Namuong silicaay isang mahalagang pampalakas na tagapuno sa industriya ng goma. Ang iba't ibang katangian nito ay hindi direkta o direktang nakakaapekto sa resistensya sa abrasion ng goma sa pamamagitan ng pag-impluwensya sa interaksyon ng interfacial sa matrix ng goma, dispersion, at mga mekanikal na katangian ng goma. Sa ibaba, simula sa mga pangunahing katangian, sinusuri namin nang detalyado ang kanilang mga mekanismo ng impluwensya sa resistensya sa abrasion ng goma:
1. Tiyak na Lawak ng Ibabaw (BET)
Ang espesipikong lawak ng ibabaw ay isa sa mga pinakamahalagang katangian ng silica, na direktang sumasalamin sa lawak ng pagkakadikit nito sa goma at kakayahan sa pagpapatibay, na makabuluhang nakakaapekto sa resistensya sa abrasion.
(1) Positibong impluwensya: Sa loob ng isang tiyak na saklaw, ang pagtaas ng partikular na lawak ng ibabaw (hal., mula 100 m²/g hanggang 200 m²/g) ay nagpapataas sa lawak ng interfacial contact sa pagitan ng silica at ng rubber matrix. Maaari nitong mapahusay ang lakas ng interfacial bonding sa pamamagitan ng "anchoring effect," na nagpapabuti sa resistensya ng goma sa deformation at reinforcing effect. Sa puntong ito, tumataas ang katigasan, lakas ng tensile, at lakas ng pagkapunit ng goma. Sa panahon ng pagkasira, hindi na ito gaanong madaling matanggal dahil sa labis na local stress, na humahantong sa isang makabuluhang pagbuti sa resistensya sa abrasion.
(2) Negatibong impluwensya: Kung ang partikular na lawak ng ibabaw ay masyadong malaki (hal., lumalagpas sa 250 m²/g), ang puwersa ng van der Waals at ang hydrogen bonding sa pagitan ng mga particle ng silica ay lumalakas, na madaling magdulot ng agglomeration (lalo na kung walang surface treatment), na humahantong sa matinding pagbaba ng dispersibility. Ang mga agglomerate ay bumubuo ng mga "stress concentration point" sa loob ng goma. Sa panahon ng pagkasira, ang bali ay may posibilidad na mangyari sa paligid ng mga agglomerate, na sa kabaligtaran ay binabawasan ang resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Mayroong pinakamainam na saklaw ng espesipikong lawak ng ibabaw (karaniwang 150-220 m²/g, na nag-iiba depende sa uri ng goma) kung saan ang dispersibility at reinforcing effect ay balanse, na nagreresulta sa pinakamainam na resistensya sa abrasion.
2. Laki ng Partikulo at Distribusyon ng Sukat
Ang pangunahing laki ng partikulo (o laki ng pinagsama-samang) at distribusyon ng silica ay hindi direktang nakakaapekto sa resistensya sa abrasion sa pamamagitan ng pag-impluwensya sa pagkakapareho ng dispersion at interaksyon sa interfacial.
(1) Laki ng Partikulo: Ang mas maliliit na laki ng partikulo (karaniwan ay positibong nauugnay sa tiyak na lawak ng ibabaw) ay tumutugma sa mas malalaking tiyak na lawak ng ibabaw at mas malakas na epekto ng pagpapatibay (tulad ng nasa itaas). Gayunpaman, ang labis na maliliit na laki ng partikulo (hal., pangunahing laki ng partikulo na < 10 nm) ay makabuluhang nagpapataas ng enerhiya ng pagtitipon sa pagitan ng mga partikulo, na lubhang nagpapataas ng kahirapan sa pagpapakalat. Sa halip, ito ay humahantong sa mga lokal na depekto, na binabawasan ang resistensya sa abrasion.
