Navoiy davlat konchilik va texnologiyalar universiteti ro’ziyeva Ruxsora Sur’atillo qizi Chiqindi avtoshinalarni va rezinatexnik mahsulotlardan alternativ yoqilg’i olishning fizik-kimyoviy xossalarini tadqiqoti

§1.3. Uglerod saqlagan materiallarning yuqori molekulyar birikmalarga asoslangan kompozitsiyalarning tuzilishi va xususiyatlariga ta'siri
To'ldirilgan kauchuk bo'lgan murakkab mikrogeterogen tizimda Uglerod saqlaga nmateriallarning ta'sirini kuchaytiruvchi ko'plab omillar bilan bo'linadi: poli-o'lchov va to’ldiruvchining kimyoviy tabiati va xususiyatlari, ularning o'zaro ta'sirining tabiati va intensivligi, to'ldirilgan tizimning shakllanishi shartlari, vulkanizatsiya sharoitlari va boshqa omillar. Shu sabablarga ko'ra, hozirgi vaqtda haqiqiy kuchaytirish mexanizmini yarim hajmda tushuntirib beradigan yetarlicha to'liq ishlab chiqilgan nazariya mavjud emas.
Uglerodni ushlab turuvchi materiallarning elastomerlarini kuchaytirishning eng xarakterli xususiyatlaridan biri bu uglevodorod muhitida polimerning butun hajmiga kirib boradigan zanjirli tuzilmalarni hosil qilish qobiliyatidir.
Bunday tuzilmalarning shakllanishi faol markazlarning notekis taqsimlanishi va ularning adsorbsion potentsiallari qiymatlaridagi farq bilan bog'liq bo'lgan qora uglerod birliklarining sirtidagi energetik geterogenlik jarayoni bilan bog'liq. Tuzilmalarning kuchaytiruvchi ta'siri ularning kauchuk molekulalari yo'naltirilgan matritsa ekanligi bilan izohlanadi. Zanjir tuzilishi qanchalik rivojlangan bo'lsa, uning polimer makromolekulalariga yo'naltiruvchi ta'siri shunchalik ko'p bo'ladi.
Uglerod muhitida to’diruvchilarning strukturaviy shakllanishi masalalari batafsil ko'rib chiqilgan bo'lib, ularning asosiy xulosalari quyidagilardan iborat: to'ldirilgan polimerlar va model dispersiyalarida to’diruvchi zarralari panjarasi va induktsiyalangan polimer molekulyar to'rdan tashkil topgan tuzilmalar hosil bo'lishiga. Ushbu strukturalar o'zaro mustahkamlanadi. Modifikatsiyalangan uglerod-kauchuk tuzilishining xususiyatlari texnik ko'mirning fizik-kimyoviy xususiyatlariga ham, polimerning tabiatiga ham bog'liq.
Dispers birliklardan tashkil topgan zanjirli uglerod tuzilmalari, ideal va faqat past molekulyar og'irlikdagi uglevodoroddagi texnik uglerod dispersiyalarida amalga oshiriladi. Malumotlarga qaraydigan bo’lsak , bunday tizimlarni turli xil omillar (Polnit kontsentratsiyasi va xususiyatlari, polimer tabiati va boshqalar) ta'sirida model sistemlarning strukturaviy shakllanishidagi o'zgarishlar bilan to'ldirilgan kauchuklarning modellari deb hisoblash mumkin.
Haqiqiy dispers birliklar va ularning aglomeratlarining fizik-kimyoviy xossalaridagi tegishli o'zgarishlarda takrorlanadi. Bunday aglomeratlardagi uglerod yuzasining bir qismi kauchuk bilan o'zaro ta'sir qila olmaydi va shuning uchun to’ldiruvchining samaradorligini sezilarli darajada oshirish uning parchalanish darajasi bilan belgilanadi, ya'ni aralashtirish shartlariga bog'liq [22]. Aralashtirish sifatiga nafaqat aralashtirish jarayonining shartlari, balki uglerod qora rangining tabiati va xususiyatlari ham ta'sir qiladi. Ma'lumki, past tuzilmali tetrauglerod yanada kuchli aglomeratlarga qadoqlanib, rezina aralashmada tarqalishi qiyin.
