Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Swelling of EPDM rubbers for oil-well applications as influenced by medium composition and temperature. II. Experimental part

Zielińska M., Seyger R., Dierkes W. K., Bieliński D., Noordermeer J. W. M.

Elastomery

|

2016

|

T. 20, nr 4

9--24

EN

The first part of the paper describes the mechanism of interactions between hydrocarbon solvents and vulcanized rubber (representing crosslinked network structure). The problem has been discussed from the point of view of thermodynamic principles of swelling, temperature and material factors affecting swelling of filled rubber vulcanizates, as well as the impact of swelling on properties of the materials. In the second part of the paper results of own research, devoted to swelling of sulphur vulcanizates of EPDM rubber in hydrocarbon solvents contained in mineral oils and fuels, or their mixture. Using headspace Gas Chromatography, the degree of swelling rubber vulvanizes by different components of solvent mixture in a function of temperature, has been determined.

PL

Pierwsza część artykułu przedstawia mechanizm oddziaływania między rozpuszczalnikami węglowodorowymi a usieciowanym kauczukiem (reprezentującym usieciowaną strukturę przestrzenną). Zagadnienie zostało przedyskutowane z punktu widzenia podstawowych praw termodynamiki dotyczących rozpuszczalności, temperatury i czynników materiałowych, mających wpływ na oddziaływanie rozpuszczalników na napełnione wulkanizaty oraz wpływu na ich właściwości. W drugiej części artykułu przedstawiono wyniki badań własnych, dotyczących pęcznienia nienapełnionych, siarkowych wulkanizatów EPDM w węglowodorowych rozpuszczalnikach wchodzących w skład olejów mineralnych i paliw, oraz w ich mieszaninie. Za pomocą chromatografii gazowej, z zastosowaniem metody headspace, oznaczono stopień spęcznienia wulkanizatów kauczuku przez różne składniki mieszaniny rozpuszczalników w funkcji temperatury.

2

Palność i stabilność termiczna usieciowanych mieszanek elastomerowych

Kmiotek M., Bieliński D., Anyszka R., Kleczewska J., Siciński M.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 9

1741-1746

PL

Zbadano wpływ budowy chemicznej elastomeru, a także rodzaju zespołu antypiretycznego na palność i stabilność termiczną siarkowych wulkanizatów napełnionych krzemionką. W szczególności oznaczono efektywność działania konwencjonalnego zespołu uniepalniającego złożonego z Al(OH)3 i chloroparafiny w napełnionych wulkanizatach kauczuków technicznych ogólnego zastosowania oraz przedstawiono wpływ dodatku tritlenku antymonu, fosforanu i poli(fosforanu amonu), boranu cynku oraz wybranych cieczy jonowych na palność i stabilność termiczną napełnionych krzemionką wulkanizatów kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Stwierdzono, że lepsze efekty osiąga się, stosując konwencjonalne antypireny. Zdecydowane zmniejszenie palności uzyskano poprzez wykorzystanie synergizmu działania wodorotlenku glinu, chloroparafiny i ekspandowalnego grafitu.

EN

Mixts. of butadiene-styrene, butadiene-acrylonitrile and natural rubber were filled with Al(OH)3, chloroparaffin, Sb2O3, melamine phosphate, polyphosphate and cyanurate, and Zn borate or with ionic liqs., vulcanized and studied for inflammability and thermal stability. The ionic liqs. were less efficient than the conventional fire retardants.

3

Kompozyty elastomerowe z dodatkiem grafenu lub MWCNT modyfikowanych plazmochemicznie

Siciński M., Bieliński D., Szymanowski H., Piątkowska A., Kleczewska J., Gozdek T., Kwiatos K.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 6

854--858

PL

W pracy przedstawiono wyniki prób plazmochemicznej modyfikacji powierzchni nanonapełniaczy węglowych: wielościennych nanorurek węglowych MWCNT i grafenu w celu poprawy efektywności ich działania jako aktywnych napełniaczy kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Zbadano wpływ czasu obróbki MWCNT i grafenu w plazmie tlenowej (100 W/ 20 cm3/s) na energię powierzchniową oraz morfologię powierzchni napełniaczy (SEM). Oczekiwany efekt zwiększenia wytrzymałości wulkanizatów SBR uzyskano jedynie w odniesieniu do kompozytów zawierających modyfikowane MWNCT, co zostało wytłumaczone znacznym wzrostem ich energii powierzchniowej i pękaniem nanorurek, ułatwiającym dyspergowanie w matrycy kauczuku.

EN

The paper presents results of plasmochemical modification of carbon fillers surface: multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and graphene, in order to improve their effectiveness as active fillers for styrene-butadiene rubber (SBR) mixes. The influence of the time of treatment in oxygen plasma (100 W/20 sccm) on surface energy, and morphology of filler surface (SEM) were analysed. Expected effect on tensile strength of SBR vulcanizates was obtained only in the case of composites containing modified MWCNT. It has been explained by significant increase of surface energy of filler particles associated with breaking of nanotubes, making their dispersion in elastomer matrix easier.

