Maziva z izboljšanimi funkcionalnostmi nanodelcev
Mazalna olja imajo lahko veliko koristi od nano-dodatkov, ki pomagajo zmanjšati trenje in obrabo. Vendar je ključnega pomena, da so nanoaditivi, kot so nanodelci, grafenski monoplasti ali nanosfere jedrne lupine, v mazivu enakomerno in enojno razpršeni. Ultrazvočna disperzija se je izkazala za zanesljivo in učinkovito metodo mešanja, ki zagotavlja homogeno porazdelitev nanodelcev in preprečuje agregacijo.
Kako razpršiti nano-dodatke v mazalnih tekočinah? – Z ultrazvokom!
Uporaba nano-dodatkov v mazivih velja za eno najučinkovitejših metod za izboljšanje triboloških lastnosti, zmanjšanje trenja in obrabe. Takšna tribolološka izboljšava močno povečuje varčevanje z energijo, zmanjšanje emisij in s tem zmanjšuje vpliv na okolje.
Izziv nano-izboljšanih maziv je mešanje: nanomateriali, kot so nanodelci ali kristalna nano celuloza, zahtevajo usmerjene mešalnike z visokim striženjem, ki nanomateriale enakomerno razpršijo in razpletajo v posamezne delce. Ultrazvok z uporabo ultrazvočnih sond z visoko močjo je z ustvarjanjem edinstvenih energetsko gostih polj dokazano superioren pri obdelavi nanomaterialov in je s tem uveljavljena metoda za nano-disperzije.
(2009) so pokazali, da je disperzijska stabilnost treh različnih nanodelcev (molibdenov disulfid (MoS2), volframov disulfid (WS2) in heksagonalni borov nitrid (hBN)) v CIMFLO 20 z ultrazvočno obdelavo boljša kot pri mehanskem stresanju in mešanju. Ker ultrazvočna kavitacija ustvarja edinstvene energetsko goste pogoje, ultrazvočna razvaritev tipa sonde odlikuje konvencionalne disperzijske tehnike v učinkovitosti in učinkovitosti.
Lastnosti nanodelcev, kot so velikost, oblika in koncentracija, vplivajo na njihove tribološke lastnosti. Medtem ko se idealna nano-velikost razlikuje glede na odvisnost od materiala, večina nanodelcev kaže najvišje funkcionalnosti v razponu od deset do sto nanometrov. Idealna koncentracija nano-dodatkov v mazalnem olju je večinoma med 0,1–5,0%.
Oksidni nanodelci, kot so Al2O3, CuO ali ZnO, se pogosto uporabljajo kot nanodelci, ki izboljšujejo tribološko učinkovitost maziv. Drugi dodatki vključujejo dodatke brez pepela, ionske tekočine, boratne estre, anorganske nanomateriale, nanostrukture, pridobljene iz ogljika, kot so ogljikove nanocevke (CNT), grafit in grafen. Posebni dodatki se uporabljajo za izboljšanje specifičnih lastnosti mazalnih olj. Na primer, maziva za preprečevanje obrabe vsebujejo dodatke za ekstremne tlake, kot so molibden disulfid, grafit, žveplovi olefini in dialkilditiokarbamatni kompleksi ali dodatki proti obrabi, kot so triarilfosfati in cinkov dialkilditiofosfat.
Ultrazvočni homogenizatorji so zanesljivi mešalniki in se uporabljajo za formulacijo visoko zmogljivih maziv. Sonication, ki je znan kot boljši, ko gre za pripravo nano suspenzij, je zelo učinkovit za industrijsko proizvodnjo mazalnih olj.
- izboljšana tribolološka učinkovitost
- enotna vključitev nanododatkov
- maziva na osnovi rastlinskega olja
- Priprava Tribofilma
- tekočine za oblikovanje pločevine
- nanofluidi za izboljšano učinkovitost hlajenja
- ionske tekočine v vodnem lubrikantu ali mazivu na oljni osnovi
- tekočine za prevlačenje
Proizvodnja maziv z nanododatki
Za proizvodnjo mazalnih olj, ojačanih z nanomaterialom, so ključni ustrezni nanomateriali ter zmogljiva in učinkovita disperzijska tehnika. Brez zanesljive in dolgoročno stabilne nano-disperzije ni mogoče izdelati visoko zmogljivega maziva.
Ultrazvočno mešanje in dispergiranje je uveljavljena metoda za proizvodnjo visoko zmogljivih maziv. Bazno olje maziv je ojačano z dodatki, kot so nanomateriali, polimeri, zaviralci korozije, antioksidanti in drugi fini agregati. Ultrazvočne strižne sile so zelo učinkovite pri zagotavljanju zelo fine porazdelitve velikosti delcev. Ultrazvočne (sonomahanske) sile so sposobne mleti celo primarne delce in se uporabljajo za funkcionalizacijo delcev, tako da nastali nanodelci ponujajo vrhunske lastnosti (npr. Površinska modifikacija, NP jedro-lupina, dopirani NP).
