Kenőanyagok nanorészecskés 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, a grafén monorétegek vagy a maghéj nanoszférák egyenletesen és egyrétegűen diszpergálódjanak a kenőanyagban. Az ultrahangos diszperzió megbízható és hatékony keverési módszernek bizonyult, homogén nanorészecske-eloszlást biztosítva és megakadályozva az aggregációt.
Hogyan lehet diszpergálni a nano-adalékanyagokat a kenőfolyadékokban? – Ultrahanggal!
A nano-adalékanyagok kenőanyagokban való használata az egyik leghatékonyabb módszer a tribológiai jellemzők javítására, csökkentve a súrlódást és a kopást. Az ilyen tribológiai javulás nagymértékben fokozza az energiatakarékosságot, a kibocsátáscsökkentést, ezáltal csökkenti a környezeti hatást.
A nanotechnológiával javított kenőanyagok jelentette kihívás a keverésben rejlik: Az olyan nanoanyagok, mint a nanorészecskék vagy a kristályos nanocellulóz, koncentrált, nagy nyírószerkezeteket igényelnek, amelyek egyenletesen diszpergálják és szétválasztják a nanoanyagokat egyetlen részecskévé. Egyedülálló energia-sűrű mezők létrehozása, ultrahangos kezelés nagy teljesítményű ultrahangos szondákkal bizonyítottan fölényes 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 rázással és keveréssel. Mivel az ultrahangos kavitáció egyedülálló energia-sűrű feltételeket teremt, a szonda típusú ultrahangos kezelés kiemeli a hagyományos diszperziós technikákat a hatékonyság és a hatékonyság terén.
A nanorészecskék jellemzői, például a méret, az alak és a koncentráció befolyásolják tribológiai tulajdonságaikat. Míg az ideális nanoméret az anyagtól függően változik, a legtöbb nanorészecske a tíz-száz nanométeres tartományban mutatja a legmagasabb funkciókat. A nano-adalékanyagok ideális koncentrációja a kenőolajban többnyire 0,1–5,0% között van.
Az oxid nanorészecskéket, például az Al2O3, CuO vagy ZnO széles körben használják nanorészecskékként, javítva a kenőanyagok tribológiai teljesítményét. Egyéb adalékanyagok közé tartoznak a hamumentes adalékanyagok, az ionos folyadékok, a borát-észterek, a szervetlen nanoanyagok, a szénből származó nanoszerkezetek, például a szén nanocsövek (CNT-k), a grafit és a grafén. Speciális adalékanyagokat használnak a kenőolajok specifikus tulajdonságainak javítása érdekében. Például a kopásmegelőző kenőanyagok extrém nyomású adalékokat, például molibdén-diszulfidot, grafitot, kénezett olefinek és dialkil-ditiokarbamát komplexeket vagy antiwear adalékokat, például triaril-foszfátokat és cink-dialkil-ditiiofoszfátot tartalmaznak.
Az ultrahangos szonda típusú homogenizátorok megbízható keverők, és nagy teljesítményű kenőanyagok előállítására szolgálnak. Híres, mint a kiváló a nanoméretű szuszpenziók előkészítésében, az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony a kenőolajok ipari gyártásában.
Ipari ultrahangos keverőrendszer a nanorészecskék nagy áteresztőképességű diszpergálásához kenőolajokká.
- jobb tribológiai teljesítmény
- Egységes nanoadditív bedolgozás
- növényi olaj alapú kenőanyagok
- Tribofilm előkészítése
- lemezformázó folyadékok
- nanofluidok a jobb hűtési hatékonyság érdekében
- ionos folyadékok vizes vagy olajalapú kenőolajban
- folyadékok kioldása
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 a hatékony, hatékony diszperziós technika. Megbízható és hosszú távú stabil nanodiszperzió nélkül nem lehet nagy teljesítményű kenőanyagot gyártani.
Az ultrahangos keverés és diszpergálás a nagy teljesítményű kenőanyagok előállításának bevált módszere. A kenőanyagok alapolaját olyan adalékokkal erősítik, mint a 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 marására is, és a részecskék funkcionalizálására alkalmazzák, így a kapott nanorészecskék kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek (pl. Felületmódosítás, maghéj NP-k, adalékolt NP-k).
Az ultrahangos nagy nyírószerkezetek nagyban segíthetnek a nagy teljesítményű kenőanyagok hatékony gyártásában!
Olajkeverék cink-dialkil-ditiiofoszfáttal (ZDDP) és felületmódosított PTFE nanorészecskékkel (PHGM) ultrahangos diszperzió után.
