Lubrifianți cu funcționalități îmbunătățite cu nanoparticule
Uleiurile lubrifiante pot beneficia foarte mult de nano-aditivi, care ajută la reducerea frecării și uzurii. Cu toate acestea, este esențial ca nano-aditivii, cum ar fi nanoparticulele, monostraturile din grafen sau nanosferele de coajă de bază să fie uniform și cu o singură dispersie în lubrifiant. Dispersia cu ultrasunete a fost dovedită ca metodă de amestecare fiabilă și eficientă, oferind distribuție omogenă a nanoparticulelor și prevenind agregarea.
Cum de a dispersa nano-aditivi în fluide de lubrifiere? – Cu Ultrasonics!
Utilizarea nano-aditivilor în lubrifianți este considerată ca fiind una dintre cele mai eficiente metode de îmbunătățire a caracteristicilor tribologice care reduc frecarea și uzura. O astfel de îmbunătățire tribologică îmbunătățește foarte mult conservarea energiei, reducerea emisiilor, reducând astfel impactul asupra mediului.
Provocarea lubrifianților nano-îmbunătățiți constă în amestecare: nanomaterialele, cum ar fi nanoparticulele sau nano celuloza cristalină, necesită mixere concentrate de înaltă forfecare care dispersează și desprinde nano-materialele în mod uniform în particule unice. Crearea de câmpuri unice dense de energie, Ultrasonication folosind sonde cu ultrasunete de mare putere a fost dovedit superioritatea în prelucrarea nanomaterialelor și este, prin urmare, metoda stabilită pentru nano-dispersii.
Molseh et al. (2009) a arătat că stabilitatea de dispersie a trei nanoparticule diferite (disulfură de molibden (MoS2), disulfură de tungsten (WS2), și nitrură hexagonală de bor (hBN)) în CIMFLO 20 cu tratament cu ultrasunete a fost mai bună decât cea cu agitare mecanică și agitare. Ca și cavitație cu ultrasunete creează condiții unice de energie densă, ultrasonication de tip sondă excelează tehnici convenționale de dispersie în eficacitatea și eficiența.
Caracteristicile nanoparticulelor, cum ar fi mărimea, forma și concentrația, influențează proprietățile lor tribologice. În timp ce nano-dimensiunea ideală variază în funcție de material, majoritatea nanoparticulelor prezintă cele mai înalte funcționalități în intervalul de zece până la o sută de nanometri. Concentrația ideală de nano-aditivi în uleiul de lube este în mare parte între 0,1-5,0% .
Nanoparticulele de oxid, cum ar fi Al2O3, CuO sau ZnO, sunt utilizate pe scară largă ca nanoparticule îmbunătățind performanța tribologică a lubrifianților. Alți aditivi includ aditivi fără cenușă, lichide ionice, esteri de borat, nanomateriale anorganice, nanostructuri derivate din carbon, cum ar fi nanotuburi de carbon (CNTs), grafit și grafen. Aditivii specifici sunt utilizați pentru a îmbunătăți proprietățile specifice ale uleiurilor de lube. De exemplu, lubrifianții preventivi pentru uzură conțin aditivi de presiune extremă, cum ar fi disulfura de molibden, grafitul, olefinele sulfurate și complexele dialkyldithiocarbamat sau aditivi anti-îmbrăcăminte, cum ar fi triarfosfații și dialkylditiofosfatul de zinc.
Omogenizatoare de tip sondă cu ultrasunete sunt mixere fiabile și sunt utilizate pentru formularea lubrifianților de înaltă performanță. Renume ca superior atunci când vine vorba de prepararea suspensiilor de dimensiuni nano, Sonicare este foarte eficient pentru fabricarea industrială a uleiurilor de lube.
Sistem industrial de amestecare cu ultrasunete pentru dispersia cu randament ridicat a nanoparticulelor în uleiuri lubrifiante.
