Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ocena odporności radiacyjnej tworzyw polimerowych z wykorzystanie GC

Głuszewski Wojciech

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 3

223--226

PL

Skutki spowodowane promieniowaniem jonizującym idą najdalej ze wszystkich przemian polimerów wywołanych czynnikami zewnętrznymi (poza destrukcją termiczną). Pierwotne zjawiska zachodzą z małą energią aktywacji, jednak wtórne procesy, zwłaszcza te na powierzchni, wykazują silną zależność od temperatury. Wydajności wydzielania wodoru (H2) i pochłaniania tlenu (O2) są wygodnymi parametrami oceny radiacyjnej odporności węglowodorowych polimerów. Objętość radiolitycznego wodoru jest proporcjonalna do liczby wolnych rodników. Te reaktywne indywidua determinują wtórne zjawiska: oksydegradacji, sieciowania i tworzenia wiązań podwójnych. Przy zastosowaniu chromatografii gazowej (GC) można jednocześnie oznaczać zawartość wodoru i tlenu. Na jednym chromatogramie uzyskujemy informacje na temat wydajności tworzenia się makrorodników oraz wtórnego postradiacyjnego utleniania. W artykule przedstawiono wyniki badań radiolizy polimerów z wykorzystaniem kolumny pakowanej, detektora cieplnoprzewodnościowego oraz akceleratorów elektronów (EB) i źródeł promieniowania gamma (ɣ). Jako przykłady wybrano dwa wydawałoby się podobne polimery: polietylen i polipropylen. Polietylen łatwo sieciuje i poprawia właściwości użytkowe, natomiast polipropylen ze względu na przestrzenną zawadę grupy metylowej praktycznie nie tworzy w atmosferze powietrza wiązań poprzecznych i łatwo się utlenia w procesie łańcuchowym. Wspomniano także o badaniach biodegradowalnych pianek na bazie PLA i PCL. Zaproponowana metodologia badań radiolizy polimerów może być pożyteczna na wstępnym etapie prac zarówno przy doborze tworzyw sztucznych pod kątem sterylizacji radiacyjnej wyrobów medycznych, jak również celowej korzystnej modyfikacji użytkowych parametrów materiałów (np. przyśpieszonej wchłanialności).

EN

The effects caused by ionizing radiation go the farthest from all the changes in polymers caused by external factors (except for thermal destruction). Primary phenomena occur with low activation energy, however secondary processes, especially those on the surface, show a strong dependence on temperature. The hydrogen evolution (H2) and oxygen (O2) uptake efficiencies are convenient parameters for assessing the radiation resistance of hydrocarbon polymers. The volume of radiolytic hydrogen is proportional to the number of free radicals. These reactive individuals determine the secondary phenomena: oxidation, cross-linking and double bond formation. With gas chromatography (GC), the hydrogen and oxygen levels can be determined simultaneously. In one chromatogram, we obtain information on the efficiency of macro-radical formation and secondary post-radiation oxidation. The article presents the results of polymer radiolysis studies with the use of a packed column, thermal conductivity detector, electron accelerators (EB) and gamma radiation sources (ɣ). Two apparently similar polymers were selected as examples: polyethylene and polypropylene. Polyethylene easily cross-links and improves the functional properties, while polypropylene, due to the spatial hindrance of the methyl group, practically does not form cross-links in the air atmosphere and is easily oxidized in the chain process. Mention was also made of the research on biodegradable foams based on PLA and PCL. The proposed methodology of polymer radiolysis research may be useful at the initial stage of work, both in the selection of plastics for radiation sterilization of medical devices as well as favorable modification of the functional parameters of materials (e.g. accelerated absorption).

2

Sclerometric and Tribological Properties of Polytetrafluoroethylene with 40% Bronze Content Formed by Electron Beam Irradiation

Barylski Adrian, Aniołek Krzysztof, Kaptacz Sławomir

Tribologia

|

2019

|

nr 3

13--17

EN

The paper focuses on the improvement of sclerometric and tribological properties of polytetrafluoroethylene (PTFE) with 40% bronze content implied by irradiation with an electron beam of 10 MeV and a power of 10 kW, in a dose of 26–156 kGy. The results of the study confirm that radiation modification of the PTFE-bronze composite causes structural changes induced by breaking of bonds in long PTFE chains and the branching of the polymer structure. As a result, an increase in such properties as the wear resistance ratio, Wβ, is observed. In addition, sclerometric tests have shown that, with an increase of the absorbed radiation dose, the groove-to-elevation area ratio changes during scratching, which indicates a change in the micromechanism of wear, i.e. the material undergoes ploughing. From the operating point of view, the most important were tribological tests, which were carried out on a pin-on-disc test stand (T-01). The tests showed a nearly fourfold reduction in wear at a load of 20 N and more than a threefold reduction at 40 N. Controlled radiation modification leads to improved properties of the PTFE-bronze composite, which may result in a wider range of its applications.

