دور أسود الكربون في الإطارات

يعد أسود الكربون مادة خام رئيسية في منتجات الإطارات، حيث يمثل حوالي 30 بالمائة من استخدامها، ويحتل المرتبة الثانية بعد البوليمرات. نظرًا لأن أسود الكربون يمكن أن يحسن الخصائص الفيزيائية للمطاط بشكل كبير، فهو عامل التعزيز الأكثر أهمية لمنتجات الإطارات، خاصة بالنسبة للأنظمة التي تتكون أساسًا من المطاط الصناعي. بدون التعزيز، قوتها ليس لها قيمة عملية. يمكن تعريف تأثير تقوية المطاط على أنه تحسين عمر خدمة المنتجات المطاطية، بشكل عام من خلال تعزيز المعامل والصلابة ومقاومة التآكل والجوانب الأخرى من المطاط الصناعي. بالنسبة لإطارات السيارات، الجانب الأكثر أهمية هو العلاقة بين التعزيز وتآكل المطاط.
يتمتع أسود الكربون بقدرة امتصاص قوية، كما أن تفاعله مع المطاط الهيدروكربوني يكون فيزيائيًا ولا يتضمن تفاعلات كيميائية. السبب الأساسي للمطاط المقوى بأسود الكربون هو التصاق جزيئات المطاط الصناعي على سطح أسود الكربون، لأن جزيئات أسود الكربون لها مسام دقيقة. عندما يكون حجم المسام الصغيرة جدًا، مما يجعل من المستحيل دخول جزيئات المطاط الصناعي، فإن المنطقة الموجودة في المسام ليس لها أي تأثير على التعزيز؛ لا يمكن تحقيق التعزيز عندما تكون الجزيئات المرنة أكبر من أن تدخل فراغات البنية الدائمة. يعد تكوين هلام الكربون الأسود شرطًا أساسيًا للتعزيز. هذا الجل الأسود الكربوني عبارة عن شبكة مطاطية لا نهائية من الكربون الأسود. في الحالة الزجاجية تحت درجة حرارة التزجج، لا يوجد هلام أسود الكربون، ويختفي تأثير التعزيز. لذلك، يقتصر تعزيز المطاط بواسطة الحشو على الحالة المطاطية للمطاط الصناعي. عندما يكون المطاط الصناعي في الحالة الزجاجية، يكون للحشو تأثير تقوية ضئيل أو معدوم. في هلام الكربون الأسود، يحدث الارتباط المتقاطع لشبكة الترابط عن طريق الحشو، والتفاعل بين جزيئات التسليح والمطاط الصناعي وقوة الترابط هي مفتاح التعزيز.
أسود الكربون هو مادة غروانية تتكون من عناصر الكربون، ويحدد حجم الركام وشكله ونشاطه السطحي خصائصه التعزيزية. يتم تلبيد مجاميع أسود الكربون معًا بقوة، ولا يمكن فصلها بالعمليات العادية أثناء معالجة المطاط. عند قياس تأثير التعزيز لأسود الكربون على المطاط، تعد مساحة السطح المحددة والهيكل ونشاط السطح مؤشرات مهمة. بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا مراعاة المعلمات المهمة مثل مكونات الكربون (مثل فحم الكوك)، والمكونات غير الكربونية (مثل الرماد والرطوبة)، ومستوى التشتت في أسود الكربون.