TOM 5 marzec-kwiecień 2001 r. nr 2
Dariusz Bieliński*, Piotr Głąb*, Ludomir Ślusarski*
Charakterystyka warstwy wierzchniej a właściwości
materiałów elastomerowych**
Budowa chemiczna i struktura fizyczna warstwy wierzchniej materiałów elastomerowych niejednokrotnie decydują o ich właściwościach przetwórczych i eksploatacyjnych. Zjawiska takie jak: migracja substancji mało cząsteczkowych, p ro w a d zą c a do tw o rzen ia w ykw itów na p o w ie rzc h n i gumy, segreg acja p o w ie rzc h n io w a w u kła d a ch p o lim ero w yc h lub g ra d ie n to w y c h a ra kte r c h e m ic zn e j m o d y fik a c ji e la sto m e ró w są zn a n e od daw na. J a k k o lw ie k pow szechnie wykorzystuje się je dla ochrony gumy p rzed starzeniem , przede wszystkim ozonowym, popraw y stabilności termicznej, adhezji, bądź w celu sterowania właściwościam i try bolo gicznymi wyrobów gumowych, m echanizm m igracji nie został w pełni poznany. W artykule przedstaw iono wyniki badań w arstw y w ierzchn iej elastom erów dotyczące je j budow y oraz m orfologii p o w ie r z c h n i. N a jw a ż n ie js z e s p o s tr z e ż e n ia d o ty c z ą : m o d y fik a c ji pow ierzchniow ej kauczuku butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) na drodze jodowania, która prowadzi dodatkowo do rozwinięcia powierzchni wulkanizatu, segregacji pow ierzchniow ej m ałocząsteczkowej fra kcji cyklicznej trans-1,4- polioktenam eru (TOR) w m ieszaninie z kauczukiem naturalnym (NR) oraz wpływu gęstości usieciowania i budowy chemicznej węzłów sieci przestrzennej na tarcie elastomerów. W badaniach wykorzystywano m.in. mikroskopię sił a tom ow ych (AFM ), m ikro indent ację w arstw y w ierzchniej, spektroskopię refleksyjną w podczerw ieni (FT-IR ATR) i mikrotrybologię. Uzyskane wyniki są istotne nie tylko ze względów poznaw czych, ale mają również znaczenie p ra k ty c zn e, u m o żliw ia ją c p ro je k to w a n ie m a teria łó w ela stom ero w ych o określonych właściwościach użytkowych, tzw. {<materiałów na m iarę”.
Słowa kluczowe: m igracja (segregacja) pow ierzchniow a, elastom ery gradientowe, warstwa wierzchnia, AFM, mikroindentacja, mikrotrybologia
Relation between charakteristics of the surface layers and properties of elastomeric materials
Chem ical com position and p hysical structure o f the surface layer o f elastom eric m aterials very often decide their processing and exploitation properties. Such phenom ena like migration o f low molecular weight substances producing bloom on the surface o f rubber, segregation taking place in polym er
* Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej, Łódź
** Na podstawie referatu wygłoszonego podczas Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej ELASTOMERY’2000 “Przemysł gumowy na przełomie XX i XXI wieku”, Warszawa 14 - 15.11.2000 r.
S ta & tw i& ity nr 2 marzec - kwiecień 2001 r. TOM 5
systems or gradient character o f chemical modification o f elastomers have been known fo r many years. D espite their common utilization fo r ageing, especially ozone, protection o f rubber, increase o f its thermal stability; adhesion or application in order to control tribological properties o f rubber goods, mechanism o f migration has not been understood completely. The paper presents experimental data concerning the surface layer o f elastomers and particularly its composition, mechanical properties and morphology. The most important observations concern surface m odification o f butadiene-acrylonitryle rubber (NBR) produced by iodination, additionally accom panied by developm ent o f the surface geometry, segregation o f low m olecular weight cyclic fraction o f trans-1,4-polyoctenam er (TOR) in blends with natural rubber (NR) as well as influence o f crosslink density and chemical composition o f crosslinks on friction o f elastomers.