(Tanulmány és kép: Sharma et al., 2017)
Új nano-adalékanyagok a kenőolajokban
Új nanoméretű adalékanyagokat fejlesztettek ki a kenőolajok és zsírok funkcióinak és teljesítményének további javítása érdekében. Például a cellulóz nanokristályok (CNC-k) kutatásokat és teszteket végeznek a zöld kenőanyagok előállítására. Zakani et al. (2022) kimutatta, hogy – összehasonlítva a nem szonikált kenő felfüggesztésekkel – Az ultrahangos CNC kenőanyagok közel 25, illetve 30% -kal csökkenthetik a COF-ot (súrlódási együttható) és a kopást. A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy az ultrahangos feldolgozás jelentősen javíthatja a CNC vizes szuszpenziók kenési teljesítményét.
Nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálógépek kenőanyag-gyártáshoz
Amikor a nano-additívumokat ipari gyártási folyamatokban, például kenőolajok gyártásában használják, alapvető fontosságú, hogy a száraz porokat (azaz a nanoanyagokat) homogén módon keverjék folyékony fázisba (kenőolaj). A nanorészecskék diszperziója megbízható és hatékony keverési technikát igényel, amely elegendő energiát alkalmaz az agglomerátumok megszakításához a nanoméretű részecskék tulajdonságainak felszabadítása érdekében. Az ultrahangos készülékek jól ismertek, mint erős és megbízható diszpergálószerek, ezért használják deagglomeráció és elosztás különböző anyagok, mint például alumínium-oxid, nanocsövek, grafén, ásványi anyagok és sok más anyag homogén módon folyékony fázisba, például ásványi, szintetikus vagy növényi olajok. A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos diszpergálószereket tervez, gyárt és forgalmaz bármilyen homogenizálási és deagglomerációs alkalmazáshoz.
Vegye fel velünk a kapcsolatot most, ha többet szeretne megtudni a nano-adalékanyagok ultrahangos diszperziójáról a kenőanyagokban!
Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:
| Kötegelt mennyiség | Áramlási sebesség | Ajánlott eszközök |
|---|---|---|
| 1 - 500 ml | 10-200 ml / perc | UP100H |
| 10-2000 ml | 20-400 ml / perc | Uf200 ः t, UP400St |
| 0.1-20L | 02 - 4 L / perc | UIP2000hdT |
| 10-100 liter | 2 - 10 l / perc | UIP4000hdT |
| 15 és 150L között | 3 és 15 l / perc között | UIP6000hdT |
| na | 10 - 100 l / perc | UIP16000 |
| na | nagyobb | klaszter UIP16000 |
Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!
Hielscher Ultrasonics gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok keverésalkalmazások, diszperziós, emulgeálás és extrakciós laboratóriumi, kísérleti és ipari méretű.
PTFE nanolubricants 7 napos előkészítés után (A: alapolaj, B: PTFE nanolubrikáns 1 órás ultrahangos kezeléssel, C: PTFE nanolubrikáns 30 perc ultrahangos kezeléssel).
(Tanulmány és kép: © Kumar et al., 2013)
Az ultrahangos kezelés hatása az Al2O3 diszperziós stabilitására kenőanyagokban.
(Tanulmány és grafika: © Sharif et al., 2017)
Tudni érdemes
Mik azok a kenőanyagok?
A kenőanyagok vagy kenőolajok fő felhasználási területe a mechanikai érintkezésből és a hőből eredő súrlódás és kopás csökkentése. Használatuktól és összetételüktől függően a kenőanyagokat motorolajokra, sebességváltó folyadékokra, hidraulikafolyadékokra, hajtóműolajokra és ipari kenőanyagokra osztják.
Ezért a kenőanyagokat széles körben használják a gépjárművekben és az ipari gépekben is. A jó kenés érdekében a kenőolajok jellemzően 90% alapolajat (többnyire kőolajfrakciókat, azaz ásványolajokat) és kevesebb, mint 10% adalékanyagot tartalmaznak. Az ásványolajok kerülésekor a növényi olajok vagy szintetikus folyadékok, például hidrogénezett poliolefinek, észterek, szilikonok, fluorozott szénhidrogének és még sok más alternatív alapolajként használhatók. A kenőanyagok fő felhasználási területe a mechanikai érintkezésből eredő súrlódás és kopás csökkentése, valamint a súrlódási hő- és energiaveszteségek csökkentése. Ezért a kenőanyagokat széles körben használják a gépjárművekben és az ipari gépekben is.
Az antioxidáns anyagok, például az amin és fenolos primer antioxidánsok, a természetes savak, a peroxid lebontók és a pirazinok az oxidatív ellenállás növelésével meghosszabbítják a kenőanyagok életciklusát. Ezáltal az alapolaj védve van a hő lebomlása ellen, mivel a termo-oxidatív bomlás csökkentett és késleltetett formában történik.
Kenőanyag típusok
Folyékony kenőanyagok: A folyékony kenőanyagok általában egyfajta alapolajon alapulnak. Ehhez az alapolajhoz gyakran adnak hozzá 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.
Kenő zsír 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 többnyire réspiaci alkalmazásokhoz alkalmaznak.
A fent felsorolt nano-adalékanyagok ultrahangos diszpergálószerekkel sikeresen keverhetők kenőanyagokba.
Irodalom / Referenciák
- 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 Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.