ナノ粒子機能向上型潤滑剤
潤滑油は、摩擦や摩耗を減らすのに役立つナノ添加剤から大きな恩恵を受けることができます。ただし、ナノ粒子、グラフェン単分子膜、コアシェルナノスフィアなどのナノ添加剤が潤滑剤中に均一かつ単一分散していることが重要です。超音波分散は、信頼性の高い効率的な混合方法として証明されており、均質なナノ粒子分布を提供し、凝集を防止します。
ナノ添加剤を潤滑液に分散させる方法は? – 超音波で!
潤滑剤にナノ添加剤を使用することは、摩擦および摩耗を低減するトライボロジー特性を改善するための最も効果的な方法の1つと考えられている。このようなトライボロジーの改善は、省エネ、排出削減を大幅に強化し、それによって環境への影響を低減します。
ナノ粒子や結晶性ナノセルロースなどのナノ材料は、ナノ材料を単一粒子に均一に分散させ、解きほぐす集束高剪断ミキサーを必要とする。ユニークなエネルギー密度の高いフィールドを作成し、高出力超音波プローブを使用した超音波処理は、ナノ材料処理における優位性が証明されており、それによってナノ分散のための確立された方法です。
Molsehら(2009)は、超音波処理によるCIMFLO 20中の3つの異なるナノ粒子(二硫化モリブデン(MoS2)、二硫化タングステン(WS2)、および六方晶窒化ホウ素(hBN))の分散安定性が機械的振とうおよび攪拌によるものよりも優れていることを示した。超音波キャビテーションは、ユニークなエネルギー密度の高い条件を作成するように、プローブ型超音波は、有効性と効率において従来の分散技術に優れています。
サイズ、形状、濃度などのナノ粒子の特性は、それらのトライボロジー特性に影響を与えています。理想的なナノサイズは材料の依存性によって異なりますが、ほとんどのナノ粒子は10〜100ナノメートルの範囲で最高の機能を示します。潤滑油中のナノ添加剤の理想的な濃度は、主に0.1〜5.0%です。
Al2O3、CuO、ZnOなどの酸化物ナノ粒子は、潤滑剤のトライボロジー性能を向上させるナノ粒子として広く使用されています。他の添加剤には、無灰添加剤、イオン液体、ホウ酸エステル、無機ナノ材料、カーボンナノチューブ(CNT)、グラファイトおよびグラフェンのような炭素由来のナノ構造が含まれる。潤滑油の特定の特性を改善するために、特定の添加剤が使用されます。たとえば、摩耗防止潤滑剤には、二硫化モリブデン、グラファイト、硫化オレフィン、ジアルキルジチオカルバメート錯体などの極圧添加剤、またはトリアリールリン酸塩やジアルキルジチオリン酸亜鉛などの耐摩耗性添加剤が含まれています。
超音波プローブ型ホモジナイザーは信頼性の高いミキサーであり、高性能潤滑剤の配合に使用されます。ナノサイズの懸濁液の調製に関しては優れているとして有名で、超音波処理は潤滑油の工業生産に非常に効率的です。
潤滑油へのナノ粒子の高スループット分散のための工業用超音波混合システム。
- トライボロジー性能の向上
- 均一なナノ添加剤の取り込み
- 植物油ベースの潤滑剤
- トライボフィルムの調製
- 板金成形液
- 冷却効率を向上させるナノ流体
- 水性または油性潤滑剤中のイオン液体
- ブローチ液
酸化アルミニウム(Al2O3)の超音波分散は、大幅な粒子サイズの減少と均一な分散をもたらします。
ナノ添加剤を用いた潤滑剤の製造
ナノ強化潤滑油の製造には、適切なナノ材料と強力で効率的な分散技術が不可欠です。信頼性が高く、長期的に安定したナノ分散がなければ、高性能潤滑剤を製造することはできません。
超音波混合および分散は、高性能潤滑剤の製造のための確立された方法です。潤滑剤の基油は、ナノ材料、ポリマー、腐食防止剤、酸化防止剤、その他の微細骨材などの添加剤で強化されています。超音波せん断力は、非常に微細な粒度分布を提供する上で非常に効率的です。超音波(ソノメカニック)力は、一次粒子を粉砕することができ、粒子を機能化するために適用されるので、結果として生じるナノ粒子は、優れた特性(例えば、表面修飾、コアシェルNP、ドープNP)を提供する。
超音波高剪断ミキサーは、高性能潤滑剤を効率的に製造するのに大いに役立ちます!