Qora uglerodning yuqori strukturaviy turlari yuqori quvvat bilan ajralib turmaydigan sezilarli o'lchamdagi aglomeratlarni hosil qiladi, ular aralashtirilganda parchalanib, elastomerda yaxshi taqsimlanishni ta'minlaydi. Kuchaytirilgan uglerod-kauchuk tuzilmalarining shakllanishi to’diruvchisining polimer bilan o'zaro ta'sirisiz, polimer konfiguratsion entropiyasini kamaytirish uchun aniq o'zaro ta'sirisiz IU-yuzga ega bo'lishi mumkin emas. Bunday tizimlardagi o'zaro ta'sirning mohiyatini o'rganayotganda, tadqiqotchilarning fikriga ko'ra, polimerning tehuglerodning dispers birliklari yuzasi bilan fizik va kimyoviy o'zaro ta'siri kuchayishda muhim rol o'ynaydi. Biroq, har bir mexanizmning hissasi masalasi hali ham munozarali.
Ma'lumki, kauchukni texnik uglerod bilan birlashtirganda, erituvchilar bilan ekstraktsiya jarayonida "uglerod kauchuk jeli" (UKG) deb nomlangan uglerod-kauchuk kompleksini aniqlash mumkin. Bundan tashqari, UKG ho-lodni siljitish va yuqori haroratli aralashtirish paytida eng intensiv ravishda hosil bo'ladi.
Tadqiqotchilarning katta guruhi bu hodisa asosan to’diruvchisi bilan poli-merning kimyoviy o'zaro ta'siridan kelib chiqqan deb hisoblaydi. Birinchi holda, UKG hosil bo'lishi destruktsiya natijasida hosil bo'lgan kauchuk radikallarning radikallar yoki uglerod yuzasining faol markazlari bilan o'zaro ta'sirining izi, ikkinchidan, texnik uglerodning funktsional guruhlari va elastomerning er-xotin bog'lanishlarining kimyoviy reaktsiyalarining termal faollashishi. Sharhda kauchuk uglerod yuzasida aromatik halqalarni alkillash va rezina molekulalarining degid-rogenizatsiya yoki erkin radikallarning texnik uglerod yuzasiga qo'shilishi tufayli kimyosorbsiyasi tufayli tehuglerod bilan bog'lanishi mumkinligini ko'rsatadi.
Qayd etilganidek, kauchuklarning tehuglerod bilan o'zaro ta'siri protonning tehugle jinsining kislotali sirt guruhlaridan polimer zanjirining to'yinmagan qismlariga o'tishi natijasida ion tipidagi kimyoviy bog'lanishlar hosil bo'lishi bilan amalga oshirilishi mumkin, bu esa tehuglerod bilan kation yoki elektrofil vosita sifatida o'zaro ta'sir qila oladigan karboniy ionini hosil qiladi. Ishda polimerning dispers uglerod bilan kimyoviy bog'lanishlarini hosil qilishning yaqin mexanizmi taklif qilingan [23].
Polimer va to'ldirish o'rtasida kimyoviy bog'lanishlar paydo bo'lishi foydasiga ba'zi boshqa tadqiqotlar ham guvohlik beradi. Shunday qilib, asarlarida EPR usuli yordamida PM-100 tehuglerodini SKM eritmasi bilan aralashtirishda tizimdagi paramagnit markazlar soni uch baravar kamayishi ko'rsatilgan. Mualliflarning fikriga ko'ra, bu faqat polimerning to’ldiruvchi bilan kimyoviy o'zaro ta'siri bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Shunga o'xshash hodisalar o'rganilgan [75; 25-27-betlar], butadien-stirol kauchuk-tetrauglerod tizimida. Asarlarda [12; p. 2986-2933, 40; p. 47-50, 74; p. 41], 1-butenning namunaviy uglevod jinsi dispers uglerod yuzasi bilan o'zaro ta'sirida 1-butenning kimyoviy adsorbsiyasi sodir bo'lishi, o’zaro bog'lanish uzilishi, natijada erkin radikallar paydo bo'lishi, paramagnetizmga ega bo'lganlar. UCG hosil bo'lishining ko'rib chiqilgan mexanizmlari polimerning to’diruvchisi bilan kuchli kimyoviy aloqalarining paydo bo'lishiga olib keladi, ammo jismoniy o'zaro ta'sir mavjudligini istisno etmaydi.
