ارزیابی سازوکار طول فاصله‌انداز سیلان بر رفتار دینامیکی و تریبولوژی کامپوزیت لاستیکی استیرن بوتادی‌ان ـ سیلیکای اصلاح‌شده

استفاده از سیلیکای اصلاح‌شده و جایگزینی آن با دوده در آمیزه‌ رویه‌ تایر با وجود مزایایی مانند مقاومت غلتشی کمتر، با کاهش ضریب اصطکاک و متقابلاً کاهش ضریب امنیت خودرو همراه است. در کامپوزیت‌ لاستیک استیرنبوتادی‌‌ان محلول (ssbr) دارای نانوسیلیکای اصلاح‌شده با سیلان، طول زنجیر سیلان می‌تواند با تغییر در برهم‌کنش پلیمرپرکننده، رفتار گرانروکشسان و خواص تریبولوژی آمیزه را تحت کنترل قرار دهد. سازوکار اثر طول فاصله‌انداز سیلان در تغییر برهم‌کنش‌های پلیمرپرکننده و تقویت‌کنندگی همیشه مورد تردید بوده و برهم‌کنش‌های آنتال پیایی یا از نوع درگیری مکانیکی به‌عنوان محتمل‌ترین گزینه‌ها مطرح شده است. این پژوهش، با به‌کارگیری نظریه‌های برپایه انرژی سطحی، سهم تقویت‌کنندگی از برهم‌کنش‌های آنتالپیایی و مکانیکی را تفکیک کرده و شدت اثر هریک از این دو سازوکار را ارزیابی می‌کند. به‌طور ویژه، دو سیلان تک‌عاملی آلیفاتیک با طول فاصله‌انداز‌ 3 و 16 کربنی بر سطح سیلیکا پیوندزنی شد و مشخصه‌های سطحی سیلیکا و نیز شکل‌شناسی، خواص دینامیکی و تریبولوژی آمیزه حاصل از آن با کامپوزیت دارای یک نوع سیلان دوعاملی مقایسه شد که به‌طور معمول در آمیزه‌ رویه استفاده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد، آمیزه‌های دارای سیلیکای اصلاح‌شده با طول زنجیر‌ کوتاه و بلند که در آن‌ها انرژی سطحی و برهم‌کنش‌های آنتالپیایی یکسان فرض شده است، رفتار دینامیکی و تریبولوژی مشابهی دارند که این مهم حاکی از نبود درگیری مکانیکی متاثر از طول زنجیر سیلانی در فصل مشترک پلیمر و پرکننده است. در نقطه مقابل طول فاصله‌انداز سیلان، اثر بسیار زیادی بر برهم‌کنش‌های آنتالپیایی، رفتار گرانروکشسان و رفتار اصطکاکی کامپوزیت‌ها دارد. داده‌های ضریب اصطکاک نشان می‌دهد، مدول اتلاف در پیش‌بینی رفتار اصطکاکی متغیری کنترل‌کننده است.

Mechanistic Evaluation of Silanespacer Length on Dynamic and Tribological Behavior of SBRModified Silica Rubber Composite

Hypothesis: Substitution of carbon black by surfacemodified silica in tire tread compound formulation often brings a lower friction coefficient and inadequate vehicle safety. Through modifying polymerfiller interactions, silane chain length is capable of altering viscoelastic properties. The connection between tribological properties and viscoelastic dissipation can be regarded as an important factor to control the frictional behavior of tire tread compounds. It has always been speculated that silane chain length dictates the properties of silanetreated silica filled rubbers through two possible reinforcing mechanisms namely: entropic interaction and/or mechanical engagement. In this contribution, the existence and severity of each mechanism is realized by excluding mechanical contributions of reinforcement from that of entropic interactions by surfaceenergy theories.Methods: Two aliphatic silanes of short (trimethoxy(propyl)silane) and long chain (hexadecyl trimethoxysilane) with spacer length of 3 and 16 carbons are grafted onto the silica surface. The surface energy of the resulting powders is controlled by controlling the density of silane grafting. The rubber matrix constitutes a solution styrene butadiene rubber (SSBR) and the compounds have been prepared by means of an internal mixer and a tworoll mill. The surface characteristics of silica as well as the morphological, mechanical and tribological properties of the resulting rubber composites are characterized and compared with a conventional bifunctional silane commonly used for this tread compound.Findings: For systems in which the surface energy and thus energetic contributions of polymerfiller interaction are controlled to be equivalent for both short and longchain silane treated silica, no variations either in dynamic or tribological properties are detected, indicating that no mechanical engagement associated with interlocking of long chain silanes is available. At the same time, entropic interactions played a significant role in final dynamic and tribological properties of the composites. It is also observed that friction coefficient is correlated with loss modulus of the compound better than the loss factor