The Influence of Graphite Addition on Tribological Properties of Polylactide (PLA)

• Autorzy: Kujawa Maciej , Przekop Robert , Pawlak Wojciech , Widuch Adam , Hanszke Jakub

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0053.6123

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku grafitu na właściwości tribologiczne Polilaktydu (PLA)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Plastics are widely used due to their numerous advantages. Unfortunately, most of their types do not decompose quickly in the natural environment, causing environmental pollution. In order to counteract the problem of waste, there is a growing interest in plastics that degrade under the influence of the natural environment. The authors of this article are trying to use biodegradable plastic for sliding elements. Polylactide (PLA) is a biodegradable, environmentally friendly polymer; however, it has a high wear and friction coefficient when working with steel. It was decided to check whether the addition of 10% graphite (a commonly used, environmentally friendly modifier) would improve the tribological properties of PLA. Using a pin-on-disc station, the coefficient of friction, wear and temperature of the sample were determined depending on the speed of cooperation and pressure. The addition of graphite significantly reduced the linear wear of the composite in a wide range of parameters (sliding speed and pressure), slightly decreased the coefficient of friction and slightly increased the temperature of the composite.

PL

Tworzywa sztuczne ze względu na liczne zalety są bardzo chętnie stosowane. Niestety większość ich rodzajów nie ulega szybkiemu rozkładowi w środowisku naturalnym, powodując zanieczyszczenie otoczenia. W celu przeciwdziałania problemowi odpadów rośnie zainteresowanie tworzywami, które ulegają degradacji pod wpłwem oddziaływania środowiska naturalnego. Autorzy niniejszego artykułu prowadzą próby zastosowania biodegradowlnaego tworzywa sztucznego na elementy ślizgowe. Poliaktyd (PLA) jest biodegradowalnym polimerem przyjaznym środowisku, jednak podczas współpracy ze stalą ma duże zużycie i współczynnik tarcia. Postanowiono sprawdzić, czy dodatek 10% grafitu (powszechnie stosowany, nieszkodliwy dla środowiska modyfikator) poprawi właściwości tribologiczne PLA. Przy użyciu stanowiska typu pin-on-disc wyznaczono współczynnik tarcia, zużycie i temperaturę próbki w zależności od prędkości współpracy i nacisku. Dodatek grafitu znacząco zmniejszył zużycie liniowe kompozytu w szerokim zakresie parametrów (prędkości poślizgu i nacisku), a w niewielkim stopniu zmniejszył współczynnik tarcia oraz nieznacznie zwiększył temperaturę kompozytu.

Słowa kluczowe

EN

coefficient of friction; wear; temperature; biodegradable polymers

PL

współczynnik tarcia; zużycie; temperatura; polimery biodegradowalne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 2
• Strony: 45--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., wykr., wz., tab.

Twórcy

autor

Kujawa Maciej

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Łukasiewicza 7/9 Street, 50-371 Wrocław, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-6598-1220

autor

Przekop Robert

• Centre for Advanced Technologies, Adam Mickiewicz University Poznan, Wieniawskiego 1 Street, 61 712 Poznań, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-7355-5803

autor

Pawlak Wojciech

• Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Łukasiewicza 7/9 Street, 50-371 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3591-5465

autor

Widuch Adam

autor

Hanszke Jakub

Bibliografia

• 1. Borkowski K.: Plastics Industry – Manufacturing Materials for 21st Century, Mechanik 2015, pp. 278–282.
• 2. Stachurek I.: Problemy z degradacją tworzyw sztucznych w środowisku. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Zarządzania Ochroną Pracy w Katowicach vol. 1 2012 pp. 74–108.
• 3. Koelmans A.A., Redondo-Hasselerharm P.E., Nor N.H.M., de Ruijter V.N., Mintenig S.M., Kooi M.: Risk Assessment of Microplastic Particles, Nature Reviews Materials vol. 7 2022 pp. 138–152.
• 4. Vlad I.M., Toma E.: Overview on the Key Figures with Impact on the Circular Economy through the Life Cycle of Plastics. Materiale Plastice vol. 59, 2022, pp. 145–160.
• 5. Duda A., Penczek S.: Polilaktyd [Poli(Kwas Mlekowy)]: synteza, właściwości i zastosowania, Polimery/Polymers, vol. 48, 2003, pp. 16–27.
• 6. Ramesh Kumar S., Shaiju P., O’Connor K.E.: Bio-Based and Biodegradable Polymers – State-of the-Art Challenges and Emerging Trends, Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry, vol. 21, 2020, pp. 75–81.
• 7. Wilson B.: Lubricants and Functional Fluids from Renewable Sources, Industrial Lubrication and Tribology, vol. 50, 1998, pp. 6–15.
• 8. Prabhu R., Devaraju A.: Recent Review of Tribology Rheology of Biodegradable and FDM Compatible Polymers, Materials Today: Proceedings, vol. 39, 2021, pp. 781–788.
• 9. Běhálek L., Lenfeld P., Seidl M., Bobek J., Ausperger A.: Friction Properties of Composites with Natural Fibres Synthetic and Biodegradable Polymer Matrix. NANOCON 2010 – 2nd International Conference Conference Proceedings, 2010, pp. 634–639.
• 10. Karalus W., Dąbrowski J.R., Auguscik M., Ryszkowska J.: Tribological Properties of Biodegradable Polyurethanes of Various Structure and Content of Rigid Elements, Polimery, vol. 61, 2016, pp. 509–518.
• 11. Fabijański M.: Wpływ wielokrotnego przetwarzania na właściwości wytrzymałościowe mieszaniny polilaktyd/polistyren, Przemysł chemiczny, vol. 1, 2022, pp. 67–70.
• 12. Pang X., Zhuang X., Tang Z., Chen X.: Polylactic Acid (PLA): Research Development and Industrialization, Biotechnology Journal, vol. 5, 2010, pp. 1125–1136.
• 13. Nguyen H.T.H., Qi P., Rostagno M., Feteha A., Miller S.A.: The Quest for High Glass Transition Temperature Bioplastics, Journal of Materials Chemistry A, vol. 6, 2018, pp. 9298–9331.
• 14. Przekop R.E., Kujawa M., Pawlak W., Dobrosielska M., Sztorch B., Wieleba W.: Graphite Modified Polylactide (PLA) for 3D Printed (FDM/FFF) Sliding Elements, Polymers, vol. 12, 2020, p. 1250.
• 15. Zhao L., Tang J., Zhou M., Shen K.: A Review of the Coefficient of Thermal Expansion and Thermal Conductivity of Graphite, New Carbon Materials, vol. 37, 2022, pp. 544–555.
• 16. Pawlak W., Wieleba W., Kowalewski P., Kujawa M., Przekop R., Dobrosielska M., Sztorch B., Brząkalski D.: Thermoplastic Composite and Method of Obtaining a Polylactide-Based Thermoplastic Composite for Use in the Additive Technique – Patent Application.
• 17. Becker J.M., Pounder R.J., Dove A.P.: Synthesis of Poly(Lactide)s with Modified Thermal and Mechanical Properties, Macromolecular Rapid Communications, vol. 31 2010, pp. 1923–1937.