tarcie, polimery tarciowe, tribochemia,
związki kompleksowe, dodatki przeciwzuzyciowe

Czesław KAJDAS*
Jarosław MOLENDA**

ZAGADNIENIA POLIMERÓW TARCIOWYCH

W artykule scharakteryzowano krótko dotychczasowe prace dotyczące badań polimerów tarciowych, które mogą powstawać na skutek reakcji poliaddycji lub polikondensacji, przebiegających w systemie tribologicznym. W kontekście tych rozważań przedstawiono, na przykładzie 3-alliloksy-1,2-propanodiolu, nowoczesne podejście do badania produktów przemian tribochemicznych, wykorzystujące m.in. metody spektralne (mikrospektrofotometria FTIR), a także techniki sprzężone (SEM/EDS oraz GC/FTIR). W wyniku przeprowadzonego eksperymentu stwierdzono, iż charakterystyczną cechą tych przemian jest proces utleniania pierwszorzędowych grup hydroksylowych oraz wiązania podwójnego do grup karboksylowych, a także drugorzędowych grup hydroksylowych do struktur karbonylowych, które tworzą z powierzchnią tarcia trwale struktury chelatowe. zapewniające konstytuowanie warstwy granicznej, zmniejszającej zużycie elementów węzła tribologicznego. Aczkolwiek możliwe jest również bezpośrednie tworzenie wiązań pomiędzy grupami hydroksylowymi a atomami metalu.


*Politechnika Warszawska, Instytut Chemii w Płocku, ul. Łukasiewicza 17.
** Instytut Technologii Eksploatacji w Radomiu, ul. Pułaskiego 6/10.


l. WSTĘP

1.1. PRZEGLĄD PODSTAWOWEJ LITERATURY ZAGADNIENIA

Problematyka dotycząca polimerów tarciowych jest niezwykle złożona i ważna z punktu widzenia praktyki przemysłowej. Zainteresowanie tą tematyką ma już ponad czterdziestoletnią historię. W roku 1958 Hermance i Egan opublikowali pierwszą obszerną i badawczo świetnie zrealizowaną pracę na ten temat [9]. Omawia ona generowanie amorficznych produktów, z gazowych lub ciekłych związków chemicznych, na metalach z grupy platynowców w warunkach modelowania pracy łącz telefonicznych. Stwierdzono, że w strefie kontaktu dwóch elementów wykonanych z palladu tworzy się specyficzna substancja, której obecność prowadzi do zmniejszenia zużycia współpracujących elementów. Tworzący się produkt określono terminem polimer tarciowy (friction polymer) [9]. Cztery lata później Campbell i Lee [2], a następnie Fein i Kreuz [4], Chaikin [3] oraz Stinton i inni [34] opublikowali kolejne wyniki badań na temat polimerów tarciowych generowanych w różnych warunkach z szerokiej gamy związków chemicznych. Szczegółowy opis wyników tych i wielu innych badań przedstawiono w pracy [35] oraz w monografii poświęconej mechanizmom działania dodatków przciwzużyciowych [36].
Badając w platynowym styku tarciowym tworzenie się polimerów tarciowych z diizobutylenu oraz limonenu sugerowano [2], że reakcję polimeryzacji inicjują wolne rodniki generowane procesem ścinania warstewki badanych związków, zaadsorbowanej na powierzchni metalu. Z kolei Kargin i Piate [20] zwrócili uwagę na istotną rolę efektów katalitycznych dla przebiegających w strefie tarcia reakcji chemicznych. Uzyskane przez nich, w wyniku rozdrobnienia mechanicznego, zdefektowane powierzchnie metaliczne były zdolne do inicjowania procesu polimeryzacji różnych monomerów. W pewnych przypadkach uzyskano polimery związane z powierzchnią ciała stałego. Szczególnie istotne badania, zarówno dla praktyki przemysłowej, jak i z punktu widzenia tworzenia podstaw teoretycznych tego procesu, ponad 25 lat temu zrealizował Furey [5]. Zasugerował on, że warstewki polimerowe mogą się tworzyć zarówno w wyniku reakcji kondensacji, jak też w wyniku reakcji przyłączania. Bardzo efektywne działanie przeciwzużyciowe badanych dodatków wyjaśniał możliwością tworzenia ochronnej warstewki polimerowej na powierzchni styku tarciowego. Niestety, autorowi tych prac nie udało się wydzielić i zidentyfikować powstający prawdopodobnie polimer. Niejasne było również katalityczne działanie powierzchni metalicznych na reakcję kondensacji w strefie tarcia.
Bardzo dokładne badania tworzenia polimeru tarciowego w warunkach smarowanego procesu tarcia frettingowego układu platyna/platyna, przeprowadził Antler [l]. Jako substancje smarowe zastosowane zostały różne związki chemiczne o bardzo szerokim zakresie lepkości (mierzonej w temperaturze 25°C) od 20 mm2/s (olej silikonowy) do 5300 mm2/s polichlorotrifluoroetylen). Stwierdzono, że tworzące się w temperaturze pokojowej polimery tarciowe stabilizują rezystancję elektryczną badanego układu tarciowego. Zastosowana stała substancja smarowa (mikrokrystaliczny wosk węglowodory o temperaturze topnienia 88°C) nie była efektywna z punktu widzenia stabilizacji wartości rezystancji elektrycznej. Jednocześnie stwierdzono, że tworzące się polimery tarciowe nie są związane z powierzchnią tarcia. Występują one w postaci zdyspergowanej w środku smarowym.

