Cho'kindi kremniykauchuk sanoatida muhim mustahkamlovchi plomba moddasi hisoblanadi. Uning turli xususiyatlari kauchuk matritsasi, dispersiyasi va kauchukning mexanik xususiyatlari bilan interfeys o'zaro ta'siriga ta'sir qilish orqali kauchukning aşınma qarshiligiga bilvosita yoki to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiladi. Quyida, asosiy xususiyatlardan boshlab, biz ularning kauchukning aşınma qarshiligiga ta'sir mexanizmlarini batafsil tahlil qilamiz:
1. Maxsus sirt maydoni (BET)
Sirtning solishtirma maydoni kremniyning eng asosiy xususiyatlaridan biri bo'lib, uning kauchuk va mustahkamlash qobiliyati bilan aloqa maydonini bevosita aks ettiradi va aşınma qarshiligiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
(1) Ijobiy ta'sir: Muayyan diapazonda, solishtirma sirt maydonining oshishi (masalan, 100 m²/g dan 200 m²/g gacha) kremniy va kauchuk matritsa orasidagi sirt aloqa maydonini oshiradi. Bu "langarlash effekti" orqali sirt bog'lanish kuchini oshirishi mumkin, bu esa kauchukning deformatsiyaga chidamliligini va mustahkamlash effektini yaxshilaydi. Bu vaqtda kauchukning qattiqligi, cho'zilish kuchi va yirtilish kuchi oshadi. Aşınma paytida, u haddan tashqari mahalliy stress tufayli materialning ajralishiga kamroq moyil bo'ladi, bu esa aşınma qarshiligining sezilarli darajada yaxshilanishiga olib keladi.
(2) Salbiy ta'sir: Agar solishtirma sirt maydoni juda katta bo'lsa (masalan, 250 m²/g dan oshsa), van der Waals kuchlari va kremniy zarralari orasidagi vodorod bog'lanishi kuchayadi, bu esa osongina aglomeratsiyaga olib keladi (ayniqsa sirtni qayta ishlashsiz) va dispersiyaning keskin pasayishiga olib keladi. Aglomeratlar kauchuk ichida "stress konsentratsiyasi nuqtalarini" hosil qiladi. Aşınma paytida, aglomeratlar atrofida sinish ko'proq uchraydi, bu esa aksincha aşınma qarshiligini pasaytiradi.
Xulosa: Dispersiya va mustahkamlovchi ta'sir muvozanatlashgan optimal sirt maydoni diapazoni (odatda 150-220 m²/g, kauchuk turiga qarab o'zgaradi) mavjud bo'lib, natijada optimal aşınma qarshiligi ta'minlanadi.
2. Zarrachalar hajmi va o'lchamlarning taqsimlanishi
Silikaning birlamchi zarracha hajmi (yoki agregat hajmi) va tarqalishi dispersiya bir xilligi va sirtlararo o'zaro ta'sirga ta'sir qilish orqali bilvosita aşınma qarshiligiga ta'sir qiladi.
(1) Zarrachalar hajmi: Kichikroq zarrachalar o'lchamlari (odatda ma'lum bir sirt maydoni bilan ijobiy korrelyatsiyalangan) kattaroq ma'lum bir sirt maydonlariga va kuchliroq mustahkamlovchi ta'sirga mos keladi (yuqoridagi kabi). Biroq, haddan tashqari kichik zarrachalar o'lchamlari (masalan, birlamchi zarrachalar hajmi < 10 nm) zarrachalar orasidagi aglomeratsiya energiyasini sezilarli darajada oshiradi va dispersiya qiyinligini keskin oshiradi. Bu esa, aksincha, mahalliy nuqsonlarga olib keladi va aşınma qarshiligini pasaytiradi.
(2) Zarrachalar hajmining taqsimlanishi: Tor zarrachalar hajmining taqsimlanishiga ega kremniy dioksidi kauchukda bir tekisroq tarqaladi va katta zarrachalar (yoki aglomeratlar) tomonidan hosil bo'lgan "zaif nuqtalar"dan qochadi. Agar taqsimlanish juda keng bo'lsa (masalan, 10 nm va 100 nm dan yuqori zarrachalarni o'z ichiga olsa), katta zarrachalar aşınma boshlanish nuqtalariga aylanadi (afzalroq aşınma paytida aşınır), bu esa aşınma qarshiligining pasayishiga olib keladi.
