Wybrane przykłady modyfikacji warstwy wierzchniej polimerów za pomocą bombardowania jonowego

• Autorzy: Bieliński D. M. , Lipiński P. , Okrój W. , Klimek L.

Warianty tytułu

EN

Selected examples of the modification of the surface layer of polymers by ion bombardment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie analizy aplikacyjnej wybrano polimery konstrukcyjne: polietylen dużej gęstości (PE-HD), polietylen o bardzo dużej masie cząsteczkowej (PE-UHMW), izotaktyczny polipropylen (iPP), polioksymetylen (POM), poliamidy 6 i 66 (odpowiednio PA 6 i PA 66), politetrafluoroetylen (PTFE), gumę z kauczuku silikonowego (Q), chloroprenowego (CR) i butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), termoplastyczny poliuretan (TPU), oraz wulkanizat termoplastyczny kauczuku etylenowo-propylenowo-dienowego z polipropylenem (TPV), które poddano bombardowaniu strumieniem jonów o różnej masie i aktywności chemicznej: wodór, hel, azot, tlen, argon, jod i srebro, stosując energie wiązki i dawki z szerokiego przedziału. Modyfikacja nie zmienia charakterystyki objętościowej materiałów, umożliwiając jednocześnie nadanie ich powierzchni szeregu korzystnych właściwości. Na wybranych przykładach przedstawiono możliwość wzrostu twardości i modułu mechanicznego warstwy wierzchniej, zmiany polarności powierzchni, oporności powierzchniowej oraz obniżenia tarcia polimerów. W ich następstwie uzyskano znaczącą poprawę charakterystyki eksploatacyjnej materiałów, przejawiającą się we wzroście odporności na zużycie ścierne, obniżeniu oporów ruchu i polaryzacji powierzchni, poprawie zwilżalności i adhezji, czy wzroście stabilności termicznej i chemicznej. W przypadku polietylenów szczególną uwagę zwrócono na ich zastosowanie biomedyczne, prezentując możliwości otrzymania materiałów o bakteriostatycznych i trombozgodnych powierzchniach.

EN

Engineering polymers: high density polyethylene (HDPE), ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), isotactic polypropylene (iPP), polyoxymethylene (POM), polyamides 6 and 66 (PA 6 and PA 66 respectively), polytetrafluoroethylene (PTFE), silicone (Q), chloroprene (CR) and butadiene-acrylonitryle (NBR) rubbers, thermoplastic polyurethane (TPU), as well as a thermoplastic vulcanizate of ethylenepropylene-diene rubber with polypropylene (TPV), have been selected, based on an application analysis, and subjected to ion bombardment. Ions of various masses and chemical reactivity: hydrogen, helium, nitrogen, oxygen, argon, iodine and silver have been utilized under a broad range of energy and dose. Modification does not change bulk characteristics of the materials, nevertheless some useful properties of their surface can be obtained. Possibilities of the increase of hardness and mechanical modulus of the surface layer, altering the surface polarity, or the decrease of the surface resistance and friction have been demonstrated on selected examples. As a consequence a significant improvement of the exploitation characteristics of the materials has been achieved, manifested itself by increase of wear resistance, decrease of friction, polarization of the surface, increase of wettability and adhesion, or higher thermal and chemical stability. In the case of polyethylene special attention has been paid to its biomedical applications. Possibility of obtaining materials of the surface of high bacteriostaticity and thrombocompatibility has been demonstrated.

Słowa kluczowe

PL

bombardowanie jonowe; polimery; warstwa wierzchnia

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 27, nr 6
• Strony: 1337--1342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bieliński D. M.

autor

Lipiński P.

autor

Okrój W.

autor

Klimek L.

• Politechnika Łódzka, Instytut Technologii Polimerów i Barwników,

Bibliografia

• [1] Ashby M. F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, WN T, Warszawa 1998, rozdz. IV i VI
• [2] Lawrowski Z.: Tribologia, tarcie, zużywanie i smarowanie, PWN , Warszawa 1993
• [3] Klimek L.: Wykorzystanie nowoczesnych metod inżynierii materiałowej w badaniach biomedycznych, Rozprawa habilitacyjna, Wyd. Uniwersytetu Medycznego w Łodzi, Łódź 2005
• [4] Dong H., Bull T.: Surf. Coat. Technol. 1999, 111, 29
• [5] Bieliński D.M., Lipiński P., Ślusarski L., Grams J., Paryjczak T., Jagielski J., Turos A., Madi N.K.: Surf. Sci. 2004, 564, 179
• [6] Turos A., Jagielski J., Piątkowska A., Bieliński D. M., Ślusarski L., Madi N . K.: Vacuum 2003, 70, 201
• [7] Bieliński D. M., Lipiński P., Wolska B., Jagielski J.: Problemy Eksploatacji 2006, 60, 131
• [8] F errari A. C., Robertson J.: Physical Rev. 2000, B 61, 14095
• [9] Żenkiewicz M., Rauchfleisz M., Czupryńska J.: Rad. Phys and Chem., 68 (2003), 799.
• [10] N astasi M., Tesmer J. w: Ion Beam Analysis Handbook, Academic Press, New York 1996
• [11] Ślusarski L., Bieliński D. M., Affrossman S., Pethrick R. A.: Kautsch. Gummi Kunstst. 1998, 51, 429
• [12] http://www.micromaterials.co.uk
• [13] Strzelecki S., Wójcicki R.: J. Soc. Tribol. & Lubr. Eng. 1999, 55, 128.
• [14] Bieliński D. M., Lipiński P., Urbaniak M., Jagielski J.: Tribology Lett. 2006, w druku
• [15] Bieliński D. M., Lipiński P., Jagielski J., Ślusarczyk Cz.: Polimery, wysłane do druku
• [16] Bieliński D. M., Głąb P., Ślusarski L.: Int. J. Achiev. Mater. & Manufact. Eng. 2006, w druku
• [17] C hiang C. K., Druy M. A., Gau S. C., Heeger A. J., Louis E. J., MacDiarmid A. G., Park Y. W., Shirakawa H.: J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 1013
• [18] Bieliński D. M., Lipiński P., Jagielski J., Turos A. w: Mechanika w medycynie. Zbiór prac Seminarium Naukowego pod red. Korzyński M. i Cwanek J., Wyd. Polit. Rzeszowskiej, Rzeszów 2004, s. 19
• [19] Bieliński D. M., Jagielski J., Lipiński P., Ślusarski L., Turos A., Przegląd Lekarski 2004, 61, 14.