In our studies the fo llo w in g m ethods have been used: atom ic force m ic r o s c o p y ( AFM) , r e fle c tio n in fr a r e d s p e c tr o s c o p y ( FT- I R ATR) , microindentation and microtribology. Results obtained are very important not only from scientific but fro m the p ractica l p o in t o f view, making possible designing materials o f defined exploitation properties, the so called ‘'tailored m aterials”.
Key words: surface migration (segregation), gradient elastomers, surface layer, AFM, m icroindentation, microtribology
Wprowadzenie
O chronne działanie w osków m ałocząsteczko- wych w stosunku do wyrobów gum owych podlegają
cych starzeniu ozonowem u jest przejawem m ikrokry
stalicznej struktury ich wykwitu [1]. W ykwitanie sub
stancji m ałocząsteczkow ych na powierzchnię gumy utrudnia jej przetw órstw o i konfekcjonowanie (zbyt mała adhezja kształtek). Z praktyki eksploatacyjnej wiadomo, że dodanie stosunkowo niewielkiej ilości kopolim eru lub terpolim eru etylenow o-propylenow e
go (EPM lub EPDM ) do kauczuków dienowych nie
współmiernie popraw ia odporność tych ostatnich na działanie ozonu [2]. Znanym je st rów nież fakt, że wulkanizaty siarkowe odznaczają się lepszymi wła
ściwościami trybologicznym i niż nadtlenkowe. To tyl
ko niektóre przykłady. Pow szechnie znane są efekty działania m odyfikacji, natom iast brakuje wiedzy, na podstawie której m ożna byłoby określić rządzące nimi m echanizm y tak, aby w kolejnym etapie pokusić się o zaprojektowanie m ateriałów “na m iarę” (z ang. “ta
ilored m aterials”).
Z naszych w cześniejszych badań m ieszanin po- liolefin z EPDM oraz kauczuku naturalnego z poliok- tenam erem (TOR) w ynika, że zjaw isko segregacji powierzchniowej może zachodzić również w układach polim erow ych [3,4]. Obecna na powierzchni elasto
meru m ałocząsteczkow a frakcja polietylenu (LDPE) lub też - jak w drugim przypadku - TOR, wypełniają jej m ikronierówności, działając jednocześnie jak swo
jego rodzaju smar stały. Stwierdziliśm y również, że elastomery poddane modyfikacji chemicznej na po
wierzchni (halogenowanie lub sulfonowanie), pom i
mo wzrostu jej energii, odznaczają się m niejszym tar
ciem w porównaniu do m ateriałów niemodyfikowa- nych [5]. W świetle podanych wyżej informacji war
stwa w ierzchnia ma nader istotny wpływ na właści
wości eksploatacyjne wyrobu gumowego. Z tego punk
tu widzenia postanow iliśm y się jej bliżej przyjrzeć i w miarę m ożliwości scharakteryzować.
Część eksperymentalna
Materiały
Przedm iot badań stanowiły:
• wulkanizaty siarkowe kauczuku naturalnego RSS 1 (NR) m odyfikow ane tra n s-1,4-polioktenam erem (TOR, Vestenamer 8012, Hiils AG, Niemcy) w ilo
ści 0-^50 c z. mas. TOR/100 cz. mas. NR,
• wulkanizaty nadtlenkowe kauczuku butadienowo- ak ry lon itrylo w eg o (NBR, N ipol N -41, N ippon Zeon Co., Japonia) poddane jodow aniu w parach jodu lub w płynie Lugola [6],
TOM 5 marzec - kwiecień 2001 r. S ta a tw t& u t nr 2
• wulkanizaty cis-l,4-poliizoprenu (IR, Cariflex IR, Shell Int., Wlk. Brytania):
- n adtlenkow e (D CP) o gęstości
v = 3 ,7 -^ 1 3 ,0 ± 0 ,5 x l0 '5 m o l/cm 3, bądź
- siarkowe (v = 7 ,8 ± 0 ,5 x l0 '5 m ol/cm 3), różniące się stopniem siarczkow ości w ęzłów sieci prze
strzennej [7].