PL

W pracy skoncentrowano uwagę na poprawie właściwości sklerometrycznych i tribologicznych politetrafluoroetylenu z 40% zawartością brązu implikowanych przez napromieniowanie strumieniem elektronów o energii wiązki 10 MeV i mocy 10 kW oraz dawce 26–156 kGy. Wyniki badań potwierdzają, że modyfikacja radiacyjna, jakiej poddany został kompozyt PTFE–brąz, powoduje zmiany strukturalne wywołane zrywaniem wiązań w długich łańcuchach PTFE oraz rozgałęzianiem się struktury polimeru. W konsekwencji obserwuje się wzrost takich właściwości jak wskaźnik odporności na zużycie Wβ. Badania sklerometryczne wykazały ponadto, że wraz ze wzrostem pochłoniętej dawki promieniowania zmienia się stosunek powierzchni wyżłobienia i wypiętrzenia podczas zarysowania, co świadczy o zmianie mikromechanizmu zużycia – materiał ulega bruzdowaniu. Z punktu widzenia eksploatacyjnego najważniejsze było przeprowadzenie badań tribologicznych, które wykonano na stanowisku trzpień–tarcza (T-01). Badania wykazały blisko 4-krotne ograniczenie zużycia przy zastosowaniu obciążenia 20 N oraz ponad 3-krotne przy zwiększeniu obciążenia do 40 N. Kontrolowana modyfikacja radiacyjna prowadzi do poprawy właściwości kompozytu PTFE–brąz, co może prowadzić do poszerzenia spektrum jego zastosowań.

3

Thermal, mechanical, and tribological properties of PTFE composite with 20% graphite content irradiated with an electron beam

Barylski A., Kaptacz S., Skoneczny W., Kupka M., Aniołek K.

Tribologia

|

2017

|

nr 4

17--20

EN

The paper investigated the effect of irradiation with an electron beam of energy 10 MeV in doses of 26–156 kGy on polytetrafluoroethylene with a 20% graphite additive. The tests have shown that changes in thermal properties of the composite (heat of crystallization, melting point, and degree of crystallinity) directly affected mechanical properties and contributed to the significant improvement of tribological properties. Tribological tests were performed on a pin-on-disc (T-01) test stand and counter-specimens were made of 1H18N9T steel. The load applied in the friction pair was 1 and 2 MPa (20 and 40 N). A nearly fourfold reduction in linear wear compared to the initial state for a load of 1 MPa has been shown. On the other hand, a more than 20-fold decrease in wear was found during tribological tests when the load was increased to 2 MPa. The most advantageous results were obtained for specimens irradiated with a dose of 104 kGy, and irradiation with a higher dose led to the degradation of the polymer and caused its wear to increase again. The obtained results hold promise for a significant improvement of the operational life of friction couples that do not require lubrication used, for example, in air compressors and engines, and for the possible application of thus modified polymers in nuclear and space industries.

PL

W artykule zbadano wpływ napromieniowania strumieniem elektronów o energii 10 MeV i dawkach 26–156 kGy na politetrafluoroetylen z 20% dodatkiem grafitu. Badania wykazały, że zmiany właściwości termicznych kompozytu (ciepło krystalizacji, temperatura topnienia, stopień krystaliczności) miały bezpośredni wpływ na właściwości mechaniczne oraz znaczną poprawę właściwości tribologicznych. Badania tribologiczne przeprowadzono na stanowisku trzpień-tarcza (T-01) przeciwpróbki wykonano ze stali 1H18N9T. Nacisk w węźle tarcia wynosił 1 i 2 MPa (20 i 40 N). Wykazano blisko 4-krotne ograniczenie zużycia liniowego w porównaniu do stanu wyjściowego dla nacisku 1 MPa. Przy zwiększeniu nacisku do 2 MPa podczas badań tribologicznych stwierdzono natomiast ponad 20-krotne zmniejszenie zużycia. Najkorzystniejsze wyniki uzyskano dla próbek napromieniowanych dawką 104 kGy; napromieniowanie większą dawką prowadziło do degradacji polimeru i ponownego wzrostu zużycia. Otrzymane wyniki rokują na znaczną poprawę trwałości eksploatacyjnej węzłów tarcia niewymagających smarowania stosowanych np. w sprężarkach powietrza, silnikach, a także możliwość zastosowania tak zmodyfikowanych polimerów w przemyśle jądrowym oraz kosmicznym.