- îmbunătățirea performanței tribologice
- încorporare uniformă nano-aditivă
- lubrifianți pe bază de ulei vegetal
- prepararea tribofilmului
- foi de metal care formează fluide
- nanofluide pentru îmbunătățirea eficacității răcirii
- lichide ionice în lube apoase sau pe bază de ulei
- fluide de broșare
Dispersia cu ultrasunete a oxidului de aluminiu (Al2O3) duce la o reducere semnificativă a dimensiunii particulelor și dispersie uniformă.
Fabricarea lubrifianților cu nano-aditivi
Pentru producția de uleiuri lubrifiante nano-ranforsate, nanomaterialul adecvat și o tehnică de dispersie puternică și eficientă sunt esențiale. Fără o nano-dispersie fiabilă și stabilă pe termen lung, nu poate fi fabricat un lubrifiant de înaltă performanță.
Amestecarea și dispersarea cu ultrasunete este o metodă stabilită pentru producția de lubrifianți de înaltă performanță. Uleiul de bază al lubrifianților este întărit cu aditivi precum nanomateriale, polimeri, inhibitori de coroziune, antioxidanți și alte agregate fine. Forțele de forfecare cu ultrasunete sunt extrem de eficiente în furnizarea unei distribuții foarte fine a dimensiunii particulelor. Forțele ultrasonice (sonomecanice) sunt capabile să frezeze chiar și particule primare și sunt aplicate pentru a funcționaliza particulele, astfel încât nanoparticulele rezultate oferă caracteristici superioare (de exemplu, modificarea suprafeței, NPs core-shell, NPs dopat).
Mixerele cu ultrasunete de înaltă forfecare pot ajuta foarte mult la fabricarea eficientă a lubrifianților de înaltă performanță!
Amestec de ulei cu dialkyldithiophosphate de zinc (ZDDP) și nanoparticule PTFE modificate de suprafață (MGF) după dispersie cu ultrasunete.
(Studiu și imagine: Sharma et al., 2017)
Noi nano-aditivi în uleiuri lubrifiante
Noi aditivi de dimensiuni nano sunt dezvoltate pentru a îmbunătăți în continuare funcționalitățile și performanța uleiurilor și unsorilor lubrifiante. De exemplu, nano-cristalele de celuloză (CNC) sunt cercetări și testate pentru formularea lubrifianților verzi. Zakani et al. (2022) a demonstrat că – în comparație cu suspensiile lubrifiante nesonice – lubrifianții CNC sonicați ar putea reduce COF (coeficientul de frecare) și uzura cu aproape 25, respectiv 30%. Rezultatele acestui studiu sugerează că prelucrarea ultrasonication poate îmbunătăți în mod semnificativ performanța de lubrifiere a suspensiilor apoase CNC.
Dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru fabricarea lubrifianților
Atunci când nano-addititivele sunt utilizate în procese industriale de fabricație, cum ar fi producția de uleiuri lubrifiante, este esențial ca pulberile uscate (adică nanomaterialele) să fie amestecate omogen într-o fază lichidă (ulei de lube). Dispersia nanoparticulelor necesită o tehnică de amestecare fiabilă și eficientă, care aplică suficientă energie pentru a sparge aglomeratele pentru a dezlănțui calitățile particulelor la scară nano. Ultrasonicators sunt bine cunoscute ca dispersoare puternice și fiabile, prin urmare, utilizate pentru a deaglomera și distribui diverse materiale, cum ar fi oxid de aluminiu, nanotuburi, grafen, minerale și multe alte materiale omogen într-o fază lichidă, cum ar fi uleiuri minerale, sintetice sau vegetale. Hielscher Ultrasonics proiectează, produce și distribuie dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru orice fel de aplicații de omogenizare și deaglomerare.
Contactați-ne acum pentru a afla mai multe despre dispersia cu ultrasunete a nano-aditivilor în lubrifianți!
