін көрсетеді). Ол резеңкенің желілік құрылымына және деформацияға төзімділігіне әсер етеді.
(1) Оң әсері: Жоғары құрылымды кремний диоксиді үш өлшемді тармақталған агрегаттарды түзеді, резеңке ішінде тығызырақ «қаңқа желісін» жасайды. Бұл резеңкенің серпімділігін және қысу жиынтығына төзімділігін арттырады. Тозу кезінде бұл желі сыртқы соққы күштерін буферлей алады, қайталанатын деформациядан туындаған шаршау тозуын азайтады, осылайша тозуға төзімділікті жақсартады.
(2) Теріс әсер: Тым жоғары құрылым (DBP сіңірілуі > 300 мл/100 г) кремний диоксиді агрегаттарының арасында шатасуды оңай тудырады. Бұл резеңке араластыру кезінде Муни тұтқырлығының күрт артуына, өңдеудің нашар ағындылығына және біркелкі емес дисперсияға әкеледі. Жергілікті тым тығыз құрылымдары бар аймақтар кернеу концентрациясына байланысты тез тозуды сезінеді, керісінше, абразияға төзімділікті төмендетеді.
Қорытынды: Орташа құрылым (DBP сіңіруі 200-250 мл/100 г) өңдеуге жарамдылық пен тозуға төзімділікті теңестіру үшін қолайлырақ.
4. Беткі гидроксил мөлшері (Si-OH)
Кремний диоксиді бетіндегі силанол топтары (Si-OH) оның резеңкемен үйлесімділігіне әсер етуде маңызды рөл атқарады, бетаралық байланыс беріктігі арқылы тозуға төзімділікке жанама түрде әсер етеді.
(1) Өңделмеген: Гидроксил мөлшерінің тым жоғары болуы (> 5 топ/нм²) сутектік байланыс арқылы бөлшектер арасында қатты агломерацияға оңай әкеледі, бұл нашар дисперсияға әкеледі. Сонымен қатар, гидроксил топтарының резеңке молекулаларымен (көбінесе полярлы емес) үйлесімділігі нашар, бұл бетаралық байланыстың әлсіздігіне әкеледі. Тозу кезінде кремний диоксиді резеңкеден ажырап, тозуға төзімділікті төмендетеді.
(2) Силан байланыстырушы агентімен өңделген: байланыстырушы агенттер (мысалы, Si69) гидроксил топтарымен әрекеттесіп, бөлшектер аралық агломерацияны азайтады және резеңкемен үйлесімді топтарды (мысалы, меркапто топтарын) енгізеді, бетаралық байланыс беріктігін арттырады. Бұл кезде кремний диоксиді мен резеңке арасында «химиялық бекіту» пайда болады. Кернеу берілуі біркелкі болады, ал тозу кезінде бетаралық қабыршақтану ықтималдығы азаяды, бұл абразияға төзімділікті айтарлықтай жақсартады.
Қорытынды: Гидроксил мөлшері орташа болуы керек (3-5 топ/нм²) және бетаралық байланысты барынша арттыру және абразияға төзімділікті арттыру үшін силан байланыстырушы агентпен өңдеумен біріктірілуі керек.
5.рН мәні
Кремний диоксидінің рН мәні (әдетте 6,0-8,0) резеңке вулканизация жүйесіне әсер ету арқылы негізінен тозуға төзімділікке жанама түрде әсер етеді.
(1) Шамадан тыс қышқыл (рН < 6.0): Вулканизация үдеткіштерінің белсенділігін тежейді, вулканизация жылдамдығын баяулатады және тіпті вулканизацияның толық болмауына және резеңкедегі көлденең байланыс тығыздығының жеткіліксіздігіне әкелуі мүмкін. Төмен көлденең байланыс тығыздығы бар резеңке механикалық қасиеттердің төмендеуіне ие (мысалы, созылу беріктігі, қаттылық). Тозу кезінде ол пластикалық деформацияға және материалдың жоғалуына бейім, бұл тозуға төзімділіктің төмендеуіне әкеледі.
(2) Шамадан тыс сілтілі (рН > 8.0): Вулканизацияны жеделдетуі мүмкін (әсіресе тиазол үдеткіштері үшін), бастапқы вулканизацияның шамадан тыс жылдамдауына және біркелкі емес көлденең байланыстыруға (жергілікті шамадан тыс көлденең байланыстыру немесе жеткіліксіз көлденең байланыстыру) әкелуі мүмкін. Шамадан тыс көлденең байланыстырылған жерлер сынғыш болады, ал жеткіліксіз көлденең байланыстырылған жерлер төмен беріктікке ие; екеуі де тозуға төзімділікті төмендетеді.
Қорытынды: Бейтараптан аздап қышқылға дейін (рН 5.0-7.0) біркелкі вулканизация үшін қолайлы, резеңкенің механикалық қасиеттерін қамтамасыз етеді және абразивтілікке төзімділікті жақсартады.
6. Қоспаның құрамы
Кремний диоксидіндегі қоспалар (мысалы, Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ сияқты металл иондары немесе реакцияға түспеген тұздар) резеңке құрылымын зақымдау немесе вулканизацияға кедергі келтіру арқылы тозуға төзімділікті төмендетуі мүмкін.
(1) Металл иондары: Fe³⁺ сияқты өтпелі металл иондары резеңкенің тотығу қартаюын катализдейді, резеңке молекулалық тізбегінің бөлінуін жеделдетеді. Бұл уақыт өте келе материалдың механикалық қасиеттерінің төмендеуіне әкеледі, бұл абразивті төзімділікті төмендетеді. Ca²⁺, Mg²⁺ резеңкедегі вулканизациялаушы агенттермен әрекеттесіп, вулканизацияға кедергі келтіріп, көлденең байланыс тығыздығын төмендетуі мүмкін.
(2) Еритін тұздар: Қоспа тұздарының (мысалы, Na₂SO₄) шамадан тыс көп мөлшері кремний диоксидінің гигроскопиялықтығын арттырады, бұл резеңкені өңдеу кезінде көпіршіктердің пайда болуына әкеледі. Бұл көпіршіктер ішкі ақауларды тудырады; тозу кезінде ақаулар осы ақаулық орындарында басталып, тозуға төзімділікті төмендетеді.
Қорытынды: Резеңкенің жұмысына теріс әсерді азайту үшін қоспаның құрамын қатаң бақылау қажет (мысалы, Fe³⁺ < 1000 ppm).
Қысқаша айтқанда, әсерітұнбаға түскен кремний диоксидіРезеңкенің абразивтілігіне төзімділік бірнеше қасиеттердің синергетикалық әсерінен туындайды: меншікті беткі ауданы мен бөлшектердің өлшемі негізгі арматуралау қабілетін анықтайды; құрылым резеңке желісінің тұрақтылығына әсер етеді; беттік гидроксил топтары және рН бетаралық байланыс пен вулканизацияның біркелкілігін реттейді; ал қоспалар құрылымды зақымдау арқылы өнімділікті төмендетеді. Практикалық қолдануда қасиеттердің үйлесімі резеңке түріне сәйкес оңтайландырылуы керек (мысалы, шина протекторының қоспасы, герметик). Мысалы, протектор қосылыстары әдетте жоғары меншікті беткі ауданы, орташа құрылымы, төмен қоспалары бар кремний диоксидін таңдайды және абразивтілікке төзімділікті барынша арттыру үшін силан байланыстырушы агентпен өңделеді.
Жарияланған уақыты: 2025 жылғы 22 шілде