4

Wpływ wzrostu gęstości usieciowania na właściwości mechaniczne i tribologiczne polimeru GUR 1050 dla endoprotezoplastyki kształtowanego przez napromieniowanie i odkształcenie plastyczne

Barylski A., Maszybrocka J.

Tribologia

|

2014

|

nr 2

9--17

PL

W celu zwiększenia odporności polietylenu GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne przeprowadzono modyfikację radiacyjną z późniejszym odkształceniem plastycznym. Stosowano napromieniowanie elektronami o dawce 26-156 kGy i odkształcenie plastyczne o wartości ef= 0,2. Ze wzrostem dawki napromieniowania odnotowano znaczne zwiększenie gęstości usieciowania polimeru. Stwierdzono równocześnie, że występuje ścisły związek pomiędzy gęstością usieciowania a właściwościami mechanicznymi i tribologicznymi badanego polimeru. Potwierdzenie stanowi mniejsza wartość zużycia tribologicznego GUR 1050. Testy tribologiczne przeprowadzone na testerach T-05 i T-01 dowodzą, że wzrost gęstości usieciowania po napromieniowaniu strumieniem elektronów i po odkształceniu plastycznym polimeru powoduje 13-krotne obniżenie intensywności zużycia liniowego i 6-krotne obniżenie intensywności zużycia masowego w stosunku do polietylenów niemodyfikowanych. Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności stosowanej technologii kształtowania polimeru, która rokuje możliwość wydłużenia czasu użytkowania panewek endoprotez.

EN

Radiation modification with subsequent plastic deformation was conducted in order to increase the resistance of GUR 1050 polymer to plastic deformation and wear. Electron irradiation of 26-156 kGy dose and plastic deformation of the value of ef = 0.2 was applied. It was determined that the crosslink density increase along with the increase of the dose of radiation. It was also found that there is a close relationship between the crosslink density and the mechanical and tribological properties. Tribological tests conducted on the T-05 and T-01 testers have shown that the increase of crosslink density after electron beam irradiation and subsequent plastic deformation result in a 13-fold reduction in linear wear and a 6-fold reduction mass wear as compared to unmodified polyethylenes. The obtained results demonstrate the effectiveness of the technology used for the modification the polymer, which promises the possibility of extending the lifetime of endoprosthesis cups.

5

The influence of radiation modification on tribological properties of T5W, T7W plastics used in kinematics systems

Bara M.

Tribologia

|

2013

|

nr 4

9--15

EN

T5W and T7W plastics are a composite with a PTFE matrix and a prepared carbon powder as a dispersive phase. Due to the low friction coefficient value, these plastics are often used as a guide ring in the pneumatic and hydraulic piston–cylinder systems and the shock absorbers. This work attempts to increase wear resistant of plastics through the application of radiation modification. The plastics were associated with oxide layers obtained on the EN AW-5251 aluminium alloy via an electrochemical method route. Tribological tests were conducted on the T-17 tester in technically dry conditions.

PL

Tworzywa T5W i T7W to kompozyty wytworzone na osnowie PTFE z fazą dyspersyjną w postaci proszku węgla preparowanego, używane do produkcji pierścieni prowadzących stosowanych w siłownikach pneumatycznych. Autor pracy podjął próbę zwiększenia odporności na zużycie tworzyw T5W, T7W stosowanych w układach tłok–cylinder, poprzez zastosowanie modyfikacji radiacyjnej. W pracy próbki z tworzywa zostały poddane kilkukrotnemu napromieniowaniu strumieniem elektronów, w dawce po 26 kGy. Tworzywa skojarzono z warstwami tlenkowymi stosowanymi na pokrycia wewnętrznych gładzi cylindrów niesmarowanych siłowników pneumatycznych. Warstwy tlenkowe wytworzono na podłożu stopu aluminium EN AW-5251 w procesie elektrochemicznego utleniania metodą stałoprądową. Badania tribologiczne przeprowadzono na testerze T-17. Tester przeznaczony jest do badań materiałów współpracujących ślizgowo w ruchu posuwisto-zwrotnym. Testy tribologiczne przeprowadzono w warunkach tarcia technicznie suchego, na drodze tarcia 50 km, ze wstępnym etapem 15 km docierania, stosując obciążenie 1 MPa oraz średnią prędkość ślizgania 0,2 m/s. Na podstawie danych otrzymanych w wyniku przeprowadzonego testu tribologicznego określono wpływ zastosowanej modyfikacji na intensywność zużywania badanych tworzyw oraz wartość współczynnika tarcia pary ślizgowej. Z analizy badań wynika, że przeprowadzenie modyfikacji radiacyjnej w dawce do 52 kGy dla tworzywa T5W oraz do 78 kGy dla tworzywa T7W wywołuje korzystne dla zastosowań tribologicznych zmiany w strukturze tych tworzyw. Nagłe obniżenie odporności zużyciowej tworzyw w wyniku zastosowania większych dawek promieniowania może być efektem degradacji struktury tworzywa.