Tadqiqotchilar elektron mikroskoplarda quritilgan UCG ni kuzatar ekan, "bog'langan kauchuk" texnik uglerod yuzasiga sezilarli darajada qo'shilmasligini aniqladilar. UKG deformatsiyasida (namunalar mikrotoming orqali olinadi), texuglerodning dispers birliklari va polimer o'rtasidagi bog'liqlik yo'q qilinadi. Asarlarda UKG, shuningdek uglerod qora xususiyatlari bo'yicha batafsil elektron-mikroskopik tadqiqotlar o'tkazildi (turli tuzilmalardagi nar tipidagi tehuglerod ishlatilgan). "Bog'langan kauchuk" ning katta qismi uglerod paragrafit tuzilmalarining konkav va ichki mintaqalarida, qavariq qismlari esa asosan polimerdan xoli ekanligi aniqlandi. Ushbu tadqiqotlar natijasida olingan mikrofotografiyalar yuqori strukturaviy texnik uglerodning dispers birliklarining katta hajmini va u bilan bog'langan kauchukning katta miqdorini ko'rsatadi. Bundan tashqari, dispers birlikning ichki bo'shliqlariga kirib boradigan polimer zarrachalarning tashqi yuzasida joylashgan polimer molekulalariga qaraganda ko'proq ta'sirchanlik bilan ushlanadi.
Ushbu ishlar mualliflarga quyidagi xulosalarga kelishga imkon berdi: UKG ning shakllanishi asosan jismoniy adsorbsiya natijasida yuzaga keladi, uning kattaligi va kuchi uglerod qora ning o'ziga xos yuzasi va tuzilishiga bog'liq. Xuddi shu mualliflar tomonidan, shuningdek, gelxromatografiya usuli bilan to’diruvchi yuzasida asosan polimerning yuqori molekulyar og'irlikdagi fraktsiyalari adsorbsiyalanganligi ko'rsatildi.
Bu kauchuka makromolekulasi bir vaqtning o'zida bir nechta uglerod zarralariga adsorbsiyalanib, tartibli yo'naltirilgan panjara hosil qilishini ko'rsatdi. Tadqiqotchilar, "bog'langan kauchuk" ning shakllanishini ko'p kontaktli adsorbsiya g'oyalariga asoslanib tushuntiradilar, bunda makromolekulalar zanjirning bir nechta segmentlari bilan to'ldirish yuzasida ushlab turiladi, ularning soni zanjirni tashkil etuvchi segmentlarning umumiy sonidan sezilarli darajada kam. Shuning uchun adsorlangan polimer bilan qoplangan sirtning kichik bir qismiga qaramay, umumiy adsorbsiya sezilarli bo'lishi mumkin. Bu makromolekulalarning to’diruvchi yuzasidan desorbsiyasi paytida barcha kontaktlarning uzilishi mumkin emasligi sababli adsorbsiyaning aniq histerezisiga olib keladi. Fizik qon bosimining gisterez tabiati tufayli bog'langan kauchukni qayta tiklash uchun kimyoviy o'zaro ta'sir zarur emas
Asarda UCGDA ikkita tuzilmaning mavjudligi mumkinligi ko'rsatilgan: uglerod zanjiriga adsorbsiyalangan molekulalarning bir qismi unga bir uchi yoki bir nechta segmentlar bilan bog'langan, boshqa qismi esa bir vaqtning o'zida ikki yoki undan ortiq to’diruvchi zarralari bilan bog'langan. Shunday qilib, UKG yoki "bog'langan kauchuk"hosil bo'lish mexanizmi haqida turli xil fikrlar mavjud. Umuman olganda, "bog'langan kauchuk" mualliflarining fikriga ko'ra, fizik adsorbsiya, kimyoviy sorbsiyaning turli shakllari, polimer molekulalarining mexanik tutilishi va mexanokimyoviy jarayonlar natijasida bog'lanishlar hosil bo'lishi kabi ko'plab hodisalarning natijasidir. Polimerning to’diruvchi bilan o'zaro ta'sirining murakkab tabiati haqidagi taxminlar asarlarda ham bayon etilgan.
