חומרי סיכה עם פונקציונליות משופרת של ננו-חלקיקים
שמני סיכה יכולים להפיק תועלת רבה מננו-תוספים, המסייעים בהפחתת החיכוך והבלאי. עם זאת, זה קריטי, כי ננו-תוספים כגון ננו-חלקיקים, מונו-שכבות גרפן או ננו-כדורים של קליפת ליבה מפוזרים באופן אחיד וחד-פעמי בחומר הסיכה. פיזור אולטראסוני הוכח כשיטת ערבוב אמינה ויעילה, המספקת התפלגות ננו-חלקיקים הומוגנית ומונעת צבירה.
כיצד לפזר ננו-תוספים בנוזלי סיכה? – עם אולטרסוניקה!
שימוש בננו-תוספים בחומרי סיכה נחשב לאחת השיטות היעילות ביותר לשיפור המאפיינים הטריבולוגיים הפחתת החיכוך והבלאי. שיפור טריבולוגי כזה משפר מאוד את שימור האנרגיה, הפחתת הפליטות, ובכך מפחית את ההשפעה על הסביבה.
האתגר של חומרי סיכה ננומטריים משופרים טמון בערבוב: ננו-חומרים כגון ננו-חלקיקים או ננו-תאית גבישית דורשים מערבלים ממוקדים בעלי גזירה גבוהה המפזרים ומפרקים את הננו-חומרים באופן אחיד לחלקיקים בודדים. יצירת שדות צפופים אנרגיה ייחודיים, אולטרה-סאונד באמצעות בדיקות אולטרסאונד בהספק גבוה הוכחה כעליונות בעיבוד ננו-חומרים ובכך היא השיטה הקיימת לננו-פיזורים.
Molseh et al. (2009) הראו כי יציבות הפיזור של שלושה ננו-חלקיקים שונים (מוליבדן דיסולפיד (MoS2), טונגסטן דיסולפיד (WS2) ובורון ניטריד משושה (hBN)) ב- CIMFLO 20 עם טיפול קולי הייתה טובה יותר מזו עם ניעור מכני ובריחה. מכיוון שקוויטציה אולטראסונית יוצרת תנאים ייחודיים של צפיפות אנרגיה, אולטרה-סאונד מסוג בדיקה מצטיין בטכניקות פיזור קונבנציונליות ביעילות וביעילות.
תכונות של ננו-חלקיקים כמו גודל, צורה וריכוז משפיעים על התכונות הטריבולוגיות שלהם. בעוד שגודל הננו האידיאלי משתנה בתלות של החומר, רוב הננו-חלקיקים מראים את הפונקציונליות הגבוהה ביותר בטווח של עשר עד מאות ננומטרים. ריכוז אידיאלי של ננו-תוספים בשמן סיכה הוא לרוב בין 0.1-5.0% .
ננו-חלקיקי תחמוצת כגון Al2O3, CuO או ZnO נמצאים בשימוש נרחב כננו-חלקיקים המשפרים את הביצועים הטריבולוגיים של חומרי סיכה. תוספים אחרים כוללים תוספים נטולי אפר, נוזלים יוניים, אסטרי בוראט, ננו-חומרים אנאורגניים, ננו-מבנים שמקורם בפחמן כמו ננו-צינוריות פחמן (CNTs), גרפיט וגרפן. תוספים ספציפיים משמשים על מנת לשפר תכונות ספציפיות של שמני סיכה. לדוגמה, חומרי סיכה מונעים ללבוש מכילים תוספי לחץ קיצוניים כגון מוליבדן דיסולפיד, גרפיט, אולפינים גופריתיים וקומפלקסים של דיאלקידיתיוקרבמט או תוספים נגד הלבשה כגון טריארילפוספטים ואבץ דיאלקילידיתיאופוספט.