6

Wpływ modyfikacji radiacyjnej i termicznej na właściwości funkcjonalne polietylenu

Maszybrocka J., Cybo J., Barylski A., Czaja P.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

167-173

PL

W pracy przedstawiono metodę poprawy trwałości eksploatacyjnej UHMWPE przy jednoczesnym zapewnieniu wysokiej odporności oksydacyjnej polimeru. Materiał wyjściowy GUR 1050 (Poli Hi Solidur Medi TECH) został poddany sekwencyjnemu procesowi, który składał się z etapu modyfikacji radiacyjnej oraz obróbki termicznej. Ocenę skuteczności zastosowanej metody przeprowadzono za pomocą badań mikromechanicznych oraz testów tribologicznych na testerze T-01 (polimer/stop Vitalium). Stwierdzono nieznaczne zmniejszenie się charakterystyk mikromechanicznych (twardość i moduł Younga) wariantów poddanych sekwencyjnemu procesowi modyfikacji w stosunku do tylko napromieniowanych. Wyniki testów tribologicznych wykazują jednak wzrost odporności na zużycie w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym i jej niezmienioną wartość w stosunku do polimeru napromieniowanego.

EN

This paper presents a method of improving the operational durability of UHMWPE, while ensuring high oxidation resistance of the polymer. The initial material, GUR 1050 (Poly Hi Solidur Medi TECH), underwent a sequential process consisting of a stage of modification through radiation, and a stage of thermal processing. The assessment of the effectiveness of the applied method was performed using micromechanical examination and tribological tests using a T-01 (polymer/Vitalium alloy) tester. It was found that there was a slight decrease in the micromechanical characteristics (hardness and Young's modulus) for the variants subjected to the sequential modification process compared to the variants only irradiated. However, the tribological test results show an increase in resistance to wear compared to unmodified material, and unchanged resistance to wear compared to the irradiated polymer.

7

Wpływ modyfikacji przez odkształcenie i napromieniowanie elektronami na podwyższenie właściwości funkcjonalnych biopolimerów GUR1020 i GUR1050

Barylski A., Maszybrocka J., Cybo J., Czaja P.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

29-34

PL

Polietylen GUR1020 i GUR1050, przeznaczony do wytwarzania panewek endoprotez, poddano kształtowaniu metodą ściskania jednoosiowego (do wartości odkształcenia plastycznego ef = 0,2) i sieciowania radiacyjnego (za pomocą wiązki elektronów). Zastosowana sekwencja oddziaływań kształtujących polimery zakładała (przy zachowaniu niewielkiej wartości deformacji ef) brak efektu steksturowania fazy krystalicznej, ale nieznaczną orientację fazy lamelarnej w strukturze i wzmocnienie – przez wywołany stan naprężeń – skutków morfologicznych modyfikacji radiacyjnej. Celem zastosowanej metody było znaczne zmniejszenie zużycia tribologicznego polimerów zarówno w stosunku do materiałów wyjściowych, jak i modyfikowanych wyłącznie przez napromieniowanie elektronami. Stwierdzono dla obu materiałów i porównywanych sposobów kształtowania wzrost twardości i modułu sprężystości wraz z dawką napromieniowania. Wykazano, że zmiany zachodzą z różną intensywnością zależną od rodzaju polimerów, które cechują się prawie dwukrotnie różniącym się ciężarem cząsteczkowym. Wyniki testów tribologicznych wykazały 11-krotny wzrost odporności na zużycie (liniowe; tester T-01) w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym. W odniesieniu do materiału poddanego tylko napromieniowaniu elektronami stwierdzono 2,5-3-krotne zmniejszenie zużycia.

EN

GUR1020 and GUR1050 polyethylenes, intended for the production of endoprosthesis cups, were subjected to forming by uniaxial compression (up to the value of plastic deformation ef = 0.2), and radiation cross-linking (by means of an electron beam). A slight orientation of the lamellar phase in the structure as well as strengthening – through the induced state of stresses – of morphological effects of radiation modification, and no texturing effect of the crystalline phase had been assumed for the applied sequence of polymer forming interactions (while maintaining a small deformation value ef). The aim of the applied method was a significant reduction in tribological wear of polymers, both the starting materials and ones modified exclusively by electron irradiation. An increase in hardness and elasticity modulus along with a radiation dose was found for both materials and the compared methods of forming. It was demonstrated that changes occur with varying intensity depending on the type of polymers, which are characterised by an almost two-fold difference between their molecular weight. The results of tribological tests showed an 11-fold increase of wear resistance (linear; tester T-01), compared to the unmodified material. Only a 2.5 to3 fold reduction in wear was found compared to the material subjected to electron irradiation.

