بررسی اثر اندازه و توزیع دوگانه ذرات نانوسیلیکا بر خواص مکانیکی و تریبولوژیکی آمیزه لاستیکی استایرین-بوتادی ان محلولی
چکیده
رفتار کشسان و گرانروکشسان آمیزه¬های بسیار پرشده لاستیکی به شدت تابع ویژگی های پرکننده تقویتی مورد استفاده از جمله کسرحجمی، اندازه، توزیع اندازه، خواص سطحی، شکل و ساختار آن است. تاثیر بسیاری از این ویژگی¬ها بر خواص لاستیک مورد توجه و بررسی محققین بوده است، اما تاثیر توزیع اندازه ذرات به خصوص بر خواص گرانروکشسان به ندرت مورد مطالعه قرار گرفته است. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر توزیع دوگانه اندازه ذرات پرکننده تقویتی سیلیکا بر خواص کشسان و گرانروکشسان آمیزه های لاستیکی استایرین بوتادی ان محلولی (s-sbr) انجام شد. بدین منظور آمیزه¬های لاستیکی حاوی ترکیب درصدهای مختلفی از دو نوع سیلیکای آذرین اصلاح شده با متوسط اندازه ذرات اولیه 12 نانومتر (نانوسیلیکا) و 40 نانومتر (میکروسیلیکا) در کسر حجمی یکسان از پرکننده ساخته شد. اصلاح سطح سیلیکا توسط سیلان انجام و به وسیله آزمون¬های طیف سنجی فروسرخ با انتقال فوریه (ftir) و سوختن در کوره ارزیابی شد. به منظور مطالعه توزیع اندازه ذرات در آمیزه¬ها از آزمون¬های میکروسکوپ الکترونی روبشی و برای تعیین رفتار گرانرو، کشسان و گرانروکشسان آن ها از آزمون های رئومتری، تورم تعادلی و دینامیکی-مکانیکی-حرارتی استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان داد استفاده از پرکننده با توزیع دوگانه اندازه ذرات، سبب ایجاد یک مورفولوژی جدید و خاص در چینش ذرات در ترکیب درصد 20/80 از نانوسیلیکا/میکروسیلیکا می شود. در این شرایط مقدار زنجیره های لاستیک حبس شده و همچنین دینامیک آن ها کاهش می یابد. این مساله بر خواص آمیزه به خصوص بر رفتار گرانروکشسان و وابسته به زمان تاثیر می گذارد، ازجمله این که سبب ایجاد هم افزایی در افزایش انرژی فعال سازی زنجیره های لاستیک و مدول کشسان می شود. همچنین این مساله بر ولکانش آمیزه ها موثر است و سبب و کاهش سرعت ولکانش در ترکیب درصد هم¬افزایی می شود. در نتیجه در این ترکیب درصد، خواص پس از ولکانش مانند مدول کشسان و بیشینه گشتاور در رئومتری کاهش می¬یابد. از آن جایی که این پژوهش در راستای مطالعه تاثیر استفاده از توزیع دوگانه از پرکننده تقویتی سیلیکا بر رفتار مکانیکی-دینامیکی آمیزه رویه تایر انجام شد، رفتار اصطکاکی به عنوان مصداقی از رفتار گرانروکشسان خطی آمیزه ها بررسی شد. نتایج نشان داد که آمیزه حاوی ترکیب درصد 20/80 از نانوسیلیکا/میکروسیلیکا بالاترین ضریب اصطکاک را در شرایط آزمایشگاهی دارد که مشابه با روند ضریب اتلافی و انرژی فعال¬سازی در رفتار دینامیکی-مکانیکی بود.