4

Jak wymieszać niemieszalne, czyli rzecz o modyﬁkacji napełniaczy polimerowych

Szymanowski H., Bieliński D., Gazicki-Lipman M., Siciński M., Sobczyk-Guzenda A.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 5

551--554

PL

Nowoczesne technologie (np. lotnicze, kosmiczne) intensywnie poszukują nowych materiałów kompozytowych opartych na polimerach. Poprawa właściwości mechanicznych i użytkowych wymaga stosowania materiałów nazywanych napełniaczami. To one wpływają na właściwości kompozytu. Aby jednak dobrze spełniły swoją rolę muszą być spełnione dwa warunki, często bardzo trudne do osiągnięcia. Po pierwsze, napełniacz musi być homogenicznie zdyspergowany w matrycy polimerowej oraz (drugi warunek) posiadać silne oddziaływania na granicy faz napełniacz-polimer. Duża wartość powierzchniowej energii swobodnej napełniaczy powoduje, że mają one tendencje do aglomeracji. Także brak aktywnych grup chemicznych na powierzchni cząstek napełniacza powoduje, że nie są one zdolne do tworzenia wiązań chemicznych z polimerem. Obecnie eliminacja zjawiska tworzenia aglomeratów polega na zastosowaniu dużych naprężeń ścinających w trakcie sporządzania kompozytów, co umożliwia mechaniczną separację cząstek napełniacza. Altematywnym i nowoczesnym rozwiązaniem istniejącego problemu jest modyfikacja, która spowoduje zwiększenie liczby oddziaływań zewnętrznych napełniacz-polimer, polegająca na implementacji na powierzchni napełniacza aktywnych grup chemicznych lub szczepieniu cząsteczek, których obecność sprzyja oddziaływaniom matrycą polimerową. Pomimo znacznego postępu kompozyty polimerowe ciągle stwarzają problemy podczas ich sporządzania. Próby funkcjonalizacji powierzchni nanocząstek za pomocą obróbki chemicznej kończą się najczęściej ich aglomeracją. Efektywne metody laboratoryjne są natomiast bardzo wyrafinowane i trudne do zastosowania na większą skalę. Jest to najprawdopodobniej przyczyną ciągle ograniczonego, przede wszystkim do zastosowań specjalnych (głównie materiałów konstrukcyjnych stosowanych w lotnictwie), obszaru aplikacji nanokompozytów polimerowych. Na tym tle plazmochemiczna modyﬁkacja powierzchni cząstek napełniacza stanowi nowoczesną metodę, którą można porównać do modyﬁkacji chemicznej. Wielką zaletą metody jest to, że nie wymaga szkodliwych i agresywnych ciekłych odczynników chemicznych.

EN

Modem (i.e. aircraft, space) industries are preoccupied with an intensive search for new, polymer based, composite materials. An improvement of mechanical as well as utility properties of these materials requires an application of ﬁllers. However, in order for a ﬁller to successfully ful ﬁll its functions, two conditions, of ten difﬁcult to accomplish, have to be met. First, the ﬁller has to be homogenously dispersed in the matrix and, secondly, there must be strong interactions at the polymer/ﬁller interface. High surface energy values of a ﬁller make its particles easily agglomerate. In addition, an absence of chemical functions on their surface is a reason for the filler's inability to form chemical bonds With the polymer. Today, the method of preventing agglomeration consists in an application, in a process of blending, of high shear stress thus enabling mechanical separation of ﬁller particles. An altemative and modem solution of the problem is a ﬁller modiﬁcation, consisting either in a surface implantation of functional groups or in surface grafting ofentire molecules, which should subsequently interact with the polymer. Despite a substantial progress, polymer composites still create technological problems. Efforts aimed at wet chemical functionalization of nanoparticles often end up with their agglomeration. Effective laboratory procedures, on the other hand, are usually sophisticated and difﬁcult to apply on an industrial scale. This is very likely a reason for a limited (basically to special purpose materials used in aerospace industry) range of applications of polymer nanocomposites. Compared to this, plasma chemical modiﬁcation of the ﬁller surface constitutes a modem method, quite competitive to the wet chemical processing. Its large advantage is the fact that it operates with small quantities of gases and does not need large volumes of aggressive liquid chemicals.

5

Wpływ bombardowania wysokoenergetyczną wiązką jonów na właściwości mechaniczne i odporność wulkanizatów kauczuku naturalnego na działanie mikroorganizmów. Cz. I. Działanie wiązki jonów He+ i Ar+

Kleczewska J., Bieliński D., Piotrowska M., Jagielski J.

Elastomery

|

2013

|

T. 17, nr 1

11-18

PL

W artykule przedstawiono wpływ bombardowania powierzchni gumy spożywczej z kauczuku naturalnego wysokoenergetyczną wiązką jonów helu lub argonu na właściwości mechaniczne, energię powierzchniową i właściwości mikrobiologiczne jej wulkanizatów. Wpływ modyfikacji na właściwości mechaniczne jest największy w przypadku wulkanizatów napełnionych sadzą, bez względu na zastosowany środek sieciujący. Niezależnie od rodzaju jonu i wielkości dawki, przejawia się on ponad dwukrotnym wzrostem wytrzymałości gumy na zerwanie. Bombardowanie jonowe wulkanizatów prowadzi we wszystkich przypadkach do ok. dwukrotnego zmniejszenia wartości ich energii powierzchniowej, powodując jednocześnie bardzo wyraźny wzrost udziału jej składowej polarnej. Badania właściwości mikrobiologicznych wykazały, że jedynie wulkanizaty sieciowane nadtlenkiem wykazują pewne działanie bakteriobójcze względem bakterii Gram+. Ogólnie, bombardowanie jonowe nie poprawia odporności gumy na działanie bakterii. Badane wulkanizaty nie wykazują również właściwości grzybostatycznych. Bombardowanie jonowe nie wpływa w sposób znaczący na ilość grzybni tworzącej się na ich powierzchni.