8

The evaluation by means of microindentation and sclerometry of changes in properties after electron beam irradiation of polyethylene GUR 1050

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J.

Tribologia

|

2012

|

nr 2

23-29

EN

With the aim to increase the resistance of GUR 1050 polyethylene to plastic deformation and abrasive wear, modification through radiation was applied. Compression tests of up to 300 MPa showed an increase in resistance to permanent deformation. This has been confirmed with microindentation and sclerometry tests. Scratch test indicated a lower tendency of the carved material to chipping than to uplift in all operational deformations. The domination of the micromechanism of the formation of ridges allows the material to retain a small decrease in resistance to wear. The parameters of microtests may be used for the purpose of the evaluation and selection of the polymers used in friction joints in medicine and technology.

PL

W celu podwyższenia odporności polietylenu GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne zastosowano modyfikację radiacyjną. Badania w zakresie naprężeń do 300 MPa wykazały wzrost odporności na deformację trwałą. Potwierdzono to testami mikroindentacyjnymi i sklerometrycznymi. Scratch test wykazał, że w całym zakresie odkształceń eksploatacyjnych występuje mniejsza skłonność do wykruszania materiału wyżłobionego niż do jego plastycznego wypiętrzania. Dominacja mikromechanizmu bruzdowania pozwala zachować niewielki spadek odporności na zużycie. Parametry mikrotestów mogą być wykorzystywane do diagnozowania i selekcji polimerów stosowanych w medycznych oraz technicznych węzłach tarcia.

9

Ocena skuteczności napromieniowania wiązką elektronów w aspekcie podwyższania odporności na zużycie polietylenów GUR 1020 i GUR 1050 stosowanych na panewki endoprotez

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

17-23

PL

W celu zwiększenia odporności polietylenu GUR 1020 i GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne przeprowadzono modyfikację radiacyjną. Stosowano napromieniowanie elektronami o dawce 26-156 kGy. Wraz ze wzrostem dawki napromieniowania odnotowano zwiększenie twardości i modułu sprężystości podłużnej. Stwierdzono również, że GUR 1050 (o ciężarze cząsteczkowym 9,2•106 g/mol) cechuje się 1,86 razy większą odpornością na trwałą deformację. Wskazuje to na ścisły związek właściwości polimerów z ciężarem cząsteczkowym, który dla GUR 1020 wynosi 5•106 g/mol. Potwierdzenie stanowi mniejsza wartość zużycia tribologicznego GUR 1050 niż GUR 1020, która już w stanie wyjściowym polimerów przekracza 20%. Testy tribologiczne przeprowadzone na testerach T-05 i T-01 dowodzą, że napromieniowanie elektronami (6×26 kGy) obu polimerów powoduje 4-krotne zmniejszenie zużycia w stosunku do polietylenów niemodyfikowanych. Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która rokuje możliwość wydłużenia czasu użytkowania panewek endoprotez.

EN

Radiation modification was conducted in order to increase the resistance of GUR 1020 and GUR 1050 polyethylenes to plastic deformation and abrasive wear. Electron irradiation of 26-156 kGy dose was applied. It was determined that the hardness and longitudinal elasticity module increase along with the increase in the dose of radiation. It was also found that GUR 1050 (of a molecular weight of 9.2•106 g / mol) is characterised by a 1.86 times greater resistance to permanent deformation. This indicates a close relationship between the properties of polymers and molecular weight, which for the GUR 1020 is 5•106 g/mol. This is corroborated by a lower value of tribological wear of GUR 1050 compared to GUR 1020, which already exceeds 20% in the initial state of polymers. Tribological tests conducted on the T-05 and T-01 testers have shown that electron irradiation (6x26 kGy) of both polymers result in a four-fold reduction in wear as compared to unmodified polyethylenes. The obtained results demonstrate the effectiveness of radiation modification, which promises the possibility of extending the service life of endoprosthesis cups.

10

Wpływ modyfikacji radiacyjnej elektronami na deformację plastyczną, właściwości mechaniczne oraz zużycie polietylenu GUR 1050, stosowanego na panewki endoprotez

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.

