Въведение
Много хора смятат, че велосипедът е незаменимо средство за придвижване. Гумата е елементарен компонент и същевременно решаващ фактор, който влияе върху характеристиките на каране. Тя може да бъде адаптирана към терена и желаните качества на каране.
По принцип корпусът на велосипедната гума се състои от композиция от различни материали. Този композит съчетава гъвкавостта и трибологичните свойства на каучуковата смес (протектор) със здравината на синтетична полимерна тъкан (каркас) и стабилността на размерите на сноп тел (сърцевина). Самата каучукова смес се състои от различни органични и неорганични суровини и пълнители. Този състав до голяма степен определя свойствата на каучуковата смес. [1]
Термогравиметричният анализ е широко използван аналитичен метод за изследване на каучукови съединения. Термогравиметрията е описана в стандартите ISO 9924 и ASTM E1131 за този обхват на приложение. Ето защо тук съставът на каучуковата обвивка на велосипедна гума се изследва с помощта на термогравиметричен анализ.
Методи и подготовка на пробите
За да се получи измерване, представително за каучуковата смес на корпуса, от профила на корпуса бяха изрязани няколко проби small с обща маса 10 mg. Внимаваше се тези парчета да се състоят само от каучуковата смес на протектора и да не включват никакви компоненти на каркаса или сърцевината.
За целите на термогравиметричното изследване е използван уредът NETZSCH TG Libra®. Тези измервания са извършени при условията, описани в таблица 1.
Таблица 1: Условия за измерване на термогравиметричното изследване на корпуса на велосипедна гума
| Проба | Обвивка на велосипедна гума |
| Тегло на образеца | 9.79 mg |
| Материал на тигела | Алуминиев оксид, отворен |
| Температурен диапазон | 40°C до 1100°C |
| Температурна програма | 40°C - 850°C в азот; 805°C - 1100°C във въздух |
| Скорост на нагряване | 10 K/min |
| Атмосфера | Азот, въздух |
Резултати от измерванията и обсъждане
На фигура 1 е показано термичното разлагане на корпуса на велосипедната гума. Първата загуба на маса от 8,7 % (DTG пик при 283,2 °C) се дължи на изпаряването на съдържанието на пластификатора. След това се наблюдава разграждане на органичните каучукови компоненти. То се извършва на два ясно разграничени етапа, като при първия се наблюдава загуба на маса от 25,1 %, а при втория - загуба на маса от 31,8 %. Двете стъпки могат да бъдат разпознати и при разглеждане на кривата на DTG с първи пик при 379,1 °C и втори пик при 469,8 °C.
В допълнение към органичните компоненти на корпуса на гумата, small нивата на съдържание на неорганични пълнители също могат да се видят в TGA кривата при по-нататъшно нагряване. Тази загуба се дължи на освобождаването наCO2 от разлагането на CaCO3 в CaO при пик на DTG сигнала при 664,5°C. Дори small количествата 1,2 % в този пример могат да бъдат открити без проблеми.
При 850°C атмосферата се превключва от инертна азотна атмосфера към окислителна атмосфера. Благодарение на тази промяна на атмосферата може да се наблюдава изгаряне на сажди по време на нагряването до 1100°C и полученото съдържание на пепел от 7,1% може да се определи количествено.
Резюме
Каучуковата смес на корпуса на велосипедната гума е изследвана чрез термогравиметричен анализ. По този начин може да се определи делът на органичните съставки, като пластификатори и каучук. Въпреки ниския си дял, съдържанието на неорганични пълнители беше допълнително открито и беше определено полученото съдържание на пепел.