在阐述橡胶与路面摩擦力产生之前,需要了解到橡胶的粘弹性和时温等效性。关于粘弹性的来源,从微观结构上简单解释,关于类似“弹簧”的弹性部分,来源于化学交联键;关于类似“粘壶”的粘性部分,来源于分子链的缠结。关于时温等效性,即如WLF方程所阐述,对高分子在动态外力作用下,由于作用频率的不同,能够表现出不同的玻璃化转化温度,即粘弹性表现不同。WLF方程为我们提供了关于玻璃化转变温度与应力频率之间关系的重要信息。对于任何给定的橡胶,随着应力频率的增加,玻璃化转变温度会上升,这使得玻璃态向更高的温度移动。这种关系正是由WLF方程所描述的。
轮胎橡胶和路面接触所产生的摩擦力老源于两种机制,第一种机制是道路粗糙度对材料的频率激励。橡胶滑过粗糙的地方时会变形其尺寸从1厘米到1微米(微观纹理范围)不等。这种机制被称为路面粗糙效应。它还使用压痕一词进行描述,强调路面粗糙度渗透到 胎胎面橡胶中。另外一种机制是分子粘附。这种机制在微米级的百分之一(即百微米分之一,或0.001微米)尺度上发挥作用,并且其效果会因滑移而得到增强。分子粘附是橡胶材料在微观尺度上与接触面形成紧密结合的一种重要方式,它对于橡胶的抓地力以及其他粘附相关性能具有显著影响。
关于两种机制,一个强调宏观的物理作用,一个强调涉及到微观化学作用力。通常第一种机制比较容易理解,因此对第二种机制进行更多解释,本质上源于橡胶与地面界面处发生的分子间相互作用。这种相互作用主要通过范德华力来实现,它使得橡胶分子与地面分子之间形成化学键。这些化学键在接触过程中不断形成、拉伸并最终断裂,随后在更远的距离上重新形成。这种分子粘附机制在橡胶与地面的接触和滑移过程中起着至关重要的作用,它影响着橡胶的抓地力、耐磨性以及整体性能。
关于两种机制的尺寸范围,频率激励作用的频率范围是(10^2~10^6HZ范围),可以跟损耗因子关联来源预测摩擦力大小。但是,关于分子粘附作用,虽然可以根据作用尺寸换算成所对应的频率范围(10^6~10^9HZ范围),但是跟这个频率下的损坏因子关系不大,因为这个地方强调的是界面的化学作用,必须结合材料的化学属性来预判。这一点应该能解释为什么白炭黑配方的抗湿滑性能更好吧。