Smörjmedel med nanopartikelförbättrade funktioner

Smörjoljor kan ha stor nytta av nanotillsatser, som hjälper till att minska friktion och slitage. Det är dock avgörande att nanotillsatser som nanopartiklar, grafenmonolager eller kärnskalsnanosfärer är enhetligt och enkeldispergerade i smörjmedlet. Ultraljud dispersion har visat sig vara tillförlitlig och effektiv blandningsmetod, vilket ger homogen nanopartikelfördelning och förhindrar aggregering.

Hur sprider man nano-tillsatser i smörjvätskor? – Med ultraljud!

Att använda nano-tillsatser i smörjmedel anses vara en av de mest effektiva metoderna för att förbättra tribologiska egenskaper som minskar friktion och slitage. En sådan tribologisk förbättring ökar kraftigt energibesparingen, utsläppsminskningen och minskar därmed miljöpåverkan.
Utmaningen med nanoförbättrade smörjmedel ligger i blandningen: Nanomaterial som nanopartiklar eller kristallin nanocellulosa kräver fokuserade högskjuvblandare som sprider och lossnar nanomaterialen jämnt till enstaka partiklar. Genom att skapa unika energitäta fält har ultraljud med hjälp av ultraljudssonder med hög effekt visat sig vara överlägsen i nanomaterialbearbetning och är därmed den etablerade metoden för nanodispersioner.
Ultraljud disperser kan användas i batch och kontinuerligt flöde läge för att blanda nanofillers i varishes.(2009) visade att dispersionsstabiliteten hos tre olika nanopartiklar (molybdendisulfid (MoS2), volframdisulfid (WS2) och hexagonal bornitrid (hBN)) i CIMFLO 20 med ultraljudsbehandling var bättre än den vid mekanisk skakning och omrörning. Som ultraljud kavitation skapar unika energitäta förhållanden, sond-typ ultraljud utmärker konventionella dispersion tekniker i effektivitet och effektivitet.
Nanopartiklars egenskaper som storlek, form och koncentration påverkar deras tribologiska egenskaper. Medan idealisk nanostorlek varierar beroende av materialet, visar de flesta nanopartiklar högsta funktioner i intervallet tio till hundra nanometer. Idealisk koncentration av nano-tillsatser i smörjolja är mestadels mellan 0,1-5,0% .
Oxidnanopartiklar som Al2O3, CuO eller ZnO används ofta som nanopartiklar som förbättrar smörjmedlets tribologiska prestanda. Andra tillsatser inkluderar askfria tillsatser, jonvätskor, boratestrar, oorganiska nanomaterial, kolbaserade nanostrukturer som kolnanorör (CNT), grafit och grafen. Specifika tillsatser används för att förbättra specifika egenskaper hos smörjoljor. Till exempel innehåller slitageförebyggande smörjmedel tillsatser med extremt tryck såsom molybdendisulfid, grafit, svaveliserade olefiner och dialkylditiokarbamatkomplex eller antislitagetillsatser såsom triarylfosfater och zinkdialkylditiofosfat.
Ultraljud sond-typ homogenisatorer är pålitliga blandare och används för formulering av högpresterande smörjmedel. Känd som överlägsen när det gäller beredning av nano-storlek suspensioner, ultraljudsbehandling är mycket effektiv för industriell tillverkning av smörjoljor.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Högpresterande ultrasonicators är pålitliga och mycket effektiva inline blandningssystem för produktion av nano-smörjmedel.

Industriellt ultraljud blandningssystem för hög genomströmning dispersion av nanopartiklar i smörjoljor.

Videon visar ultraljud blandning och spridning av grafit i 250mL epoxiharts (Toolcraft L), med hjälp av en ultraljud homogenisator (UP400St, Hielscher Ultrasonics). Hielscher Ultrasonics gör utrustning för att sprida grafit, grafen, kol-nanorör, nanotrådar eller fyllmedel i labbet eller i produktionsprocesser med hög volym. Typiska tillämpningar är dispergerande nanomaterial och mikromaterial under funktionaliseringsprocessen eller för spridning till hartser eller polymerer.