Xulosa: Kichik zarracha hajmiga (optimal o'ziga xos sirt maydoniga mos keladigan) va tor taqsimotga ega kremniy dioksidi aşınmaya chidamliligini oshirish uchun ko'proq foydalidir.
3. Tuzilishi (DBP yutilish qiymati)
Struktura kremniy agregatlarining tarmoqlangan murakkabligini aks ettiradi (DBP yutilish qiymati bilan tavsiflanadi; yuqori qiymat yuqori tuzilishni ko'rsatadi). Bu kauchukning tarmoq tuzilishiga va deformatsiyaga chidamliligiga ta'sir qiladi.
(1) Ijobiy ta'sir: Yuqori tuzilishga ega kremniy uch o'lchamli tarmoqlangan agregatlarni hosil qiladi va kauchuk ichida zichroq "skelet tarmog'i" ni yaratadi. Bu kauchukning elastikligini va siqilishga chidamliligini oshiradi. Aşınma paytida, bu tarmoq tashqi zarba kuchlarini buferlashi, takroriy deformatsiya natijasida yuzaga keladigan charchoq aşınmasını kamaytirishi va shu bilan aşınma qarshiligini oshirishi mumkin.
(2) Salbiy ta'sir: Haddan tashqari yuqori struktura (DBP ning singishi > 300 ml/100 g) kremniy agregatlari orasida osongina chalkashliklarni keltirib chiqaradi. Bu kauchuk aralashtirish paytida Mooney yopishqoqligining keskin oshishiga, ishlov berishning yomon oqimliligiga va notekis dispersiyaga olib keladi. Mahalliy darajada zich tuzilmalarga ega joylarda stress konsentratsiyasi tufayli tezlashtirilgan aşınma kuzatiladi, bu esa aksincha aşınma qarshiligini pasaytiradi.
Xulosa: O'rtacha tuzilish (DBP yutilishi 200-250 ml/100 g) qayta ishlash qobiliyati va aşınma qarshiligini muvozanatlash uchun ko'proq mos keladi.
4. Sirt gidroksil miqdori (Si-OH)
Silika yuzasidagi silanol guruhlari (Si-OH) uning kauchuk bilan mosligiga ta'sir qiluvchi kalit bo'lib, sirtlararo bog'lanish kuchi orqali bilvosita aşınma qarshiligiga ta'sir qiladi.
(1) Ishlov berilmagan: Haddan tashqari yuqori gidroksil miqdori (> 5 guruh/nm²) vodorod bog'lanishi orqali zarrachalar orasida qattiq aglomeratsiyaga olib keladi, natijada yomon dispersiyaga olib keladi. Shu bilan birga, gidroksil guruhlari kauchuk molekulalari bilan yomon moslashadi (asosan qutbsiz), bu esa zaif sirtlararo bog'lanishga olib keladi. Aşınma paytida kremniy dioksidi kauchukdan ajralib chiqishga moyil bo'ladi, bu esa aşınma qarshiligini pasaytiradi.
(2) Silan biriktiruvchi agenti bilan ishlov berilgan: biriktiruvchi agentlar (masalan, Si69) gidroksil guruhlari bilan reaksiyaga kirishib, zarrachalararo aglomeratsiyani kamaytiradi va kauchuk bilan mos keladigan guruhlarni (masalan, merkapto guruhlari) kiritadi, bu esa sirtlararo bog'lanish kuchini oshiradi. Bu nuqtada, kremniy va kauchuk o'rtasida "kimyoviy anker" hosil bo'ladi. Stress o'tkazuvchanligi bir xil bo'ladi va aşınma paytida sirtlararo po'stlanish ehtimoli kamroq bo'ladi, bu esa aşınma qarshiligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Xulosa: Gidroksil miqdori o'rtacha bo'lishi kerak (3-5 guruh/nm²) va sirtlararo bog'lanishni maksimal darajada oshirish va aşınmaya chidamliligini oshirish uchun silan biriktiruvchi agent bilan ishlov berish bilan birlashtirilishi kerak.
5.pH qiymati
Kremniyning pH qiymati (odatda 6.0-8.0) asosan kauchuk vulkanizatsiya tizimiga ta'sir qilish orqali aşınma qarshiligiga bilvosita ta'sir qiladi.
