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 nanoaditivii, cum ar fi nanoparticulele, monostraturile de grafen sau nanosferele cu coajă de miez, să fie dispersate uniform și unic în lubrifiant. Dispersia cu ultrasunete a fost dovedită ca metodă de amestecare fiabilă și eficientă, oferind distribuție omogenă a nanoparticulelor și prevenind agregarea.
Cum se dispersează nano-aditivii în fluidele lubrifiante? – Cu ultrasunete!
Utilizarea nano-aditivilor în lubrifianți este considerată una dintre cele mai eficiente metode de îmbunătățire a caracteristicilor tribologice, reducând frecarea și uzura. O astfel de îmbunătățire tribologică îmbunătățește foarte mult conservarea energiei, reducerea emisiilor, reducând astfel impactul asupra mediului.
Provocarea lubrifianților nanoîmbunătățiți constă în amestecare: nanomaterialele, cum ar fi nanoparticulele sau nanoceluloza cristalină, necesită mixere focalizate cu forfecare înaltă, care dispersează și desfac uniform nanomaterialele în particule unice. Crearea câmpurilor unice dense energetic, ultrasonication folosind sonde cu ultrasunete de mare putere a fost dovedit superioritate în prelucrarea nanomaterialelor și, prin urmare, este metoda stabilită pentru nano-dispersii.
Molseh et al. (2009) au arătat că stabilitatea dispersiei 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. Deoarece cavitația cu ultrasunete creează condiții unice de densitate energetică, ultrasonication de tip sondă excelează tehnicile convenționale de dispersie în eficacitate și eficiență.
Caracteristicile nanoparticulelor, cum ar fi dimensiunea, forma și concentrația, influențează proprietățile lor tribologice. În timp ce dimensiunea nanometrică ideală variază în funcție de material, majoritatea nanoparticulelor prezintă cele mai înalte funcționalități cuprinse între zece și o sută de nanometri. Concentrația ideală de nano-aditivi în uleiul lubrifiant 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 nanotuburile de carbon (CNT), grafitul și grafenul. Aditivii specifici sunt utilizați pentru a îmbunătăți proprietățile specifice ale uleiurilor lubrifiante. De exemplu, lubrifianții preventivi de uzură conțin aditivi de presiune extremă, cum ar fi disulfura de molibden, grafitul, olefinele sulfurate și complexele dialchilditiocarbamat sau aditivii antiuzură, cum ar fi triarilfosfații și dialchilditiofosfatul de zinc.
Omogenizatoarele de tip sondă cu ultrasunete sunt mixere fiabile și sunt utilizate pentru formularea lubrifianților de înaltă performanță. Renumit ca superior atunci când vine vorba de prepararea suspensiilor de dimensiuni nano, sonicare este extrem de eficient pentru fabricarea industrială a uleiurilor lubrifiante.
Sistem industrial de amestecare cu ultrasunete pentru dispersia cu randament ridicat a nanoparticulelor în uleiuri lubrifiante.
- performanță tribologică îmbunătățită
- încorporare nanoaditivă uniformă
- lubrifianți pe bază de ulei vegetal
- Pregătirea tribofilmului
- fluide de formare a tablei
- nanofluide pentru îmbunătățirea eficacității răcirii
- Lichide ionice în lubrifiant apos sau pe bază de ulei
- lichide de broșare
Dispersia cu ultrasunete a oxidului de aluminiu (Al2O3) are ca rezultat o reducere semnificativă a dimensiunii particulelor și o 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 producerea 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 asigurarea unei distribuții foarte fine a dimensiunii particulelor. Forțele ultrasonice (sonomecanice) sunt capabile să frezeze chiar și particulele primare și sunt aplicate pentru a funcționaliza particulele, astfel încât nanoparticulele rezultate să ofere caracteristici superioare (de exemplu, modificarea suprafeței, NP-uri miez-coajă, NP-uri dopate).
Mixerele cu ultrasunete de forfecare înaltă pot ajuta foarte mult la fabricarea eficientă a lubrifianților de înaltă performanță!
Amestec de ulei cu dialchilditiofosfat de zinc (ZDDP) și nanoparticule PTFE modificate la suprafață (PHGM) după dispersie cu ultrasunete.
