Connection between structural changes of irriadiated polyether ether ketone and mechanical properties

Niemiec, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Connection between structural changes of irriadiated polyether ether ketone and mechanical properties

Autorzy

Niemiec A.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Korelacja pomiędzy zmianami strukturalnymi napromieniowanego polieteroeteroketonu a jego właściwościami mechanicznymi

Języki publikacji

Abstrakty

The article presents the results of research on the impact of structural changes in polyether ether ketone (PEEK) on its mechanical properties. The polymer was exposed to gamma radiation at a dose of 50 and 150 kGy, and the radiation energy was 4 MeV. Changes in the degree of crystallinity and the related changes in the glass transition and melting temperature for the polymer were determined by differential scanning calorimetry (DSC). Mechanical properties were determined using the micro-mentoring method. The tests showed a change in the degree of crystallinity in the range of several degrees and a significant increase in the glass transition temperature. In terms of mechanical properties, the reduction of hardness and Young’s modulus was observed. Observed changes, especially in terms of changes in the structure of the polymer under the influence of radiation, are difficult to explain, which requires conducting further research, especially in the range of irradiation parameters used. Further research is important because PEEK is used in many fields, especially in conditions conducive to corrosion and the influence of radiation.

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu zmian strukturalnych w polieteroeteroketonie (PEEK) na jego właściwości mechaniczne. Polimer został poddany działaniu promieniowania gamma w dawce 50 i 150 kGy, energia promieniowania wynosiła 4 MeV. Zmiany stopnia krystaliczności podobnie jak zmiany temperatury zeszklenia i topnienia dla polimeru zostały wyznaczone za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC). Właściwości mechaniczne wyznaczono za pomocą metody mikrointendacji. Badania wykazały zmianę stopnia krystaliczności w zakresie kilku stopni oraz znaczne zwiększenie temperatury zeszklenia. Pod kątem właściwości mechanicznych zaobserwowano zmniejszenie twardości i modułu Younga. Zaobserwowane zmiany, szczególnie pod kątem zmian w strukturze polimeru pod wpływem promieniowania, są trudne do wyjaśnienia, co wymaga prowadzenia dalszych badań szczególnie w zakresie zastosowanych parametrów napromieniowania. Dalsze badania są o tyle istotne, że PEEK znajduje zastosowanie w wielu dziedzinach, szczególnie w warunkach sprzyjających korozji oraz wpływu promieniowania.

Słowa kluczowe

differential scanning calorimetry gamma irradiation polyether-ether-ketone

różnicowa kalorymetria skaningowa promieniowanie gamma polieteroeteroketon

Wydawca

Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich

Czasopismo

Tribologia

Rocznik

2018

Tom

nr 2

Strony

95--101

Opis fizyczny

Bibliogr. 23 poz., rys.

Twórcy

autor

Niemiec A.

aneta.niemiec@pwr.edu.pl

Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Machine Construction and Tribology, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