(1) Haddan tashqari kislotali (pH < 6.0): Vulkanizatsiya tezlatgichlarining faolligini susaytiradi, vulkanizatsiya tezligini kechiktiradi va hatto vulkanizatsiyaning to'liq emasligiga va kauchukda o'zaro bog'lanish zichligining yetarli emasligiga olib kelishi mumkin. O'zaro bog'lanish zichligi past bo'lgan kauchuk mexanik xususiyatlarni pasaytiradi (masalan, cho'zilish kuchi, qattiqlik). Aşınma paytida u plastik deformatsiyaga va materialning yo'qolishiga moyil bo'ladi, bu esa aşınma qarshiligining yomonlashishiga olib keladi.
(2) Haddan tashqari ishqoriy (pH > 8.0): Vulkanizatsiyani tezlashtirishi mumkin (ayniqsa tiazol tezlatgichlari uchun), bu esa dastlabki vulkanizatsiyaning haddan tashqari tezlashishiga va notekis o'zaro bog'lanishga (mahalliy ortiqcha o'zaro bog'lanish yoki kam o'zaro bog'lanish) olib keladi. Haddan tashqari o'zaro bog'langan joylar mo'rt bo'lib qoladi, kam o'zaro bog'langan joylarning mustahkamligi past; ikkalasi ham aşınma qarshiligini pasaytiradi.
Xulosa: Neytraldan ozgina kislotaligacha (pH 5.0-7.0) bir xil vulkanizatsiya uchun qulayroq bo'lib, kauchukning mexanik xususiyatlarini ta'minlaydi va aşınmaya bardoshliligini oshiradi.
6. Nopoklik tarkibi
Kremniy dioksididagi aralashmalar (masalan, Fe³⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ kabi metall ionlari yoki reaksiyaga kirishmagan tuzlar) kauchuk tuzilishiga zarar yetkazish yoki vulkanizatsiyaga xalaqit berish orqali aşınma qarshiligini pasaytirishi mumkin.
(1) Metall ionlari: Fe³⁺ kabi o'tish metall ionlari kauchukning oksidlovchi qarishini katalizlaydi va kauchuk molekulyar zanjirining yorilishini tezlashtiradi. Bu vaqt o'tishi bilan materialning mexanik xususiyatlarining pasayishiga olib keladi va aşınma qarshiligini pasaytiradi. Ca²⁺, Mg²⁺ kauchukdagi vulkanizatsiya qiluvchi moddalar bilan reaksiyaga kirishib, vulkanizatsiyaga xalaqit berishi va o'zaro bog'lanish zichligini pasaytirishi mumkin.
(2) Eriydigan tuzlar: Nopoklik tuzlarining (masalan, Na₂SO₄) haddan tashqari ko'p miqdori kremniyning gigroskopikligini oshiradi, bu esa kauchukni qayta ishlash jarayonida pufakchalar hosil bo'lishiga olib keladi. Bu pufakchalar ichki nuqsonlarni keltirib chiqaradi; aşınma paytida, bu nuqsonli joylarda ishdan chiqish boshlanadi va aşınma qarshiligini pasaytiradi.
Xulosa: Kauchukning ishlashiga salbiy ta'sirni minimallashtirish uchun aralashmalar miqdori qat'iy nazorat qilinishi kerak (masalan, Fe³⁺ < 1000 ppm).
Xulosa qilib aytganda, ta'siricho'kindi kremniyKauchukning aşınmaya bardoshliligi bir nechta xususiyatlarning sinergik ta'siridan kelib chiqadi: solishtirma sirt maydoni va zarrachalar hajmi asosiy mustahkamlash qobiliyatini belgilaydi; struktura kauchuk tarmog'ining barqarorligiga ta'sir qiladi; sirt gidroksil guruhlari va pH sirtlararo bog'lanishni va vulkanizatsiya bir xilligini tartibga soladi; aralashmalar esa strukturaga zarar yetkazish orqali ishlashni pasaytiradi. Amaliy qo'llanmalarda xususiyatlarning kombinatsiyasi kauchuk turiga (masalan, shina protektori birikmasi, plomba moddasi) qarab optimallashtirilishi kerak. Masalan, protektor birikmalari odatda yuqori solishtirma sirt maydoni, o'rtacha tuzilish, past aralashmalarga ega kremniyni tanlaydi va aşınmaya bardoshliligini maksimal darajada oshirish uchun silan biriktiruvchi agent bilan ishlov berish bilan birlashtiriladi.
Nashr vaqti: 2025-yil 22-iyul