Wpływ budowy łańcucha alkilowego na właściwości tribologiczne wodnych roztworów oksyetylenowanych alkoholi

• Autorzy: Sułek M.W. , Wasilewski T. , Bocho-Janiszewska A. , Małysa A.

Warianty tytułu

EN

The influence of the structure of ethoxylated fatty alcohol alkyl chain on tribological properties of their aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wpływ budowy łańcucha alkilowego oksyetylenowanych alkoholi tłuszczowych na właściwości fizykochemiczne i tribologiczne ich wodnych roztworów. Przedmiotem badań były wodne roztwory mieszaniny dwóch alkoholi, zawierających 12 i 14 atomów węgla w łańcuchu alkilowym, oksyetylenowanych 7 i 10 molami tlenku etylenu (C12- C14EO7 i C12-C14 EO10) oraz dwa alkohole izotridecylowe, oksyetylenowane 7 i 9 molami tlenku etylenu (izo-C13EO7 i izo-C13EO9). Miarą aktywności powierzchniowej były zmierzone wartości napięcia powierzchniowego i kąta zwilżania powierzchni stali. Charakterystyki tribologiczne były wyrażone poprzez opory ruchu i zużycie przy stałym nacisku. Wykorzystano tribometr ze skojarzeniem kula–tarcza (tester T-11). Stwierdzono, że izoalkohole wykazują wyższą zdolność do obniżania napięcia powierzchniowego, natomiast mniejszą zdolność do zwilżania powierzchni stali w stosunku do alkoholi o liniowych łańcuchach alkilowych. Udowodniono, że dla niewielkich obciążeń (10, 50 N) dodatek alkoholi o rozgałęzionych łańcuchach w zdecydowanie mniejszym stopniu wpływa na obniżenie oporów ruchu i zużycia niż ich odpowiedników liniowych. Obserwowane zmiany wielkości tribologicznych są interpretowane w kategoriach niższej trwałości filmu smarnego tworzonego przez izoalkohole z ich wodnych roztworów. Tworzony w warunkach tarcia film smarny nie jest trwały i nie zabezpiecza wystarczająco współpracujących elementów pary ciernej przed zużyciem, dlatego wodne roztwory izoalkoholi nie mogą stanowić efektywnych substancji smarowych.

EN

The influence of the structure of ethoxylated fatty alcohol alkyl chain on physical-chemical and tribological properties of their aqueous solutions is analysed in the paper. Aqueous solutions of mixtures of two alcohols, containing 12 and 14 carbon atoms in alkyl chains, ethoxylated with 7 and 10 moles of ethylene oxide (iso-C13EO7 and iso-C13EO9) were tested. Surface activity was measured as surface tension and the angle of wetting steel. Tribological characteristics were expressed in terms of motion resistance and wear under constant load. A ball-on-disc tribometer (T-11 tester) was employed. It was observed that isoalcohols revealed a better ability to reduce surface tension and worse to wet steel surfaces, as compared to alcohols containing linear alkyl chains in their structures. It was proved that, under small loads (10.5 N), the reduction of motion resistance and wear was significantly smaller in the case of alcohols containing branched chains than in the case of their linear analogues. The changes of the tribological properties observed could be interpreted in terms of the lower durability of the lubricating film formed by the isoalcohols from their solutions. The film created under conditions of friction is not durable and does not protect the cooperating elements of the friction couple against wear. That is why the aqueous solutions of isoalcohols cannot be used as efficient lubricants.

Słowa kluczowe

PL

oksyetylenowane alkohole tłuszczowe; współczynnik tarcia; opory ruchu; zużycie

EN

ethoxylated fatty alcohol; friction coefficient; motion resistance; wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 1
• Strony: 141--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys.

Twórcy

autor

Sułek M.W.

autor

Wasilewski T.

autor

Bocho-Janiszewska A.

autor

Małysa A.

• Politechnika Radomska, Wydział Materiałoznawstwa Technologii i Wzornictwa, Katedra Chemii, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom,