Składy m ieszanek oraz param etry ich w u lka
nizacji wg IS 0 3 4 1 7 podano w tabeli 1. Tabela 2 zaw iera, zaczerpn ięte z literatu ry [7], dane d o ty czące budow y chem icznej w ęzłów sieci p rzestrzen nej w ulkanizatów .
Tabela 1. Skład badanych wulkanizatów, cz. mas.
Składnik
Nr mieszanki
1
"
III IV i iv
■■
VI
kauczuk naturalny, RSS 1 (NR) 100,0 - - -
kauczuk butadienowo-akrylonitrylowy, Nipol N-41 (NBR) - 100,0 - - - -
cis-1,4-poliizopren, Cariflex IR (IR) - - 100,0 100,0 100,0 100,0
trans-1,4-polioktenamer, Vestenamer 80121) (TOR) 0-75 - - - - -
stearyna techniczna 1,0 - 1,0 1,0 1,0 1,0
tlenek cynku (ZnO) 4,0 - 5,0 5,0 5,0 5,0
nadtlenek dikumylu (DCP) - 1,1 0,6 - - -
merkaptobenzotiazol (MBT) - - - 0,6 - -
difenyloguanidyna (DPG) - - - - 0,2 0,3
n-cykloheksylo-dibenzotiazolilosulfenamid (CBS) 0,7 - - - - -
siarka (S8) 2,5 - - - 0,4 0,3
^produkowany przez Hiils AG (Niemcy); dokładna charakterystyka [8]
Parametry wulkanizacji: T=160°C/t=ISO 3714
Tabela 2. Budowa węzłów sieci przestrzennej badanych wulkanizatów IR [7]
U k ład sieciu ją cy B u d o w a chem iczn a
Nadtlenek dikumylu (DCP) -c-c-
100 %
Disiarczek tetrametylotiuramu (TMTD)
-c-c-, -c-s-c-
razem w 78 %
-C-S2-C- * 22 %
Siarka + merkaptobenzotiazol (Sg+MBT)
-c-c-, -c-s-c-
razem « 5 % -C-S2-C -« 74 %
-C-Sx-C- x>3 « 21 %
Siarka + difenyloguanidyna (Sg+DPG)
-c-c-, -c-s-c-
razem » 2 % -C-S
2-C- » 8 %
-C-Sx-C- x>3 « 90 %
£taA to*K & U t nr 2 marzec - kwiecień 2001 r. TOM 5
Metody badań
Refleksyjna spektroskopia w podczerwieni (FT-IR ATR)
W arstwę w ierzchnią m ieszanin NR/TOR oraz NBR poddanych jodow aniu badano za pom ocą spek
trom etru FTIR Bio-Rad 175C (Niemcy) pracującego w systemie pomiarowym: 64 skany/rozdzielczość 2cm '1, w zakresie liczb falow ych 400-ł-4000 cm '1. Aparat był wyposażony w przystaw kę do całkowitego w ew nętrz
n ego o d b ic ia , p ra c u ją c ą w u k ła d z ie p o z io m y m (HATR), firmy Harrick (USA). Aby oznaczyć gradient składu m ieszaniny w warstw ie wierzchniej stosow a
no kryształy wykonane z materiałów o różnym współ
czynniku załamania światła: Ge-n=4,0 i ZnSe-n=2,4.
Umożliwiło to w przypadku analizy pasm absorpcji IR położonych w zakresie liczb falowych 2800-^-3050 cm*1 uzyskanie informacji z głębokości 0,6-=-l,l mm [9].
Aby określić stosunek udziału frakcji cyklicznej do liniowej w warstw ie wierzchniej m ieszaniny NR/
TOR dokonano dekonw olucji obwiedni absorpcyjnej występującej w widm ie IR w zakresie liczb falowych 1435-^1476 cm*1, używając oprogram owania kom pu
terowego stanow iącego w yposażenie spektrom etru.
Szczegółowy opis dotyczący identyfikacji pasm ab
sorpcji IR badanych materiałów, wzorów służących do obliczania składu warstwy wierzchniej mieszanin oraz m etodyki dekonw olucji znajdzie C zytelnik w naszych w cześniejszych pracach [3, 4].