EN

The paper discusses the influence of high energy helium or argonium ions bombardment, applied to natural rubber vulcanizates, on their surface energy, mechanical, and microbiological properties. The influence of the modification is the highest for carbon black filled vulcanizates, no matter the applied crosslinking system. Independently on the kind and dose of ions it manifests itself by more than twice increase of the tensile strength of rubber. In all the cases, ion bombardment results in about twice reduction to the surface energy of the vulcanizates studied, leading simultaneously to significant increase of its polar component content. Only peroxide crosslinked vulcanizates demonstrate some antibacterial activity towards Gram+ species. In general, ion bombardment does not improve bacterial resistance of the vulcanizates. They do not present fungistatic properties. Ion bombardment does not influence significantly the amount of fungi being created on surface of the vulcanizates.

6

Samonaprawiające się polimery. Cz. I. Stan obecny i perspektywy postępu

Bandzierz K., Bieliński D.

Elastomery

|

2012

|

T. 16, nr 4

15-21

PL

W artykule przedstawiono zagadnienie samonaprawy polimerów, ze szczególnym zwróceniem uwagi na grupę elastomerów. W tym kontekście samonaprawa definiowana jest jako zdolność materiałów do naprawy uszkodzeń mechanicznych, co prowadzi do odzyskania przez materiał właściwości takich samych lub zbliżonych do wyjściowych i tym samym do jego regeneracji. Podano ogólną charakterystykę polimerowych materiałów samonaprawiających się oraz omówiono główne mechanizmy samonaprawy. Ponadto zaprezentowano koncepcję badań własnych, zakładającą zaprojektowanie zdolnej do samonaprawy gumy technicznej z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), której mechanizm regeneracji polegałby na możliwości dwuetapowego sieciowania - radiacyjnego oraz termicznego.

EN

Tis article provides an insight into subject-matter of self-healing polymers, with special focus on the group of elastomers. Herein, self-healing is defined as the ability of a materiał to repair mechanical damages, what gwes rise to regaining of its properties, the same or similar to primary materials, leading to their re.cove.ry. General characteristic of self-healing połymer materials and main self-healing mecha-nisms arę presented. Furthermore, concept of authors' own research, involving design of self-healing technical rubber based on butadiene-acrylonitrile rubber (NBR), which regeneration relies on possibility oftwo-stage crosslinking - radiation and thermal, is presented.

7

Wpływ modyfikacji powierzchni napełniaczy mineralnych na właściwości kompozytów silikonowych

Anyszka R., Bieliński D., Dobrowolski O.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

301-305

PL

Polisiloksany dzięki swoim unikatowym właściwościom są materiałami trudnymi do zastąpienia w wielu dziedzinach techniki. Znakomita odporność na starzenie, duża elastyczność nawet w bardzo niskiej temperaturze, dobre właściwości przetwórcze oraz wiele innych cech sprawiają, iż kauczuki silikonowe są jednymi z najpopularniejszych materiałów stosowanych jako osnowy kompozytów. Niestety słabe właściwości mechaniczne "czystych" polisiloksanów wymuszają stosowanie napełniaczy wzmacniających, z których najpopularniejszymi są krzemionki. Na rynku dostępnych jest jednak wiele innych materiałów pochodzenia mineralnego, odpowiednich do zastosowania jako napełniacze kauczuków silikonowych. Podobnie jak ma to miejsce w przypadku krzemionki, istnieje problem z wprowadzeniem ich do matrycy kauczuku w większych ilościach, które gwarantowałyby odpowiednie właściwości wytrzymałościowe kompozytów. Celem badań było sprawdzenie efektywności działania modyfikacji powierzchni różnych napełniaczy mineralnych, ocena jej wpływu na morfologię i oddziaływania międzyfazowe oraz właściwości mechaniczne kompozytów silikonowych. Charakterystykę wielkości i kształtu cząstek napełniaczy mineralnych przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), natomiast stopień modyfikacji ich powierzchni oraz mikrostrukturę wewnętrzną aglomeratów fazy stałej zobrazowano, wykorzystując dodatkowo mikroskopię sił atomowych (AFM). Przedyskutowano wpływ modyfikacji powierzchni cząstek napełniaczy na właściwości mechaniczne kompozytów na bazie kauczuku silikonowego typu HTV.

