ربڑ کی کھرچنے والی مزاحمت پر تیز سلیکا کی مختلف خصوصیات کا اثر

پریپییٹیٹڈ سلکاربڑ کی صنعت میں ایک اہم تقویت دینے والا فلر ہے۔ اس کی مختلف خصوصیات ربڑ کی رگڑنے کی مزاحمت کو بالواسطہ یا براہ راست ربڑ کے میٹرکس، بازی، اور ربڑ کی مکینیکل خصوصیات کے ساتھ انٹرفیشل تعامل کو متاثر کر کے متاثر کرتی ہیں۔ ذیل میں، کلیدی خصوصیات سے شروع کرتے ہوئے، ہم ربڑ کی کھرچنے کی مزاحمت پر اثر انداز ہونے کے ان کے طریقہ کار کا تفصیل سے تجزیہ کرتے ہیں:

1.مخصوص سطح کا علاقہ (BET)

مخصوص سطح کا رقبہ سیلیکا کی سب سے بنیادی خصوصیات میں سے ایک ہے، جو براہ راست ربڑ کے ساتھ اس کے رابطے کے علاقے کی عکاسی کرتا ہے اور قابلیت کو تقویت دیتا ہے، جس سے کھرچنے کے خلاف مزاحمت نمایاں طور پر متاثر ہوتی ہے۔

(1) مثبت اثر: ایک خاص حد کے اندر، سطح کے مخصوص رقبے میں اضافہ (مثلاً 100 m²/g سے 200 m²/g تک) سیلیکا اور ربڑ میٹرکس کے درمیان انٹرفیشل رابطہ کے علاقے کو بڑھاتا ہے۔ یہ "اینکرنگ اثر" کے ذریعے انٹرفیشل بانڈنگ کی طاقت کو بڑھا سکتا ہے، ربڑ کی اخترتی اور مضبوطی کے اثر کے خلاف مزاحمت کو بہتر بناتا ہے۔ اس مقام پر، ربڑ کی سختی، تناؤ کی طاقت، اور آنسو کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ پہننے کے دوران، یہ ضرورت سے زیادہ مقامی تناؤ کی وجہ سے مادی لاتعلقی کا کم شکار ہوتا ہے، جس کی وجہ سے رگڑنے کی مزاحمت میں نمایاں بہتری آتی ہے۔

(2) منفی اثر و رسوخ: اگر سطح کا مخصوص رقبہ بہت بڑا ہے (مثلاً 250 m²/g سے زیادہ)، وین ڈیر والز قوتیں اور سلیکا ذرات کے درمیان ہائیڈروجن بانڈنگ کو مضبوط بناتا ہے، آسانی سے جمع ہونے کا سبب بنتا ہے (خاص طور پر سطح کے علاج کے بغیر)، جس کی وجہ سے پھیلاؤ میں تیزی سے کمی واقع ہوتی ہے۔ Agglomerates ربڑ کے اندر "تناؤ کے ارتکاز پوائنٹس" تشکیل دیتے ہیں۔ پہننے کے دوران، فریکچر ترجیحی طور پر جمع کے ارد گرد واقع ہوتا ہے، اس کے برعکس رگڑنے کی مزاحمت کو کم کرتا ہے۔

نتیجہ: سطحی رقبہ کی ایک بہترین حد موجود ہے (عام طور پر 150-220 m²/g، ربڑ کی قسم کے ساتھ مختلف ہوتی ہے) جہاں پھیلاؤ اور مضبوطی کا اثر متوازن ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں زیادہ سے زیادہ رگڑائی مزاحمت ہوتی ہے۔

2. پارٹیکل سائز اور سائز کی تقسیم

بنیادی ذرہ سائز (یا مجموعی سائز) اور سلیکا کی تقسیم بالواسطہ طور پر بازی یکسانیت اور انٹرفیسیل تعامل کو متاثر کر کے رگڑنے کی مزاحمت کو متاثر کرتی ہے۔