Tribologia

|

2011

|

nr 5

11-20

PL

Odporność polietylenu na zużycie i deformację trwałą wpływa na trwałość polimerowo-metalowych układów kinematycznych. Z myślą o zwiększeniu trwałości zabiegów alloplastyki został wprowadzony polimer GUR 1050 o ciężarze cząsteczkowym 9,2*106 g/mol, który przeznaczony jest zwłaszcza na implanty medyczne. Uzasadnia to celowość oceny odporności tego materiału na zużycie i odkształcenie, a także stwierdzenie, czy jego właściwości użytkowe można podwyższyć poprzez modyfikację radiacyjną. Próbki polimeru wyjściowego (bazowego) napromieniowano elektronami, stosując krotność napromieniowania I = 1–6 dawką 26 kGy. Analiza zmian wartości odkształcenia pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych wykazała wzrost odporności polietylenu na deformację trwałą w wyniku zastosowanego napromieniowania. Poprawa właściwości mechanicznych została potwierdzona badaniami mikroindentacyjnymi. Stwierdzono wzrost twardości i modułu Younga. Efekt ten jest zachowany mimo przeciwnego trendu, który wywołuje rosnący stopień deformacji plastycznej polimeru pod wpływem obciążenia. Badania tribologiczne wykazały znaczący wzrost (ok. 4 razy) odporności na zużycie ścierne polietylenu modyfikowanego radiacyjnie. Znaczne ograniczenie zużycia rokuje dłuższy okres współpracy węzła tarcia, co wydłuży czas użytkowania panewki w ludzkim organizmie. Przedstawione w pracy wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która podwyższa badane właściwości funkcjonalne proporcjonalnie do zastosowanej dawki napromieniowania elektronami.

EN

The resistance of polyethylene to wear and permanent deformation influences the durability of polymer-metal kinematic systems. The recently introduced polyethylene, GUR 1050, of a molecular weight of 9.2 * 106 g/mole is intended especially for medical implants. This justifies the need for evaluating the resistance of this material to wear and deformation and for determining if its functional properties can be improved by radiation modification. Samples of the initial (base) polymer were electron-irradiated with applying an irradiation multiplication factor I = 1–6 and a dose of 26 kGy. An analysis of changes in the deformation value under the influence of operational loads has shown an increase in the polyethylene resistance to permanent deformation as a result of the irradiation applied. The improvement of mechanical properties has been confirmed in micro-indentation tests. An increase in the hardness and Young's modulus was identified. This effect has been preserved despite an opposite trend that causes a growing level of plastic deformation of the polymer under the influence of load. Tribological tests have shown a significant increase (by ca. 4 times) in the resistance to abrasive wear of the polyethylene modified through irradiation. The significant wear reduction prognosticates a longer life of the friction couple, which will prolong the durability of acetabular cups in the human organism. The test results presented in the paper prove the effectiveness of modification through irradiation that enhances the tested functional properties proportionally to the applied dose of electron irradiation.

11

Structure and properties of the heterogeneous multiphase polymer systems based on poly(ethylene terephtalate)

Merijs Meri R., Zicans J., Kalnins M., Maksimov R., Bledzki A.K.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2006

|

Vol. 81, nr 12

273-280

EN

Scientifically grounded development of heterogeneous polymer systems - blends -is one of the most effective and most recognized ways of designing of novel thermoplastic polymer materials. Besides increase in bulk production of polymers, experienced in recent years, significant amount of thermoplastic polymer waste is generated. In EU the annual amount of waste is approaching 30 Mt, in Latvia - 1 Mt [1]. Significant part of packaging waste is prescribed to poly(ethylene terephtalate) (PET), one of the fastest growing thermoplastic resins already since 2000. In spite of this, the rates of plastic packaging recycling are comparatively low. Most of EU countries, including Latvia, are far away from EU aims in packaging recycling [1]. Thus searching for new ways of PET recycling is important.

PL

W pracy wykorzystano kompozyty na bazie PET z dodatkami: poliolefin (PP, HDPE, LDPE), elastomerów (EOC, EPDM). Jako kompatybilizator wykorzystano PPgMA. Mieszaniny sporządzono na dwu-ślimakowej wytłaczarce Haake Rheomex PTW 25/32. Określono właściwości mechaniczne, termiczne oraz reologiczne.

12

Wpływ dawki promieniowania elektronowego na zwilżalność i swobodną energię powierzchniową folii poli(tereftalanu etylenu)

Żenkiewicz M.