UKG hosil bo'lish hodisasi turli omillarning ta'siri bilan bog'liq bo'lganligi sababli, uning kuchayishiga qo'shgan hissasini aniq to'xtatish mumkin emas. Bir qator tadqiqotchilar "bog'langan kauchuk" va kuchaytirish o'rtasida bog'liqlik bor degan fikrda, boshqalari [24], "bog'langan kauchuk" daromadga ta'sir qilmaydi va faqat uglerod qora faolligining ba'zi bir baholash o'lchovi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Ammo, ehtimol, polimerning to’diruvchi bilan o'zaro ta'siri to'ldirilgan kauchukning tuzilishini o'zgartirishga olib keladi va sezilarli darajada kuchaytirish deb ataladigan hodisalarni aniqlaydi.
Shunday qilib, kauchuk tehuglerod bilan almashtirilgandan so'ng, ya'ni vulk-nizatsiyadan oldin, "fazalar" bilan belgilangan kamida uchta holatda bo'ladi.
Bu "yumshoq", "qattiq"," okklyuzion" fazalar bo'lib, ular uglerod tarmog'ining kuch maydonining kauchukga ta'sir qilish darajasi bilan belgilanadi. Yumshoq fazada kauchuk uglerodga nisbatan ko'proq ta'sir qiladi va tuzilishi jihatidan to'ldirilmagan kauchuk tarkibiga yaqinroq bo'ladi. Qattiq fazada kauchuk uglerod bilan turli yo'llar bilan (adsorbsion, kimyoviy) bog'lanadi. Texnik ugleroddagi polimerning adsorbsiyasi kauchuk strukturasining o'zgarishiga, ayniqsa tehuglerod yuzasiga bevosita qo'shni qatlamlarga ta'sir qiladi; bu erda polimer zanjirlarining orientatsiya darajasi oshadi, natijada ularning chegara qatlamidagi shakli va harakatchanligi o'zgaradi [25].
NMR usuli bilan uglerod qora kiritilgandan so'ng makromolekulalarning segmental harakatchanligi pasayishi tasdiqlandi va kauchukning to’diruvchi bilan o'zaro ta'siri vulqon paydo bo'lishidan oldin ham sodir bo'lishi va to’diruvchi yuzasining adsorbsion faolligiga bog'liq ekanligi aniqlandi. Polimerning qotib qolgan va mustahkamlanmagan qismlari orasidagi keskin chegara aniq emas, ular orasidagi o'tish uzluksiz. Okklyuzion (tarvaqaylab ketgan uglerod tuzilishida qulflangan) kauchuk texnik uglerod bilan ayniqsa qattiq bog'langan, chunki bitta kauchuk molekulasining uglerod bilan o'zaro ta'siri okklyuzion hammomda qattiq fazaga qaraganda ko'proq bo'ladi.