(1) پارٹیکل کا سائز: چھوٹے ذرات کے سائز (عام طور پر مخصوص سطح کے رقبے کے ساتھ مثبت طور پر منسلک ہوتے ہیں) بڑے مخصوص سطح کے علاقوں اور مضبوط تقویت دینے والے اثرات (جیسا کہ اوپر) سے مطابقت رکھتے ہیں۔ تاہم، ضرورت سے زیادہ چھوٹے ذرہ سائز (مثال کے طور پر، بنیادی ذرہ سائز <10 nm) ذرات کے درمیان جمع توانائی کو نمایاں طور پر بڑھاتا ہے، جس سے بازی کی دشواری میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے بجائے یہ مقامی نقائص کی طرف جاتا ہے، رگڑنے کے خلاف مزاحمت کو کم کرتا ہے۔

(2) پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن: ایک تنگ پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن کے ساتھ سلیکا ربڑ میں زیادہ یکساں طور پر منتشر ہوتی ہے، بڑے ذرات (یا مجموعے) سے بننے والے "کمزور پوائنٹس" سے گریز کرتی ہے۔ اگر تقسیم بہت وسیع ہے (مثال کے طور پر، 10 nm اور 100 nm سے اوپر دونوں کے ذرات پر مشتمل ہے)، بڑے ذرات پہننے کے آغاز کے نقطہ بن جاتے ہیں (ترجیحی طور پر رگڑنے کے دوران پہنا جاتا ہے)، جس کی وجہ سے رگڑنے کی مزاحمت کم ہوتی ہے۔

نتیجہ: چھوٹے ذرات کے سائز (زیادہ سے زیادہ مخصوص سطح کے رقبے سے مماثل) اور تنگ تقسیم کے ساتھ سلیکا کھرچنے کی مزاحمت کو بڑھانے کے لیے زیادہ فائدہ مند ہے۔

3. ساخت (DBP جذب کی قدر)

ڈھانچہ سلکا ایگریگیٹس کی شاخوں والی پیچیدگی کی عکاسی کرتا ہے (DBP جذب کی قدر کی طرف سے خصوصیات؛ اعلی قدر اعلی ساخت کی نشاندہی کرتی ہے)۔ یہ ربڑ کے نیٹ ورک کی ساخت اور اخترتی کے خلاف مزاحمت کو متاثر کرتا ہے۔

(1) مثبت اثر: اعلی ساخت کے ساتھ سلیکا تین جہتی شاخوں والے مجموعوں کو تشکیل دیتا ہے، ربڑ کے اندر ایک گھنا "کنکال نیٹ ورک" بناتا ہے۔ یہ ربڑ کی لچک اور کمپریشن سیٹ کے خلاف مزاحمت کو بڑھاتا ہے۔ رگڑنے کے دوران، یہ نیٹ ورک بیرونی اثر قوتوں کو بفر کر سکتا ہے، بار بار خرابی کی وجہ سے تھکاوٹ کے لباس کو کم کر سکتا ہے، اس طرح گھرشن مزاحمت کو بہتر بناتا ہے۔

(2) منفی اثر و رسوخ: ضرورت سے زیادہ اونچی ساخت (DBP جذب> 300 mL/100g) آسانی سے سلیکا ایگریگیٹس کے درمیان الجھنے کا سبب بنتی ہے۔ یہ ربڑ کے اختلاط، ناقص پروسیسنگ بہاؤ، اور غیر مساوی بازی کے دوران Mooney کی viscosity میں تیزی سے اضافہ کا باعث بنتا ہے۔ مقامی طور پر حد سے زیادہ گھنے ڈھانچے والے علاقے تناؤ کے ارتکاز کی وجہ سے تیز لباس کا تجربہ کریں گے، اس کے برعکس رگڑنے کی مزاحمت کو کم کریں گے۔

نتیجہ: درمیانی ساخت (DBP جذب 200-250 mL/100g) عمل کی صلاحیت اور کھرچنے کی مزاحمت کے توازن کے لیے زیادہ موزوں ہے۔

4.Surface Hydroxyl Content (Si-OH)