(2) Distribusyon ng Sukat ng Partikulo: Ang Silica na may makitid na distribusyon ng sukat ng partikulo ay mas pantay na kumakalat sa goma, na iniiwasan ang mga "mahinang punto" na nabuo ng malalaking partikulo (o mga agglomerate). Kung ang distribusyon ay masyadong malawak (hal., naglalaman ng mga partikulo na parehong 10 nm at higit sa 100 nm), ang malalaking partikulo ay nagiging mga punto ng pagsisimula ng pagkasira (mas malamang na napuputol habang nag-abrasion), na humahantong sa pagbaba ng resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Ang silica na may maliit na laki ng partikulo (na tumutugma sa pinakamainam na espesipikong lawak ng ibabaw) at makitid na distribusyon ay mas kapaki-pakinabang para sa pagpapahusay ng resistensya sa abrasion.
3. Istruktura (Halaga ng Pagsipsip ng DBP)
Ang istruktura ay sumasalamin sa sangang-sangang kasalimuotan ng mga silica aggregate (nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng pagsipsip ng DBP; ang mas mataas na halaga ay nagpapahiwatig ng mas mataas na istruktura). Nakakaapekto ito sa istruktura ng network ng goma at sa resistensya nito sa deformasyon.
(1) Positibong impluwensya: Ang Silica na may mataas na istraktura ay bumubuo ng mga three-dimensional branched aggregates, na lumilikha ng mas siksik na "skeletal network" sa loob ng goma. Pinahuhusay nito ang elastisidad at resistensya ng goma sa compression set. Sa panahon ng abrasion, ang network na ito ay maaaring mag-absorb ng mga panlabas na puwersa ng impact, na binabawasan ang pagkapagod dahil sa paulit-ulit na deformation, sa gayon ay pinapabuti ang resistensya sa abrasion.
(2) Negatibong impluwensya: Ang labis na mataas na istraktura (DBP absorption > 300 mL/100g) ay madaling nagiging sanhi ng pagkakabuhol-buhol sa pagitan ng mga silica aggregate. Ito ay humahantong sa isang matinding pagtaas ng lagkit ng Mooney habang hinahalo ang goma, mahinang daloy ng pagproseso, at hindi pantay na pagkalat. Ang mga lugar na may lokal na sobrang siksik na mga istraktura ay makakaranas ng mas mabilis na pagkasira dahil sa konsentrasyon ng stress, na sa kabaligtaran ay binabawasan ang resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Ang katamtamang istraktura (DBP absorption 200-250 mL/100g) ay mas angkop para sa pagbabalanse ng kakayahang maproseso at resistensya sa abrasion.
4. Nilalaman ng Hydroxyl sa Ibabaw (Si-OH)
Ang mga grupo ng silanol (Si-OH) sa ibabaw ng silica ay mahalaga sa pag-impluwensya sa pagiging tugma nito sa goma, na hindi direktang nakakaapekto sa resistensya sa abrasion sa pamamagitan ng lakas ng interfacial bonding.
(1) Hindi Ginamot: Ang labis na mataas na nilalaman ng hydroxyl (> 5 groups/nm²) ay madaling humahantong sa matigas na pagtitipon sa pagitan ng mga particle sa pamamagitan ng hydrogen bonding, na nagreresulta sa mahinang dispersion. Kasabay nito, ang mga hydroxyl group ay may mahinang compatibility sa mga molekula ng goma (karamihan ay hindi polar), na humahantong sa mahinang interfacial bonding. Sa panahon ng pagkasira, ang silica ay madaling matanggal mula sa goma, na binabawasan ang resistensya sa abrasion.
(2) Ginamot Gamit ang Silane Coupling Agent: Ang mga coupling agent (hal., Si69) ay tumutugon sa mga hydroxyl group, na binabawasan ang inter-particle agglomeration at nagpapakilala ng mga grupong tugma sa goma (hal., mercapto groups), na nagpapahusay sa interfacial bonding strength. Sa puntong ito, isang "chemical anchoring" ang nabubuo sa pagitan ng silica at goma. Ang stress transfer ay nagiging pare-pareho, at ang interfacial peeling ay mas malamang na hindi na ginagamit habang ginagamit, na makabuluhang nagpapabuti sa resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Ang nilalaman ng hydroxyl ay kailangang katamtaman (3-5 grupo/nm²), at dapat na ihalo sa paggamot ng silane coupling agent upang mapakinabangan ang interfacial bonding at mapabuti ang resistensya sa abrasion.