1. Wang X. M., Qi G. L., Cai J. T., Zhang Y. L.: Progress modified PEEK, Journal of Engineering Plastics Application, 37, 2009, pp. 80–83.
2. Li Y. F., Wu X. M.: Application and development prospect of special engineering plastics PEEK, Journal of Chemical Propellants & Polymeric Materials, 3, 2005, 3, pp. 7–11.
3. Ni Z. C.: Development and application of domestic and foreign PEEK, Journal of World Plastics, 31, 2013, pp. 32–36.
4. Fu G. T., Liu H. J.: PEEK properties and applications, Journal of Engineering Plastics Application, 34, 2006, pp. 69–71.
5. Sandle T.: Sterility, sterilisation and sterility assurance for pharmaceuticals, Cambridge, Woodhead Publishing Limited, 2013.
6. Wundrich K.: A review of Radiation Resistance for Plastic and Elastomeric Materials, Radiation Physical Chemistry, 24, 1985, pp. 503–510.
7. Klemchuk P. P.: Protecting Polymers Against Damage from Gamma Radiation, Radiation Physical Chemistry, 41, 1993, pp. 165–172.
8. Lawrence F., Mishra S., Mallika C., Kamachi Mudali U., Natarajan R., Ponraju D., Sehadri S. K., Sampath Kumar T. S.: Degradation in Thermal Properties and Morphology of Polyetheretherketone-Alumina Composites Exposed to Gamma Radiation, Journal of Materials Engineering and Performance, 21, 2012, pp. 1266–1274.
9. Ausloos P.: Fundamental Processes in Radiation Chemistry, New York, John Wiley and Sons, 1968.
10. David C.: Comprehensive Chemical Kinetics, High Energy Degradation of Polymers, chapter 2, Amsterdam, Elseviere, 1975.
11. Rabek J. F.: Fundamentals of physical chemistry of polymers, Wroclaw, Wroclaw University of Technology Publisher, 1977.
12. Naffakh M., Gomez M. A., Ellis G., Marco C.: Isothermal Crystallization Kinetics of PEEK/Vectra Blends by DSC and Time-Resolved Synchrotron X-ray Diffraction, Polymer Engineering and Science, 46, 2006, pp. 1411–1418.
13. Oliver W. C., Pharr G. M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments, Journal of Materials Research, 7, 1992, pp. 1564–1583.
14. Fougnies C., Dosiere M., Koch M. H. J., Roovers J.: Morphological study and melting behavior of narrow molecular weight fractions of poly(aryl ether ether ketone) (PEEK) annealed from the glassy state, Macromolecules, 31, 1998, pp. 6266–6274.
15. Regis M., Bellare A., Pascolini T., Bracco P.: Characterization of thermally annealed PEEK and CFR-PEEK composites: structure-properties relationships, Polymer Degradation and Stability, 136, 2017, pp. 121–130.
16. Barylski A., Maszybrocka J., Kupka M., Aniołek K., Mieszczak Ł.: The influence of electron beam irradiation, plastic deformation, and re-irradiation on crystallinity degree, mechanical and sclerometric properties of GUR 1050 used for arthroplasty, Journal of Applied Polymer Science, 43683, 2016, pp. 1–7.
17. Karmakar S., Lawrence F., Mallika C., Kamachi Mudali U.: Radiation Degradation of Polytetrafluoroethylene-Lead Composites, Journal of Material Engineering and performance, 24, 2015, pp. 4409–4414.
18. Tang Z., Wang M., Zhao Y., Wu G.: Tribological properties of radiation cross-linked polytetrafluoroethylene sheets, Wear, 269, 2010, pp. 485–490.
19. Khare N., Limaye P. K., Patel R. J.: Gamma irradiation effects on thermal. physical and tribological properties of PEEK under water lubricated conditions, Wear, 342–343, 2015, pp. 85–91.
20. Sasuga T., Hagiwara M.: Radiation deterioration of several aromatic polymers under oxidative conditions, Polymer, 28, 1987, pp. 1915–1921.
21. Page J. Y. S. D., Bonin H. W., Bui V. T., Bates P.: Neutron and gamma radiation effects on the viscoelastic behawour of Poly(aryl ether ether ketone), Royal Military College of Canada, Kingston, Canada, CNS proceedings of the 1997 CAN/CNS annual conference on powering Canada s future, vol.1, ISSN 0227 1907, 1997, pp. 380–388.
22. Luo S., Netravali N.: Effect of 60Co gamma-radiation on the properties of poly(hydroxybutyrate-cohydroxyvalerate), Journal of Applied Polymer Science, 73, 1999, pp. 1057–1067.
23. Oliveira L., Araujo E., Guedes S.: Gamma irradiation effects on poly(hydroxybutyrate), Polymer Degradation and Stability, 91, 2006, pp. 2157–2162.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-c63bbfe8-73be-4486-8ba9-53a3e396c6bc