Kenőanyagok nanorészecske-továbbfejlesztett funkciókkal
A kenőolajok nagy hasznot húzhatnak a nano-adalékanyagokból, amelyek segítenek csökkenteni a súrlódást és a kopást. Döntő fontosságú azonban, hogy a nano-adalékanyagok, például a nanorészecskék, az egyrétegű grafén vagy a maghéj nanogömbök egyenletesen és egyszeresen diszpergálódjanak a kenőanyagban. Az ultrahangos diszperzió megbízható és hatékony keverési módszernek bizonyult, homogén nanorészecske-eloszlást biztosít és megakadályozza az aggregációt.
Hogyan lehet eloszlatni a nano-adalékanyagokat a kenőfolyadékokban? – Ultrahanggal!
A nano-adalékanyagok használata kenőanyagokban az egyik leghatékonyabb módszer a tribológiai jellemzők javítására, a súrlódás és a kopás csökkentésére. Az ilyen tribológiai fejlesztés nagymértékben növeli az energiatakarékosságot, a kibocsátás csökkentését, ezáltal csökkentve a környezeti hatást.
A nanotechnológiával továbbfejlesztett kenőanyagok kihívása a keverésben rejlik: a nanoanyagok, például a nanorészecskék vagy a kristályos nanocellulóz koncentrált, nagy nyíróképességű keverőkre van szükség, amelyek egyenletesen diszpergálják és szétválasztják a nanoanyagokat egyetlen részecskére. Egyedülálló energia-sűrű mezők létrehozása, ultrahangos kezelés nagy teljesítményű ultrahangos szondákkal bizonyítottan jobb a nanoanyag-feldolgozásban, és ezáltal a nano-diszperziók bevált módszere.
Molseh et al. (2009) kimutatta, hogy három különböző nanorészecske (molibdén-diszulfid (MoS2), volfrám-diszulfid (WS2) és hatszögletű bór-nitrid (hBN)) diszperziós stabilitása a CIMFLO 20-ban ultrahangos kezeléssel jobb volt, mint mechanikus rázás és keverés. Mivel az ultrahangos kavitáció egyedülálló energia-sűrű körülményeket teremt, a szonda típusú ultrahangos kezelés kiemelkedik a hagyományos diszperziós technikák hatékonyságában és hatékonyságában.
A nanorészecskék jellemzői, például mérete, alakja és koncentrációja befolyásolják tribológiai tulajdonságaikat. Míg az ideális nanoméret az anyagtól függően változik, a legtöbb nanorészecske a legmagasabb funkcionalitást mutatja tíztől száz nanométerig. A nano-adalékanyagok ideális koncentrációja a kenőolajban többnyire 0,1–5,0% között van.
Az oxid nanorészecskéket, például az Al2O3-at, CuO-t vagy ZnO-t széles körben használják nanorészecskékként, javítva a kenőanyagok tribológiai teljesítményét. Egyéb adalékanyagok közé tartoznak a hamumentes adalékanyagok, ionos folyadékok, borátészterek, szervetlen nanoanyagok, szénből származó nanoszerkezetek, például szén nanocsövek (CNT), grafit és grafén. Speciális adalékanyagokat használnak a kenőolajok speciális tulajdonságainak javítására. Például a kopásmegelőző kenőanyagok extrém nyomású adalékokat, például molibdén-diszulfidot, grafitot, kénezett olefineket és dialkil-ditiokarbamát komplexeket vagy kopásgátló adalékokat, például triarilfoszfátokat és cink-dialkil-ditiofoszfátot tartalmaznak.
Az ultrahangos szonda típusú homogenizátorok megbízható keverők, és nagy teljesítményű kenőanyagok előállítására szolgálnak. Híres, mint kiváló, amikor a nanoméretű szuszpenziók előállításáról van szó, az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony a kenőolajok ipari gyártásához.
Ipari ultrahangos keverőrendszer a nanorészecskék nagy áteresztőképességű diszperziójához kenőolajokba.