1.2. PRACE NA TEMAT POLIMERÓW TARCIOWYCH WYKONANE W POLSCE

Pierwsze prace polskie dotyczące polimerów tarciowych obejmowały badanie procesu tribopolimeryzacji addycyjnej [16-17], głównie z punktu widzenia mechanizmu polimeryzacji. Do badań wybrano modelowy układ dwóch związków winylowych: styren i metakrylan metylu. Wybór taki był uzasadniony faktem, że monomery te w zależności od mechanizmu reakcji polimeryzacji dają kopolimery znacznie różniące się od siebie. Przyczyną odmiennego składu kopolimerów jest różny wpływ podstawnika przy podwójnym wiązaniu węgiel-węgiel na zdolność tego wiązania do przyłączania się do rodnika, kationu lub anionu. Badania tribologiczne prowadzono w aparacie czterokulowym, stosując standardowe kulki stalowe (ŁH 15). Stwierdzono, że istnieje proporcjonalna zależność między zużyciem, czasem i masą wydzielonego polimeru. Porównując przeciwzużyciowy efekt działania tych monomerów zauważono, że dla takich samych warunków eksperymentów wielkość zużycia jest odwrotnie proporcjonalna do masy powstającego polimeru. Stwierdzono, że proces polimeryzacji w tych warunkach tarciowych przebiega według mechanizmu wolnorodnikowego. Badano także wpływ inhibitorów i inicjatorów rekcji tribopolimeryzacji. Utworzone polimery tarciowe wydzielano i frakcjonowano za pomocą chromatografii żelowej. Otrzymane frakcje polimerów tarciowych badano metodami spektroskopowymi. Dalsze obszerne badania, obejmujące głównie proces tribopol [kondensacji, były prowadzone w ramach współpracy z Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, LJ.S.A [6,15,18,32]. Rozszerzenie tych badań obejmował również projekt KBN-u [12]. Szczegółowy opis wyników badań uzyskanych w ramach realizacji tego projektu opisano w publikacjach [22-24].
W ostatnich latach podjęte zostały bardziej szczegółowe badania procesu tribopolikondensacji w Politechnice Warszawskiej [13,14] i tribopolimeryzacji addycyjnej w Instytucie Technologii Eksploatacji w Radomiu [7,19,26,28,29]. Nowoczesna aparatura badawczo-analityczna umożliwiła śledzenie reakcji tribochemicznych towarzyszących prawdopodobnemu procesowi tribopolimeryzacji, a tym samym specyficznych reakcji tribochemicznych, w wyniku których tworzą się dotąd bliżej nie zdefiniowane polimery tarciowe.

l.3. CEL PRACY

W kontekście powyższego, celem niniejszej pracy jest przedstawienie nowoczesnego sposobu badania tego typu produktów tworzących się w warunkach tarcia granicznego, na przykładzie szczegółowego badania tylko jednego monomeru zdolnego do polimeryzacji addycyjnej. Wybór takiego monomeru uzasadniony jest faktem, że w większości dotychczas opublikowanych prac na temat polimerów tarciowych związki zawierające wiązanie podwójne, a w szczególności monomery winylowe, były przedmiotem badań ukierunkowanych zarówno na ocenę wpływu polimerów tarciowych na proces zużycia, jak i na badanie mechanizmu ich tworzenia. Charakterystyczną cechą wybranego do niniejszych badań monomeru jest obecność w nim dwóch grup hydroksylowych.

2. CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

    Do badań wybrano 3-alliloksy-l,2-propanodiol. Proces tworzenia polimerów tarciowych realizowano w tribometrze T-ll, prod. ITeE w Radomiu [30], w następujących warunkach:
  • materiał elementów węzła - stal ŁH 15, 60 HRC,
  • obciążenie węzła-9,81 N,
  • prędkość poślizgu w skojarzeniu - 0,25 m/s,
  • droga tarcia - 500 m,
  • temperatura otoczenia węzła -20 ± 2°C.
Elementy węzła tarcia oczyszczano przed eksperymentem za pomocą 15 minutowego działanie ultradźwiękami w n-heksanie.
Badania profilu powierzchni przeprowadzono za pomocą profilografu firmy Hommel typ T 2000 Turbo. Skanowanie, z prędkością 0,2 mm/s, wybranych odcinków badanych powierzchni, o długości 2 mm, wykonano stosując czujnik typu TKL 100.
    Do badania tworzących się w warunkach tarcia depozytów, odłożonych na powierzchni śladu zużycia dysku, zastosowano:
  • mikroskopię FTIR (mikrospektrofotometr i-Series firmy Perkin Elmer). Analiza spektralna polegała na rejestrowaniu widm IR (metodą odbiciową) z wybranego obszaru powierzchni. Ze względu na prowadzenie badań spektralnych w atmosferze powietrza, w widmach występowały pasma charakterystyczne dla absorpcji dwutlenku węgla (2430-2225 cm-1) [31]. W związku z tym uzyskiwane widma poddawane były obróbce matematycznej, za pomocą programu komputerowego Grams, polegającej na usunięciu zakłócających sygnałów, wygładzaniu widma metodą Savitsky-Golay'a oraz wielopunktowej normalizacji linii bazowej. Tak przygotowane widma poddawano następnie interpretacji.
  • skaningową mikroskopię elektronową z rentgenowskim mikroanalizatorem dyspersji energii. Do badań zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy, SEM (typu S-2460 N firmy HITACHI, Japonia), wyposażony w mikroanalizator rentgenowski z dyspersją energii, EDS, (firmy NORAN Instruments, USA). Zastosowano opcję skanowania liniowego przy 40-krotnym powiększeniu, napięciu przyspieszającym 10 kV oraz kącie odbioru 25°.
  • chromatografię gazową, sprzężoną ze spektrofotometrią FTIR (System 2000 GC/FTIR firmy Perkin Elmer). Wybrano optymalne parametry analizy, pozwalające na uzyskanie najwyższego współczynnika podziału:
    - objętość nastrzyku: 1µl,
    - ciśnienie gazu nośnego (hel o czystości 99,9999): 60 kPa,
    - temperatura iniektora: 250°C,
    - temperatura: 200-250°C, 10°/min, 250°C - l min,
    - kolumna: Rtx 5, 30 m,
    - detekcja IR (zakres spektralny: 4000-700 cm-1, rozdzielczość 4 cm-1),
    - temperatura celi pomiarowej: 250°C.
3. WYNIKI BADAŃ I DYSKUSJA

W celu określenia wpływu stężenia dodatku w bazie olejowej na efekt przeciwzużyciowy, przeprowadzono badania tribologiczne kompozycji modelowych o następujących stężeniach: 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0 % (m/m). Jako efekt przeciwzużyciowy traktowano zmniejszenie wielkości zużycia kulki, pochodzącej z węzła smarowanego modelową kompozycją, w porównaniu z wielkością zużycia kulki smarowanej n-heksadekanem. Otrzymane rezultaty - w postaci zależności procentowej redukcji zużycia od stężenia dodatku w n-heksadekanie - przedstawiono na rys. l. Do wyznaczenia wymienionych zależności wykorzystano średnie arytmetyczne trzech równoległych rezultatów badań tribologicznych, które nie były obarczone błędem grubym, co oceniano za pomocą testu Q-Dixona.