הומוגנייזרים מסוג בדיקה קולית הם מערבלים אמינים ומשמשים לניסוח של חומרי סיכה בעלי ביצועים גבוהים. סוניקציה, המוכרת כמעולה בכל הנוגע להכנת מתלים בגודל ננו, יעילה ביותר לייצור תעשייתי של שמני סיכה.
מערכת ערבוב אולטראסונית תעשייתית לפיזור תפוקה גבוהה של ננו-חלקיקים לשמני סיכה.
- ביצועים טריבולוגיים משופרים
- שילוב ננו-תוסף אחיד
- חומרי סיכה על בסיס שמן צמחי
- הכנת טריבופילם
- פחים היוצרים נוזלים
- ננו-פלואידים ליעילות קירור משופרת
- נוזלים יוניים בסיכה מימית או על בסיס שמן
- נוזלים מתכלים
פיזור על-קולי של תחמוצת אלומיניום (Al2O3) גורם להקטנת גודל חלקיקים משמעותית ולפיזור אחיד.
ייצור חומרי סיכה עם ננו-תוספים
לייצור שמני סיכה מחוזקים בננו, ננו-חומר מתאים וטכניקת פיזור עוצמתית ויעילה הם חיוניים. ללא פיזור ננו-יציב אמין וארוך טווח, לא ניתן לייצר חומר סיכה בעל ביצועים גבוהים.
ערבוב קולי ופיזור היא שיטה מבוססת לייצור חומרי סיכה בעלי ביצועים גבוהים. שמן הבסיס של חומרי סיכה מחוזק עם תוספים כגון ננוחומרים, פולימרים, מעכבי קורוזיה, נוגדי חמצון ואגרגטים עדינים אחרים. כוחות גזירה קוליים יעילים מאוד במתן התפלגות גודל חלקיקים עדינה מאוד. כוחות על-קוליים (סונומכניים) מסוגלים לטחון אפילו חלקיקים ראשוניים ומופעלים כדי לתפקד חלקיקים, כך שהננו-חלקיקים המתקבלים מציעים תכונות עדיפות (למשל שינוי פני השטח, NPs קליפת הליבה, NPs מסוממים).
מערבלי גזירה קוליים גבוהים יכולים לעזור מאוד לייצר חומרי סיכה בעלי ביצועים גבוהים ביעילות!
תערובת שמנים עם אבץ דיאלידיתיופוספט (ZDDP) וננו-חלקיקי PTFE שעברו שינוי פני השטח (PHGM) לאחר פיזור על-קולי.
(מחקר ותמונה: שארמה ואחרים, 2017)
ננו-תוספים חדשניים בשמני סיכה
תוספים חדשניים בגודל ננו פותחו כדי לשפר עוד יותר את הפונקציונליות והביצועים של שמני סיכה וגריז. לדוגמה, ננו-גבישים של תאית (CNCs) נחקרים ונבדקים לניסוח של חומרי סיכה ירוקים. Zakani et al. (2022) הוכיחו כי – בהשוואה למתלי סיכה לא מתוחכמים – חומרי סיכה CNC סוניים יכולים להפחית את COF (מקדם החיכוך) ואת השחיקה בכמעט 25 ו-30% בהתאמה. תוצאות מחקר זה מצביעות על כך שעיבוד אולטרה סאונד יכול לשפר באופן משמעותי את ביצועי הסיכה של מתלים מימיים CNC.
מפזרים אולטראסוניים בעלי ביצועים גבוהים לייצור חומרי סיכה
כאשר ננו-תוספים משמשים בתהליכי ייצור תעשייתיים כגון ייצור שמני סיכה, חיוני שאבקות יבשות (כלומר, ננו-חומרים) יתערבבו באופן הומוגני לתוך פאזה נוזלית (שמן סיכה). פיזור ננו-חלקיקים דורש טכניקת ערבוב אמינה ויעילה, אשר מפעילה מספיק אנרגיה כדי לשבור אגלומרטים על מנת לשחרר את האיכויות של חלקיקים בקנה מידה ננומטרי. אולטראסוניקטורים ידועים כמפזרים חזקים ואמינים, ולכן משמשים לפירוק והפצה של חומרים שונים כגון תחמוצת אלומיניום, ננו-צינורות, גרפן, מינרלים וחומרים רבים אחרים באופן הומוגני לשלב נוזלי כגון שמנים מינרליים, סינתטיים או צמחיים. Hielscher אולטרסוניקה מתכננת, מייצרת ומפיצה מפזרים קוליים בעלי ביצועים גבוהים עבור כל סוג של הומוגניזציה ויישומי deagglomeration.