Vulkanizatsiya rezina tarkibidagi qo'shimcha o'zgarishlarga olib keladi. Vulkanizatsiya tarmog'ining shakllanishi kauchukning barcha supramol-kulyar tuzilmalarida sodir bo'ladi, ammo ko'ndalang bog'lanishlarning ko'rinishi va kontsentratsiyasi to’diruvchi zarralari yaqinida va undan uzoqda ham heterojendir. Vulkanizatsiyaning to'ldirilgan kauchukning mexanik xususiyatlarini aniqlaydigan uglerod-polimer tuzilishining shakllanishiga qo'shgan hissasi hali to'liq aniqlanmagan. To'ldirilgan kauchuklarning ko'p fazali tuzilishi tufayli kuchlanish xususiyatlari to'ldirilmagan kauchuklarning xususiyatlariga qaraganda ancha murakkab bog'liqliklarda farqlanadi. So'nggi paytlarda ba'zi tadqiqotchilar tuzilish va o'ziga xos xususiyatlar-mustahkamlangan kauchuk va ba'zi metall qotishmalari va og-neuporlar o'rtasida juda ko'p o'xshash xususiyatlarini topmoqdalar.
To'ldirilgan kauchuklarda heterojenlik polimer matritsasida to’diruvchisining dis-persent fazasining mavjudligi va sirt qatlamlari va hajmidagi kauchuk tuzilishidagi farq, shuningdek turli xil supramolekulyar tuzilmalar orasidagi chegaralarning mavjudligi bilan belgilanadi. Ushbu tushunchalarga ko'ra, to'ldirilgan kauchukning deformatsiyasi paytida o'sib borayotgan yoriq (yirtiq, nuqson) o'tishi yoki o'z yo'lida kattaligi, shakli va mexanik xususiyatlari bilan ajralib turadigan ko'plab turli sohalarni (domenlarni) kesib o'tishi kerak. Bunday domenlarning mavjudligi yorilish rivojlanishi mumkin bo'lgan maydonni kamaytiradi; ular yoriqning yo'lini uzaytiradi va o'sishga qodir bo'lmagan uch o'qli cho'zish maydonlarini rivojlantirish orqali uni xiralashtiradi va kuchlanish birligiga energiya tarqalishini sezilarli darajada olib tashlaydi [25].
Shunday qilib, geterogenlikning mavjudligi nafaqat tizimning kuchini susaytirmaydi, balki materialning qattiqlashishiga ham sabab bo'lishi mumkin. Zaif polimer to’diruvchisi bo'lgan tizimlarda yoriqlar, muzlatilgan bo'shliqlar har doim polimer to’diruvchi interfeysida sodir bo'lishi ko'rsatilgan. Uglerod qoraning yuqori faol turlari bo'lsa, polimer va to’diruvchi o'rtasidagi aloqa mavjud bo'lganda, buzilish fazalararo chegarada emas, balki polimer hajmida sodir bo'ladi.
To'ldirgichlarning kuchaytiruvchi ta'sirining sababi, yoriq kuchlanishining kattaligi va tezligi jihatidan sezilarli darajada, to'liq mustahkamlangan kauchuklarning yuqori mexanik gisterezi kuchlanishning sekinroq bo'shashishiga olib keladi. Gisterezning kuchayishining sabablari quyidagilardir: to’diruvchi zarralari va kauchuk o'rtasidagi fizik bog'lanishlar uzilganda ajralib chiqadigan energiya, to’diruvchi yuzasiga yaqin polimer zanjirlarining qattiqligining oshishiga olib keladi. Ko'rinib turibdiki, bu nuqtai nazar "mustahkamlangan tuzilmalar" ning shakllanishi va tizimning geterogenligi haqidagi g'oyalarga zid kelmaydi.
Tadqiqotchilar uglerod qora polimerga kiritilganda, bo'shashish vaqtining ko'payishi tufayli energiya va histerezning vaqt bog'liqligining siljishi va kengayishi sodir bo'lishini ko'rsatdi, bu ularning fikriga ko'ra, texnik ug-lerod bilan bog'liq bo'lgan polimer qatlamining yuqori qattiqligining natijasidir. Polimerlardagi gestirezis hodisalarini o'rganish asosida qora uglerodni o'z ichiga olgan kauchukdagi bo'shashish paytida quyidagi jarayonlar sodir bo'lishi aniqlandi: a-elastomerning tartibsiz qismi bo'lgan erkin segmentlarning harakatchanligi bilan bog'liq jarayon; p-tasvirlash natijasida yuzaga keladigan jarayonlar va kauchuk muhitda turli xil joylar va mikrobloklarning yo'q qilinishi; a/-texnik uglerod yuzasida adsorbsiyalangan zanjirlarning harakatchanligi bilan belgilanadigan jarayon; φ-uglerod–kauchuk tuzilmalarining qayta tashkil etilishi natijasida yuzaga keladigan jarayon va δ-uzoq vaqt davomida ish sharoitida kuzatiladigan ko'ndalang bog'lanishlarning yo'q qilinishi va qayta tuzilishi bilan bog'liq jarayon.