    Rys. l. Zależność redukcji zużycia kulki od stężenia 3-allilooksy-l,2-propanodiolu w n-heksadekanie

    Fig. l. Correlation between the wear reduction and concentration of 3-allyoxy-l,2-propanediol in n-hexadecane

Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, iż zawartość dodatku w granicach 1% m/m powoduje maksymalną redukcję zużycia elementu węzła. Ponadto analiza otrzymanych zależności wskazuje, iż przeciwzużyciowe działanie dodatków jest związane z jednej strony ze zjawiskami adsorpcji, a z drugiej strony z procesami tribochemicznymi zachodzącymi na smarowanej powierzchni. Prowadzą one do konstytuowania warstwy granicznej. Przemiany te w istotny sposób zależą od stężenia wprowadzonego dodatku przeciwzużyciowego, co wynika najprawdopodobniej z orientacji przestrzennej cząsteczek tworzących warstwę graniczną [25]. Wzrastająca tendencja redukcji zużycia w przypadku wzrostu zawartości dodatku (w przedziale od 0,1 do 1,0 % m/m) jest związana z tworzeniem stabilnej warstwy granicznej, o silnych oddziaływaniach adhezyjnych, i międzycząsteczkowych typu van der Waalsa. Natomiast wzrost stężenia dodatku powyżej zawartości optymalnej może powodować destabilizację utworzonej warstwy granicznej na skutek występowania zawad przestrzennych w utworzonych strukturach organicznych [33]. Na rysunku 2, prezentującym profilogram dysku po zakończeniu testu tribologicznego z udziałem kompozycji smarowej, zawierającej 3-allilooksy-l,2-propanodiol, obserwowany jest efekt nadbudowania warstwy hipotetycznego polimeru tarciowego, o grubości przekraczającej 5 µm. Produkty te widoczne są również na zdjęciach mikroskopowych (rys. 3). Celowe jest więc zbadanie struktury cząsteczkowej, odłożonych substancji, co pozwoli na wnioskowanie dotyczące mechanizmu triboreakcji.


Rys. 2. Profilogram dysku stalowego po procesie tarcia, z udziałem kompozycji zawierającej 3-alliloksy-1,2-propanodiol

Fig. 2. Profilogram of the steel disk after the friction process lubricated with 1% 3-allyoxy-l, 2-propanediol in n-hexadecane

Na podstawie wyników (rys. 4) mikroanalizy rentgenowskiej (EDS) stwierdzono, iż odłożone produkty zawierają w swej strukturze węgiel oraz tlen, co wskazuje na deponowanie najprawdopodobniej produktów organicznych.

    Rys. 3. Obraz SEM (pow. 40x) powierzchni dysku smarowanego kompozycją zawierającą 1% 3-alliloksy-1,2-propanodiolu

    Fig. 3. SEM image of the disk surface lubricated with 1% 3-allyoxy1,2-propanediol in n-hexadecane

    Rys. 4. Mapy rozkładu a) węgla oraz b) tlenu na powierzchni dysku smarowanego kompozycją, zawierającą 1% 3-alliloksy-1, 2-propanodiolu, wykonane techniką SEM/EDS

    Fig. 4. Distribution maps of a) carbon, b) oxygen on the disk surface lubricated with 1% 3-allyoxy-l. 2-propanediol in n-hexadecane

Struktura cząsteczkowa tych związków może być zidentyfikowana w wyniku spektralnych badań w podczerwieni.