5. Halaga ng pH
Ang halaga ng pH ng silica (karaniwang 6.0-8.0) ay pangunahing hindi direktang nakakaapekto sa resistensya sa abrasion sa pamamagitan ng pag-impluwensya sa sistema ng bulkanisasyon ng goma.
(1) Labis na Asido (pH < 6.0): Pinipigilan ang aktibidad ng mga vulcanization accelerator, na nagpapaantala sa bilis ng vulcanization, at maaari pang humantong sa hindi kumpletong vulcanization at hindi sapat na crosslink density sa goma. Ang goma na may mababang crosslink density ay may nabawasang mekanikal na katangian (hal., tensile strength, katigasan). Sa panahon ng pagkasira, madali itong magkaroon ng plastic deformation at pagkawala ng materyal, na nagreresulta sa mahinang resistensya sa abrasion.
(2) Labis na Alkaline (pH > 8.0): Maaaring mapabilis ang bulkanisasyon (lalo na para sa mga thiazole accelerator), na nagdudulot ng napakabilis na paunang bulkanisasyon at hindi pantay na crosslinking (lokal na over-crosslinking o under-crosslinking). Ang mga lugar na over-crosslinked ay nagiging malutong, ang mga lugar na under-crosslinked ay may mababang lakas; pareho itong magbabawas sa resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Ang neutral hanggang bahagyang acidic (pH 5.0-7.0) ay mas kanais-nais para sa pantay na bulkanisasyon, na tinitiyak ang mekanikal na katangian ng goma at nagpapabuti sa resistensya sa abrasion.
6. Nilalaman ng Karumihan
Ang mga dumi sa silica (tulad ng mga metal ion tulad ng Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, o mga hindi na-react na asin) ay maaaring makabawas sa resistensya sa abrasion sa pamamagitan ng pagsira sa istruktura ng goma o paggambala sa bulkanisasyon.
(1) Mga Metal Ion: Ang mga transition metal ion tulad ng Fe³⁺ ay nagpapabilis sa oxidative aging ng goma, na nagpapabilis sa pag-iipit ng molecular chain ng goma. Ito ay humahantong sa pagkabulok ng mga mekanikal na katangian ng materyal sa paglipas ng panahon, na binabawasan ang resistensya sa abrasion. Ang Ca²⁺, Mg²⁺ ay maaaring mag-react sa mga vulcanizing agent sa goma, na nakakasagabal sa vulcanization at nagpapababa ng crosslink density.
(2) Mga Natutunaw na Asin: Ang labis na mataas na nilalaman ng mga impurity salt (hal., Na₂SO₄) ay nagpapataas ng hygroscopicity ng silica, na humahantong sa pagbuo ng mga bula habang pinoproseso ang goma. Ang mga bula na ito ay lumilikha ng mga panloob na depekto; habang ginagamit, ang pagkasira ay may posibilidad na magsimula sa mga lugar na ito ng depekto, na binabawasan ang resistensya sa abrasion.
Konklusyon: Ang nilalaman ng dumi ay dapat na mahigpit na kontrolin (hal., Fe³⁺ < 1000 ppm) upang mabawasan ang mga negatibong epekto sa pagganap ng goma.
Sa buod, ang impluwensya ngnamuong silicaAng resistensya sa abrasion ng goma ay resulta ng synergistic effect ng maraming katangian: Ang espesipikong surface area at laki ng particle ang tumutukoy sa pangunahing kakayahan sa pagpapatibay; ang istraktura ay nakakaapekto sa katatagan ng network ng goma; ang mga surface hydroxyl group at pH ay kumokontrol sa interfacial bonding at vulcanization uniformity; habang ang mga impurities ay nagpapababa sa performance sa pamamagitan ng pagsira sa istruktura. Sa mga praktikal na aplikasyon, ang kombinasyon ng mga katangian ay dapat na i-optimize ayon sa uri ng goma (hal., tire tread compound, sealant). Halimbawa, ang mga tread compound ay karaniwang pumipili ng silica na may mataas na specific surface area, medium structure, mababang impurities, at pinagsama sa silane coupling agent treatment upang ma-maximize ang abrasion resistance.
Oras ng pag-post: Hulyo 22, 2025