צור איתנו קשר עכשיו כדי ללמוד עוד על פיזור קולי של ננו-תוספים בחומרי סיכה!
הטבלה להלן נותן לך אינדיקציה של יכולת עיבוד משוער של ultrasonicators שלנו:
| נפח תצווה | קצב זרימה | התקנים מומלצים |
|---|---|---|
| 1 עד 500mL | 10 עד 200mL / min | מעלהay |
| 10 עד 2000mL | 20 עד 400mL / min | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1 ל 20L | 0.2 ל 4 ליטר / דקה | UIP2000hdT |
| 10 עד 100 ליטר | 2 עד 10L / min | UIP4000hdT |
| 15 עד 150 ל' | 3 עד 15 ליטר לדקה | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 עד 100L / min | UIP16000 |
| N.A. | יותר גדול | אשכול UIP16000 |
תיצור איתנו קשר! / שאל אותנו!
Hielscher אולטרסוניקה מייצרת הומוגניזרים אולטראסוניות ביצועים גבוהים עבור ערבוב יישומים, פיזור, אמולסיה וחילוץ על מעבדה, טייס בקנה מידה תעשייתי.
ננו-לובריקנטים PTFE לאחר 7 ימי הכנה (A: שמן בסיס, B: ננו-לובריקנט PTFE עם אולטרסאונד של שעה אחת, C: ננו-לובריקנט PTFE עם 30 דקות. אולטרסאונד).
(מחקר ותמונה: © Kumar et al., 2013)
השפעת אולטרסאונד על יציבות הפיזור של Al2O3 בחומרי סיכה.
(מחקר וגרפיקה: © שריף ואח', 2017)
עובדות שראוי לדעת
מהם חומרי סיכה?
השימוש העיקרי של חומרי סיכה או שמני סיכה הוא להפחית את החיכוך ואת ללבוש ממגע מכני, כמו גם חום. בהתאם לשימוש שלהם ואת הרכב, חומרי סיכה מחולקים שמני מנוע, נוזלי שידור, נוזלים הידראוליים, שמני הילוכים, וחומרי סיכה תעשייתיים.
לכן, חומרי סיכה נמצאים בשימוש נרחב בכלי רכב מנועיים, כמו גם במכונות תעשייתיות. כדי לספק שימון טוב, שמני סיכה מכילים בדרך כלל 90% שמן בסיס (בעיקר שברי נפט, כלומר שמנים מינרליים) ופחות מ-10% תוספים. כאשר נמנעים משמנים מינרליים, שמנים צמחיים או נוזלים סינתטיים כגון פוליאולפינים מוקשים, אסטרים, סיליקונים, פלואורוקרבונים ורבים אחרים יכולים לשמש כשמני בסיס חלופיים. השימוש העיקרי בחומרי סיכה הוא להפחתת החיכוך והבלאי ממגע מכני, כמו גם להורדת חום החיכוך והפסדי אנרגיה. לכן, חומרי סיכה נמצאים בשימוש נרחב בכלי רכב מנועיים, כמו גם במכונות תעשייתיות.
חומרים נוגדי חמצון כגון נוגדי חמצון ראשוניים אמיניים ופנוליים, חומצות טבעיות, מפרקי חמצן ופיראזינים מאריכים את מחזור החיים של חומרי סיכה על ידי הגברת העמידות החמצונית. ובכך שמן הבסיס מוגן מפני השפלת חום מכיוון שפירוק תרמו-חמצוני מתרחש בצורה מופחתת ומושהית.
