The Effect of the Formation of Polymer/Surfactant Complexes on Selected Tribological Properties of Their Aqueous Solutions

• Autorzy: Sułek M. W. , Jedynak R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ tworzenia kompleksów polimerów z surfaktantami na wybrane właściwości tribologiczne ich wodnych roztworów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aqueous solutions of sodium alkyl sulphate (surfactant) and polyvinylpyrrolidone (polymer) whose physicochemical properties, including complexing ability, have been widely described in the literature were proposed as a model lubricant. It has been assumed that aqueous solutions of these compounds will favourably modify lubricating properties of water under high load conditions. For this purpose, measurements were made on a four-ball apparatus (T-02 Tester) for aqueous solutions of these compounds. Two kinds of tests were carried out: at constant loads (2, 3, and 4 kN) and variable loads within the range of 0 to 7.2 kN. Unexpectedly, high decreases in motion resistance and wear as well as an increase in antiseizure properties were found in relation to water as a base. The results obtained are so promising that solutions with an optimized composition can find practical applications. The surprisingly high effectiveness of the additives used results from the formation of surfactant/polymer complexes. These adducts adsorb at the interface, and, under friction conditions, they form a lubricant film capable of carrying high loads.

PL

Jako modelową substancję smarową zaproponowano wodne roztwory alkilosiarczanu sodu (surfaktant) i poliwinylopirolidonu (polimer), których właściwości fizykochemiczne, w tym zdolność do kompleksowania, zostały szeroko opisane w literaturze. Postawiono tezę, że wodne roztwory tych związków będą korzystnie modyfikowały właściwości smarne wody w warunkach wysokich obciążeń. W tym celu dla wodnych roztworów tych związków wykonano pomiary na aparacie czterokulowym (Tester T-02). Przeprowadzono 2 rodzaje testów: przy stałych obciążeniach (2, 3, 4 kN) oraz przy zmiennym obciążeniu w przedziale zmienności od 0 do 7,2 kN. Stwierdzono nieoczekiwanie duże obniżenie oporów ruchu i zużycia oraz wzrost właściwości przeciwzatarciowych w odniesieniu do wody jako bazy. Uzyskane wyniki są na tyle obiecujące, że roztwory o zoptymalizowanym składzie mogą znaleźć zastosowanie praktyczne. Niespodziewanie wysoka efektywność stosowanych dodatków jest konsekwencją tworzenia kompleksów surfaktanta z polimerem. Addukty te adsorbują na granicy faz, a w warunkach tarcia tworzą film smarny zdolny do przenoszenia wysokich obciążeń.

Słowa kluczowe

EN

lubricating properties; motion resistance; antiseizure properties; aqueous solutions; polymer/surfactant; complexes; sodium lauryl sulfate; polyvinylpyrrolidone

PL

właściwości smarne; opory ruchu; właściwości przeciwzatarciowe; wodne roztwory; kompleksy polimerów z surfaktantami; laurylosiarczan sodu; poliwinylopirolidon

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 5
• Strony: 117--122
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr.

Twórcy

autor

Sułek M. W.

• Cardinal Stefan Wyszynski University in Warsaw, Faculty of Biology and Environmental Sciences, ul. Wóycickiego 1/3, 01-938 Warszawa, Poland

autor

Jedynak R.

• K. Pulaski University of Technology and Humanities in Radom, Faculty of Computer Science and Mathematics, ul. Malczewskiego 20, 26-600 Radom, Poland