    Rys. 5. Mapa totalnej absorbancji promieniowania IR ze śladu zużycia po procesie tarcia z udziałem kompozycji n-heksadekan + 1% 3-allilooksy-l,2-propanodiolu

    Fig. 5. Total IR absorbance map for the wear scar after friction process lubricated with the composition of n-hexadecane containing 1% 3-allyoxy-l,2-propanediol

Przedstawione na rysunku 5 rezultaty mikroskopowych badań PTI R wskazują na rozkład substancji organicznych o charakterystycznym, równoległym do śladu tarcia, układzie pasmowym, przy czym obserwowane jest wyraźne większe skumulowanie produktów w jednej określonej strefie, wskazującej na wynoszenie na skutek działania sił odśrodkowych, produktów przemian tribochemicznych z przestrzeni kontaktu ciernego i odkładanie ich poza strefą tarcia. Pozwala to na prowadzenie badań w oparciu o wygenerowane widma IR, umożliwiających identyfikowanie struktury cząsteczkowej powstałych związków, a przez to wnioskowanie o mechanizmie reakcji tribochemicznych. Przykładowe widmo pokazano na rys. 6.

Rys. 6. Widmo IR depozytu odłożonego na stalowym dysku po procesie tarcia z udziałem kompozycji n-heksadekan + 1% 3-alliloksy-l,2-propanodiolu

Fig. 6. IR spectrum of the deposit accumulated on the steel disk after the friction process lubricated with n-hexadecane containing 1% 3-allyoxy-l,2-propanediol

Analiza danych spektralnych wskazuje, iż w warunkach tarcia następuje rozerwanie wiązania nienasyconego, występującego w strukturach cząsteczkowych dodatków. Świadczy o tym brak w widmach produktów triboreakcji pasm spektralnych, odpowiadających drganiom wiązania wodór-węgiel w grupie nienasyconej. W przypadku 3-alliloksy-l,2-propanodiolu przy liczbie falowej 3089 cm-1 oraz 1648 cm-1. Obserwacje te korelują z wcześniejszym i wynikami badań [27,28]. Rozerwane wiązanie podwójne jest dogodnym centrum reakcyjnym, umożliwiającym utlenienie cząsteczki do kwasów karboksylowych. Powstałe kwasy reagując z aktywowaną tarciowe powierzchnią stali mogą tworzyć kompleksy metali o strukturze chelatów. O tworzeniu tego typu struktur świadczą, występujące w widmach produktów triboreakcji, sygnały w zakresie liczb falowych około 1540-1650 cm-1, których położenie zależy od struktury krystalicznej produktu [8,21]. Powstawanie związków chelatowych w wyniku tribochemicznych przemian substancji tlenoorganicznych sugerowano również w pracach [10,11]. Powstające struktury tlenowe odpowiedzialne są również za występowanie pasma absorpcyjnego przy liczbie falowej 1710 cm-1, które charakteryzuje drganie grupy karbonylowej, obecnej w cząsteczce ketonu. Należy zaznaczyć, iż powstające w badanej kompozycji smarowej produkty tlenoorganiczne, występują w bardzo małych stężeniach, co powoduje, że nie są one możliwe do oznaczenia metodami chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrofotometrią w podczerwieni, bezpośrednio w kompozycji smarowej (n-heksadekan + 1% 3-alliloksy-l,2-propanodiolu). W związku z tym przeprowadzono również test tribologiczny, w którym substancją smarową był czysty 3-alliloksy-l,2-propanodiol. Po zakończeniu testu tribologicznego przeprowadzono badania chromatograficzne, które pozwoliły na rozdzielenie i zidentyfikowanie kilku substancji tlenoorganicznych, będących produktami przemian tribochemicznych. Uzyskany chromatogram przedstawiono na rys. 7.


Rys. 7. Chromatogram produktów przemian tribochemicznych czystego 3-allilooksy-l,2-propanodiolu
Fig. 7. Chromatogram of tribochemical convertion products of pure 3-allyoxy-1.2-propanediol

Najintensywniejszy sygnał chromatograficzny, przy czasie retencji 2,57 min, związany jest z wymywaniem z kolumny chromatograficznej nieprzereagowanego 3-alliloksy1,2-propanodiolu. Pozostałe sygnały chromatograficzne odpowiadają produktom przemian tribochemicznych, o czym świadczą wygenerowane z chromatogramów widma IR. Efekt procesu utleniania zastosowanego eteru allilowego jest najlepiej widoczny w widmie substancji wyeluowanej przy czasie retencji 5,73 min, które przedstawiono na rys. 8.


