Właściwości fizykochemiczne i tribologiczne liotropowych ciekłych kryształów otrzymanych na bazie wodnych roztworów oksyetylatów alkoholi laurylowych

• Autorzy: Sułek M. W. , Pytlas K. , Bąk A.

Warianty tytułu

EN

Physical-chemical and triobological properties of lyotropic liquid crystals based on water solutions of ethoxylated lauryl alcohols

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Prezentowana praca wpisuje się w nurt badań poświęconych substancjom smarowym na bazie wody. Niekorzystne właściwości tribologiczne zostały zmodyfikowane przez wprowadzenie jako dodatków alkoholi laurylowych oksyetylenowanych: 3, 5, 7 i 10 molami tlenku etylenu. Tworzą one w wodnych roztworach, przy niskich stężeniach micele, a przy wysokich - liotropowe ciekłe kryształy [1]. Wykonane badania fizykochemiczne miały na celu identyfikację struktur ciekłokrystalicznych oraz określenie wpływu tworzonych mezofaz na właściwości reologiczne. Stwierdzono, charakterystyczny dla cieczy anizotropowych, spadek współczynnika lepkości (n) wraz ze wzrostem prędkości kątowej i temperatury. Po przekroczeniu charakterystycznej dla danego roztworu temperatury powstawała ciecz izotropowa, dla której wartości (n) nie zależały od prędkości kątowej. Obecność struktur ciekłokrystalicznych wpływała na mierzone właściwości tribologiczne, szczególnie na opory ruchu. Zauważono przy wysokich obciążeniach, 1,0-7,0 kN (tester T02), jak i niższych, 10-50 N (T-11) zmniejszenie współczynnika tarcia (ž) nawet kilkakrotnie względem wody jako bazy. Zdecydowany spadek wartości ž dotyczy nie tylko skojarzenia materiałowego kulka stalowa-tarcza stalowa, ale także kulka stalowa-tarcza wykonana z: tlenku aluminium, tlenku cyrkonu, poliamidu 6 i polimetakrylanu metylu. Obniżenie zużycia w obecności roztworów względem wody było zdecydowanie mniejsze. Jednak można wybrać układy, dla których średnica skazy (d) była nawet dwukrotnie mniejsza niż dla wody. Dyskutowany był wpływ rodzaju związków i mezofaz na właściwości tribologiczne.

EN

In this research water based lubricants are investigated. The unfavourable tribological properties were modified by the introduction of lauryl alcohols ethoxylated with 3, 5, 7 and 10 moles of ethylene oxide. In water solutions, they can form micelles at lower concentrations and lyotropic liquid crystals at higher ones. The physical-chemical tests were aimed at the identification of liquid crystalline structures and the determination of the influence of mesophases on rheological properties. The drop in the viscosity coefficient (n), characteristic for anisotropic liquids, was observed for an increasing angular velocity and temperature. After exceeding some temperature that is characteristic for particular solutions, an isotropic liquid was created. In this case, the values of (n) did not depend on angular velocity. The presence of liquid crystalline structures affected the tribological properties analysed, particularly the motion resistance. At higher loads, about 1.0-7.0 kN (T02 machine) and lower, approximately 10-50 N (T-11), a significant reduction of friction coefficient (ž) compared to water was observed. The reduction of wear in the presence of the solutions tested was not so significant. One can, however, find systems in which the wear scar diameter (d) was even 2-times less than in the case of water. Influence of this kind of compound and the type of phase on tribological properties is also discussed.

Słowa kluczowe

PL

tribologia; tarcie; współczynnik tarcia; zużycie; etoksylaty; alkohole tłuszczowe; kryształy ciekłe lamelarne liotropowe; ciekłe kryształy liotropowe heksagonalne; mezofaza

EN

tribology; friction; friction coefficient; wear; ethoxylate; fatty alcohols; lamellar lyotropic liquid crystals; hexagonal lyotropic liquid crystals; mesophase

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 4
• Strony: 189--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Sułek M. W.

autor

Pytlas K.

autor

Bąk A.