EN

Polysiloxanes due to their unique properties are materials difficult to replace in many fields of technology. Excellent aging resistance, high flexibility even at very low temperature, good processability, and many other features make the silicone rubbers ones of the most popular materials used for matrices in composites. Unfortunately, poor mechanical properties of "pure" polysiloxanes make application of reinforcing fillers, from among which the most popular one is silica, necessary. However, there are many other materials of mineral origin, suitable for application as fillers of silicone rubbers, are available on the market. Similar to the case of silica there is a problem concerning their incorporation into the rubber matrix in high enough quantities, granting adequate mechanical strength of the composites. The study was aimed to test the effectiveness of surface modification of various mineral fillers and to evaluate its influence on the morphology, interphase interactions and mechanial properties of silicone composites. Size and shape characterstics of mineral filler particles were determined by means of scanning electron microscopy (SEM), whereas the degree of their modification and internal structure of agglomerates of the solid phase were additionally illustrated by atomic force microscopy (AFM). The influence of surface modification of filler particles on the mechanical properties of the composites based on silicone rubber of HTV type was discussed.

8

Modyfikacja tworzyw elastomerowych za pomocą wiązek jonów

Ostaszewska U., Jagielski J., Bieliński D., Piątkowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

652-654

PL

Badania nad zastosowaniem wysokoenergetycznych wiązek jonów do modyfikacji materiałów zostały zapoczątkowane wynikami projektu Manhattan poświęconego budowie broni jądrowej. W kolejnych etapach badano wpływ implantacji jonów na własności półprzewodników, metali, ceramik, a ostatnio tworzyw polimerowych. Najnowszym obszarem zastosowań implantacji jest modyfikacja elastomerów, popularnie znanych jako gumy. W pracy omówiono wyniki badań strukturalnych i pomiarów własności funkcjonalnych zaawansowanych elastomerów stosowanych w przemyśle lotniczym i specjalnym, poddanych procesowi bombardowania jonowego. Do najważniejszych wyników pracy należy zaliczyć pomiar kinetyki i identyfikację mechanizmów uwalniania wodoru z implantowanych elastomerów, określenie zmian strukturalnych zachodzących pod wpływem bombardowania jonowego oraz uzyskanie kilkakrotnego zmniejszenia współczynnika tarcia i zwiększenia odporności na zużycie implantowanych tworzyw. Efekt ten został opatentowany, prowadzone są prace nad jego praktycznym zastosowaniem w uszczelnieniach połączeń ruchomych.

EN

Studies on material modification by highly energetic ion beams have been initiated in the frames of the Manhattan project devoted to the construction of nuclear weapons. In the next steps the modification of semiconductors, metals, ceramics and, only recently, polymers were carried out. The newest area of the use of ion beams is modification of elastomers, commonly known as rubbers. In the paper the results of the analysis of structural and functional properties of irradiated elastomers used in aircraft and military industry have been discussed. The most important results are: analysis of the release of hydrogen from irradiated elastomers and the identification of release mechanisms, analysis of structural changes caused by irradiation and the possibility of significant, few times decrease of fiction coefficient and wear rate. These effects have been patented and practical applications in movable sealings are underway.

9

Kompozyty termoplastyczne dewulkanizatu terpolimeru etylenowo-propylenowo-dienowego z polipropylenem izotaktycznym

Parasiewicz W., Mężyński J., Niciński K., Ostaszewska U., Bieliński D.

Elastomery

|

2011

|

T. 15, nr 2

20-28

PL

W artykule przedstawiono technologię produkcji kompozytów termo-elastoplastycznych poprzez jednoczesną dewulkanizację odpadów gumowych i ich reaktywne mieszanie z polimerem termoplastycznym za pomocą współbieżnej wytłaczarki dwuślimakowej zaprojektowanej i wykonanej w Instytucie IMPIB. Na podstawie przeprowadzonych prób dokonano optymalizacji parametrów procesu. Otrzymano kompozyty termoplastyczne dewulkanizatu EPDM/PP o szerokim spektrum twardości, niewymagające wulkanizacji, kształtowane w procesie wytłaczania metodami stosowanymi w przetwórstwie tworzyw sztucznych. Kompozyty mogą być poddawane granulacji i powtórnie przetwarzane. Materiał może być stosowany do produkcji detali dla przemysłu motoryzacyjnego, nawierzchni sportowych, elementów antywibracyjnych, konfekcji drogowej, rur i węży nawadniających.

EN

The present paper is related to technology of production of thermo-elastic composites through simultaneously devulcanization of rubber wastes and their reactive mixing with thermoplastic polymer in co-rotating twin-screw extruder. The prototype of machinery was designed and made at Institute for Engineering of Polymer Materials & Dyes. On the basis of conducted tries the process was optimized. Thermoplastic composites of EPDM devulcanizate with PP were obtained in a wide spectra of hardness. These composites do not require vulcanization and can be processed with methods commonly used for plastics. The composites can be regranulated and reused. Such materials can be exploited in production of automotive parts, sport surfaces, antivibration systems, road confection, pipes or tubes.

10

Próby uniepalniania gumy za pomocą cieczy jonowych

Bieliński D., Kmiotek M., Chruściel J., Kleczewska J., Anyszka R., Bojarska-Kraus M.