Ultrazvočni mešalniki z visokim striženjem lahko močno pomagajo pri učinkoviti izdelavi visoko zmogljivih maziv!
Novi nanododatki v mazalnih oljih
Razviti so novi dodatki nano velikosti za nadaljnje izboljšanje funkcionalnosti in učinkovitosti mazalnih olj in masti. Na primer, celulozni nanokristali (CNC) so raziskave in preizkušeni za formulacijo zelenih maziv. Zakani et al. (2022) so pokazali, da – v primerjavi z nezvočnimi mazalnimi suspenzijami – sonikirana CNC maziva bi lahko zmanjšala COF (koeficient trenja) in obrabo za skoraj 25 oziroma 30%. Rezultati te študije kažejo, da lahko ultrazvočna obdelava znatno izboljša zmogljivost mazanja vodnih suspenzij CNC.
Visoko zmogljivi ultrazvočni dispergatorji za proizvodnjo maziv
Kadar se nanododatki uporabljajo v industrijskih proizvodnih procesih, kot je proizvodnja mazalnih olj, je ključnega pomena, da se suhi praški (tj. nanomateriali) homogeno zmešajo v tekočo fazo (mazalno olje). Disperzija nanodelcev zahteva zanesljivo in učinkovito tehniko mešanja, ki uporablja dovolj energije za razbijanje aglomeratov, da se sprostijo lastnosti nanodelcev. Ultrazvočni aparati so znani kot močni in zanesljivi razpršilniki, zato se uporabljajo za homogeno deaglomeracijo in distribucijo različnih materialov, kot so aluminijev oksid, nanocevke, grafen, minerali in številni drugi materiali v tekočo fazo, kot so mineralna, sintetična ali rastlinska olja. Hielscher Ultrasonics načrtuje, proizvaja in distribuira visoko zmogljive ultrazvočne razpršilnike za vse vrste homogenizacije in deaglomeracije.
Kontaktirajte nas zdaj, če želite izvedeti več o ultrazvočni disperziji nano-dodatkov v mazivih!
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
15 do 150L | 3 do 15 l/min | UIP6000hdT |
n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj so maziva?
Glavna uporaba maziv ali mazalnih olj je zmanjšanje trenja in obrabe zaradi mehanskega stika in toplote. Glede na uporabo in sestavo se maziva delijo na motorna olja, tekočine za menjalnike, hidravlične tekočine, olja za menjalnike in industrijska maziva.
Zato se maziva pogosto uporabljajo v motornih vozilih in industrijskih strojih. Za zagotovitev dobrega mazanja mazalna olja običajno vsebujejo 90% baznega olja (večinoma naftnih frakcij, tj. mineralnih olj) in manj kot 10% aditivov. Če se mineralnim oljem izognemo, se lahko kot alternativna bazna olja uporabijo rastlinska olja ali sintetične tekočine, kot so hidrogenirani poliolefini, estri, silikoni, fluoroogljikovodiki in mnogi drugi. Glavna uporaba maziv je zmanjšanje trenja in obrabe zaradi mehanskega stika ter zmanjšanje izgub toplote in energije zaradi trenja. Zato se maziva pogosto uporabljajo v motornih vozilih in industrijskih strojih.
Antioksidativne snovi, kot so aminski in fenolni primarni antioksidanti, naravne kisline, razgradniki peroksidov in pirazini, podaljšujejo življenjski cikel maziv s povečanjem oksidativne odpornosti. S tem je bazno olje zaščiteno pred toplotno razgradnjo, saj se termooksidativna razgradnja pojavlja v reducirani in zapozneli obliki.
Vrste maziv
Tekoča maziva: Tekoča maziva na splošno temeljijo na eni vrsti baznega olja. Temu baznemu olju se pogosto dodajajo snovi, da se izboljša funkcionalnost in učinkovitost. Tipični dodatki vključujejo na primer vodo, mineralno olje, lanolin, rastlinsko ali naravno olje, nanododatke itd.
Večina maziv je tekočih in jih je mogoče razvrstiti glede na njihov izvor v dve skupini:
- Mineralna olja: Mineralna olja so mazalna olja, rafinirana iz surove nafte.
- Sintetična olja: Sintetična olja so mazalna olja, ki so izdelana z uporabo spojin, ki so umetno modificirane ali sintetizirane iz modificirane nafte.
Mazalna mast je trdno ali poltrdno mazivo, ki je sestavljeno iz tekočega maziva, ki se zgošči z razprševanjem zgoščevalcev. Za proizvodnjo mazalne masti se mazalna olja uporabljajo kot bazna olja in so glavna sestavina. Mazalna mast vsebuje približno 70% do 80% mazalnega olja.
Penetracijska maziva in suha maziva so nadaljnje vrste, ki se uporabljajo predvsem za nišne aplikacije.
Literatura / Reference
- 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.