• Politechnika Radomska, Radom

Bibliografia

• 1. Fairhurst C.E. et al.: Lyotropic surfactant liquid crystals. Handbook of Liquid Crystals, Wiley-VC, 1996.
• 2. Ratoi M., Spikes H.A.: Lubricating properties of aqueous surfactant solutions. Trib. Trans., 1999, 42, 479-486.
• 3. Wei J., Xue Q.: Effects of surfactants on the tribologica1 properties of a Cr2O3. Wear, 1993, 162-164, 229-233.
• 4. Wei J., Xue Q.: The friction and wear properties of Cr2O3 coating with aqueous lubrication. Wear, 1996, 199, 157-159.
• 5. Ono H., Okabe H., Masuko M.: Promotion of antiwear property of sodium stearate oxygen and surface active agents. Trib. Trans., 1995, 38, 693-699.
• 6. Boschkova K., Kronberg B., Rutland M., Imae T.: Study of thin surfactant films under shear using the tribological surface force apparatus. Trib. Intern., 34, 200 I, 815-822.
• 7. Boschkova K. et al.: Lubrication in aqueous solutions using cationic surfactants - a study of static and dynamic forces. Langmuir, 2002, 18, 168-1687.
• 8. Boschkova K., Feiler A., Kronberg B., Stalgrenn J.J.R.: Adsorption and frictional.properties of gemini surfactants at solid surfaces. Langmuir, 2002, 18, 7930-7935.
• 9. Duffy D.C., Friedmann A., Boggis A., Klenerman D.: Surface vibrational spectroscopy of lubricants adsorbed at the iron-water interface. Langmuir, 1998, 14, 6518-6527.
• 10. Sułek M.W., Wasilewski T., Bocho-Janiszewska A., Sas W.: Surface active compounds as lubricant additives. Surfactants and dispersed systems in theory and practice. Wyd. Politechnika Wrocławska, 2003, 587-590.
• 11. Sułek M.W., Bocho-Janiszewska A., Jedynak R.: Właściwości tribologiczne wodnych roztworów oksyetylenowanych alkoholi laurylowych w różnych układach materiałowych. Tribologia, 2005, 4, 267-284.
• 12. Sułek M., Wasilewski T., Bocho-Janiszewska A.: Zdolności przeciwzatarciowe wodnych roztworów alkoholi laurylowych o różnym stopniu oksyetylenowania. Tribologia, 2004, 4, 221-228.
• 13. Pytko S.: Nowe substancje chłodząco-smarujące i kompozyty o dobrych parametrach tribologicznych wytwarzające warstwy o specjalnych właściwościach na elementach obrobionych. Problemy Eksploatacji, 2005, 6, 191-198.
• 14. Molenda J., Grądkowski M.: Nienasycone alkohole jako dodatki AW do wodnorozcieńczalnych cieczy chłodząco-smarujących. Problemy Eksploatacji, 2001, 3, 157-165.
• 15. Rogoś E., Urbański A., Grądkowski M.: Założenia technologii eksploatacji cieczy chłodząco-smarujących wytwarzanych na bazie poliglikoli. Problemy Eksploatacji, 2001, 3, 251-261.
• 16. Przondo J.: Związki powierzchniowo czynne i ich zastosowanie w produktach chemii gospodarczej. Wyd. Politechnika Radomska, Radom 2007.
• 17. Informator: Środki powierzchniowo czynne. Zakłady Chemiczne „ROKITA” S.A. Kompleks środków powierzchniowo czynnych, Brzeg Dolny, listopad 2000.
• 18. Brookfield Catalog 2007: Solutions for a viscous world. Viscometers, rheometers & texture analyzers for laboratory and process applications.
• 19. Szczerek M., Wiśniewski M. (red.): Tribologia i Tribotechnika, Wyd. ITeE, Radom, 2000, 306-332.
• 20. Szczerek M., Tuszyński W.: Badania tribologiczne - zacieranie. Wyd. ITeE, Radom 2000.
• 21. Piekoszewski W., Szczerek M., Tuszynski W.: The action of lubricants under extreme pressure conditions in a modified four-ball tester. Wear, 2001, 249, 188-193.