Zeszyty Naukowe Politechniki Poznańskiej. Budowa Maszyn i Zarządzanie Produkcją

|

2010

|

Nr 12

19-24

PL

Celem pracy było zbadanie wpływu cieczy jonowych na stabilność termiczną i palność gumy. W badaniach wykorzystano następujące ciecze jonowe: tri(pentafluoroetylo)-trifluorofosforan triheksylo(tetradecylo)fosfonowy, tetrafluoroboran l-butylo-2,3-dimetylo-imidazoliowy oraz tri(pentafluoroetylo)trifluorofosforan tetrametylo-amoniowy (Sigma Aldrich), za pomocą których modyfikowano powierzchnię krzemionki, którą następnie napełniano kauczuk, lub spęczniano powierzchnię gumy. Wbrew oczekiwaniom, modyfikacja powierzchni cząstek napełniacza za pomocą cieczy jonowej nie podnosi w istotny sposób stabilności termicznej (T5, T50) ani też wartości wskaźnika tlenowego (Ol) gumy z jego udziałem. Trochę lepiej przedstawia się sytuacja w przypadku powierzchniowej modyfikacji gumy za pomocą cieczy jonowych. Podjęto próby wyjaśnienia tej nieoczekiwanej sytuacji (w literaturze przedmiotu można znaleźć szereg doniesień o uniepalnianiu materiałów, np. drewna, za pomocą cieczy jonowych), badając stopień modyfikacji powierzchni napełniaczy i warstwy wierzchniej gumy oraz morfologię napełnionych wulkanizatów.

EN

The work was aimed to explain the influence of ionic liquids on thermal stability and flame-ability of rubber. In this study the following ionic liquids: Trihexyl(tetradecyl)pfosphonium tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphete, l-butyl-2,3-dimethyl-imidazolium tetrafluoroborate and tetramethylammonium tris(penthafluoroethyl) trifluorophosphate (Sigma Aldrich) were used either for the surface modification of silica, applied further as a filler, or for swelling of the surface layer of rubber. Contrary to expectations, modification of the surface of filler particles does not improve significantly neither thermal stability (T5, T50), nor the value of oxygen index (OI) of filled vul-canizates. Slightly better situation was observed for the surface modification of rubber by ionic liquids. Attempts were made to explain this unexpected situation (some examples on efficiency of substances containing ionic liquids e.g. towards improvement of flame resistance of wood, are reported in the subject literature), investigating the degree of modification of fillers' surface and the surface layer of rubber, as well as the morphology of filled vulcanizates.

11

Problemy związane z użytkowaniem form wulkanizacyjnych

Niciński K., Bieliński D.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2010

|

[R.] 16, nr 4

175-178

PL

Podczas produkcji wyrobów gumowych na powierzchni gniazd i innych elementach formy tworzy się nalot składający się m.in. z produktów degradacji mieszanki oraz produktów korozji. Proces ten jest bardzo istotny w przetwórstwie mieszanek gumowych, ponieważ negatywnie wpływa na wygląd i stabilność wymiarów wytłaczanych części, jak również zwiększa koszty produkcji. W artykule omówione zostaną sposoby przeciwdziałania powstawaniu zanieczyszczeń i wydłużenia czasu pracy form wulkanizacyjnych oraz metody ich czyszczenia.

12

Mikrostruktura kompozytów silikonowych po ceramizacji

Pędzich Z., Bieliński D.

Kompozyty

|

2010

|

R. 10, nr 3

249-254

PL

Opisano różnice mikrostrukturalne powstające po ceramizacji komercyjnych kompozytów silikonowych stosowanych na ognioodporne pokrycia przewodów elektrycznych. Z punktu widzenia zastosowania tych materiałów bardzo istotne jest, aby powstająca w trakcie degradacji polimerowego składnika warstwa ceramiczna była w stanie zapewnić odpowiednią wytrzymałość osłony oraz jej integralność (ciągłość). Zbadano mikrostruktury powstające w trakcie ceramizacji kompozytów w zakresie wartości temperatury 600-1050°C oraz oszacowano wytrzymałość tworzyw po ceramizacji.

EN

The paper describes microstructural differences created during ceramization of commercially manufactured silicone composites used for fire resistant shields of electrical cables. From application point of view is crucial that degradation of polymer component has to result in the creation of ceramic layer, which could prevent adequate strength and integrity of cable shield. Microstructures of the composites subjected to ceramization in the temperature range 600-1050°C were determined, as well as strength of the ceramized materials estimated. It was recognized that the way of polymer decomposition, determined the porosity of ceramized structure. The lowest porosity after ceramization at 600 and 800°C showed polymer with the higher temperature of decomposition temperature. Microstructural observations confirmed differences came from the different mineral composition of investigated materials. Porosity in all investigated samples evolved in different way with the increase of ceramization temperature. Analyses showed that in samples A and B porosity has changed significantly after firing at 1050°C. The total porosity was reduced about 50% when compared with porosity after firing at 600°C. Porosity in sample E was much more stable with temperature, and contrary to A and B, at the highest firing temperature the total volume of open porosity was increased. Results of performed investigations indicate that the suitable ceramized layer could be achieving by a few methods (different composition of the material). Performed experiments suggest that the range of temperature of 600-800°C is decisive for the integrity of ceramized material. At this range the ultimate degradation of polymer component takes place and ceramic phases present in the composite are not bounded so fast. In composites with increased polymer matrix degradation temperature, the microstructure of ceramized structure shows the lowest porosity and the highest strength what is profitable for application of such materials.

