Modyfikacja tribologicznych właściwości elastomerów metodami inżynierii materiałowej

• Autorzy: Bieliński, D. M. , Ostaszewska, U. , Tomaszewska, M. , Siciński, M. , Jagielski, J.

Warianty tytułu

EN

Modification of tribological properties of elastomers by material engineering methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

Przedstawiono wyniki badań dotyczące objętościowej modyfikacji gumy, polegającej na wprowadzeniu do niej niewielkiej ilości ftalocyjanin, cieczy jonowych (IL) lub oligomerycznych silseskwioksanów (POSS), w ilości nie przekraczającej kilku cz. mas./100 cz. mas. kauczuku. Modyfikacja pozwala na poprawę odporności na ścieranie oraz w znaczący sposób zmniejsza opory tarcia wulkanizatów. Właściwości mechaniczne materiałów ulegają polepszeniu w wyniku poprawy stopnia dyspersji napełniacza w matrycy kauczuku. Dodatkowym efektem towarzyszącym modyfikacji, potwierdzonym metodą TGA, jest poprawa termicznej stabilności gumy, która w przypadku mieszanek zawierających POSS umożliwia eksploatację jej wulkanizatów w temp. wyższych nawet o50°C. Badano również obróbkę powierzchni elastomerów za pomocą bombardowania jonowego lub fluorowania z fazy gazowej. Modyfikacji ulegają nawet odporne chemicznie elastomery specjalne. Najlepsze efekty tribologiczne przyniosła obróbka za pomocą wysokoenergetycznej wiązki jonów Ar⁺. Modyfikacja warstwy wierzchniej wulkanizatów, szczególnie przez fluorowanie, chroni dodatkowo wnętrze gumy przed pęcznieniem w paliwie, nawet podczas jej eksploatacji w podwyższonej temperaturze. Przyczyną zmniejszonego współczynnika tarcia i ochronnego działania zmodyfikowanej warstwy wierzchniej jest jej silna grafityzacja.

EN

Cryst. Cu phtalocyjanines, phtalocyjanine green, ionic liqs. and functionalized polysilsesquioxanes (POSS) were added as modifiers to rubber compds. cured at 160°C. In some cases, the ionic liq. and POSS were adsorbed on nano-sized SiO₂ used as a filler. The addn. of modifiers resulted in an increase in abrasive wear resistance and a decrease in tensile strength of the vulcanizates. Rubber vulcanizates were also surface-treated with ion bombardment or gas fluorination. The surface treatment resulted in decreasing the friction coeff. and swelling in fuels and increasing the surface wettability and surface energy. Use of Ar⁺ ions for bombardment was most efficient.

Słowa kluczowe

PL

właściwości tribologiczne; ftalocyjaniny; ciecz jonowa; silseskwioksany; elastomery; modyfikacja gumy; wulkanizat; grafityzacja; zużycie ścierne

EN

tribological properties; elastomers; phthalocyanines; ionic liquid; silsesquioxanes; modification of rubber; vulcanizates; graphitization; abrasive wear

• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 91, nr 8
• Strony: 1498-1506
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bieliński, D. M.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów,
• Politechnika Łódzka

autor

Ostaszewska, U.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów

autor

Tomaszewska, M.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, Oddział Zamiejscowy Elastomerów i Technologii Gumy, Piastów

autor

Siciński, M.

• Politechnika Łódzka

autor

Jagielski, J.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa

Bibliografia

• 1. D. Moore, Friction and lubrication of elastomers, Pergamon Press, Oxford 1972 r.
• 2. D.M. Bieliński, Tribologia elastomerów i gumy z perspektywy inżynierii materiałowej, Wyd. ITeE-PIB, Radom 2009 r.
• 3. F.H. Moser, A.L. Thomas, Phthalocyanine compounds, Reinhold Publishing Corporation, New York 1963 r.
• 4. F.H. Moser, A.L. Thomas, The phthalocyanines – manufacture and applications, CRC Press, Florida 1983 r.
• 5. Pat. USA 4769163 (1988).
• 6. M. Trytek, M. Makarska, K. Polska, S. Radzki, J. Fiedurek, Biotechnologia 2006, 71, 109.
• 7. J. Pernak, Przem. Chem. 2010, 89, 1499.
• 8. POSS User’s guide. A guide to developing new products with POSS, Hybrid Plastics, Hattiesburg, Mississippi (USA) 2006 r.
• 9. D.M. Bieliński, M. Kmiotek, J. Chruściel, J. Kleczewska, R. Anyszka, M. Bojarska-Kraus, Zesz. Nauk. Politechniki Poznańskiej 2010, 12, 19.
• 10. D.M. Bieliński, D. Pieczyńska, U. Ostaszewska, J. Jagielski, Nucl. Instrum. Methods B 2011, doi: 10.1016/j.nimb.2011.08.068.
• 11. R. Anyszka, D.M. Bieliński, J. Mężyński, J. Grams, C. Rehwinkel, B. Möller, Tribologia 2010, 41, 13.
• 12. A.C. Ferrari, J. Robertson, Physical Rev. 2000, B 61, 14095.
• 13. F.M. Fowkes, Ind. Eng. Chem. 1964, 56, 40.
• 14. D.K. Owens, R.C. Wendt, J. Appl. Polym. Sci. 1969, 13, 171.
• 15. http://www.micromaterials.co.uk
• 16. D.M. Bieliński, [w:] Materiały polimerowe o obniżonej palności (red. J. Jurkowski, H. Rydarowski), ITeE-PIB, Radom 2012 r., 313.
• 17. T. Jesionowski, M. Konowalska, J. Pernak, A. Krysztafkiewicz, [w:] Czwartorzędowe sole amoniowe, Wyd. Instytutu Technologii Drewna, Poznań 2005 r., 384.
• 18. Z. Florjańczyk, M. Dębowski, E. Chwojnowska, K. Łokaj, J. Ostrowska, Polimery 2009, 54, 611.
• 19. M. Gawliński, Lokalne warunki styku a opory tarcia elastomerowych wargowych pierścieni uszczelniających, Wyd. Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004 r.
• 20. U. Ostaszewska, D. Pieczyńska, D.M. Bieliński, J. Jagielski, Polimery 2012, 57, 40.
• 21. D.M. Bieliński, L. Ślusarski, S. Affrossman, M. Hartshorne, R.A. Pethrick, J. Appl. Polym. Sci. 1995, 56, 853.
• 22. H. Dong, T. Bell, Surf. Coat. Technol. 1999, 111, 29.
• 23. D. Pieczyńska, U. Ostaszewska, D.M. Bieliński, J. Jagielski, Polimery 2011, 56, 13.
• 24. J. Jagielski, D. Grambole, I. Jóźwik, D.M. Bieliński, U. Ostaszewska, D. Pieczyńska, Mater. Chem. Phys. 2011, 127, 342.
• 25. D.M. Bieliński, J. Jagielski, D. Pankiewicz, Gummi Fasern Kunstst. 2009, 62, 201.
• 26. A. Borutto, G. Crivellone, F. Marani, Wear 1998, 222, 57.
• 27. D.M. Bieliński, R. Anyszka, Müanyag és Gumi 2008, 45, 397.
• 28. L. Ślusarski, D.M. Bieliński, S. Affrossman, R.A. Pethrick, Kautsch. Gummi Kunstst. 1998, 51, 429.