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:
| volum lot | Debit | Aparate recomandate |
|---|---|---|
| 1 la 500mL | 10 până la 200 ml / min | UP100H |
| 10 la 2000ml | 20 până la 400ml / min | Uf200 ः t. UP400St |
| 0.1 la 20L | 0.2 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 100L | 2 până la 10L / min | UIP4000hdT |
| De la 15 la 150L | De la 3 la 15L/min | UIP6000hdT |
| N / A. | 10 la 100L / min | UIP16000 |
| N / A. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru amestecarea aplicațiilor, dispersie, emulsificare și extracție pe scară de laborator, pilot și industrial.
Ptfe nanolubricants după 7 zile de preparare (A: ulei de bază, B: PTFE nanolubricant cu ultrasonication 1 oră, C: PTFE nanolubricant cu 30 min. ultrasonication).
(Studiu și imagine: © Kumar et al., 2013)
Efectul ultrasonication asupra stabilității de dispersie a Al2O3 în lubrifianți.
(Studiu și grafic: © Sharif et al., 2017)
Ce trebuie să știți
Ce sunt lubrifianții?
Utilizarea principală a lubrifianților sau a uleiurilor de lube este de a reduce frecarea și uzura de la contactul mecanic, precum și căldura. În funcție de utilizarea și compoziția lor, lubrifianții sunt împărțiți în uleiuri de motor, fluide de transmisie, fluide hidraulice, uleiuri de angrenaj și lubrifianți industriali.
Prin urmare, lubrifianții sunt utilizați pe scară largă în autovehicule, precum și în mașinile industriale. Pentru a asigura o bună lubrifiere, uleiurile lubrifiante conțin de obicei 90% ulei de bază (în mare parte fracțiuni de petrol, adică uleiuri minerale) și mai puțin de 10% aditivi. Atunci când uleiurile minerale sunt evitate, uleiurile vegetale sau lichidele sintetice, cum ar fi poliolefinele hidrogenate, esterii, siliconii, fluorocarburile și multe altele, pot fi folosite ca uleiuri de bază alternative. Principala utilizare a lubrifianților este de a reduce frecarea și uzura de la contactul mecanic, precum și de a reduce pierderile de căldură și energie prin frecare. Prin urmare, lubrifianții sunt utilizați pe scară largă în autovehicule, precum și în mașinile industriale.
Substanțele antioxidative, cum ar fi antioxidanții primari aminici șifenolici, acizii naturali, descompusorii de peroxid și pirazinele prelungesc ciclul de viață al lubrifianților prin creșterea rezistenței oxidative. Astfel, uleiul de bază este protejat împotriva degradării căldurii, deoarece defalcarea termo-oxidativă are loc în formă redusă și întârziată.
Tipuri de lubrifianți
Lubrifianți lichizi: Lubrifianții lichizi se bazează, în general, pe un singur tip de ulei de bază. La acest ulei de bază se adaugă adesea substanțe ofter pentru a îmbunătăți funcționalitatea și performanța. Aditivii tipici includ, de exemplu, apă, ulei mineral, lanolină, ulei vegetal sau natural, nano-aditivi etc.
Majoritatea lubrifianților sunt lichide și pot fi clasificați în funcție de originea lor în două grupe:
- Uleiuri minerale: Uleiurile minerale sunt uleiuri lubrifiante rafinate din țiței.
- Uleiuri sintetice: Uleiurile sintetice sunt uleiuri lubrifiante care sunt fabricate folosind compuși care sunt modificați artificial sau sintetizați din petrol modificat.
Unsoare lubrifiantă este un lubrifiant solid sau semisolid care constă într-un lubrifiant lichid, care este îngroșat prin dispersarea agenților de îngroșare în el. Pentru a produce unsoare de lubrifiere, uleiurile lubrifiante sunt folosite ca uleiuri de bază și sunt ingredientul principal. Unsoarea de lubrifiere conține aproximativ 70% până la 80% ulei lubrifiant.
Lubrifianți penetranti și lubrifianți uscați sunt alte tipuri, care se aplică mai ales pentru aplicații de nișă.
Nano-aditivii enumerați exemplar mai sus pot fi amestecați cu succes în lubrifianți folosind dispersoare cu ultrasunete.
Literatură / Referințe
- 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 produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la laborator la dimensiunea industrială.