Rys. 8. Przykładowe widmo IR substancji wyeluowanej z mieszaniny produktów przemian tribochemicznych czystego 3-allilooksy-l,2-propanodiolu

Fig. 8. Example of IR spectrum generated from chromatogram of tribochemical convertion products of pure 3-allyoxy-l,2-propanediol

Przedstawione na rysunku 8 widmo charakteryzuje się obecnością pasm spektralnych, związanych z drganiami walencyjnymi ugrupowania karbonylowego. Występowanie wymienionych pasm, w szczególności przy liczbie falowej 1696 cm-1 oraz 1751 cm-1, może wskazywać na powstawanie związków wielokarbonylowych. Powstawanie związków wielokarbonylowych w wyniku przemian 3-allilooksy-l,2-propanodiolu jest możliwe na skutek utleniania zarówno grup hydroksylowych, jak również wiązania nienasyconego. W widmach produktów utleniania 3-alliloksy-l,2-propanodiolu, uzyskanych w wyniku badań chromatograficznych, nie stwierdzono obecności charakterystycznych pasm, związanych z drganiami struktur chelatowych (tj. 1548 oraz 1633 cm-1 - rys. 6). Tak więc reakcje tribochemiczne 3-alliloksy-l,2-propanodiolu prowadzą do powstawania związków tlenowych, które w dalszych przemianach mogą reagować z aktywowanymi podczas tarcia atomami metalu.

4. WNIOSKI

W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, iż w warunkach tarcia granicznego następuje tworzenie i kumulowanie na powierzchni elementów tarcia hipotetycznego polimeru tarciowego, generowanego na skutek przebiegających reakcji tribochemicznych. Badania spektralne pozwoliły na zidentyfikowanie przemian jakim ulega wprowadzony dodatek nienasycony. Stwierdzono, iż za efekt przeciwzużyciowy powodowany obecnością niewielkiej ilości 3-alliloksy-l,2-propanodiolu w substancji smarowej odpowiedzialne są reakcje tribochemiczne, które umożliwiają tworzenie przy udziale tlenu atmosferycznego wiązań chemicznych z aktywowanymi w procesie tarcia atomami metalu, tworząc w ten sposób efektywną warstwę graniczną o hipotetycznej strukturze, przedstawionej na rys. 9.


Rys. 9. Schemat struktury cząsteczkowej produktu przemian tribochemicznych 3-alliloksy-1,2-propanodiolu, tworzącego warstwę graniczną

Fig. 9. Scheme of the molecular structure of tribochemical convertion products of 3-allyloxy1,2-propanediol forming the boundary film

Charakterystyczną cechą tych przemian jest proces utleniania wiązania podwójnego do grup karboksylowych, które ułatwiają tworzenie z powierzchnią tarcia trwałych struktur chelatowych, co zapewnia tworzenie odpowiedniej trwałej warstewki przeciwzuźyciowej. Występujące w strukturze cząsteczkowej produktów przemian tribochemicznych 3-allioksy-l,2-propanodiolu grupy karbonylowe umożliwiają także tworzenie wiązań wodorowych z cząsteczkami wody, które wbudowując się w strukturę warstwy powodują jej stabilizację poprzez wydłużenie łańcucha struktury cząsteczkowej. Tworzy się w ten sposób produkt, który może być traktowany jako tzw. polimer tarciowy.

Rys. 10. Schemat struktury cząsteczkowej produktu przemian tribochemicznych 3-alliloksy1,2-propanodiolu, tworzącego warstwę graniczną

Fig. 10. Scheme of the molecular structure of tribochemical convertion products of 3-allyloxy-1,2-propanediol forming the boundary film

Nie jest również wykluczone, że cząsteczka dodatku tworzy specyficzną strukturę chelatową (rys. 10) zarówno w wyniku reakcji grup hydroksylowych, jak też grup ketokwasu karboksylowego, utworzonego w procesie utleniania wiązania podwójnego.