- jobb tribológiai teljesítmény
- Egységes nanoadditív bekeverés
- növényi olaj alapú kenőanyagok
- Tribofilm előkészítése
- lemezalakító folyadékok
- nanofluidok a jobb hűtési hatékonyság érdekében
- Ionos folyadékok vizes vagy olaj alapú síkosítóban
- Üregelő folyadékok
Az alumínium-oxid (Al2O3) ultrahangos diszperziója jelentős részecskeméret-csökkenést és egyenletes diszperziót eredményez.
Kenőanyagok gyártása nano-adalékokkal
A nanoerősítésű kenőolajok előállításához elengedhetetlen a megfelelő nanoanyag és az erőteljes, hatékony diszperziós technika. Megbízható és hosszú távú stabil nano-diszperzió nélkül nem lehet nagy teljesítményű kenőanyagot gyártani.
Az ultrahangos keverés és diszpergálás bevált módszer a nagy teljesítményű kenőanyagok előállítására. A kenőanyagok alapolaját olyan adalékokkal erősítik meg, mint nanoanyagok, polimerek, korróziógátlók, antioxidánsok és más finom aggregátumok. Az ultrahangos nyíróerők rendkívül hatékonyak a nagyon finom részecskeméret-eloszlás biztosításában. Az ultrahangos (szonomechanikus) erők képesek még az elsődleges részecskék őrlésére is, és a részecskék funkcionalizálására alkalmazzák, így a kapott nanorészecskék kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek (pl. Felületmódosítás, maghéj NP-k, adalékolt NP-k).
Az ultrahangos nagy nyíróképességű keverők nagyban segíthetnek a nagy teljesítményű kenőanyagok hatékony gyártásában!
Olajkeverék cink-dialkil-ditiofoszfáttal (ZDDP) és felületmódosított PTFE nanorészecskékkel (PHGM) ultrahangos diszperzió után.
Új nano-adalékanyagok kenőolajokban
Új nanoméretű adalékokat fejlesztettek ki a kenőolajok és zsírok funkcióinak és teljesítményének további javítása érdekében. Például a cellulóz nanokristályok (CNC-k) kutatásokat végeznek és tesztelnek zöld kenőanyagok formulázására. Zakani et al. (2022) kimutatta, hogy – összehasonlítva a szonikálatlan kenő felfüggesztésekkel – szonikált CNC kenőanyagok csökkenthetik a COF (súrlódási együttható) és a kopás közel 25 és 30% -kal. A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy az ultrahangos feldolgozás jelentősen javíthatja a CNC vizes szuszpenziók kenési teljesítményét.
Nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószerek kenőanyaggyártáshoz
Amikor nano-adalékanyagokat használnak ipari gyártási folyamatokban, például kenőolajok gyártásában, döntő fontosságú, hogy a száraz porokat (azaz nanoanyagokat) homogén módon folyékony fázisba keverjék (kenőolaj). A nanorészecskék diszperziójához megbízható és hatékony keverési technikára van szükség, amely elegendő energiát alkalmaz az agglomerátumok lebontásához a nanoméretű részecskék tulajdonságainak felszabadítása érdekében. Az ultrahangos készülékek jól ismertek, mint erős és megbízható diszpergálószerek, ezért különböző anyagok, például alumínium-oxid, nanocsövek, grafén, ásványi anyagok és sok más anyag homogén folyékony fázisba, például ásványi, szintetikus vagy növényi olajok. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószereket tervez, gyárt és forgalmaz bármilyen homogenizációs és deagglomerációs alkalmazáshoz.
Lépjen kapcsolatba velünk most, hogy többet megtudjon a nano-adalékanyagok ultrahangos diszperziójáról a kenőanyagokban!
Az alábbi táblázat jelzi ultrahangos készülékeink hozzávetőleges feldolgozási kapacitását:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1–500 ml | 10–200 ml/perc | UP100H |
| 10 és 2000 ml között | 20–400 ml/perc | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1-től 20L-ig | 0.2-től 4 liter/percig | UIP2000hdT |
| 10–100 liter | 2–10 l/perc | UIP4000hdt |
| 15–150 liter | 3–15 l/perc | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100 l/perc | UIP16000 |
| n.a. | Nagyobb | klaszter UIP16000 |
Kapcsolat!? Kérdezzen tőlünk!