Shunday qilib, to'ldirilgan kauchukda polimerning supromolekulyar tashkil etilishi bilan ham, to’diruvchisida polimerning adsorbsiyalangan qatlamlarida molekulyar harakatchanlik bilan, shuningdek kolloid zarrachalarning o'zlari bilan bog'liq gestirez jarayonlari sodir bo'ladi. Bunday holda, to'ldirilgan elastomerda a va φ jarayonlari aniqlanmaydi. Har bir o'tish faollashtirish energiyasi va to'xtash vaqtining ma'lum bir qiymati bilan tavsiflanadi. Texnik uglerodning kontsensiyasi, uning tuzilishi va faolligi kauchuk makromolekulalarining harakatchanligiga va kauchuklarning gestirez xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatishi ko'rsatilgan. Shunday qilib, xususan, SKI-3 asosidagi kauchuklarda texuglerod (PM-95N, PMO-95N, PM-100) tarkibiy tuzilishini olib tashlagan holda, jarayonlarning mi va τi faollashuv energiyasi oshadi [26].
Bu elastomerning adsorbsion qatlamlarida segmental harakatning ko'proq cheklanishiga olib keladigan kauchuk makromol-kullarga ko'proq yo'naltiruvchi ta'sir ko'rsatadigan yanada rivojlangan to'r tuzilishini shakllantirish orqali e'lon qilinadi. To'ldirilgan kauchuklarning viskoelastik xususiyatlariga, shuningdek, mualliflarning fikriga ko'ra, tarvaqaylab ketgan uglerod tuzilishida yashiringan kauchuk ham ta'sir qiladi, deformatsiya jarayonida qatnashmaydi yoki kam ishtirok etadi. Tehuglerodning tuzilishi oshishi bilan okklyuzion kauchukning ulushi ortadi, natijada polimerning "qattiq" va ayniqsa "yumshoq" fazalarining molekulyar zanjirlari katta kuchlanishlarga duch keladi.
Boshqacha qilib aytganda, okklyuzion polimerning bir qismi, to’diruvchisining "samarali" kontsentratsiyasi oshadi, bu esa gidrodinlar bilan ko'payadi. Bu o'z navbatida to'ldirilgan polimerda kauchuk matritsasining qattiqligining oshishiga olib keladi. Bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan yo'nalish darajasining oshishiga va deformatsiyaga qarshilikning oshishiga olib keladi. Polimerdagi relaksatsiya jarayonlarining tabiatining o'zgarishi va to’diruvchisining kiritilishi tufayli relaksatsiyalangan elementlar sonining ko'payishi, to'ldirilgan rezinada polimer tuzilmalar shaklida bo'ladi degan fikrga mos keladi: o'zgarmas va mustahkamlangan. Bunday tuzilmalarning shakllanishi va ularning xususiyatlari asosan to’diruvchisining polimerda tuzilish hosil bo'lish qobiliyatini va polimer va to’diruvchisining o'zaro ta'sirini aniqlaydi.