Mikroskopia sił atomowych (AFM)
Pow ierzchnię w ulkanizatów badano używając m ikroskopu sił atom owych SPM III (Digital Instru
ments, USA). Skanowano obszar o wymiarach 5x5 mm stosując opcję “lekkiego dotykania” powierzchni igłą pom iarow ą (z ang. “tapping m ode”), zam ocowaną na typowej, twardej dźwigni krzemowej (Nano Sensors, Digital Instruments) o stałej sprężystości 50 N/m i czę
stotliwości rezonansowej 350Hz (dane producenta).
Mikroindentacja
Pomiary tw ardości warstwy wierzchniej elasto
m erów w m ikroskali w ykonano z użyciem aparatu NanoTest 600 (M icro M aterials Ltd., W ielka Bryta
nia), (rysunek 1) wyposażonego w igłę penetratora o geometrii kulistej (r=5mm). Zastosowano technikę czę
ściowego (10%) odciążenia. Twardość obliczano na podstawie analizy krzywej odciążenia, w sposób za
proponowany przez Oli vera i Pharra [10].
Rys. 1. Budowa aparatu NanoTest 600 (Micro M ate
rials Ltd. y Wielka Brytania).
1 - sprężyny; 2 - wahadło; 3 - przeciwwaga; 4 - magnes stały; 5 - ogranicz
nik obrotu; 6 - oś obrotu (beztarciowego); 7 - okładki kondensatora; 8 - uzwojenia cewki lektromagnesu; 9 - badany materiał; 10 - uchwyt próbki (stolik); 11 - penetrator (igła Berkovitcha); 12 - miejsce kalibracji siły.
Parametry eksperymentu przedstawiały się nastę
pująco: dP/dt=0,l mN/s; g = 1000-6000 nm; T=22±l °C.
Dokładny opis aparatury i jej możliwości pomiarowych można znaleźć w naszej wcześniejszej pracy [11].
Mikrotrybologia
Pomiary tarcia w skali mikro wykonano stosu
jąc aparat NanoTest 600 (Micro M aterials Ltd.) wy
posażonego w przystaw kę tarciową. Dźwignia, uzbro
jona w igłę penetratora o geometrii kulistej (r=5mm), przesuw ała się po płaskiej powierzchni badanego m a
teriału. Dokładny opis budowy aparatu można znaleźć na stronie www producenta [12], Param etry ekspery
m entu p rzed staw iały się następująco: P= 0,2 mN;
v=100nm/s; T = 2 2 ± l °C.
Dynamiczna mechaniczna analiza termiczna (DMTA)
W łaściw ości lepkosprężyste m ateriałów w w a
runkach dynam iczn ych badano za pom ocą aparatu PL-DM TA III (Polymer Laboratories, Wlk. Brytania), wyposażonego w głowicę do pomiaru naprężeń ścinają
cych. Warunki pomiarów, ustalone na podstawie wcze
śniejszych badań trybologicznych w skali makro [13], były następujące: T= -40-100 °C; dT/dt = 1 deg/min;
n= 0 ,2 Hz; A = 0,2 mm. U zyskane ch arak tery sty k i przedstawiały przebieg modułów (rzeczywistego - E ’ i strat - E ”) oraz tangensa kąta stratności (tg 8) w funk
cji temperatury.
TOM 5 marzec - kwiecień 2001 r. SłaA & M teM f' nr 2
Wyniki badań i dyskusja
Segregacja powierzchniowa w układzie NR/TOR
TOR dodaje się do mieszanek gumowych na ogół w celu polepszenia ich właściwości Teologicznych i uła
tw ienia przetw órstw a. Zaobserw ow ano również, że zwiększa on stabilność termiczną oraz chroni przed dzia
łaniem ozonu kauczuki dienowe [15]. Ochronne działa
nie TOR przypisuje się powstawaniu struktur katenano- wych i rotaksanowych z udziałem makropierścieni i li
niowych makrocząsteczek elastomeru [16], ogranicza
jących amplitudy poprzecznych fluktuacji tych ostatnich.