超音波分散後のジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZDDP)および表面修飾PTFEナノ粒子(PHGM)とのオイルブレンド。
(研究と写真:シャルマら、2017年)
潤滑油中の新規ナノ添加剤
潤滑油およびグリースの機能および性能をさらに向上させるために、新しいナノサイズの添加剤が開発されています。たとえば、セルロースナノ結晶(CNC)は、グリーン潤滑剤の配合について研究およびテストされています。Zakani et al. (2022) は、 – 超音波処理されていない潤滑懸濁液と比較して – 超音波処理されたCNC潤滑剤は、COF(摩擦係数)と摩耗をそれぞれほぼ25%と30%減少させることができます。この研究の結果は、超音波処理が大幅にCNC水性懸濁液の潤滑性能を向上させることができることを示唆しています。
潤滑剤製造のための高性能超音波分散機
ナノ付加剤が潤滑油の製造などの工業製造プロセスで使用される場合、乾燥粉末(すなわち、ナノ材料)が液相(潤滑油)に均一に混合されることが重要です。ナノ粒子分散液には、ナノスケールの粒子の品質を解き放つために凝集体を破壊するのに十分なエネルギーを適用する、信頼性が高く効果的な混合技術が必要です。超音波処理器は、強力で信頼性の高い分散機としてよく知られているため、酸化アルミニウム、ナノチューブ、グラフェン、鉱物、および鉱物、合成油、植物油などの液相に均質に他の多くの材料などのさまざまな材料を解凝集して配布するために使用されます。ヒールシャー超音波設計、製造、および均質化および解凝集アプリケーションの任意の種類の高性能超音波分散機を配布します。
潤滑剤中のナノ添加剤の超音波分散の詳細については、今すぐお問い合わせください!
下の表は私達のultrasonicatorsのおおよその処理能力の目安を与えます：
| バッチ容量 | 流量 | 推奨デバイス |
|---|---|---|
| 500mLの1〜 | 200mL /分で10 | UP100H |
| 2000mlの10〜 | 20 400mLの/分 | Uf200ःトン、 UP400St |
| 00.1 20Lへ | 04L /分の0.2 | UIP2000hdT |
| 100Lへ10 | 10L /分で2 | UIP4000hdT |
| 15から150L | 3から15リットル/分 | UIP6000hdT |
| N.A。 | 10 100L /分 | UIP16000 |
| N.A。 | 大きな | のクラスタ UIP16000 |
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ヒールシャー超音波は、ラボ、パイロット、工業規模でアプリケーション、分散、乳化および抽出を混合するための高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。
調製の7日後のPTFEナノ潤滑剤(A:基油、B:1時間の超音波を有するPTFEナノ潤滑剤、C:30分間超音波を有するPTFEナノ潤滑剤)。
(研究と写真:©クマールら、2013年)
潤滑剤中のAl2O3の分散安定性に対する超音波の影響。
(研究とグラフィック:©シャリフら、2017年)
知る価値のある事実
潤滑剤とは何ですか?
潤滑剤または潤滑油の主な用途は、機械的接触および熱による摩擦および摩耗を低減することです。潤滑剤は、その用途と組成に応じて、エンジンオイル、トランスミッションフルード、油圧作動油、ギアオイル、および工業用潤滑油に分けられます。
したがって、潤滑剤は自動車や産業機械に広く使用されています。良好な潤滑を提供するために、潤滑油は通常、90%の基油(主に石油留分、すなわち鉱油)と10%未満の添加剤を含む。鉱油を避けると、植物油または水素化ポリオレフィン、エステル、シリコーン、フルオロカーボンなどの合成液体を代替基油として使用できます。潤滑剤の主な用途は、機械的接触による摩擦と摩耗を低減し、摩擦熱とエネルギー損失を低減することです。したがって、潤滑剤は自動車や産業機械に広く使用されています。
アミンおよびフェノール一次酸化防止剤、天然酸、過酸化物分解剤、ピラジンなどの抗酸化物質は、酸化抵抗を高めることによって潤滑剤のライフサイクルを延長します。これにより、熱酸化的破壊が還元および遅延形態で起こるため、基油は熱劣化から保護される。
潤滑剤の種類
液体潤滑剤: 液体潤滑剤は、一般に1種類の基油をベースにしています。この基油には、機能性と性能を向上させるために、より多くの物質が添加されることがよくあります。典型的な添加剤には、例えば、水、鉱油、ラノリン、植物油または天然油、ナノ添加剤などが含まれる。
潤滑剤の大部分は液体であり、それらはその起源に従って2つのグループに分類することができます。
- 鉱油:鉱油は原油から精製された潤滑油です。
- 合成油:合成油は、人工的に改質された、または改質された石油から合成された化合物を使用して製造された潤滑油です。
潤滑グリース は、増粘剤を分散させることによって増粘される液体潤滑剤からなる固体または半固体潤滑剤である。潤滑グリースを製造するために、潤滑油が基油として使用され、主成分です。潤滑グリースには、約70%から80%の潤滑油が含まれています。
浸透性潤滑剤 そして ドライ潤滑剤 さらにタイプがあり、主にニッチアプリケーションに適用されます。
上記例示に列挙したようなナノ添加剤は、超音波分散機を用いて潤滑剤に首尾よく混合することができる。
文献 / 参考文献
- 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.