Yuqoridagilardan xulosa qilishimiz mumkinki, qaytariladigan va qaytarilmas adsorbsiya, "uzoq masofali harakat", mavjud qarashlar orasida faol to’diruvchisining fazoviy tarmog'ining kuch maydoni ta'siri ostida polimer strukturasining o'zgarishi natijasida kuchaytirishning zamonaviy bilim darajasiga mos keladi. Ko'rinib turibdiki, turli xil tabiat va xususiyatlarga ega bo'lgan dispers uglerod to’diruvchilarini o'z ichiga olgan polimer tizimlarini o'rganish bir-biri bilan va polimer bilan dispers to’ldiruvchining o'zaro ta'sirining tabiati va shuning uchun kuchaytiruvchi ta'sir mexanizmi haqida qo'shimcha ma'lumot olishga imkon beradi. Ushbu materiallar, masalan, "grafitoplastlar" deb ataladigan plastmassa to’ldirgichlar sifatida eng ko'p ishlatiladi. Bu yuqori antifriz xususiyatlariga ega bo'lgan turli xil polimerlarga asoslangan strukturaviy materiallardir. Elastomerlarga asoslangan kompozitsiyalarda dispersiya yo'li bilan olingan uglerod materiallari yaqin vaqtgacha asosan maxsus texnik rezina ishlab chiqarishda ishlatilgan. Shunday qilib, ko'mir changi ebonitlarni to'ldiruvchi sifatida va tabiiy grafitlarning ayrim turlarini antifriksion va elektr o'tkazuvchan kauchuklarni ishlab chiqarishda qo'shimcha sifatida ishlatadi.
So'nggi paytlarda kauchukning asosiy to'ldiruvchisi bo'lgan uglerod qora ishlab chiqarish uchun xom ashyoning sezilarli darajada yetishmasligi tufayli tadqiqotchilarning dispersiyali uglerod materiallariga qiziqishi sezilarli darajada oshdi. Bu shuni ko'rsatadiki, BSK va SKN asosidagi ba'zi texnik kauchuklarda uglerod qora (masalan, MT, FT va SRF) ning yarim kuchaytiruvchi markalari o'rniga bitumli ko'mir zarralari yoki ko'mir zarralaridan tashkil topgan uch komponentli aralashma ishlatilishi mumkin. Shu bilan birga, kauchuklarning fizik-mexanik xususiyatlari yomonlashmaydi.
Ba'zi tadqiqotchilar, faol uglerod qora qismining o'rniga uglerod kukinidan, shuningdek oksidlanmaydigan atmosferada maydalangan koksdan foydalanishni taklif qilishadi. Bunday holda, almashtirish 10 mas% ekanligi ko'rsatiladi. Texnik uglerod HAF yoki 7,5 mas.% shinalardagi JSAF ko'pgina xususiyatlarga ta'sir qilmaydi va ularning narxini pasaytiradi. Ko'mir va kokslardan uglerod saqlaganto’diruvchilarning tajriba-sanoat ishlab chiqarishini o'ta qizib ketgan bug' atmosferasida maydalash orqali tashkil etish to'g'risida so’z boradi. Shuni ta'kidlash kerakki, taklif etilayotgan usullarning aksariyati uglerod materiallarining faol yuzasini saqlab qolish uchun juda murakkabdir. Bu ularni qo'llashning mumkin bo'lgan va maqsadga muvofiqligini shubha ostiga qo'yadi, ayniqsa, yaxshi usulda olingan uglerod to’ldirgichlar yuqori quvvat beruvchi ta'sirga ega emas. Uglerod to’diruvchisining mikro tuzilishi to'ldirilgan yoki polimer materiallarning xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
E'tibor bering, so'nggi yillarda polimerlarni to'ldirish usuli deb ataladigan to'ldirilgan polimerlarni yaratishda yangi yo'nalish rivojlandi. Uning mohiyati shundan iboratki, polimer to’ldiruvchi tarkibi tegishli monomerni (shu jumladan butadien, izopren) limerizatsiya qilish yo'li bilan olinadi, (xloropren) to’diruvchi yuzasida (shu jumladan soot, grafit va boshqalar), ya'ni polimer sintezi bosqichida. Bunday holda, to'ldirish yuzasi polimerning zich qatlami bilan qoplanadi, boshqacha qilib aytganda, to'ldirish aslida polimerga kapsulalanadi. Bundan tashqari, polimer yuzasida yoki to’diruvchi teshiklarida shakllanishining o'ziga xos xususiyatlari ko'pincha butun kompozitsiyaning maxsus fizik-mexanik xususiyatlarini o'z ichiga oladi. Yarim polimerizatsiya bilan to'ldirilgan polimerlarni sintez qilishda ikkita yondashuv bor. Birinchisiga ko'ra, sintez jarayonida kerakli miqdordagi to’diruvchisini o'z ichiga olgan kompozitsiya darhol olinadi, uni ma'lum mahsulotlarni tayyorlash uchun o'rtacha darajada ishlatish mumkin. Ikkinchi yo'nalish-yuqori to'ldirilgan (masalan, 90% to’diruvchisi va undan yuqori) kontsentratlarning sintezi, keyinchalik ularni toza polimer bilan suyultirish mumkin. Konsentratning bunday suyultirilishi, shuningdek, aralash kompozitsiyalarning fizik-mexanik xususiyatlarining yaxshilanishiga olib keladi, chunki oz miqdordagi polimerni o'z ichiga olgan to’diruvchi appretatsiya qilingan sirt bilan to’diruvchi sifatida moylanishi mumkin.
