Relación entre propiedades tribológicas y estructura de polietilenos
El uso de polímeros en partes importantes de dispositivos sometidos a deslizamiento o en contacto con superficies en movimiento relativo, se ha extendido ampliamente en aplicaciones de ingeniería, donde las propiedades tribológicas del material resultan de relevancia. En este trabajo se estudia...
Guardado en:
| Autor principal: | |
|---|---|
| Otros Autores: | |
| Formato: | tesis doctoral |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2016
|
| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://repositoriodigital.uns.edu.ar/handle/123456789/3434 |
| Aporte de: |
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Ingeniería Materiales Entrecruzamiento Desgaste Polietilenos Molinari, Erica Cintia Relación entre propiedades tribológicas y estructura de polietilenos |
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El uso de polímeros en partes importantes de dispositivos sometidos a deslizamiento o
en contacto con superficies en movimiento relativo, se ha extendido ampliamente en
aplicaciones de ingeniería, donde las propiedades tribológicas del material resultan de
relevancia.
En este trabajo se estudia el comportamiento tribológico de polietilenos en contacto
deslizante con acero. El propósito es brindar información sobre la manera en que la
modificación de la estructura molecular de estos polímeros por entrecruzamiento
químico afecta su resistencia al desgaste y el coeficiente de fricción.
El estudio involucró un polietileno de alta densidad (PE) y un copolímero de etilenoocteno
de muy baja densidad (CEO). Estos polímeros se modificaron químicamente
mediante ataque con diferentes concentraciones de peróxido orgánico, lo que permitió
obtener un conjunto de materiales con diferentes grados de entrecruzamiento molecular.
La reacción de modificación se indujo durante el procesamiento por moldeo por
compresión en estado fundido.
La caracterización de la estructura molecular incluyó el fraccionamiento selectivo con
solventes orgánicos para determinar el porcentaje de gel generado y medidas de
hinchamiento para calcular el peso molecular entre entrecruzamientos. También se
realizaron ensayos calorimétricos para determinar la temperatura de fusión y la entalpía
de fusión; y ensayos de evaluación de propiedades mecánicas como microdureza
Vickers y resistencia a esfuerzos de tracción. Las propiedades tribológicas se evaluaron
mediante ensayos de desgaste del tipo block-on-ring, en un ambiente controlado de
temperatura. Los materiales en forma de bloque se hicieron deslizar sobre una superficie
rugosa de un disco de acero rotando a velocidad constante. Las propiedades que se
determinaron son la velocidad de desgaste y el coeficiente de fricción, aplicando
distintas cargas normales sobre el bloque polimérico. Para establecer los mecanismos de
desgaste actuantes se analizaron las superficies de desgaste tanto del polímero
desgastado como la del metal usando microscopía óptica y electrónica.
Los resultados de la caracterización efectuada muestran que en ambos polietilenos el
contenido de gel aumenta hasta comprender prácticamente el total de la masa del
material cuando se utilizan las mayores concentraciones de peróxido. En paralelo, el
peso molecular entre entrecruzamientos se reduce indicando la formación de una red
altamente entrecruzada.
En los PE entrecruzados, el aumento en la cantidad de gel produce una disminución en
el grado de cristalinidad, en la temperatura de fusión y en la microdureza Vickers. Se
observa que existe una relación prácticamente proporcional entre cristalinidad y dureza.
Por otro lado, en el caso del CEO, la modificación de su estructura no afecta la
cristalinidad ni la temperatura de fusión del material.
Los PE entrecruzados presentan un aumento de la velocidad de desgaste con la
concentración de peróxido hasta que se alcanza una proporción gel de 80 %p/p. Los
materiales con mayor proporción de gel poseen velocidad de desgaste menor a la del PE
inicial. Para el caso de los copolímeros, en cambio, se observa que la velocidad de
desgaste disminuye continuamente con el porcentaje de peróxido incorporado.
El coeficiente de fricción de los PE entrecruzados es levemente superior al
correspondiente al PE, aunque no cambia de valor con el grado de entrecruzamiento. En
el caso de los CEO no es posible determinar un valor de coeficiente de fricción debido a
que la fuerza de fricción varía en forma periódica durante el transcurso del ensayo. El
valor promedio de la fuerza de fricción es mayor al de la fuerza normal aplicada. |
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Failla, Marcelo Daniel |
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Failla, Marcelo Daniel Molinari, Erica Cintia |
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