Naszym zdaniem, nie jest to pełny opis efektu modyfi
kacji kauczuku polioktenamerem. Z przeprowadzonych badań wynika, że mamy również do czynienia ze zjawi
skiem migracji TOR na powierzchnię NR, rysunek 2.
Rys. 2. Skład warstwy wierzchniej m ieszanin NR/TO R (2800/3050 cm-1)
Analiza obwiedni absorpcyjnej występującej w widmie FT-IR ATR ujawniła, że w arstw a w ierzchnia mieszaniny jest wzbogacona w cykliczną frakcję TOR, najpraw dopodobniej m ałocząsteczkow ą, rysunek 3.
Badany przez nas polioktenam er odznacza się znacz
nym rozrzutem masy cząsteczkowej.
Rys. 3. Struktura warstwy wierzchniej mieszanin N R/
TOR (1435/1470 cm '1)
Z a segregacją frakcji m ałocząsteczkow ej na pow ierzchni przem aw iają rów nież w yniki m ikro- in d en tacji w arstw y w ierzchniej układu N R /T O R , p rze d staw ia jąc e w yraźny efek t p lasty fik a cji, w i
doczny szczególnie przy m ałych zaw artościach p o lioktenam eru, ry sunek 5.
Rys. 5. P rofil tw ardości w arstw y w ierzchniej m iesz- nin N R/TO R.
Warunki pomiarów: dP/dt = 0,1 m N/s; g = 1000 , 3000 nm; T = 22±1 °C
Poczynione obserwacje znalazły potwierdzenie w wynikach analizy ekstraktu powierzchniowego m ie
szanin, który w większości składał się z małocząstecz- kowej frakcji cyklicznej. W świetle uzyskanych wy
ników m ożna sformułować wniosek, że nie tylko efekt strukturalny w masie materiału, ale również segrega
cja powierzchniowa TOR (wytworzenie bariery fizycz
nej na powierzchni m ateriału), są odpowiedzialne za zaobserwowany wzrost stabilności termicznej i popra
wę odporności NR na działanie ozonu. Zjawiska se
gregacji w układach polim erow ych nie były przez nas Rys. 4. Tarcie mieszanin NR/TOR w skali mikro.
Warunki pomiarów: P = 0,1 -r 1 mN; v = 100 nm/s; T = 22±1 °C
S fa a to tK e ru f, nr 2 marzec - kwiecień 2001 r. TOM 5
badane w szerszym zakresie, wydaje się jednak, że m ogą one mieć charakter bardziej ogólny.
Zmiany w warstwie powierzchniowej NBR poddanego jodowaniu
części jo d u do w iązań po dw ójnych, jed n a k w w a
runkach m ody fik acji reak cja ta zachodzi zapew ne z m ałą w y d ajnością [19]. Jod ow an ie pow ierzchni N B R p ro w ad zi do siln e g o u tw a rd z e n ia w arstw y w ierzchniej kauczuku, w zakresie grubości do 3mm, rysu nek 7.
Jodowanie kauczuków syntetycznych przyniosło wymierny efekt trybologiczny związany z obniżeniem współczynnika tarcia jedynie w odniesieniu do kopoli
merów butadienowo-akrylonitrylowych [17]. Jod reaguje z grupą cyjanową, prowadząc do powstania soli czwar
torzędowej, czemu towarzyszy wyraźny wzrost przewod
nictwa, najprawdopodobniej o charakterze jonowym. W przypadku zastosowania do modyfikacji płynu Lugola [6] istotną rolę odgrywa również hydroliza grup cyjano
wych do amidowych i karboksylowych [18]. W widmach FT-IR ATR pojawiają się charakterystyczne pasma ab
sorpcji świadczące o powstawaniu soli - przy 740cnr1 (rozdwojenie piku) i 1450 c m 1 oraz o hydrolizie - przy 1650 c m 1, rysunek 6.
Rys. 6. Zm iany w warstwie wierzchniej NBR p od da nego jodow aniu. ATR - kryształ ZnSe •
S z e rsz y p ik a b s o rp c ji przy lic z b ie falow ej 1650 cm -1 dodatkow o w skazuje na p rzyłączan ie się
Rys. 7. Profil twardości warstwy wierzchniej N B R p o d danego jodow aniu.