Noi nano-aditivi în uleiurile lubrifiante
Noi aditivi de dimensiuni nanometrice sunt dezvoltați pentru a îmbunătăți în continuare funcționalitățile și performanța uleiurilor și unsorilor lubrifiante. De exemplu, nanocristalele de celuloză (CNC) sunt cercetate și testate pentru formularea lubrifianților verzi. Zakani et al. (2022) au demonstrat că – în comparație cu suspensiile lubrifiante nesonicate – sonicated lubrifianți CNC ar putea reduce COF (coeficient de frecare) și uzură cu aproape 25 și, respectiv, 30%. Rezultatele acestui studiu sugerează că prelucrarea ultrasonication poate îmbunătăți semnificativ performanța de lubrifiere a suspensiilor apoase CNC.
Dispersoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru fabricarea lubrifianților
Atunci când nanoaditivii sunt utilizați în procesele de fabricație industrială, cum ar fi producția de uleiuri lubrifiante, este esențial ca pulberile uscate (adică nanomaterialele) să fie amestecate omogen într-o fază lichidă (ulei lubrifiant). Dispersia nanoparticulelor necesită o tehnică de amestecare fiabilă și eficientă, care aplică suficientă energie pentru a sparge aglomeratele pentru a elibera calitățile particulelor la scară nanometrică. Ultrasonicators sunt bine cunoscute ca dispersoare puternice și fiabile, prin urmare, utilizate pentru a dezaglomera și distribui diverse materiale, ar fi oxid de aluminiu, nanotuburi, grafen, minerale și multe alte materiale omogen într-o fază lichidă, 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 dezaglomerare.
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 aproximative de procesare a ultrasonicators noastre:
| Volumul lotului | Debitul | Dispozitive recomandate |
|---|---|---|
| 1 până la 500 ml | 10 până la 200 ml/min | UP100H |
| 10 până la 2000 ml | 20 până la 400 ml? min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 până la 20L | 00.2 până la 4L? min | UIP2000hdT |
| 10 până la 100L | 2 până la 10L? min | UIP4000hdT |
| 15 până la 150L | 3 până la 15L? min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 până la 100L? min | UIP16000 |
| n.a. | mai mare | grup de UIP16000 |
Contactează-ne!? Întreabă-ne!
Hielscher Ultrasonics produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță pentru aplicații de amestecare, dispersie, emulsionare și extracție pe laborator, pilot și scară industrială.
Nanolubrifianți PTFE după 7 zile de preparare (A: ulei de bază, B: nanolubricant PTFE cu ultrasonication 1 oră, C: nanolubricant PTFE cu ultrasonication 30 min).
Efectul ultrasonication asupra stabilității dispersiei Al2O3 în lubrifianți.
Fapte care merită știute
Ce sunt lubrifianții?
Utilizarea principală a lubrifianților sau a uleiurilor lubrifiante 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, lichide de transmisie, fluide hidraulice, uleiuri de transmisie 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 principal 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 utilizate ca uleiuri de bază alternative. Utilizarea principală a lubrifianților este reducerea frecării și uzurii cauzate de contactul mecanic, precum și reducerea pierderilor de căldură și energie prin frecare. Prin urmare, lubrifianții sunt utilizați pe scară largă în autovehicule, precum și în mașinile industriale.
Substanțele antioxidante, cum ar fi antioxidanții primari amineci și fenolici, acizii naturali, descompunătorii de peroxid și pirazinele, extind ciclul de viață al lubrifianților prin creșterea rezistenței oxidative. Astfel, uleiul de bază este protejat împotriva degradării termice, deoarece descompunerea 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 această bază se adaugă adesea substanțe pentru a îmbunătăți funcționalitatea și performanța. Aditivii tipici includ, de exemplu, apa, uleiul mineral, lanolina, uleiul vegetal sau natural, nano-aditivii 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 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 utilizate ca uleiuri de bază și sunt ingredientul principal. Unsoarea pentru lubrifiere conține aproximativ 70% până la 80% ulei lubrifiant.
Lubrifianți penetranți și lubrifianți uscați sunt alte tipuri, care sunt aplicate mai ales pentru aplicații de nișă.
Nano-aditivii, așa cum sunt enumerați exemplar mai sus, pot fi amestecați cu succes în lubrifianți folosind dispersoare cu ultrasunete.
Literatură? Referințe
- 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 produce omogenizatoare cu ultrasunete de înaltă performanță de la Laborator spre dimensiunea industrială.