Polimery

|

2004

|

T. 49, nr 2

94-100

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu dawki promieniowania elektronowego (dawki do 500 kGy) generowanego w liniowym akceleratorze wysokonapięciowym, na kąt zwilżania i swobodną energię powierzchniową folii PET. Jako ciecze pomiarowe zastosowano wodę, glicerynę, formamid, dijodometan i alfa-bromonaftalen oraz ich zestawy dwu- i trójskładnikowe, a obliczenia wykonano metodami Owensa-Wendta i van Ossa-Chaudhury'ego-Gooda, wykorzystując w tym celu wyniki pomiarów kąta zwilżania różnymi zestawami cieczy pomiarowych. Wykonano także testy zwilżalności badanych próbek. Stwierdzono, że przebiegi zmian kąta zwilżania, malejącego wraz ze wzrostem dawki promieniowania, są podobne w przypadku wszystkich zastosowanych cieczy pomiarowych z tym, że występują między nimi istotne różnice ilościowe. Największe zmiany wartości tego kąta zaobserwowano w zakresie dawek do 50 kGy. Wyniki badań swobodnej energii powierzchniowej wykonanych każdą z metod, a także tą samą metodą, ale na podstawie kąta zwilżania cieczami z poszczególnych zestawów pomiarowych, różnią się na ogół w całym zakresie stosowanych dawek. Dlatego swobodna energia powierzchniowa nie może być przyjmowana jako bezwzględna miara stanu termodynamicznego warstwy wierzchniej folii PET modyfikowanej radiacyjnie, a jej wartości można porównywać jedynie wówczas, gdy są one określone tą samą metodą i za pomocą tych samych cieczy pomiarowych lub wzorcowych.

EN

Results of investigation of the effect of electron radiation dose (up to 500 kGy), generated in linear high voltage accelerator, on the contact angle and surface free energy of poly(ethylene terephthalate) (PET) film were presented. Water, glycerin, formamide, diiodomethane, alpha-bromonaphthalene as well as their two- or three-component systems were used as measurement liquids. Calculations were done according to Owens-Wendt's or van Oss-Chaudhury-Good's methods, using the results of contact angle measurements. Tests of wettability of samples investigated have been also done. It was found that the courses of changes of contact angle, decreasing with an increase in radiation dose, were similar for all measurement liquids used although significant quantitative differences appeared (Fig. 1, Table 4). The largest changes of contact angle values were observed for radiation doses up to 50 kGy. Surface free energy results, obtained by each method or on the basis of the contact angle with liquids from particular measurements systems used in the same method, differed in general in the whole range of doses used (Figs. 2-6, Tables 5-8). For this reason surface free energy can not be treated as absolute measure of thermodynamic state of surface layer of radiation modified PET film. Its values can be compared only in the case when they are determined by the same method and with the same measurement liquids (or standard ones) using.

13

Właściwości reologiczne styrenowych elastomerów termoplastycznych modyfikowanych radiacyjnie

Żuchowska D., Meissner W., Steller R.

Polimery

|

2003

|

T. 48, nr 9

620-626

PL

Właściwości reolo-giczne styrenowych elastomerów termoplastycznych modyfikowanych radiacyjnie Przedstawiono wyniki badania lepkości (r\), modułu zachowawczego (C) i współczynnika stratności mechanicznej (tg5) triblokowych kopolimerów styren/butadien/styren (SBS) oraz sty-ren/(etylcn/butylen)/styren (SEBS), uzyskane w warunkach ustalonego przepływu ścinającego i oscylacyjnego w temp. 200 C, w zależności od dawki napromieniowania szybkimi elektronami (0,60,100 kGy, obróbka radiacyjna). Badano próbki nie wygrzewane wstępnie oraz po obróbce termicznej (60 min w temp. 200°C). Na podstawie zmian lepkości i modułu sprężystości stwierdzono, że kopolimer SBS jest bardziej podatny na procesy obróbki radiacyjnej oraz termicznej niż kopolimer SEBS. Obydwa rodzaje obróbki powodują zmniejszenie płynności obu kopolimerów z równoczesnym uwypukleniem ich cech sprężystych. Wyniki pomiarów r\, G' oraz tg5 posłużyły do zinterpretowania prawdopodobnych zmian strukturalnych spowodowanych napromieniowaniem i wygrzewaniem.

EN

The results of rheological investigations of triblock copolymers styrene/butadiene/styrene (SBS) and styrene/ethylene-co-butylene/styrene (SEBS), i.e. steady shear viscosity (eta), storage modulus (G') and loss factor (tgdelta) measured at temp. 200 degreesC before and after electron beam irradiation (dose 0, 60 and 100 kGy) were presented. Irradiated and non-irradiated samples were also investigated before and after thermal treatment (60 min at 200 degreesC) in rheometer without shearing. On the basis viscosity, elastic modulus and loss factor changes (Table 1, Figs. 1-7) it has been stated that SBS copolymer is more susceptible to radiation and thermal treatments than SEBS. Both treatments lead to decrease in flowability of SBS and SEBS copolymers with simultaneous increase in their elastic properties. Results of 11, G' and tgdelta measurements were also used for the interpretation of probable molecular structure changes caused by radiation and thermal treatments.

