Wpływ wielkości cząstek krzemionki opadowej na właściwości wyrobów gumowych
Powodem, dla którego środek wzmacniający może poprawić twardość i wytrzymałość mechaniczną wyrobów gumowych, jest to, że powierzchnia cząstek środka wzmacniającego kontaktuje się z makrocząsteczkami gumy w celu wytworzenia fizycznej adsorpcji, podczas gdy powierzchnia czynna cząstek środka wzmacniającego i łańcuchów molekularnych gumy łączy się tworząc stałe wiązania chemiczne. tworząc „związaną gumę”, która ma zarówno skutki fizyczne, jak i chemiczne.
Cząsteczki krzemionki wytworzone metodą strącania zawierają wiele rodzajów grup silanolu. Widma w podczerwieni pokazują, że na powierzchni krzemionki występują trzy rodzaje grup hydroksylowych: krzemionka, izolowana grupa światła i wiązanie wodorowe. Wiązanie Si-O w centrum struktury molekularnej krzemionki ma biegunowość i silną zdolność wiązania, co sprawia, że cząsteczki krzemionki mają wysoką aktywność powierzchniową i mogą oddziaływać z cząsteczkami gumy. W procesie rafinacji gumy grupy alkilowe makrocząsteczki kauczuku rozpadają się, tworząc wolne rodniki i oddziałują z powierzchnią warstwy krzemionki, tworząc OH. Ponadto amorficzny kształt cząstek krzemionki i nieuporządkowana krystalizacja powodują powstawanie pola elektrostatycznego na warstwie powierzchniowej, które indukuje nienasycone podwójne wiązania polimerów kauczukowych i sprzyja połączeniu tych dwóch.
Teraz chcielibyśmy omówić wpływ wielkości cząstek na właściwości wyrobów gumowych.
Wielkość cząstek strąconej krzemionki można podzielić na pierwotną wielkość cząstek i wielkość cząstek struktury wtórnej. Mówiąc ogólnie, drugorzędowa struktura krzemionki ulega rozkładowi w procesie mieszania gumy, więc pierwotna wielkość cząstek jest najważniejszym czynnikiem wpływającym na właściwości mieszanki gumowej. Oryginalna wielkość cząstek strąconej krzemionki wynosi 8-110 nm. Drobny rozmiar cząstek sprawia, że jest dyspergowalny i ma duży efektywny obszar kontaktu z gumą, co jest oczywiście korzystne dla wzmocnienia gumy.
Z mechanizmu wzmacniającego gumę ilość OH na powierzchni krzemionki jest bezpośrednio związana z efektem wzmacniającym. Amerykański chemik RK ILer w swoich badaniach podsumował następujące zasady dotyczące związku między wielkością cząstek pierwotnych a liczbą hydroksylową hydrożeli, co ujawniło wpływ wielkości cząstek krzemionki na wytrzymałość związku gumowego. Można zauważyć, że mniejsze d, im bardziej aktywne grupy, tym silniejsza interakcja między cząstkami a gumą i tym większa siła.