Warunki pomiarów: dP/dt = 0,1 mN/s; g = 1000 3000 nm; T = 22±1 °C
Rys. 8. W pływ jodow ania na w spó łczyn n ik tarcia N B R (skala m akroskopow a).
Warunki pomiarów: aparat T-05 typu“rolka-klocek” [20]; p = 40 -s- 250 kPa; v = 0 ,1 0 m /s;T = 20-35°C
M odyfikacja m a charakter gradientow y a gra
dient twardości zależy od reaktyw ności chemicznej środka m odyfikującego. W świetle uzyskanych wyni
ków trybologicznych, rysunek 8, powstało pytanie, jak dość gruba i sztywna “skórka” m oże współpracować z elastycznym rdzeniem m ateriału w warunkach dy
namicznych, tow arzyszących tarciu. W trakcie badań eksperym entalnych nie stwierdzono znaczącego zu
życia ściernego próbek NBR poddanego jodowaniu.
Odpowiedź na to pytanie uzyskano porównując geo
m etrię powierzchni wulkanizatów poddanych m ody
fikacji, rysunek 9.
TOM 5 marzec - kwiecień 2001 r. S te u tM te n tf nr 2
Rys. 9. Geometria pow ierzchni NBR poddanego jo d o waniu. A F M - tapping mode (TM)
a - NBR niemodyfikowany b - NBR jodowany płynem Lugola c - NBR jodowany parami jodu
Jodow anie pow oduje rozw inięcie pow ierzchni NBR, które wraz z jednoczesnym jej utwardzeniem , prowadzi do obniżenia rzeczywistej powierzchni kon
taktu ciernego i jest odpow iedzialne za zaobserw ow a
ny efekt trybologiczny.
Wpływ gęstości i budowy sieci przestrzen
nej na tarcie elastomerów
Gęstość i budow a chem iczna węzłów sieci prze
strzennej, szczególnie w warstwie wierzchniej, wywie
rają istotny w pływ na w łaściw ości eksploatacyjne
wulkanizatów [21]. W dalszej części artykułu zam ie
rzamy przedyskutować to zagadnienie z punktu wi
dzenia w łaściw ości frykcyjnych IR różniących się gęstością usieciowania oraz stopniem siarczkowości węzłów sieci.
Wpływ gęstości usieciowania na tarcie
Zgodnie z obecnym stanem wiedzy siłę tarcia elastom eru m ożna rozłożyć na dwie składowe: adhe- zyjną - FA i histerezyjną - FH [22]. Z naszych w cze
śniejszych badań wynika, że wpływ stężenia wiązań poprzecznych C-C na energię powierzchni elastom e
rów jest bardzo mały [23], zatem o tarciu wulkaniza
tów nadtlenkowych IR decyduje składowa histerezyj- na siły tarcia, która jest odwrotnie proporcjonalna do gęstości usieciowania. Pow yższy tok rozum ow ania potw ierdzają wyniki badań trybologicznych w skali mikro, rysunek 10.
Rys. 10. Wpływ gęstości usieciowania nadtlenkowych wulkanizatów IR na tarcie w skali mikro.
Warunki pomiarów: P = 0,2 mN; v = 100 nm/s; T = 22±1 °C
Wpływ budowy chemicznej węzłów sieci na tarcie
W zrost stopnia siarczkowości węzłów sieci prze
strzennej powoduje wzrost energii powierzchni wul- kanizatow [23]. Zatem wulkanizaty IR o węzłach po- lisiarczkow ych (S8+DPG) m ają składową adhezyjną siły tarcia większą niż np. wulkanizaty nadtlenkowe o zbliżonej gęstości usieciowania. Z naszych wcześniej
szych badań wynika, że w przypadku elastom erów decydującą rolę odgrywa jednak składowa histerezyj- na, a nie adhezyjna siły tarcia [14]. Wraz ze wzrostem stopnia siarczkowości węzłów sieci przestrzennej rośnie ich labilność oraz zdolność wulkanizatów do akumula
S fa & tw t& U f' nr 2 marzec - kwiecień 2001 r. TOM 5
cji energii. Spodziewaliśmy się zatem, że wraz ze wzro
stem stopnia siarczkowości węzłów siła tarcia wulkani- zatów również ulegnie podwyższeniu. Badania mikro- trybologiczne, wykonane w zbliżonym do badań DMTA (ścinanie) zakresie częstotliwości deformacji nie potwier
dziły tych przypuszczeń, rysunek 11.