    
LITERATURA
[ 1]
ANTLER M., Effect of lubricants on frictional polymerization of palladium electricii! coniucts. ASLE Trans.. 26 (1983), s. 376-380.
[ 2]
CAMPBELL W.E., LEE R.E., Polymer formation on sliding metals in air saturaldl willi organic vapors. ASLE Trans., 5 (1962), s. 91-103.
[ 3]
CHAIKIN, S.W., On frictional polymer. Wear, 10 (1967), s. 49-60.
[ 4]
FEIN, R.E.. KREUZ, K.L., Cyclohexane vapor lubrication of steel. Am. Chem. Soc. l)iv. of Petrol. Chem. Prepr.. 13, 2 (1986), B-27.
[ 5]
FUREY, M..l., The formation of polymeric wear films directly on rubbing surfaces to reduce wear. Wear, 26 (1973). s. 369-392.
[ 6]
FUREY M..I.. KAJDAS C., KEMP1ŃSKI R., TRIPATHY B.S., Tribopolymerization und the behavlour of oxygen-conataining monomers in reducing ceramic wear. Proc. of Eurotrib'93. Budapest, 1993,s. 477-484.
[ 7]
GRĄDKOWSKI M., KAJDAS C., MAKOWSKA M., MOLENDA J., The influence oj chemical structure of vinyl-type modifiers on the lubrication efficiency, ZEM. 1998. 33. z. 2. s. 253-261.
[ 8]
GR1FFITHS P. R., HASETH J. A., Fourier transform infrared spectrometry. John Wiley&Sons. 1986, New York-Chichester-Brisbane-Toronto-Singapore.
[ 9]
HERMANCE, H., EGAN, T.F., Organic deposits on precious metal contacts. Bell System Tech. J., 37 (1958). s. 739-776.
[10]
Hotten B.W., Bidentate organi oxygen compounds as boundary lubricants for aluminium. Lub. Eng. 1974, 30, 8, 398-403.
[11]
HU. Z.S., HSU S.M., WANG P.S., Tribochemical and thermochemical reactions of stearic acid on copper surface studied by infrared microspectroscopy. Trib. Trans. 1992, 3 5, s. 189- 193.
[12]
KAJDAS, C., Badania nad tribopolimeryzacją dodatków uszlachetniających do olejów smarowych. Problemy Eksploatacji, 6 (1995), s. 39-45.
[13]
KAJDAS C., AL.-NOZILI, M., Wear behaviour and tribochemistry of oxygenates in 1-methylnaphthalene under boundary lubrication of the steel-on-steel system. Tribologia, 30 (1999), s. 301-314.
[14]
KAJDAS, C., AL.-NOZILI. M., KĘDZIERSKA, E., KARDASZ, K., The effect of selected dicarboxylic acid esters on wear of the steel-on-steel mating elements. Tribologia, 29 (1998), s. 353-366.
[15]
KAJDAS C., FUREY M.J., KEMP1ŃSKI R., Tribopolymerization - NIRAM applications to the antiwear action of addition-type monomers. Proc. of Int. Symp. On Tribochem., Janowice (Poland). 1997.
[16]
KAJDAS, C., HOMBEK, R., ADAMSKI, Z., Mechanizm polimeryzacji związków nienasyconych w strefie tarcia. Zesz. Nauk. WSI Radom 1980, l, s. 25-39.
[17]
KAJDAS. C., HOMBEK, R., ADAMSKI, Z., Tribopolymerization initiators and inhibitors. Lubricants and Their Application, III, M. Hebda, C.Kąjdas, G.M. Hamilton. eds. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa (l 981), s. 136-144.
[18]
KAJDAS C., LAFLECHE P.M., FUREY M.J., HELLGETH J.W., WARD T.C., A study of tribopolymerization under fretting contact conditions. Proc. ofth Int. Coli. Tribology, Esslingen. 1992. 8.4-1-8.4-13.
[19]
KAJDAS C., MOLENDA J., MAKOWSKA M., GRĄDKOWSKI M., Investigation of Tribochemical Behaviour of Some Unsaturated Organic Additives in Steel-Steel Contact. Proc. of Symposium on Lubricating Materials and Tribochemistry, Lanzhou 1998. China, s. 83-94.
[20]
KARGIN, V.A., PLATE, N.A., Polymerization and grafting processes on freshly formed surfaces. ]. Polymer Science, 52 (1961), s. 155.
[21]
KAZICYNA L.A., KUPLETSKA N.B., Metody spektroskopowe wyznaczania struktury związków organicznych. PWN, 1976, Warszawa.