Blanda epoxiharts med grafitfyllmedel med ultraljudshomogenisator UP400St (400 watt)

Ultraljud smörjning tillverkning

  • förbättrad tribologisk prestanda
  • enhetlig införlivande av nanotillsatser
  • vegetabiliska oljebaserade smörjmedel
  • Beredning av tribofilm
  • Plåtformande vätskor
  • nanofluider för förbättrad kyleffekt
  • joniska vätskor i vatten- eller oljebaserat smörjmedel
  • brotschande vätskor
Aluminiumoxid sprids i smörjmedel med hjälp av power-ultraljud.

Ultraljud dispersion av aluminiumoxid (Al2O3) resulterar i en betydande partikelstorlek minskning och enhetlig dispersion.

Tillverkning av smörjmedel med nanotillsatser

För produktion av nanoförstärkta smörjoljor är adekvat nanomaterial och en kraftfull, effektiv dispersionsteknik avgörande. Utan tillförlitlig och långsiktig stabil nanodispersion kan det inte tillverkas ett högpresterande smörjmedel.
Ultraljudsblandning och dispergering är en etablerad metod för produktion av högpresterande smörjmedel. Basoljan av smörjmedel förstärks med tillsatser som nanomaterial, polymerer, korrosionsinhibitorer, antioxidanter och andra fina aggregat. Ultraljud skjuvkrafter är mycket effektiva för att ge en mycket fin partikelstorleksfördelning. Ultraljud (sonomekaniska) krafter kan fräsa även primära partiklar och tillämpas för att funktionalisera partiklar, så att de resulterande nanopartiklarna erbjuder överlägsna egenskaper (t.ex. ytmodifiering, core-shell NPs, dopade NPs).
Ultraljud högskjuvblandare kan i hög grad bidra till att tillverka högpresterande smörjmedel effektivt!

Ultraljud spridning är mycket effektiv för distribution av nano-tillsatser såsom nanopartiklar, anti-korrosionsmedel och anti-slitage skyddande tillsatser i smörjoljor.

Oljeblandning med zink dialkyldithiophosphate (ZDDP) och ytmodifierade PTFE nanopartiklar (PHGM) efter ultraljud dispersion.
(Studie och bild: Sharma et al., 2017)

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Nya nanotillsatser i smörjoljor

Nya tillsatser i nanostorlek utvecklas för att ytterligare förbättra smörjoljornas och smörjfetternas funktioner och prestanda. Till exempel är cellulosananokristaller (CNC) forskning och testade för formulering av gröna smörjmedel. (2022) visade att – i jämförelse med osonicated smörjande suspensioner – sonikerade CNC-smörjmedel kan minska COF (friktionskoefficient) och slitage med nästan 25 respektive 30%. Resultaten av denna studie tyder på att ultraljud bearbetning kan avsevärt förbättra smörjning prestanda av CNC vattenhaltiga suspensioner.

Högpresterande ultraljudsdisperser för smörjmedel tillverkning

När nano-addititiv används i industriella tillverkningsprocesser som produktion av smörjoljor är det avgörande att torra pulver (dvs. nanomaterial) blandas homogent i en flytande fas (smörjolja). Nanopartikeldispersion kräver en pålitlig och effektiv blandningsteknik, som tillämpar tillräckligt med energi för att bryta agglomerat för att frigöra egenskaperna hos partiklar i nanoskala. Ultrasonicators är välkända som kraftfulla och pålitliga dispersers, därför används för att deagglomerate och distribuera olika material såsom aluminiumoxid, nanorör, grafen, mineraler och många andra material homogent i en flytande fas såsom mineral, syntetiska eller vegetabiliska oljor. Hielscher Ultrasonics designar, tillverkar och distribuerar högpresterande ultraljud dispersorer för någon form av homogenisering och deagglomeration applikationer.
Kontakta oss nu för att lära dig mer om ultraljudsdispersion av nano-tillsatser i smörjmedel!

