Tribochemia związków perfluorowanych zawierających grupę hydroksylową

• Autorzy: Kajdas Cz. , Przedlacki M.

Warianty tytułu

EN

Tribochemistry of perfluorinated compounds containing hydroxyl group

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badania reakcji tribochemicznych dwóch perfluorowanych alkoholi zawierających 5 i 8 atomów węgla w cząsteczce.Oprócz masy cząsteczkowej alkohole te różnią się liczbą obecnych w łańcuchu atomów wodoru (3 i 4). Badano również wielkocząsteczkowy perfluorowany poliester (Z-DOL) zawierający dwie grupy hydroksylowe związane z krańcowymi grupami metylenowymi. Badania tribologiczne realizowano w warunkach tarcia granicznego na aparacie typu trzpień-tarcza. Eksperymenty prowadzono w dwóch układach materiałowych: (i) kulka stalowa ślizgająca się po stalowej tarczy i (ii) trzpień aluminiowy ślizgający się po tarczy aluminiowej. Wykazano wpływ liczby atomów wodoru w cząsteczce na przebieg reakcji tribochemicznych alkoholi C5 i C8. Na podstawie wyników badań tribologicznych i wyników analizy śladów zużycia (FTIRMA, SEM/EDS) zaproponowano mechanizm przebiegu reakcji tribochemicznych inicjowanych niskoenergetycznymi elektronami emitowanymi z powierzchni tarcia . Mechanizm ten jest zgodny z hipotezą NIRAM, której słuszność została wcześniej sprawdzona na alkoholach alifatycznych. Stwierdzono, że budowa tworzącego się filmu metaloorganicznego zależy od liczby nie podstawionych fluorem grup metylenowych przy grupie hydroksylowej.

EN

In this paper, the results of research on tribochemical reactions of two fluorinated alcohols containing 5 and 8 carbon atoms in a molecule, are presented. Apart from their molecular weight these two alcohols differ in number of hydrogen atoms contained in a molecule (3 and 4). A high-molecular perfluorinated polyether having two hydroxyl groups connected with terminal methylene groups was also studied. Tribological tests were carried out under boundary friction conditions on pin-on-disc apparatus. Experiments were performed using two types of friction element configurations (i) steel ball sliding.on a stell disc and (ii) aluminium pin sliding on an aluminium disc.The substantial influence of the number of hydrogen atoms (3 and 4) on the course of tribochemical reactions of alcohols C5 and C6 was demostrated. These reactions were compared to the triboreactions of Z-DOL lubricant. Basing on the results of tribological investigations and analysis of wear scars (FTIRMA, SEM/EDS) the mechanism of tribological reactions, initiated by low-energy electrons emitted from the friction surface was proposed. This mechanism is in good agreement with NIRAM hypothesis, which earlier was successfully applied to elucidate tribochemical reactions of aliphatic alcohols. It was stated, that the structure of trobofilm formed on the friction surface depends on the number of non-substituted with fluorine methylene groups next to the hydroxyl group.

Słowa kluczowe

PL

związki perfluorowane; alkohole; tarcie graniczne; tribochemia; emisja elektronów

EN

perfluorinited compounds; alcohols; boundary friction; tribochemistry; electron emission

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2000
• Tom: nr 2
• Strony: 155--175
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Kajdas Cz.

• Politechnika Warszawska, Instytut Chemii w Płocku
• Politechnika Warszawska, Centralne Labolatorium Naftowe w Warszawie

autor

Przedlacki M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Chemii w Płocku

Bibliografia

• 1. Klaus E.E., Bhushan B.: Lubricants in magnetic media - a review; Tribology and Mechanics of Magnetic Storage Systems, vol. II, ASLE SP-19, 1985.
• 2. Bhushan B.: Makro- i mikrotribologia magnetycznych dysków twardych; Tribologia, 2-1997, 169-181.
• 3. Jones W.R., Jr; Properties of perfluoropolyethers for space applications; Tribology Trans., 38, 557-564.
• 4. Del Pesco T.W.: Perfluoroalkylpolyethers; CRS Handbook of Lubricant and Tribology, E.R. Booser (Ed.), Vol. III, s. 287-303, CRC Press, Inc. Boca Raton, Ann Arbor, London, Tokyo.
• 5. Paciorek K.J.L., Kratzer R.H.: Stability of perfluoroalkylethers; Journal of Fluorine Chemistry, 67 (1994), 169-175.
• 6. Jones W.R., Jr. , Paciorek K.J.L., Ito T.I., Kratzer R.H.: Thermal oxidative degradation reactions of linear perfluoroalkyl ethers; Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 22, 167-170.
• 7. Koka R., Armatis F.: Degradation of thin-film disk PFPE lubricants by ceramic powders; Tribology Transactions, 40 (1997), 1, 63-68.
• 8. Helmick L.S., Jones W.R. Jr.: Determination of the oxidative stability of perfluoropolyalkyl ethers and correlation with chemical structure; Lubrication Engineering, vol. 50, 8, 649-655.
• 9. Jones W.R. ,Jr., Paciorek K.J.L., Harris D.H., Smythe M.E., Nakahara J.E., Kratzer R.H.: The effect of metals and inhibitors on thermal oxidative degradation reactions of unbranched perfluoroalkyl ethers; Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 24, 417-420.
• 10. Kasai P. H.: Perfluoropolyethers: intramolecular disproportionation; Macromolecules, 25, 6791-6799.
• 11. Kajdas Cz.: Importance of anionic reactive intermediates for lubricant component reaction with friction surfaces; 6th LAWPSP Symposium 1988.
• 12. Kajdas Cz.: A novel approach to tribochemical reactions: generalized NIRAM-HSAB action mechanism; Proceedings of International Tribology Conference, Yokohama 1995, 31-35.
• 13. Płaza S.: Fizykochemia procesów tribologicznych; Wydawnictwo Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź 1997.
• 14. Nakayama K., Yamanaka K., Ikeda H., Sato T.: Friction, wear and triboelectron emission of hydrogenated amorphous carbon films; Tribology Trans. ,40, 507-513.
• 15. Matsunuma S., Miura T., Kataoka H.: Theoretical simulations of electron-induced degradation of perfluoropolyether; Tribology Trans., 39, 380-385.
• 16. Vurens G., Zehringer R., Saperstein D.: The decomposition mechanism of perfluoropolyether lubricants during wear; Surface Science Investigations in Tribology, Vol. 485, 169-180.
• 17. Zhao X., Bhushan B., Kajdas Cz.: Lubrication studies of head-disk interfaces in a controlled environment. Part II - Degradation mechanisms of PFPE lubricants; W druku.
• 18. Zhao Z., Bhushan B.: Tribological performance of PFPE and X-1P lubricants at head-disk interface. Part I. Experimental results.:Tribology Letters, 6(1999), 129-139.
• 19. Zieliński W., Rajcy A.: Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych. WNT Warszawa, 1995.
• 20. Kajdas Cz., Obadi M.: Wear behaviour and tribochemical reactions of Iow molecular alcohols under boundary lubrication of the steel-on-aluminum system. Tribologia, 3(1999), 273-287.
• 21. Sikerstein R.M., Bassler G.C.: Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych. PWN Warszawa, 1970.