13

Właściwości tribologiczne kompozytów kauczuku butadienowo--akrylonitrylowego zawierających nanorurki węglowe

Bieliński D., Dobrowolski O., Lesiakowski R.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

21-28

PL

Zbadano wpływ dodatku nanorurek węglowych na właściwości tribologiczne kompozytów elastomerowych. Zostały one sporządzone z kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR), napełnionego wielościennymi nanorurkami węglowymi (MWCNT) w ilości 1–5 cz. wag./100 cz. wag. NBR i usieciowane siarkowym zespołem sieciującym. Nanorurki węglowe poddawano dodatkowej modyfikacji w plazmie niskotemperaturowej z metanu. Strukturę MWCNT obserwowano z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM), natomiast mikromorfologię kompozytów badano za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Charakterystyki tribologiczne oraz zużycie materiałów oznaczano, używając tribometru o skojarzeniu ciernym typu rolka–klocek.

EN

The influence of carbon nanotubes addition on tribological properties of elastomer composites was studied. Butadiene-acrylonitrile rubber (NBR) composites containing 1-5 phr of multiwall carbon nanotubes (MWCNT) and cured with a sulphur system were the object of investigations. Carbon nanotubes were additionally subjected to low-temperature methane plasma treatment. MWCNT structure was observed with scanning electron microscopy (SEM), whereas atomic force microscopy (AFM) was applied for the analysis of composite micro-morphology. Tribological characteristics and abrasion of materials were determined with a roll-on-block tribometer.

14

Tribochemiczna modyfikacja warstwy wierzchniej przeciwpróbki ze stopu magnezu AZ 31 współpracującej z elastomerem zawierającym siarkę i chlor

Siciński M., Bieliński D., Grams J.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

225-232

PL

Badano stopień modyfikacji warstwy wierzchniej stopu magnezu (AZ 31) w wyniku tarcia względem: chlorosulfonowanego polietylenu, plastyfikowanego polichlorku winylu, ebonitu, siarkowego wulkanizatu kauczuku butadienowo-styrenowego, polisulfonu i kauczuku polisiarczkowego. Metodą TOF – SIMS stwierdzono modyfikację warstwy wierzchniej przeciwpróbki metalowej zachodzącą w wyniku transferu jonów S– , Cl- oraz fragmentów łańcuchów polimerowych zawierających te jony. Metodą konfokalnej mikroskopii Ramana udało się jedynie zaobserwować tlenki oraz niezidentyfikowane związki węgla i wodoru. Przedstawiono wpływ modyfikacji tribochemicznej na charakterystyki tribologiczne badanych węzłów polimer–metal.

EN

The degree of surface modification of AZ magnesium alloy after extensive friction against chlorosulfonated polyethylene, plastified poly(vinyl chloride), ebonite, sulphur vulcanizate of styrene-butadiene rubber, polysulphone and polysulphuric rubber, has been studied. TOF – SIMS spectra confirmed the transfer of S-, Cl- and macromolecular chain fragments containing these ions to the surface layer of metal counterface; whereas, confocal Raman microscopy was able to reveal only some oxides and an unidentified hydrocarbon species. The influence of tribochemical modification on the tribological characteristics of polymer – metal friction pairs is presented.

15

Stanowiskowe badania porównawcze okładzin hamulcowych ze spoiwem polimerowym nowej generacji

Bieliński D., Dobrowolski O., Dul J., Pruba P., Michalska K.

Tribologia

|

2009

|

nr 2

11-19

PL

Obiekt badań stanowiły prototypowe okładziny hamulcowe ze zmodyfikowanym spoiwem polimerowym. Idea modyfikacji polegała na uelastycznieniu żywicy fenolowo-formaldehydowej za pomocą dodatku 5–30% wag. elastomerów, wprowadzanych do niej na drodze tribochemicznej. Kompozyty żywiczne zawierały kauczuk butadienowo-akrylo-nitrylowy (konwencjonalny bądź uwodorniony), akrylowy, chloroprenowy, silikonowy lub polisilseskwioksany (POSS) z funkcjonalnymi grupami metylowymi bądź fenylowymi. Badania stanowiskowe mechanizmu hamulcowego kół przednich samochodu FIAT "Seicento", wyposażonego w klocki z nowym spoiwem polimerowym, przeprowadzono na stanowisku bezwładnościowym w Laboratorium Badań Hamulców PIMOT, wykonując próby skuteczności hamowania "na zimno" oraz badania czułości na prędkość według p. 3 Regulaminu EKG ONZ nr 90. Uzyskane wyniki porównano do oryginalnych zespołów okładziny hamulcowej Ferit I/D 458 FG oraz Fers-TC. Dodatkowo oznaczono właściwości cierne okładzin (tzw. próba Kraussa), według p. 8 Regulaminu EKG ONZ nr 90.

