مروری بر روش‌های تولید، کاربردها و مشخصات فنی سیلیکا

استفاده از سیلیکا (رسوبی و دودی)، به‌عنوان پرکننده تقویتی در صنعت لاستیک- به‌ویژه صنعت تایر- پیشرفت قابل توجهی داشته است. اصولاً استفاده از سیلیکا، نسبت به دوده، مقاومت غلتشی تایر را تا حدود 20 درصد کاهش می‌دهد. با فرض اینکه تایر تحت فشار صحیح و مناسب قرار گرفته و با سرعت‌های متفاوت در حرکت باشد، کاهش 20 درصد در مقاومت غلتشی تقریباً معادل 3 تا 4 درصد ذخیره سوخت مصرفی وسیله نقلیه است. جایگزینی دوده با سیلیکا در تایرهای سواری علاوه بر کاهش مقاومت غلتشی، باعث بهبود استحکام کششی تایرها (ترد تایر) در شرایط مطلوب شده است. علاوه بر آن، سیلیکا در فصل زمستان برای تایرها مزیتهای بسیاری دارد و آمیزه‌هایی که با سیلیکا تقویت می‌شوند، اغلب در دمای کم، نرم و انعطاف‌پذیرتر می‌شوند که این مورد موجب ترمزگیری و چنگ‌زنی مطلوب‌تری می‌شود. مشکل اصلی سیلیکا به‌ نیروهای بین‌مولکولی شدید آن مربوط می‌شود که پراکنش مطلوب ذره‌های آن را در بستر آمیزه دشوار می‌سازد. سطح سیلیکا به‌دلیل وجود تعدادی گروه‌های سیلانول (si-oh)، آبدوست است. ماهیت آبدوستی سطح سیلیکا و تمایل آن برای تشکیل پیوندهای هیدورژنی منجر به تمایل بسیار زیاد آن به برهمکنش پرکننده-پرکننده و جلوگیری از پراکنش مناسب و یکنواخت در حین اختلاط می‌شود. در نتیجه، غالباً ویژگی‌های نامطلوب ولکانشی را به‌دنبال دارد. این مشکل را می‌توان با استفاده از عامل‌های پیونددهنده سیلان‌دار که قابلیت واکنش شیمیایی با سیلیکا و کائوچو را در طول مراحل اختلاط و ولکانش دارند، برطرف ساخت.

an overview of production methods, applications and technical specifications of silica

the use of silica (precipitated and fumed silica), as a reinforcing filler in the rubber industry, especially the tire industry, has made significant progress. basically, the use of silica reduces the rolling resistance of the tire by about 20% compared to carbon black. assuming the tire is under the right pressure and is moving at different speeds, a 20 percent reduction in rolling resistance is approximately equivalent to 3 to 4 percent reduction in the vehicle's fuel consumption. replacement of carbon black with silica in passenger tires, in addition to decreasing rolling resistance, has improved the tensile strength of tires (the tire tread) in optimal conditions. in addition, silica has many advantages for tires in winter, and silica-reinforced compounds often become softer and more flexible at low temperatures, resulting in better braking and gripping. the main problem with silica is mainly due to the strong intermolecular forces that make it difficult for the particles to disperse optimally in the matrix. the silica surface is hydrophilic due to the presence of a number of silanol groups (si-oh). the hydrophilic nature of the silica surface and its tendency to form hydrogen bonds leads to its high tendency for filler-filler interaction and to prevent proper and uniform dispersion during mixing. as a result, it often has undesirable vulcanizing properties. this problem can be solved by using silane coupling agents that are capable of chemical reactions with silica and rubber during the mixing and vulcanization steps.