Rys. 11. Wpływ budowy chemicznej węzłów sieci p rze strzennej wulkanizatów IR na tarcie w skali mikro.
Warunki pomiarów: P = 0,2 mN; v = 100 nm/s; T = 22±1 °C
Naszym zdaniem, za taki stan rzeczy jest odpo
wiedzialna warstw a wierzchnia, a konkretnie jej wła
ściwości m echaniczne. Efekt jest najbardziej w idocz
ny w przypadku węzłów o największym stopniu siarcz
kowości, pozostając umiarkowanym dla wulkanizatów o mono- i disiarczkowych węzłach sieci przestrzennej.
Dynamiczna analiza termomechaniczna, przeprowadzo
na w układzie naprężeń ścinających, pozwala ujawnić zmiany właściwości mechanicznych warstwy wierzch
niej siarkowych wulkanizatów SBR, które mają decy
dujący wpływ na tarcie materiałów o polisiarczkowych węzłach sieci przestrzennej, rysunek 12.
Rys. 12. Zależność stratności (tgS) od budowy sieci przestrzennej IR.
Warunki pomiarów: DMTA - głowica do pomiaru naprężeń stycznych (ścinanie);
T = -40 -5- 100°C; dT/dt = 1 deg/min; częstotliwość = 0,2 Hz; amplituda = 0,2 mm
Wnioski
Wyniki wykonanych badań upoważniają nas do sform ułow ania następujących wniosków:
♦ Skład, budowa i struktura warstwy wierzchniej m a
teriałów elastom erow ych wywierają istotny wpływ na ich właściwości fizyczne, dotyczy to m.in.:
• segregacji powierzchniowej w układach polim e
rowych (NR/TOR),
• rozw inięcia geometrii powierzchni,
• w ystępow ania węzłów polisiarczkow ych.
♦ Składowa histerezyjna odgrywa decydującą rolę w przypadku tarcia m ateriałów elastomerowych:
• tarcie zależy od prędkości poślizgu, bezpośred
nio związanej ze zdolnością m ateriału do aku
m ulacji energii.
♦ Poczynione obserwacje mają istotne znaczenie prak
tyczne, um ożliw iając projektowanie wyrobów gu
m owych o wymaganej charakterystyce eksploata
cyjnej (z ang. “tailored m aterials”).
Literatura
1. Pysklo L .y G lijer T.} Parys T. Kautsch. Gummi Kunst., 1998, 57, 797
2. Bieliński D., Cander-Felczyńska J., Ślusarski L., Sprawozdanie z pracy badawczej wykonanej dla CIECH-STOM IL, Oddział w Łodzi, IPPŁ 1999 r.
3. Bieliński D., Ślusarski L., A. Włochowicz, A. Douil- lard, Composite Interf., 1997, 5. 155
4. Bieliński D., Ślusarski L , Kleps T, Parasiewicz W, Próg. Rubber & Piast. Technol., 1999, 15. 123 5. Bieliński D., Ślusarski L , Hartshorne m., Affros-
sman S., Petrick R. A., J. Appl. Polym. Sci. 1995, 56, 853
6. t(Farmakepea P o lska ”, Wyd. IV, t. 2, M inisterstwo Zdrowia i Opieki Społecznej, PWL, Warszawa 1970, str. 636
7. Ślusarski L., M ichalak J., Polim ery 1985, 30, 62 8. Lohm ar J., Technis che Kunntstojfe, Abschnitt 553.
