Reactions of carboxylic acids under boundary friction conditions

• Autorzy: Majzner M. , Kajdas C.

Warianty tytułu

PL

Reakcje kwasów karboksylowych w warunkach tarcia granicznego

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza praca dotyczy przemian chemicznych kwasów karboksyIowych, przebiegających w warunkach tarcia granicznego. Testy tribologiczne realizowano za pomocą aparatu kula-tarcza w układzie materiałowym stal-stal. Po procesie tarcia powierzchnię zużycia poddano analizie metodą SEM/EDS oraz FTIR. Zamiarem zbadania produktów reakcji kwasów karboksylowych, zachodzących w warunkach statycznych, zarejestrowano widma IR kwasu karboksylowego naniesionego na powierzchnię stali. Uzyskano także widma IR substancji wzorcowych: wybranych kwasów karboksylowych i wybranych soli kwasów karboksylowych. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że w warunkach tarcia granicznego powstają typowe sole żelaza. Ponadto na powierzchni zużycia zaobserwowano obecność związków, nie opisywanych dotąd w publikacjach dotyczących tribochemicznych przemian kwasów karboksylowych. Udowodniono, że tego typu związki nie tworzą się w wyniku reakcji kwasów karboksylowych, zachodzących w warunkach statycznych. Na podstawie szczegółowej interpretacji widm IR, zaproponowano budowę chemiczną produktów triboreakcji kwasów karboksylowych oraz zasugerowano mechanizm, według którego kwasy karboksylowe mogą reagować w warunkach tarcia granicznego.

EN

The aim of the present paper is focused on a better understanding of carboxylic acid chemistry under boundary friction conditions. Carboxylic acids were applied as lubricating substances. Tribological tests were conducted using ball on disc friction apparatus in steel - steel material system. Wear surface after tribological tests was examined by SEM/EDS and FTIR methods. Static tests were performed to identify products of chemical reactions taking place in the presence of a carboxylic acid without participation of friction process (IR spectra of the carboxylic acid coated on steel surface were recorded). Chosen carboxylic acids and chosen salts of carboxylic acids were analysed by FTIR to obtain spectra of reference standards. It follows from the experiments that during friction carboxylic acids react on steel surface and typical iron salts are formed. On the other hand, within the area of wear surface some additional chemical substances were detected by FTIR. It was proved that these products are not appeared on steel surface under static conditions. Additionally, IR spectra of such compounds have never been found in literature concerning tribological properties of carboxylic acids. Based on obtained results structures of triboreaction products of carboxylic acids and modified triboreaction mechanism of carboxylic acids were proposed.

Słowa kluczowe

PL

kwasy karboksylowe; tarcie graniczne; reakcje tribochemiczne

EN

carboxylic acids; boundary friction; tribochemical reactions

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2003
• Tom: nr 1
• Strony: 63--80
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Majzner M.

• Politechnika Warszawska, Instytut Chemii, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

autor

Kajdas C.

• Politechnika Warszawska, Instytut Chemii, ul. Łukasiewicza 17, 09-400 Płock, Poland

Bibliografia

• 1. Jahanmir S., Beltzer M.: An Adsorption Model of Friction in Boundary Lubrication. ASLE Transactions, 1986, 29, 3, 423-430.
• 2. Jahanmir S.: Chain Length Effects in Boundary Lubrication. Wear, 1985,102,331-349.
• 3. Bowden F. P., Tabor D.: Mechanism of Boundary Lubrication. Clarendon Press, Oxford, 1950.
• 4. Tingle E.: The Importance of Surface Oxide Films in the Reaction and Lubrication of Metals. Transactions of the Faraday Society, 1950, 46, 2, 93-102.
• 5. Bowden F. P., Moore A. C.: Physical and Chemical Adsorption of Long Chain Compounds on Radioactive Metals. Proceedings of the Faraday Society, 1951, 47, 900-908.
• 6. Menter J. W., Tabor D.: Orientation of Fatty Acids and Soap Films on Metal Surfaces. Proceedings of the Royal Society, London, 1950, Ser. A, 204, 514-524.
• 7. Eischens R .P.: Boundary Lubrication. An Appraisal of World Literature, American Society of Mechanical Engineers, New York, 1969.
• 8. Hu Z. S., Hsu S. M., Wang P. S.: Tribochemical and Thermochemical Reactions of Stearic Acid on Copper Surface Studied by Infrared Microspectroscopy. Tribology Transactions, 1992, 35, 1,189-193.
• 9. Hu Z.S., Hsu S. M., Wang P. S.: Tribochemical Reaction of Steanc Acid on Copper Surface Studied by Surface Enhanced Raman Spectroscopy. Tribology Transactions, 1992, 35, 3, 417-442.
• 10. Hu Z. S., Hsu S. M., Wang P. S.: Tribochemical Reactions of Stearic Acid on Copper Surface. Chapter 12 in Y. W. Cnung, A. M. Homala, G. B. Street: Surface Science Investigations in Tribology. Experimental Approaches. American Chemical Society, Washington DC, 1992, 195-216.
• 11. Fischer D. A., Hu Z. S., Hsu S. M.: Tribochemical and Thermochemical Reactions of Stearic Acid on Copper Surface in Air as Measured by Ultra-Soft X-ray Absorption Spectroscopy. Tribology Letters, 1997, 3, 35-40.
• 12. Fischer D. A., Hu Z. S., Hsu S. M.: Molecular Orientation and Bonding of Monolayer Stearic Acid on a Copper Surface Prepared in Air. Tribology Letters, 1997, 3, 41-45.
• 13. Hsu S. M., Zhang J., Yin Z., Shen M. C., Zhang X.: Tribochemistry Induced by Nano-Mechanical Scratches. Proceedings of International Tribology Conference, Japan, Nagasaki; Satellite Forum Tribochemistry, Japan, Tsukuba, 2000, 25-30.
• 14. Kajdas C.: Anionorodnikowy mechanizm działania kwasów tłuszczowych i alkoholi tłuszczowych w warunkach tarcia. Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Inżynierskiej w Radomiu, 1985, 7, 157-194.
• 15. Brzyska W.: Wstęp do chemii koordynacyjnej. Wydawnictwo Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej, Lublin, 1996.
• 16. Kazicyna L. A., Kupletska N. B.: Metody spektroskopowe wyznaczania struktury związków organicznych. Państwowe Wydawnictwa Naukowe, Warszawa, 1974.
• 17. Zieliński W., Rajca A.: Metody spektroskopowe i ich zastosowanie do identyfikacji związków organicznych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1995, 555-628.
• 18. Silverstein R. M., Bassler G. C.: Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1970.
• 19. Lee Smith A.: Applied Infrared Spectroscopy. Fundamentals. Techniques and Analytical Problem-Solving. A. Wiley Interscience Publication, John Wiley & Sons, New York - Chichester - Brisbane - Toronto, 1976.
• 20. Wojtkowiak B., Chabanel M.: Spektroskopia molekularna, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1984.