EN

Prototype friction brakes with lining made of modified resin bonding were the subject of the studies. The idea of polymer modification in a tribochemical way, leading to a decrease of its toughness, resulted in grafting of 5-30 wt. % of elastomer. Resin composites: The following elastomers were tried as modifiers: butadiene-acrylonitrile rubber (conventional Or hydrogenated), acrylic rubber, chloroprene rubber, silicone rubber or polysilsesquioxanes (POSS) with methyl or phenyl functional groups. Bench tests on front axle braking system of FIAT "Seicento" having brake blocks containing new polymer bonding, were run on an inert mass stand at Braking System Laboratory of Automotive Industry Institute (PIMOT). Efficiency of braking under "cold conditions" as well as its speed sensitivity, according to p. 3 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were tested. The results obtained were compared to commercial brake blocks: Ferit I/D 458 FG and Fers-TC, used as references. Tribological properties of the blocks were tested using the Krauss test, according to p. 8 of the Regulation EKG ONZ no. 90 were additionally determined.

16

Elastomerowe uszczelnienia wargowe o zmniejszonym oporze tarcia

Gawliński M., Bieliński D., Romanik G.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2008

|

Z. 10, Vol. 1

215-218

PL

W referacie przedstawiono wstępne wyniki badania elastomerowych uszczelnień wargowych poddanych napromieniowaniu jonami helu. Stwierdzono zmniejszenie oporu tarcia co najmniej o 15% w porównaniu z oporem tarcia uszczelnień niemodyfikowanych.

EN

Paper presents preliminary results of investigations of the modified oil lip seals by means of helium ionization. It was found that power consumption of modified seals was by 15% smaller than that of unmodified seals.

17

Zastosowanie analizy termicznej i termowizji w badaniach materiałów okładzin hamulcowych

Dobrowolski O., Bieliński D., Dul J., Mandryk R., Nyszko G.

Tribologia

|

2008

|

nr 2

145-152

PL

Dokonano oceny wpływu modyfikacji nowolakowej żywicy fenolowo--formaldehydowej za pomocą różnego rodzaju elastomerów na jej właściwości termiczne oraz charakterystykę tribologiczną, szybkość nagrzewania i efektywność odprowadzania ciepła ze strefy tarcia przez kompozyty cierne sporządzone na modyfikowanej osnowie. Stwierdzono, że dodatek kauczuku generalnie nie pogarsza odporności termicznej żywicy. Ma jednak wpływ na morfologię i właściwości kompozytu. Najlepsze charakterystyki eksploatacyjne uzyskano w przypadku żywicy modyfikowanej kauczukiem butadienowo-akrylonitrylowym (NBR) i jego karboksyłowanym analogiem (XNBR). W tym przypadku osnowa polimerowa jest materiałem jednofazowym, o podwyższonej odporności termicznej i wytrzymałości mechanicznej w warunkach dynamicznych, generującym najmniej ciepła wewnątrz materiału w trakcie tarcia.

EN

The influence of the modification of phenol - formaldehyde resin (FF) by the incorporation of various elastomers on its thermal properties and tribological characteristics, heating rate and the efficiency of heat transfer from the friction zone by break pads made of FF composites, has been evaluated. The addition of elastomer generally does not deteriorate thermal stability of a resin. However, it influences morphology and the properties of a composite. The best exploitation characteristics were obtained for FF modified by acrylonitrile - butadiene rubber (NBR) or its carboxylated analogue (XNBR). In these cases the polymer matrix represents the monophase structure of improved thermal stability and mechanical strength under dynamic conditions, which generates the lowest amount of heat in break pad material during friction.

18

Modyfikacja warstwy wierzchniej przeciwpróbki żelaznej współpracującej z polimerem zawierającym siarkę

Siciński M., Bieliński D., Grams J., Wiatrowski M.

Tribologia

|

2008

|

nr 4

69-76

PL

Badano stopień modyfikacji warstwy wierzchniej żelaza Armco w wyniku tarcia względem: ebonitu, siarkowego wulkanizatu kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR), polisulfonu oraz kauczuku polisiarczkowego. Metody: TOF - SIMS oraz konfokalna mikroskopia Ramana zgodnie potwierdziły obecność siarczku żelaza w warstwie wierzchniej przeciwpróbki metalowej w przypadku kontaktu tribologicznego z wulkanizatem SBR oraz kauczukiem polisiarczkowym. W przypadku kontaktu żelazo--ebonit potwierdzono obecność znacznej ilości FeS na powierzchni przeciwpróbki jedynie techniką TOF - SIMS; metodą konfokalnej spektroskopii Ramana stwierdzono jedynie obecność tlenków oraz niezidentyfikowanych związków węgla i wodoru. W przypadku modyfikacji ebonitem, wulkanizatem SBR oraz kauczukiem polisiarczkowym, odnotowano poprawę charakterystyki tribologicznej węzła. Powierzchnia żelaza poddana tarciu polisulfonem szybko ulegała zużyciu ściernemu, czemu towarzyszyło pogorszenie charakterystyk tribologicznych. W tym przypadku na powierzchni przeciwpróbki zaobserwowano jedynie śladowe ilości FeS (TOF - SIMS). Powiązano stopień modyfikacji powierzchni żelaza i jego wpływ na tarcie względem polimeru z obecnością i ilością siarki w strukturze materiału polimerowego.