Bibliografia

• 1. Sułek M.W., Wasilewski T.: Influence of critical micelle concentration (CMC) on tribological properties of aqueous solutions of alkyl polyglucosides, Tribology Transaction, 52, 2009, 12-20.
• 2. Sułek M.W., Wasilewski T.: Tribological properties of aqueous solutions of alkyl polyglucosides, Wear, 260, 2006, 193-204.
• 3. Sułek M.W., Bocho-Janiszewska A.: The effect of ethoxylated esters on the lubricating properties of their aqueous solutions, Tribology Letters, 24, 2006, 187-194.
• 4. Sułek M.W., Bocho-Janiszewska A.: Ethoxylate des rizinusöls als zusätze zur modifizierung der schmiereigenschaften von wasser", Technologie und Schmierungstechnik, 1, 2006, 51-58.
• 5. Sułek M.W., Wasilewski T.: Antiseizure properties of aqueous solutions of compounds forming liquid crystalline structures, Tribology Letters, 18, 2005, 197-205.
• 6. Sułek M.W., Bocho-Janiszewska A.: Zdolności przeciwzatarciowe wodnych roztworów alkoholi laurylowych o różnym stopniu oksyetylenowania, Tribologia, 4, 2002, 221-228.
• 7. Sułek M.W., Pytlas K.: Wpływ etoksylatów alkoholi jako dodatków na zmniejszenie oporów ruchu i zużycie w środowisku wodnym, Tribologia, 4, 2008,149-163.
• 8. Sułek M.W., Wasilewski T., Wpływ struktur wodnych roztworów oksyetylenowanego laurylosiarczanu sodu na ich właściwości tribologiczne, Zagadnienia Eksploatacji Maszyn, 1, (129), 2002, 35-47.
• 9. Sułek M.W., Wasilewski T., Ważyńska B.: Wybrane charakterystyki tribologiczne i fizykochemiczne wodnych roztworów alkilopoliglukozydów, Inżynieria Powierzchni, 3, 2004, 50-57.
• 10. Sułek M.W., Wasilewski T.: Właściwości tribologiczne estrów sorbitanu stosowanych jako dodatki do substancji smarowych, Tribologia, 3, 2001, 447-461.
• 11. Feldman D.G., Kessler M., "Fluid qualification tests - evaluation of the lubricating properties of biodegradable fluids, Industrial Lubrication and Tribology, 54, 2002, 117-129.
• 12. Qing-Ye G., Lai-Gui Y., Cheng-Feng Y.: Study of the tribological behaviors of [S-(2H-thiophen-2-yl)]-methyl-alkyl xanthates as additives in rapeseed oil, Wear, 253, 2002, 558-562.
• 13. Boure Ph., Mazuyer D., Georges J.M., Lubrecht A.A., Lorentz G.: Formation of boundary lubricating layers with water-based lubricant in a concentrated elastohydrodynamic contact, Journal of tribology, 1, 124, 2002, 91-102.
• 14. Wall J.F., Zukoski Ch.F.: Alcohol-induced structural transformations of surfactant aggregates, Langmuir, 15, 1999, 7432-7437.
• 15. Patrick H.N., Warr G.G.: Self-assembly structures of nonionic surfactants at graphite-solution interfaces. 2. Effect of polydispersity and alkyl chain branching, Colloids and Surfaces, 162, 2000, 149-157.
• 16. Stürmer, Thunig C., Hoffmann H.: Phase behaviour of silicone surfactants with a comblike structure in aqueous solution, Tenside Surf. Det., 31, 1994, 90-98.
• 17. Haibing M., Jing L., Huan Ch., Guangzhi Z., Yi Y., Tianhui R., Yidong Z., "XPS and XANES characteristics of tribofilms and thermal films generated by two P- and/or S-containing additives in water-based lubricant, Tribology International, 42, 2009, 940-945.
• 18. Paria S., Manohar C., Khilar K.C.: Effect of cationic surfactant on the adsorption characteristics of anionic surfactant on cellulose surface, Colloids and Surfaces A, 232, 2004, 139-142.
• 19. Fuerstenau D.W.: Equilibrium and Nonequilibrium Phenomena Associated with the Adsorption of Ionic Surfactants at Solid-Water Interfaces, J. Colloid Interface Sci. 256 (2002) 79-90.
• 20. Boschkova K., Kronberg B., Rutland M., Imae T.: Study of thin surfactant films under shear using the tribological surface force apparatus, Tribology International, 34, 2001, 815-822.
• 21. Howse J., Steitz R., Pannek M., Simon P., Schubert D.W., Findenegg G.H.: Adsorbed Surfactant Layers at Polymer/Liquid Interfaces. A Neutron Reflectivity Study, Physical Chemistry Chemical Physics, 3, 2001, 4044-4051.
• 22. Tiberg F., Journal of the Chemical Society: Physical characterization of non-ionic surfactant layers adsorbed at hydrophilic and hydrophobic solid surfaces by time-resolved ellipsometry 92, 1996, 531.
• 23. Wall J.F., Zukoski Ch.F.: Alcohol-induced structural transformations of surfactant aggregates, Langmuir, 15, 1999, 7432-7437
• 24. Sułek M.W., Wasilewski T.: Rola smektycznych i nematycznych ciekłych kryształów w smarowaniu, Inżynieria Powierzchni, 4, 2001, 42-51.
• 25. Sułek M.W.: Aqueous solutions of oxyethylated fatty alcohols as model lubricating substances, rozdział w książce pt. Surfactants in Tribology, Ed. Biresaw G., Mittal K.L., Wyd. CRC (Taylor & Francis), New York, 2008, 325-353.
• 26. Ono H., Okabe H., Masuko M.: Promotion of antiwear property of sodium stearate oxygen and surface active agents, Tribology Transactions, 38, 1995, 693-699.