14

Investigation of tensile properties and tear resistance of polypropylene film modified by irradiation

Żenkiewicz M.

Polimery

|

2003

|

T. 48, nr 1

66-68

EN

Results of investigation of rupture strength, ultimate elongation, and tear resistance of a flat polypropylene film oriented biaxially and modified with use of the electron radiation are presented. It was found that the rupture strength and ultimate elongation of the sample under study dropped to values several times lower when the radiation dose increased from 25 to 500 kGy. At the same time, tear resistance of the sample decreased very quickly, what disqualifies the film as a wrapping material.

PL

Przedstawiono wyniki badań zależności naprężenia zrywającego, wydłużenia względnego przy zerwaniu oraz wytrzymałości na rozdzieranie płaskiej folii polipropylenowej orientowanej dwukierunkowo (BOPP) i modyfikowanej radia-cyjnie strumieniem przyspieszonych elektronów od dawki promieniowania w przedziale 25-500 kGy. Stwierdzono znaczne pogorszenie wszystkich tych właściwości ze zwiększaniem dawki. Wyjątkowo szybko maleje wytrzymałość na rozdzieranie, co dyskwalifikuje badaną folię jako materiał opakowaniowy.

15

Chemia radiacyjna a elastomery

Zagórski Z.P., Rajkiewicz M.

Elastomery

|

2003

|

T. 7, nr 4

9-17

PL

W artykule omówiono elementy chemii radiacyjnej wspólne wszelkim polimerom, a więc dotyczące i elastomerów, na tle chemii radiacyjnej ośrodków stałych. Omówiono dotychczasowe publikacje na temat chemii radiacyjnej wybranych elastomerów, ze szczególnym uwzględnieniem wcześniejszego dorobku w tej dziedzinie Zakładu Chemii Radiacyjnej Instytutu Badań Jądrowych w Warszawie. Zwrócono uwagę na elementy chemii i fizykochemii elastomerów w przebiegu reakcji inicjowanych promieniowaniem jonizującym. Przedstawiono prognozy, co do kierunku dalszego rozwoju obróbki radiacyjnej elastomerów wiązką elektronów dużej mocy. Przegląd dotyczy założeń grantu KBN zrealizowanego w latach 2001-2004.

EN

Elements of radiation chemistry common for elastomers and all other polymers, on the background of radiation chemistry of solid phase are presented in this article. The discussion of publications dealing with radiation chemistry of selected elastomers, with consideration of early achievments of the Department of Radiation Chemistry in the Institute of Nuclear Research. Elements of chemistry and physical chemistry of elastomers, which influence the course of reactions initiated by ionizing radiation, are discussed. Assumptions are expressed, concerning the future developments of applications of high power EB radiation processing of elastomers. The present survey is connected with the grant of Polish Committee of Scientific Research, realized in 2001-2004.

16

Wpływ strumienia wysokoenergetycznych elektronów na zwilżalność folii polietylenowej

Żenkiewicz M., Czupryńska J.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 50, nr 23

97-100

PL

W plietylenie pod wpływem promieniowania elektronowego zachodzą reakcje chemiczne prowadzące do utworzenia ugrupowań polarnych. Zbadano wpływ dawki w zakresie 0-600 kGy na kąt zwilżania folii PE wodą i dijodometanem.

EN

Basic radiation reactions occurring in the surface layer of a LDPE film under the influence of an electron beam are discussed. The results of measurements of the contact angle performed which use of water and diiodomethane are presented. There are observed the variations in the wettability of the LDPE film only in the range of doses up to 250 kGy.

17

Próby modyfikacji włóknotwórczego poli(tereftalanu etylenu) metodą radiacyjną

Legocka I., Mirkowski K., Nowicki A.

Prace Naukowe Instytutu Technologii Organicznej i Tworzyw Sztucznych Politechniki Wrocławskiej. Konferencje

|

2001

|

Vol. 50, nr 23

381-384

PL

Podjęto próbę modyfikacji włóknotwórczego poli(tereftalanu etylenu) PET mającą na celu zmianę jego właściwości powierzchniowych stosując promieniowanie akceleratorowe (wiązka szybkich elektronów e) oraz szereg związków modyfikujących.

EN

Radiation modification of poly(ethylene terephthalate) was investigated. Several oligomeric hydrocarbon resins nad monomers, such as glycidyl methacrylate and methacrylic acid were selected radiation grafting process. Comparison of structural, surface and mechanical propeties with non modificated poly(ethylene terephthalate) was carried out.