Polymerunterrssuchungen, FE55, Hills AG, 1986 9. H a rń c k N.J., ((Internal Reflectance Spectroscopy ”,
W iley-lnterscience, New York 1967
10. O liver W.C., P h arr G.M., J. Mater. Res., 1992, Z 1564
11. Bieliński D., Głąb P, Ślusarski L , Polimery, w y
słane do druku
12. www.m icromaterials.co.uk
13. Bieliński D., Ślusarski L., Proc. 1st World Con-
TOM 5 marzec - kwiecień 2001 r. S fa A tw t& M f' nr 2
gress on Tribology, London 1998, 319
14. Bieliński D., Ślusarski L.} Affrossman s., Petrick R. A., Kautsch. Gummi Kunstst., 1998, 6 4 2 9 15. Kleps T, Piaskiewicz M., Parasiew icz W., Ślusar
ski L,: J. Thermal Anal. 1997, 351
16. Piaskiewicz M., Parasiew icz W., Ślusarski L., Polimery, 1993, 38, 458
17. Bieliński D., Ślusarski L , O'Neil S., Affrossman. S., PetrickR. A., J. Appl. Polym. Sci., 1997, 64± 1927 18. von Schurz J Bay zer H., Stiibhen H., Macromol.
Chem. 1957, 23L 152
19. FettesE. M.: “Chimiczeskije Reakcji P olim erów ”,
M ir M oskwa, 1967, t. 1 i 2
20. Instrukcja obsługi “T-05 tester typu rolka-klocek”, IT E Radom, 1995, 5
21. Uniszewski M.: “Wpływ gęstości usieciowania i budowy węzłów sieci elastomeru na siłę tarcia ”, Praca dyplomowa, Instytut Polimerów Politechni
ki Łódzkiej, Łódź 2000
22. M oore D. F. M.: Friction and Lubrication o f E la
sto m e rs”, Pergamon Press, O xford-N ew York - Sydney, 1972
23. Zaborski M., Ruciński J., Bieliński D., Polimery, 1991, 36.109
Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Kauczuków i Tworzyw W inylowych w Oświęcimiu
Prezes Zarządu Dyrektora Generalnego Firmy Chemicznej “Dwory” S.A.
m gr inż. Zdzisław Ingielewicz Instytut Polimerów Politechniki Łódzkiej,
Komisji Analizy Polimerów Komitet Chemii Analitycznej PAN,
SITPChem. Oddz. Oświęcim
zapraszają
naukowców, producentów i użytkowników do czynnego lub biernego udziału w:
VI Konferencji nt. Otrzymywanie, zastosowanie i analiza wodnych dyspersji i roztworów polimerów w dniach 1 1 - 1 3 października 2001 r.
Komitet Naukowy prof. E. Grzywa - przewodniczący prof. E. Bortel, prof. S. Brzeziński dr R. Guczalski, dr hab. G. Janowska
prof. S. Spychaj, doc. M. Starzak dr hab. P. Szewczyk, prof. L. Ślusarski
dr B. Thomalla, prof. A. W łochowicz
Komitet Organizacyjny mgr inż. W. Sporysz - przewodnicząca
inż. A. Grzywa dr R. Guczalski
mgr E. Knypl mgr P. Mikołajewicz
mgr B. Preising
Tematyka: otrzymywanie dyspersji i roztworów polimerów i kopolimerów winylowych, lateksów kauczukowych, dyspersji poliuretanowych i silikonowych; zastosowanie wymienionych dyspersji i roztworów; metody badań i analiz oraz problemy
teoretyczno-praktyczne; kontynuacja tematyki poprzednich konferencji
Cel: wymiana poglądów i doświadczeń pomiędzy producentami i użytkownikami oraz pracownikami naukowo-badawczymi zajmującymi się przedstawioną tematyką; aktualizacja wiedzy w tej dziedzinie
Miejsce: Hotel “W łókniarz” - Szczyrk
Zgłoszenia: do 30 maja 2001 r., streszczenia do 29 czerwca, pełne teksty do 14 września na adres: OBR Kauczuków i Tworzyw W inylowych ul. Chem ików 1
32-600 Oświęcim z dopiskiem “VI Konferencja”
Kontakt: m gr inż W anda Sporysz tel. (0-33) 847 35 65 lub 847 28 09 fax (0-33) 842 61 02; e-mail: obrkitw@ oswiecim.pl