The effect of the ionizing radiation on the tribological properties of thermoplastic polymers rubbing against steel

• Autorzy: Niemiec A. , Kujawa M. , Wieleba W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ dawki promieniowania gamma na właściwości tribologiczne wybranych polimerów termoplastycznych współpracujących ze stalą

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper describes the effects of gamma radiation doses on the tribological and mechanical properties of selected thermoplastic polymers: PEEK, PEI, PET, and PA6. Samples of those polymers were irradiated with gamma rays of energy 1, 1.2, 3, 4, 5 MeV and with the intensity of the radiation beam 4, 7, 10, 30, 40 μA. With an increasing dose of radiation, properties such as microhardness, the friction coefficient of polymers, and the wear rate are changed. The chemical structure of the irradiated polymer may be changed by crosslinking but also by chain scission. The modified polymers may be used in medical science, electronics, and space technology. In this article, we report the results of steel C45 – thermoplastics (PEEK, PEI, PET, and PA6) friction couple during the slip motion. The analysis is focused on the friction coefficient, wear rate, and microhardness. Kinematic parameters of the experiment in slide movement were constant and defined by the following values: contact pressure p = 1MPa and sliding velocity v = 1m/s. The authors observed that, as gamma radiation dose increased, the microhardness and friction coefficient increased and their wear intensity decreased. Polymers change their microstructure and molecular structure when they are subjected to gamma ray irradiation, which results in modification on many important physical and chemical properties.

PL

Celem niniejszej pracy było określenie wpływu dawki promieniowania gamma na właściwości tribologiczne i mechaniczne wybranych polimerów termoplastycznych: PEEK, PEI, PET, PA6. Wraz ze wzrostem dawki tego promieniowania właściwości takie jak microhardness, współczynnik tarcia statycznego oraz intensywność zużycia ulegają zmianie. Wymienione właściwości mogą być modyfikowane na skutek zachodzących zmian w strukturze chemicznej naświetlonych polimerów poprzez sieciowanie łańcuchów polimerowych, ale także ich rozerwanie. Zmodyfikowane polimery mogą być wykorzystane m.in. w medycynie, elektronice i technologii kosmicznej. W pracy opisano badania par ślizgowych stal C45 – wybrany polimer. Analizie poddano wartości współczynnika tarcia statycznego oraz intensywności zużycia materiału. Dla wszystkich analizowanych przypadków wartości parametrów ruchowych były stałe: siła nacisku wynosiła 1 MPa, a prędkość ślizgowa 1 m/s. Eksperyment wykazał zwiększenie wartości mikrotwardości i współczynnika tarcia oraz zmniejszenie intensywności zużycia.

Słowa kluczowe

EN

gamma irradiation; PEEK; PEI; PET; PA6; microhardness; friction coefficient

PL

promieniowanie gamma; PEEK; PEI; PET; PA6; mikrotwardość; współczynnik tarcia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 5
• Strony: 133--145
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Niemiec A.

• Wroclaw University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Kujawa M.

• Wroclaw University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Wieleba W.

• Wroclaw University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, ul. Łukasiewicza 7/9, 50-371 Wrocław, Poland

Bibliografia

• 1. Żuchowska D.: Polimery konstrukcyjne. WNT, Warszawa 1995.
• 2. Khare N., Limaye P.K., Soni N.L., Patel R.J.: Gamma irradiation effects on thermal, physical and tribological properties of PEEK under water lubricated conditions. Wear. 342–343, 2015, s. 85–91.
• 3. Jahan M.S., Walters B.M., Riahinasab T., Gnawali R., Adhikari D., Trieu H.: A comparative study of radiation effects in medical-grade polymers: UHMWPE, PCU and PEEK. Radiation Physics and Chemistry. 118, 2016, s. 96–101.
• 4. Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J.: The evaluation by means of microindentation and sclerometry of changes in properties after electron beam irradiation of polyethylene GUR 1050. Tribologia. 2, 2012, s. 23–30.
• 5. Czaja P., Cybo J., Maszybrocka J., Barylski A., Michniowski J.: Badanie metodą EPR wolnych rodników w polimerze UHMWPE stosowanym w biomedycznych węzłach tarcia. Tribologia. 5, 2011, s. 39–47.
• 6. Aarya S., Dev K., Raghuvanshi S.K., Krishna J.B.M., Wahab M.A.: Effect of gamma radiation on the structural and optical properties of Polyethylenetereph-thalate polymer. Radiation Phydiscs and Chemistry. 8, 2012, s. 458–462.
• 7. Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.: Wpływ modyfikacji radiacyjnej i termicznej na właściwości funkcjonalne polietylenu GUR 1050. Tribologia. 4, 2012, s. 167–174.
• 8. Gierzyńska-Dolna M.: Biotribologia. Politechnika Częstochowska, 2000.
• 9. Wieleba W., Capanidis D.: Badanie tarcia i zużycia kompozytów polimerowych, Ćwiczenie Laboratoryjne nr 5. Politechnika Wrocławska, 2003.
• 10. Kowalewski P., Jasiński R.: Badania współczynnika tarcia statycznego polietylenu PE-UHMW poddanego promieniowaniu jonizującemu. Tribologia. 5, 2015, s. 67–78.
• 11. Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.: Ocena skuteczności napromieniowania wiązką elektronów w aspekcie podwyższenia odporności na zużycie polietylenów GUR 1020 i GUR 1050. Tribologia. 4, 2012, s. 17–23.
• 12. Jasiński R., Kowalewski P., Litwin A., Paszkowski M.. Wpływ zużycia zmęczeniowego PE-UHMW stosowanego na panewki endoprotez na jego właściwości tribologiczne. Tribologia. 2, 2013, s. 95–102.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.