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorokat gyárt keverési alkalmazásokhoz, diszperzióhoz, emulgeáláshoz és extrakcióhoz laboratóriumi, kísérleti és ipari méretekben.
PTFE nanokenőanyagok 7 napos előkészítés után (A: alapolaj, B: PTFE nanokenőanyag 1 órás ultrahangos kezeléssel, C: PTFE nanokenőanyag 30 perces ultrahangos kezeléssel).
Az ultrahangos kezelés hatása az Al2O3 diszperziós stabilitására kenőanyagokban.
Tények, amelyeket érdemes tudni
Mik azok a kenőanyagok?
A kenőanyagok vagy kenőolajok fő felhasználása a mechanikai érintkezésből származó súrlódás és kopás, valamint a hő csökkentése. Felhasználásuktól és összetételüktől függően a kenőanyagokat motorolajokra, sebességváltó folyadékokra, hidraulikafolyadékokra, hajtóműolajokra és ipari kenőanyagokra osztják.
Ezért a kenőanyagokat széles körben használják gépjárművekben és ipari gépekben. A jó kenés érdekében a kenőolajok jellemzően 90% alapolajat (többnyire kőolajfrakciókat, azaz ásványolajokat) és kevesebb mint 10% adalékanyagot tartalmaznak. Az ásványolajok elkerülése esetén alternatív alapolajként növényi olajok vagy szintetikus folyadékok, például hidrogénezett poliolefinek, észterek, szilikonok, fluorozott szénhidrogének és még sok más használhatók. A kenőanyagok fő felhasználása a mechanikai érintkezésből eredő súrlódás és kopás csökkentése, valamint a súrlódási hő- és energiaveszteség csökkentése. Ezért a kenőanyagokat széles körben használják gépjárművekben és ipari gépekben.
Az antioxidáns anyagok, például aminsav és fenolos primer antioxidánsok, természetes savak, peroxid lebontók és pirazinok meghosszabbítják a kenőanyagok életciklusát az oxidatív ellenállás növelésével. Ezáltal az alapolaj védve van a hőlebomlástól, mivel a termo-oxidatív bomlás redukált és késleltetett formában történik.
Kenőanyag típusok
Folyékony kenőanyagok: A folyékony kenőanyagok általában egyfajta alapolajon alapulnak. Ehhez az alapolajhoz gyakran adnak anyagokat a funkcionalitás és a teljesítmény javítása érdekében. A tipikus adalékanyagok közé tartozik például a víz, az ásványolaj, a lanolin, a növényi vagy természetes olaj, a nano-adalékanyagok stb.
A kenőanyagok többsége folyadék, és eredetük szerint két csoportba sorolhatók:
- Ásványolajok: Az ásványolajok nyersolajból finomított kenőolajok.
- Szintetikus olajok: A szintetikus olajok olyan kenőolajok, amelyeket mesterségesen módosított vagy módosított kőolajból szintetizált vegyületek felhasználásával állítanak elő.
Kenőzsír szilárd vagy félszilárd kenőanyag, amely folyékony kenőanyagból áll, amelyet sűrítőanyagok diszpergálásával sűrítenek. A kenőzsír előállításához a kenőolajokat alapolajként használják, és ezek a fő összetevők. A kenőzsír kb. 70-80% kenőolajat tartalmaz.
Behatoló kenőanyagok és száraz kenőanyagok további típusok, amelyeket leginkább réspiaci alkalmazásokhoz alkalmaznak.
A fent felsorolt példaértékű nano-adalékanyagok ultrahangos diszpergálószerekkel sikeresen keverhetők kenőanyagokba.
Irodalom? Hivatkozások
- László Vanyorek, Dávid Kiss, Ádám Prekob, Béla Fiser, Attila Potyka, Géza Németh, László Kuzsela, Dirk Drees, Attila Trohák, Béla Viskolcz (2019): Application of nitrogen doped bamboo-like carbon nanotube for development of electrically conductive lubricants. Journal of Materials Research and Technology, Volume 8, Issue 3, 2019. 3244-3250.
- 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 Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok labor hoz ipari méret.