Shunday qilib, to’diruvchi yuzasini maxsus appretlar bilan o'zgartirish hali ham polimer-to’diruvchi fazalari interfeysidagi o'zaro ta'sirlarni oshirish nuqtai nazaridan dolzarb muammo bo'lib qolmoqda, buning natijasida kompozitsiyalarning texnologik va ekspluatatsion xususiyatlari yaxshilanadi. Shu bilan birga, ishlab chiqarishning turli xil yon mahsulotlarini to’ldiruvchi sifatida, o'zgartirilgan sirt bilan maqbul versiyalarda ishlatishga alohida e'tibor beriladi.
Uglerodni saqlaydigan materiallardan foydalanish va ularning kompozit elastomerik materiallarning murakkab xususiyatlariga ta'siri bo'yicha adabiy manbalarni o'rganishdir. Yuqoridagilarga asoslanib, elastomerlar uchun uglerod tarkibidagi materiallarning (um) yangi turlarini yaratishga qaratilgan, arzonligi, iqtisodiy maqsadga muvofiqligi, katta istiqboli va boshqa bir qator deyarli muhim xususiyatlarga ega bo'lgan har tomonlama va tizimli tadqiqotlar o'tkazish maqsadga muvofiqdir. Shu nuqtai nazardan, eskirgan kauchuk buyumlar va shinalarni qayta ishlash katta kuchga ega. Bundan tashqari, ushbu materialni qayta ishlash muammosini oqilona hal qilish tabiiy resurslarni (qayta tiklanadigan xom ashyo manbalari emas) tejashga, yerlardan samarasiz foydalanishning oldini olishga va nihoyat atrof-muhitning ekologik muvozanatini buzadigan zararli moddalar bilan ifloslanish manbalarini kamaytirishga imkon beradi. Ushbu tadqiqot eskirgan kauchuk buyumlar va shinalarni qayta ishlash texnologiyasini, shuningdek, to’diruvchilarning xom ashyo bazasini kengaytiradigan va ba'zi texnik uglerodlarning ma'lum tanqisligini kamaytirish uchun haqiqiy imkoniyatlarni ta'minlaydigan unga asoslangan kompozitsiyali elastomerik materiallarni ishlab chiqishga qaratilgan. Buning uchun bir qator tadqiqotlar o'tkazish kerak:
- Eskirgan kauchuk buyumlar va shinalarni qayta ishlash usullarini ishlab chiqish;
- Uglerod saqlagan materiallarning tarkibi va tuzilishini o'rganish;
- Uglerod saqlagan materiallarni qo'llash sohasini aniqlash;
-Uglerod saqlagan materialdan foydalangan holda kompozitsion elastomerik materiallarning tarkibini ishlab chiqish;
-Eskirgan kauchuk buyumlar va shinalarni qayta ishlash texnologiyasi bo'yicha texnik hujjatlarni ishlab chiqish va olingan uglerod saqlagan materiallardan kompozitsion elastomerik materiallar ishlab chiqarishda foydalanish.