Bibliografia

• 1. Sułek M. W., Bąk-Sowińska A.: New Ecological Lubricants on the Basis of Lyotropic Liquid Crystals Formed by Solutions of Maracuja Oil Ethoxylate, Industrial & Engineering Chemistry Research, 2013, 52 (46), pp. 16169–16174.
• 2. Sułek M. W., Sas W., Wasilewski T., Bąk-Sowińska A., Piotrowska U.: Polymers (polyvinylpyrrolidones) as active additives modifying the lubricating properties of water, Industrial & Engineering Chemistry Research, 2012, 51, s. 14700-14707.
• 3. Sułek M. W., Sas W., Wasilewski T., Bąk A., Żak U.: The effect of the kind and concentration of polyvinylpyrrolidone on selected tribological characteristics in aqueous solutions,Tribologia 3/2011, s. 129–141.
• 4. Sułek M. W., Wasilewski T., Kurzydłowski K. J.: The effect of concentration on lubricating properties of aqueous solutions of sodium lauryl sulfate and ethoxylated sodium lauryl sulfate, Tribology Letters 40, 2010, 337–345.
• 5. Sułek M. W., Wasilewski T.: Influence of critical micelle concentration (CMC) on tribological properties of aqueous solutions of alkyl polyglucosides, Tribology Transaction, 2009, 52, s. 12–20.
• 6. Sułek M. W., Wasilewski T.: Tribological properties of aqueous solutions of alkyl polyglucosides, Wear 260, 2006, s. 193–204.
• 7. Sułek M. W., Bocho Janiszewska A.: The effect of ethoxylated esters on the lubricating properties of their aqueous solutions, Tribology Letters 24, 2006, s. 187–194.
• 8. Sułek M. W., Wasilewski T., Antiseizure properties of aqueous solutions of compounds forming liquid crystalline structures, Tribology Letters 18, 2005, s. 197–205.
• 9. Sułek M. W., Piotrowska U., Mirkowska B., Seweryn A.: The effect of complexes of surfactants with polymers on selected physicochemical properties of their aqueous solutions, 20th International Symposium on Surfactants in Solution, University of Coimbra, 22–27.06.2014 Coimbra, Portugal.
• 10. Sułek M. W., Bąk-Sowińska A.: Surfactants in Tribology, Rozdział 10. Aqueous Solution of Surfactants in Materials Engineering of Tribological Systems (red. Girma Biresaw, K.L. Mittal), CRC Press, Boca Raton-Londyn-Nowy Jork, 2014, Vol. 4, s. 239–258.
• 11. Sułek M. W., Wasilewski T.: Antiwear and antiseizure properties of aqueous solutions of alkyl polyglucosides, Rozdział nr 10 w książce pt. Surfactants in Tribology vol. 2, Eds. G. Biresaw, K.L. Mittal, CRC Press (Taylor & Francis), New York, 2011, s. 219–239.
• 12. Sułek M. W.: Aqueous solutions of surfactants in materials engineering of trobological systems, Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji, 2009.
• 13. Sułek M. W.: Aqueous solutions of oxyethylated fatty alcohols as model lubricating substances, rozdział w książce pt. Surfactants in Tribology, Ed. G. Biresaw, K.L. Mittal, Wyd. CRC (Taylor & Francis), New York, 2008, s. 325–353.
• 14. Sułek M. W., Bąk A., Wasilewski T., Wachowicz J., Pytlik A. J.: Flame retardant hydraulic liquid, Patent nr 218550, 05.03.2014.
• 15. Sułek M. W., Bąk A., Wasilewski T., Wachowicz J., Pytlik A. J.: Flame retardant hydraulic liquid, Patent nr 218551, 05.03.2014
• 16. Sułek M. W., Bąk A., Wasilewski T., Wachowicz J., Pytlik A. J.: Flame retardant hydraulic liquid, Patent nr 218566, 25.02.2014.
• 17. Przondo J., Sułek M. W., Sas W.: Concentrate for preparation of machining liquids and non-emulsified hydraulic fluids, Patent nr 208 951, 30.06.2011.
• 18. Sułek M. W., Janiszewska J., Kurzepa K., Mirkowska B.: The effect of anionic surfactant – polyvinylpyrrolidone complexes formed in aqueous solutions on physicochemical and functional properties of shampoos, Polimery, 63, 2018, 7–8, 70–77.
• 19. Esumi K., Yamanaka Y.: Interaction between sodium dodecyl poly(oxyethylene) sulfate and alumina surface in aqueous solution, Journal of Colloid and Interface Science, 1995, 172, 116–120.
• 20. Suciu A. N., Iwatsubo T., Matsuda M., Nishino T.: JSME Int. J. C., 2004, 47, 199–208.
• 21. Bühler, Volker Polyvinylpyrrolidone Excipients for Pharmaceuticals: Povidone, Crospovidone and Copovidone. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2005, pp. 1–254.
• 22. Gnatowski O., Suberlak J., Koszkul: The Influence of Processing Parameters on Physical Properties Polypropylene/Polyamide Composites with Use as Filler Polyvinylpyrrolidone, Composites 6, 2006, 4, 66–70.
• 23. Chiming Ma, Chenglong Li: Interaction between polyvinylpyrrolidone and sodium dodecyl sulfate at solid/liquid interface Journal of Colloid and Interface Science, 1989, 131(2), 485–492.
• 24. Sułek M. W.: Surface-active compounds as additives to lubricants, No. 4 T08C 001 23 (2004), Head of the grant of M.W. Sułek.
• 25. Sułek M. W.: Report on the implementation of the grant Project “Development of the composition and technology of production, a new generation of cutting fluids”, 2010–2013. Manager. M.W.
• 26. Durbut P.: Surface activity, red. Broze G., Handbook of detergents, Marcel Dekker, 1999.
• 27. Michalczewski R., Szczerek M., Tuszyński W., Wulczyński J.: A four-ball machine for testing antiwear, extremepressure properties, and surface fatigue life with a possiblility to increase the lubricant temperaturę, Tribologia, 1, 2009, s. 113–127.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).