سلیکا کی سطح پر موجود سائلانول گروپس (Si-OH) ربڑ کے ساتھ اس کی مطابقت کو متاثر کرنے کی کلید ہیں، جو بالواسطہ طور پر انٹرفیشل بانڈنگ طاقت کے ذریعے رگڑنے کی مزاحمت کو متاثر کرتے ہیں۔

(1) علاج نہ کیا گیا: بہت زیادہ ہائیڈروکسیل مواد (> 5 گروپس/nm²) آسانی سے ہائیڈروجن بانڈنگ کے ذریعے ذرات کے درمیان سخت جمع کا باعث بنتا ہے، جس کے نتیجے میں خراب بازی ہوتی ہے۔ اس کے ساتھ ہی، ہائیڈروکسیل گروپس ربڑ کے مالیکیولز (زیادہ تر غیر قطبی) کے ساتھ ناقص مطابقت رکھتے ہیں، جس کی وجہ سے انٹرفیشل بانڈنگ کمزور ہوتی ہے۔ پہننے کے دوران، سلیکا ربڑ سے الگ ہونے کا خطرہ ہے، رگڑنے کے خلاف مزاحمت کو کم کرتا ہے۔

(2) سائلین کپلنگ ایجنٹ کے ساتھ علاج کیا جاتا ہے: کپلنگ ایجنٹس (مثلاً، Si69) ہائیڈروکسیل گروپوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں، بین ذرہ جمع کو کم کرتے ہیں اور ربڑ (مثلاً، مرکاپٹو گروپس) کے ساتھ ہم آہنگ گروپوں کو متعارف کراتے ہیں، انٹرفیشل بانڈنگ کی طاقت کو بڑھاتے ہیں۔ اس مقام پر، سیلیکا اور ربڑ کے درمیان ایک "کیمیائی اینکرنگ" بنتی ہے۔ تناؤ کی منتقلی یکساں ہو جاتی ہے، اور پہننے کے دوران انٹرفیشل چھیلنے کا امکان کم ہوتا ہے، جس سے رگڑنے کی مزاحمت میں نمایاں بہتری آتی ہے۔

نتیجہ: ہائیڈروکسیل مواد کو اعتدال پسند ہونا ضروری ہے (3-5 گروپس/nm²)، اور انٹرفیشل بانڈنگ کو زیادہ سے زیادہ کرنے اور رگڑنے کے خلاف مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے اسے سائلین کپلنگ ایجنٹ کے علاج کے ساتھ ملایا جانا چاہیے۔

5.pH قدر

سلکا کی پی ایچ ویلیو (عام طور پر 6.0-8.0) بنیادی طور پر ربڑ کے ولکنائزیشن سسٹم کو متاثر کر کے رگڑنے کی مزاحمت کو بالواسطہ طور پر متاثر کرتی ہے۔

(1) ضرورت سے زیادہ تیزابی (pH <6.0): ولکنائزیشن ایکسلریٹر کی سرگرمی کو روکتا ہے، ولکنائزیشن کی شرح میں تاخیر کرتا ہے، اور یہاں تک کہ ربڑ میں نامکمل ولکنائزیشن اور ناکافی کراس لنک کثافت کا باعث بن سکتا ہے۔ کم کراس لنک کثافت والے ربڑ نے مکینیکل خصوصیات کو کم کیا ہے (مثال کے طور پر، تناؤ کی طاقت، سختی)۔ پہننے کے دوران، یہ پلاسٹک کی خرابی اور مادی نقصان کا شکار ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں رگڑنے کی کمزور مزاحمت ہوتی ہے۔

(2) حد سے زیادہ الکلائن (pH > 8.0): ولکنائزیشن کو تیز کر سکتا ہے (خاص طور پر تھیازول ایکسلریٹر کے لیے)، جس کی وجہ سے بہت تیزی سے ابتدائی ولکنائزیشن اور ناہموار کراس لنکنگ (مقامی اوور کراس لنکنگ یا انڈر کراس لنکنگ)۔ اوور کراس لنک والے علاقے ٹوٹنے والے ہو جاتے ہیں، انڈر کراس لنک والے علاقوں کی طاقت کم ہوتی ہے۔ دونوں رگڑ مزاحمت کو کم کریں گے۔