[22]
KEMPIŃSKI R., KĘDZ1ERSKA E., KARDASZ K., WILKANOW1CZ L., KONOPKA M,. Dodatki tribologiczne do olejów działające według mechanizmu tribopolimeryzacji. Część I - metakrylany alkilowe C 12-C 18. Tribologia, 1995, 3, s. 277-298.
[23]
KEMPIŃSKI R., KĘDZ1ERSKA E., KARDASZ K., KONOPKA M.. WILKANOW1CZ L., Dodatki tribologiczne do olejów działające według mechanizmu tribopolimeryzacji. Część II - izomaślany alkilowe C 12-C 18. Tribologia, 1996, 3, s. 294-307.
[24]
KEMPIŃSKI R., KĘDZ1ERSKA E., KARDASZ K., KONOPKA M.. WILKANOW1CZ L.. Dodatki tribologiczne do olejów działające według mechanizmu tribopolimeryzacji. Część III - monoestry kwasu dikarboksylowego C36 i dioli. Tribologia, 1996, 6, s. 700-721.
[25]
MOLENDA .1., GRĄDKOWSKI M., Wpływ budowy i stężenia nienasyconych związków eterowych na właściwości przeciwzużyciowe modelowych cieczy smarowych. Problemy Eksploatacji. 1999. 4. s. 135-144.
[26]
MOLENDA J., GRĄDKOWSKI M., MAKOWSKA M., KAJDAS C., Tribochemiczna charakterystyka wybranych związków winylowych w aspekcie oddziaływań przcciwzużyciowych, Tribologia. 1998,3,s. 318-329.
[27]
MOLENDA .1. KA.IDAS C., MAKOWSKA M., GRĄDKOWSKI M., Tribochemiczne aspekty przeciwzużyciowego oddziaływania eterowych związków allilowych. Tribologia, 1999, 6. s. 935-941.
[28]
MOLENDA .1., KA.IDAS C., MAKOWSKA M., GRĄDKOWSKI M., Unsaturated oxygen compounds as antiwear additives for lubricants, Tribologia, 1999, 3, s. 323-331.
[29]
MOLENDA .I„ MAKOWSKA M., GRĄDKOWSKI M., Konstytuowanie warstwy granicznej z udziałem tlenowych związków organicznych. Mat. Konf. POLTRIB'99, Szczyrk, s. 181-187.
[30]
PIEKOSZEWSKI W., SZCZEREK M., WULCZYŃSKI J., Urządzenie typu trzpień-tarcza do badań tribologicznych w podwyższonych temperaturach. Tribologia, 5-6, 1997, s. 826-832.
[31]
SMITH A.L., Applied Infrared Spectroscopy. John Wiley & Sons, New York, 1979.
[32]
SMITH J.C., FUREY M., KAJDAS C., An exp!oratory study of vapor-phase lubrication of ceramics by monomers. Wear, 181-183, 1995, s. 581-593.
[33]
STACHOWIAK G.W., BATCHELOR A.W., Engineering tribology. Elsevier, Amsierdam-London-New York-Tokyo. 1993.
[34]
STINTON H.C., SPIKES H.A., CAMERON A., A study of friction polymer formation. Asle Trans., 25. 3, s.355-360.
[35]
ZASLAVSKIJ J.S., ZASLAVSKIJ R.N., Mechanizm dejstvija protivoiznosnych prisadok k maslam. lzdatel'stvo „Chimija”, 1978.
[36]
ZASLAVSKY Y.S., ZASLAYSKY R.N., et al, Some aspects of friction polymer formation chemistry. Wear, 1974, 30, s. 267-273.

SOME ASPECTS OF THE FRICTION POLYMER FORMAT10N

Friction polymer related papers, in particular those concerning possible polyaddition and polycondensation processes in tribological systems, are briefly revived. In order to better understand the friction polymer formation mechanism 3-allyloxy-l,2-propanediol was investigated in detail. After the friction test, the worn surfaces were analysed with FTIRM and SEM/EDS to characterise the surface rcaction products. GC/FT1R technique was applied to analyse the bulk lubricant after the friction test. The obtained analytical results allowed to find that proceeding tribochemical reactions lead to carboxylic group formation either from both the hydroxyl group and double bonding or only from the double bonding. The oxygenated compounds react with the rubbing surface to form the boundary film reducing the wear.