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
15 till 150L 3 till 15 liter/min UIP6000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


Ultraljud hög skjuvning homogenisatorer används i labb, bänk-top, pilot och industriell bearbetning.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljudshomogenisatorer för blandning av applikationer, spridning, emulgering och utvinning på labb, pilot och industriell skala.



Ultraljud dispergerad PTFE nanosmörjmedel visar god stabilitet efter ultraljudsbehandling behandling.

PTFE nanosmörjmedel efter 7 dagars beredning (A: basolja, B: PTFE nanosmörjmedel med 1 timme ultraljud, C: PTFE nanosmörjmedel med 30 min. ultraljud).
(Studie och bild: © Kumar et al., 2013)

Ultraljud producerar jämnt fördelade och mycket stabila aluminiumnanopartiklar i smörjoljor.

Effekten av ultraljud på dispersionsstabiliteten hos Al2O3 i smörjmedel.
(Studie och grafik: © Sharif et al., 2017)

Fakta Värt att veta

Vad är smörjmedel?

Den huvudsakliga användningen av smörjmedel eller smörjoljor är att minska friktion och slitage från mekanisk kontakt såväl som värme. Beroende på deras användning och sammansättning är smörjmedel uppdelade i motoroljor, transmissionsvätskor, hydraulvätskor, växellådsoljor och industriella smörjmedel.
Därför används smörjmedel i stor utsträckning i motorfordon såväl som i industrimaskiner. För att ge god smörjning innehåller smörjoljor vanligtvis 90% basolja (mestadels petroleumfraktioner, dvs. mineraloljor) och mindre än 10% tillsatser. När mineraloljor undviks kan vegetabiliska oljor eller syntetiska vätskor som hydrerade polyolefiner, estrar, silikoner, fluorkarboner och många andra användas som alternativa basoljor. Den huvudsakliga användningen av smörjmedel är att minska friktion och slitage från mekanisk kontakt samt att sänka friktionsvärme och energiförluster. Därför används smörjmedel i stor utsträckning i motorfordon såväl som i industrimaskiner.
Antioxidativa ämnen som aminiska och fenoliska primära antioxidanter, naturliga syror, peroxidnedbrytare och pyraziner förlänger smörjmedlens livscykel genom att öka oxidativmotståndet. Därmed skyddas basoljan mot värmenedbrytning eftersom termooxidativ nedbrytning sker i reducerad och fördröjd form.

Smörjmedel typer

Flytande smörjmedel: Flytande smörjmedel är i allmänhet baserade på en typ av basolja. Till denna basolja tillsätts ofta ofter ämnen för att förbättra funktionalitet och prestanda. Typiska tillsatser inkluderar till exempel vatten, mineralolja, lanolin, vegetabilisk eller naturlig olja, nano-tillsatser etc.
Majoriteten av smörjmedel är vätskor, och de kan klassificeras enligt deras ursprung i två grupper:

  1. Mineraloljor: Mineraloljor är smörjoljor som raffineras från råolja.
  2. Syntetiska oljor: Syntetiska oljor är smörjoljor som tillverkas med föreningar som modifieras artificiellt eller syntetiseras från modifierad petroleum.

Smörjfett är ett fast eller halvfast smörjmedel som består av ett flytande smörjmedel, som förtjockas genom att dispergera förtjockningsmedel i det. För att producera smörjfett används smörjoljor som basoljor och är huvudingrediensen. Smörjfett innehåller ca 70% till 80% smörjolja.

Penetrerande smörjmedel och torra smörjmedel är ytterligare typer, som används mest för nischapplikationer.

Många typer av nanopartiklar har framgångsrikt införlivats i smörjmedel med hjälp av ultraljudsdispersorer.

Nano-tillsatser som anges exemplifierande ovan kan framgångsrikt blandas i smörjmedel med hjälp av ultraljudsdispersorer.


 

Litteratur / Referenser


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.