نتیجہ: غیر جانبدار سے قدرے تیزابی (pH 5.0-7.0) یکساں ولکنائزیشن کے لیے زیادہ سازگار ہے، ربڑ کی مکینیکل خصوصیات کو یقینی بناتا ہے اور رگڑنے کی مزاحمت کو بہتر بناتا ہے۔

6. ناپاک مواد

سلیکا میں نجاست (جیسے دھاتی آئن جیسے Fe³⁺، Ca²⁺، Mg²⁺، یا غیر رد عمل شدہ نمکیات) ربڑ کے ڈھانچے کو نقصان پہنچا کر یا vulcanization میں مداخلت کر کے رگڑنے کی مزاحمت کو کم کر سکتے ہیں۔

(1) دھاتی آئن: ٹرانزیشن میٹل آئنز جیسے Fe³⁺ ربڑ کی آکسیڈیٹیو ایجنگ کو متحرک کرتے ہیں، ربڑ کی مالیکیولر چین کی کٹائی کو تیز کرتے ہیں۔ یہ وقت کے ساتھ ساتھ مادی مکینیکل خصوصیات میں کمی کا باعث بنتا ہے، جس سے کھرچنے کی مزاحمت کم ہوتی ہے۔ Ca²⁺, Mg²⁺ ربڑ میں vulcanizing ایجنٹوں کے ساتھ رد عمل ظاہر کر سکتا ہے، vulcanization میں مداخلت کر سکتا ہے اور کراس لنک کی کثافت کو کم کر سکتا ہے۔

(2) گھلنشیل نمکیات: ناپاک نمکیات کا بہت زیادہ مواد (جیسے، Na₂SO₄) سلیکا کی ہائیگروسکوپیسٹی کو بڑھاتا ہے، جو ربڑ کی پروسیسنگ کے دوران بلبلے کی تشکیل کا باعث بنتا ہے۔ یہ بلبلے اندرونی نقائص پیدا کرتے ہیں۔ پہننے کے دوران، خرابی ان خرابی والی جگہوں پر شروع ہوتی ہے، جس سے رگڑنے کی مزاحمت کم ہوتی ہے۔

نتیجہ: ربڑ کی کارکردگی پر منفی اثرات کو کم کرنے کے لیے ناپاک مواد کو سختی سے کنٹرول کیا جانا چاہیے (مثال کے طور پر، Fe³⁺ <1000 ppm)۔

خلاصہ میں، کے اثراتپرکشش سلکاربڑ کی کھرچنے والی مزاحمت پر متعدد خصوصیات کے ہم آہنگی کے اثر سے نتائج: مخصوص سطح کا رقبہ اور ذرہ کا سائز بنیادی مضبوطی کی صلاحیت کا تعین کرتا ہے۔ ساخت ربڑ کے نیٹ ورک کے استحکام کو متاثر کرتی ہے۔ سطح کے ہائیڈروکسیل گروپس اور پی ایچ انٹرفیشل بانڈنگ اور ولکنائزیشن یکسانیت کو منظم کرتے ہیں۔ جبکہ نجاست ساخت کو نقصان پہنچا کر کارکردگی کو کم کرتی ہے۔ عملی ایپلی کیشنز میں، خصوصیات کے امتزاج کو ربڑ کی قسم (مثلاً، ٹائر ٹریڈ کمپاؤنڈ، سیلنٹ) کے مطابق بہتر بنایا جانا چاہیے۔ مثال کے طور پر، ٹریڈ مرکبات عام طور پر اعلی مخصوص سطح کے رقبے، درمیانی ساخت، کم نجاست کے ساتھ سلیکا کا انتخاب کرتے ہیں، اور زیادہ سے زیادہ رگڑنے کے خلاف مزاحمت کے لیے سائلین کپلنگ ایجنٹ کے علاج کے ساتھ مل کر استعمال کرتے ہیں۔