你有没有想过为什么轮胎总是黑色的?
我想几乎每个人都知道轮胎是由橡胶/弹性体制成的。有些人认为轮胎是黑色的,是因为橡胶是黑色的,但事实并非如此。生橡胶颜色很浅,有时甚至是透明的。
这给我们带来了一个问题:为什么轮胎是黑色的?这主要是因为添加了炭黑,顾名思义,炭黑是黑色的。轮胎中添加的炭黑超过50%,因此轮胎变黑。添加其他颜料或着色剂来改变黑色是完全徒劳的,因为黑色比任何其他颜色都具有更好的覆盖性能。
现在的问题是为什么要在轮胎中添加炭黑,只是为了使轮胎变黑吗?
在解释为什么轮胎必须使用炭黑之前,让我们先了解一下橡胶。与金属或塑料不同,橡胶不能按原样使用。橡胶需要与多种成分混合,例如填充剂(增强型和非增强型)、固化剂、抗氧化剂、增塑剂等才能发挥作用。没有这些化学物质,橡胶几乎毫无用处。
撇开其他化学物质不谈,让我们了解一下填充剂以及添加它们的原因。
填料只不过是不同尺寸、结构、表面积等的固体颗粒。基于此,填料分为三种类型:增强型、半增强型和非增强型。
补强填料是一种提高橡胶制品的各种物理性能,如拉伸强度、撕裂强度、抗老化性,同时降低成本的填料。非增强填料是为了降低产品成本而添加的填料。可以明确地说,像轮胎这样的高性能产品将同时具有增强和非增强填料,而像铅笔橡皮或气球这样的低性能产品将只有非增强填料。
不幸的是,只有一种填料可以增强橡胶化合物,那就是炭黑(直到 20 年前)。所以现在你知道为什么轮胎是黑色的了。
以下是通过添加炭黑改进的性能(与生橡胶相比):
抗拉强度
撕裂强度
耐磨性(磨损)
低滚动阻力
减少热量积聚(滞后)
抗老化性
抗疲劳性
弹力
最几年,一种新的增强填料被开发出来,令人惊讶的是,它不是黑色的:二氧化硅。据说二氧化硅与炭黑相比具有更好(更低)的滚动阻力和高耐磨性。
如今,轮胎公司已开始使用二氧化硅。但问题之一是二氧化硅增强背后的化学成分非常复杂。由于这种复杂性,到目前为止,二氧化硅只能部分替代炭黑。
但许多研究人员甚至轮胎公司都表示,用二氧化硅完全替代炭黑是可能的。如果这样做了,那么我们就可以拥有各种颜色的轮胎。
有时您可能见过非黑色的儿童自行车轮胎,这是因为这些轮胎不需要太多性能,如低滚动阻力、防滑性、耐磨性等。