EN

The degree of surface layer modification of Armco iron due to friction against ebonite, sulphur vulcanite of styrene-butadiene rubber (SBR), polysulphone or polysulphide rubber, has been studied. TOF-SIMS and confocal Raman Microscopy both confirmed on the presence of iron sulphide in the surface layer of metal counterface after friction against SBR and polysulphide rubber. In the case of ebonite, significant amount of FeS in the metal was detected only by TOF-SIMS; Raman spectroscopy indicated only the presence of oxides and an unidentified material containing carbon and hydrogen. Tribological modification by ebonite, SBR and polysulphide rubber resulted in the improvement of frictional characteristics of the metal-polymer pair. The surface of the iron abrasion due to friction against the polysulphone was accompanied by the increase of friction. In this case, only traces of FeS were observed in metal (TOF-SIMS). The degree of the modification of the surface layer of iron and its influence on friction against the polymer have been explained by amount and presence of sulphur in the structure of polymer material.

19

Zastosowanie termowizji w badaniach tribologicznych materiałów polimerowych

Bieliński D., Dobrowolski O., Nyszko G.

Tribologia

|

2007

|

nr 2

43-53

PL

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań dotyczące zastosowania kamery termowizyjnej do oceny rozkładu temperatury w węźle ciernym, w którym jednym z elementów jest materiał polimerowy. Jako obiekty wybrano kompozyty cierne okładzin hamulcowych i gumę na bieżniki opon samochodowych. Przeanalizowano wpływ matrycy polimerowej kompozytów oraz rodzaju sadzy użytej jako napełniacza w gumie na temperaturę w warstwie wierzchniej oraz jej rozkład w głąb od powierzchni kontaktu dla badanych materiałów. Stwierdzono istotne różnice pomiędzy kompozytem ciernym, który nagrzewa się od powierzchni, a gumą, w której temperatura narasta w wyniku deformacji wewnętrznych. Analiza termowizyjna, w powiązaniu z badaniami tribologicznymi, umożliwia optymalizację składu materiałów polimerowych z punktu widzenia ich eksploatacji.

EN

The paper demonstrates the results of preliminary studies on the application of thermovision camera for estimation of temperature distribution in the friction pair containing a polymer material. Friction composites for braking pads and rubber used for tyre treads have been chosen as the objects of investigations. The influence of polymer matrix in the case of composites and the kind of carbon black used as a filler in rubber on temperature in the surface layer as well as its distribution from the contact surface to the bulk of material, has been analyzed. Significant difference between friction composite, which warms up from the surface, and rubber, which temperature increases due to internal deformations, has been detected. Thermovision analysis, together with tribological investigations, makes possible compositional optimization of polymer materials from their exploitation point of view.

20

Modyfikacja kauczuku butadienowo-styrenowego polimetylosiloksanami. Cz. II. Układy napełnione krzemionką

Bieliński D., Głąb P., Chruściel J.

Polimery

|

2007

|

T. 52, nr 4

268-273

PL

Zbadano wpływ kilku modyfikatorów z grupy polimetylowodorosiloksanów (PMHS) na morfologię i niektóre właściwości wulkanizatów kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR) napełnionego krzemionką. Kinetyka sieciowania kauczuku ulega zmianie w wyniku blokowania przez cząsteczki reaktywnego modyfikatora centrów aktywnych na powierzchni krzemionki. Gęstość usieciowania wulkanizatów wzrasta wraz ze zwiększeniem reaktywności zastosowanego modyfikatora, wyrażonej stosunkiem ilości merów metylowodorosiloksanowych (DH) do merów dimetylosiloksanowych (D) w jego cząsteczce. Wyniki badań stopnia zdyspergowania napełniacza w matrycy kauczukowej korelują z rezultatami oceny charakterystyki mechanicznej wulkanizatów. Mianowicie, lepsze zdyspergowanie krzemionki powoduje wyraźny wzrost wytrzymałości gumy na rozciąganie, w połączeniu z jedynie nieznacznym zmniejszeniem wydłużenia względnego przy zerwaniu. Badane PMHS spełniają zatem w napełnionym SBR podwójną rolę: dyspergatora i koagenta sieciowania. Stwierdzono ponadto migrację modyfikatorów na powierzchnię gumy, co powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia materiału. Zaobserwowano, że efekt ten jest tym większy, im mniejszą reaktywność wykazuje zastosowany modyfikator; przedstawiono interpretację tego zjawiska.

EN

The effects of several modifiers, from the group of polymethylhydrosiloxanes (PMHS, Table 1), on the morphology and selected properties of styrene-butadiene rubber (SBR) vulcanizates filled with silica (Table 2) were studied. The kinetics of rubber crosslinking changes as a result of blocking of active centers on the silica surface by the particles of reactive modifier (Table 3). Crosslinking density of vulcanizate increases with an increase in reactivity of modifier used, expressed as a ratio of the amounts of methylhydrosiloxane mers (DH) and dimethylsiloxane ones (D) in its particle (Table 4). The results of investigations of degree of filler dispersion in the rubber matrix (Fig. 1 a-e) correspond with the results of an estimation of vulcanizates’ mechanical characteristics (Table 5). Namely, better silica dispersion causes clear increase in rubber tensile strength with just slight decrease in relative elongation at break. So PMHS investigated play a double role in the filled SBR as dispersants and crosslinking co-agents. Migration of modifiers to the rubber surface, causing decrease in friction factor (Fig. 2), was also found. This effect is the greater the lower reactivity of modifier used. An interpretation of this phenomenon is presented.