Wpływ rodzaju i stężenia poliwinylopirolidonów na wybrane charakterystyki tribologiczne ich wodnych roztworów

• Autorzy: Sułek M. , Sas W. , Wasilewski T. , Bąk A. , Żak U.

Warianty tytułu

EN

The effect of the kind and concentration of polyvinylpyrrolidone on selected tribological characteristics in aqueous solutions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Związki aktywne powierzchniowo mogą być efektywnymi dodatkami modyfikującymi właściwości smarne wody. Mechanizm ich działania polega na tworzeniu filmu smarnego wzbogaconego o aktywny związek. Wybór poliwinylopirolidonów jako dodatków był podyktowany ich obojętnością fizjologiczną oraz brakiem szkodliwego oddziaływania na środowisko naturalne. Badaniom poddano wodne roztwory dwóch poliwinylopirolidonów o stopniu polimeryzacji: 450 (PVP 450) i 14400 (PVP 14400). Stwierdzono istotny wpływ długości łańcucha polimerowego na właściwości fizykochemiczne (lepkość, napięcie powierzchniowe, zwilżalność stali) i tribologiczne (opory ruchu, zużycie). Pomiary wielkości tribologicznych wykonywano na tribometrze T-11, w skojarzeniu: stalowa kulka–stalowa tarcza, dla trzech obciążeń: 10, 30, 50 N. Wprowadzenie dodatków powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia (ž) względem wody nawet 2 i 1,8 razy odpowiednio dla roztworów PVP 450 i PVP 14400. Istotny wpływ ma stopień polimeryzacji dodatków na średnicę skazy (d). Wartości d dla roztworów PVP 450 są nawet 1,8 razy mniejsze niż wyznaczone dla wody, podczas gdy wartości dla roztworów PVP 14400 i wody są porównywalne.

EN

The subject of the physicochemical and tribological studies were two kinds of polyvinylpyrrolidones with the degrees of polymerization of 450 (PVP 450) and 14,400 (PVP 14,400). A significant effect of the degree of polymerization on the quantities determined was found. The effect of the kind of compound on viscosity (v) is particularly important. The v value for long-chain polymers was over 10 times higher. The polyvinylpyrrolidones studied can be classified as surface-active compounds. However, changes in the surface tension and wettability of steel surfaces by their aqueous solutions relative to water are not as big as in the case of solutions of non-polymer surfactants. The determination of the kind and concentration of polyvinylpyrrolidones on tribological characteristics of their aqueous solutions was particularly important. A significant, about twofold, decrease in the coefficient of friction (ž), relative to water, was found with higher ž values being observed for the PVP 14,400 solutions. An increase in the degree of polymerization affects wear particularly negatively. Wear scar diameter values (d) are even 1.8 times lower for shorter-chain polyvinylpyrrolidone solutions than for water; whereas, in the case of longer-chain polymer solutions, the d values are comparable with those obtained for water. The analysis of the results obtained unequivocally indicates that an increase in the degree of polymerization of polyvinylpyrrolodones has a negative effect on motion resistance and, particularly, on wear. At this stage of research, neither of the additives used has been definitely excluded. Tribological tests will be extended to other friction conditions.

Słowa kluczowe

PL

tarcie; tribologia; zużycie; opory ruchu; dodatki; poliwinylopirolidony; wodne roztwory poliwinylopirolidonów

EN

friction; tribology; wear; motion resistance; additives; polyvinylpyrrolidones; aqueous solutions of polyvinylpyrrolidones

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2011
• Tom: nr 3
• Strony: 129--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Sułek M.

autor

Sas W.

autor

Wasilewski T.

autor

Bąk A.

autor

Żak U.

• Politechnika Radomska, Katedra Chemii, ul. Chrobrego 27, 26-600 Radom,

Bibliografia

• 1. Sulek M.W., Bąk A., The Effect of Liquid Crystalline Structures on Antiseizure Properties of Aqueous Solutions of Ethoxylated Alcohols, Int. J. Mol. Sci. 11, 2010, 189-205.
• 2. 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.
• 3. 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, 355-388.
• 4. Margielewski L., Stanecka R., Partyka S., Płaza S., The adsorption of zinc dialkyldithiophosphates on partially stabilized zirconia from hydrocarbon solution, Tribology Letters, 21, 2006, 17-22.
• 5. Płaza S., Margielewski L., Celichowski G., Wesołowski R.W., Stanecka R., Tribological performance of some polyoxyethylene ditihiophosphate derivatives water solutions, Wear, 249 , 2001, 1077-1089
• 6. Hartung W., Rossi A., Lee S., Spencer N.D., Aqueous Lubrication of SiC and Si3N4 Ceramics Aided by a Brush-like Copolymer Additive, Poly(L-lysine)-graft-poly(ethylene glycol), Tribol. Lett. 34/2009, 201-210.
• 7. Hartung W., Drobek T., Lee S., Zürcher S., Spencer N.D., "The Influence of Anchoring-Group Structure on the Lubricating Properties of Brush-Forming Graft Copolymers in an Aqueous Medium, Tribol. Lett. 31/2008, 119-128.
• 8. Perrino C., Lee S., Spencer N.D., "End-grafted Sugar Chains as Aqueous Lubricant Additives: Synthesis and Macrotribological Tests of Poly(L-lysine)-graft-Dextran (PLL-g-dex) Copolymers", Tribol. Lett. 33/2009, 83-96.
• 9. Tyliszczak B., Pielichowski K., Charakterystyka matryc hydrożelowych -zastosowania biomedyczne superabsorbentów polimerowych, Czasopismo Techniczne Chemia, 1, 2007, 159-167.
• 10. Knappe P., Bienert R., Weidner S., Thunemann A.F., 2010: Characterization of poly(N-vinyl-2-pyrrolidone)s with broad size distributions. Polymer, Vol. 51, No. 8, 1723-1727, 2010.
• 11. Piekoszewski W., Szczerek M., Wulczyński J.: Urządzenie typu trzpień-tarcza do badań tribologicznych w podwyższonych temperaturach, Tribologia, 5-6, 1997, 826-832.
• 12. Ruyin M., Dangsheng X., Feng M., Jinfeng Z., Yan P. Friction properties of novel PVP/PVA blend hydrogels as artificial cartilage, Journal of Biomedical Material Research Part A, pp. 1016-1019, 2009.
• 13. Ping Z., Nguyen Q.T., Neel J., Investigation of poly (vinyl alcohol (/poly (N-vinyl-2-pyrrolidone) blends. III. Permation properties of polymer blend membranes. Macromol chem. Phys 195, 1994, 2107-2116.
• 14. Fischer F., Bauer S., Ein Tausendsassa in der Chemie - Polyvinylpyrrolidon. Chemie in Unserer Zeit. 43, 6, 376-383.