סוגי חומרי סיכה
חומרי סיכה נוזליים: חומרי סיכה נוזליים מבוססים בדרך כלל על סוג אחד של שמן בסיס. לבסיס זה שמן לעתים קרובות חומרים ofter מתווספים על מנת לשפר את הפונקציונליות והביצועים. תוספים אופייניים כוללים, למשל, מים, שמן מינרלי, לנולין, שמן צמחי או טבעי, ננו-תוספים וכו '.
רוב חומרי הסיכה הם נוזלים, והם עשויים להיות מסווגים על פי מקורם לשתי קבוצות:
- שמנים מינרליים: שמנים מינרליים הם שמני סיכה המזוקקים מנפט גולמי.
- שמנים סינתטיים: שמנים סינתטיים הם שמני סיכה המיוצרים באמצעות תרכובות שעברו שינוי מלאכותי או סינתזה מנפט מעובד.
שומן סיכה הוא חומר סיכה מוצק או מוצק למחצה המורכב מחומר סיכה נוזלי, אשר מעובה על ידי פיזור חומרי עיבוי לתוכו. על מנת לייצר שומן סיכה, שמני סיכה משמשים כשמני בסיס והם המרכיב העיקרי. שומן שימון מכיל כ-70% עד 80% שמן סיכה.
חומרי סיכה חודרים ו חומרי סיכה יבשים הם סוגים נוספים, אשר מוחלים בעיקר עבור יישומי נישה.
ננו-תוספים כמפורט לעיל ניתן לערבב בהצלחה לתוך חומרי סיכה באמצעות מפזרים קוליים.
ספרות/הפניות
- Reddy, Chenga; Arumugam, S.; Venkatakrishnan, Santhanam (2019): RSM and Crow Search Algorithm-Based Optimization of Ultrasonicated Transesterification Process Parameters on Synthesis of Polyol Ester-Based Biolubricant. Arabian Journal for Science and Engineering 44, 2019.
- Zakani, Behzad; Entezami, Sohrab; Grecov, Dana; Salem, Hayder; Sedaghat, Ahmad (2022): Effect of ultrasonication on lubrication performance of cellulose nano-crystalline (CNC) suspensions as green lubricants. Carbohydrate Polymers 282(5), 2022.
- Mosleh, Mohsen; Atnafu, Neway; Belk, John; Nobles, Orval (2009): Modification of sheet metal forming fluids with dispersed nanoparticles for improved lubrication. Wear 267, 2009. 1220-1225.
- Sharma, Vinay, Johansson, Jens; Timmons, Richard; Prakash, Braham; Aswath, Pranesh (2018): Tribological Interaction of Plasma-Functionalized Polytetrafluoroethylene Nanoparticles with ZDDP and Ionic Liquids. Tribology Letters 66, 2018.
- Haijun Liu, Xianjun Hou, Xiaoxue Li, Hua Jiang, Zekun Tian, Mohamed Kamal Ahmed Ali (2020): Effect of Mixing Temperature, Ultrasonication Duration and Nanoparticles/Surfactant Concentration on the Dispersion Performance of Al2O3 Nanolubricants. Research Square 2020.
- Kumar D.M., Bijwe J., Ramakumar S.S. (2013): PTFE based nano-lubricants. Wear 306 (1–2), 2013. 80–88.
- Sharif M.Z., Azmi W.H., Redhwan A.A. M, Mamat R., Yusof T.M. (2017): Performance analysis of SiO2 /PAG nanolubricant in automotive air conditioning system. International Journal of Refrigeration 75, 2017. 204–216.
Hielscher אולטרסוניקה מייצרת homogenizers קולי ביצועים גבוהים מ מַעבָּדָה ל גודל תעשייתי.