น้ํามันหล่อลื่นที่มีฟังก์ชันการทํางานที่ปรับปรุงอนุภาคนาโน
น้ํามันหล่อลื่นสามารถได้รับประโยชน์อย่างมากจากสารเติมแต่งนาโน ซึ่งช่วยลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ อย่างไรก็ตาม สิ่งสําคัญคือสารเติมแต่งนาโน เช่น อนุภาคนาโน กราฟีน โมโนเลเยอร์ หรือนาโนสเฟียร์เปลือกแกนจะกระจายตัวอย่างสม่ําเสมอและเดี่ยวในสารหล่อลื่น การกระจายตัวของอัลตราโซนิกได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีการผสมที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพให้การกระจายอนุภาคนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกันและป้องกันการรวมตัว
วิธีการกระจายสารเติมแต่งนาโนในของเหลวหล่อลื่น? – ด้วยอัลตราโซนิกส์!
การใช้สารเติมแต่งนาโนในน้ํามันหล่อลื่นถือเป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในการปรับปรุงลักษณะไตรโบโลยีเพื่อลดแรงเสียดทานและการสึกหรอ การปรับปรุงไตรโบโลยีดังกล่าวช่วยเพิ่มการอนุรักษ์พลังงานลดการปล่อยมลพิษซึ่งจะช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
ความท้าทายของสารหล่อลื่นที่ได้รับการปรับปรุงด้วยนาโนอยู่ที่การผสม: วัสดุนาโน เช่น อนุภาคนาโนหรือเซลลูโลสนาโนผลึกต้องใช้เครื่องผสมแรงเฉือนสูงที่มุ่งเน้นซึ่งกระจายและคลายวัสดุนาโนอย่างสม่ําเสมอเป็นอนุภาคเดียว การสร้างสนามที่มีพลังงานหนาแน่นเฉพาะอัลตราโซนิกโดยใช้โพรบอัลตราซาวนด์กําลังสูงได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเหนือกว่าในการแปรรูปวัสดุนาโนและด้วยเหตุนี้จึงเป็นวิธีการที่จัดตั้งขึ้นสําหรับการกระจายตัวของนาโน
Molseh et al. (2009) แสดงให้เห็นว่าเสถียรภาพการกระจายตัวของอนุภาคนาโนที่แตกต่างกันสามอนุภาค (โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS2), ทังสเตนไดซัลไฟด์ (WS2) และโบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยม (hBN)) ใน CIMFLO 20 ที่มีการบําบัดด้วยอัลตราโซนิกนั้นดีกว่าการเขย่าและกวนด้วยกลไก เนื่องจากโพรงอากาศอัลตราโซนิกสร้างสภาวะที่มีความหนาแน่นของพลังงานที่ไม่เหมือนใครอัลตราโซนิกชนิดโพรบจึงเหนือกว่าเทคนิคการกระจายตัวแบบเดิมในด้านประสิทธิภาพและประสิทธิผล
ลักษณะของอนุภาคนาโน เช่น ขนาด รูปร่าง และความเข้มข้นมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติไตรโบโลยี แม้ว่าขนาดนาโนในอุดมคติจะแตกต่างกันไปตามการพึ่งพาวัสดุ แต่อนุภาคนาโนส่วนใหญ่แสดงฟังก์ชันการทํางานสูงสุดในช่วงสิบถึงร้อยนาโนเมตร ความเข้มข้นในอุดมคติของสารเติมแต่งนาโนในน้ํามันหล่อลื่นส่วนใหญ่อยู่ระหว่าง 0.1–5.0%
อนุภาคนาโนออกไซด์เช่น Al2O3, CuO หรือ ZnO ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นอนุภาคนาโนที่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพไตรโบโลยีของน้ํามันหล่อลื่น สารเติมแต่งอื่น ๆ ได้แก่ สารเติมแต่งไร้ขี้เถ้าของเหลวไอออนิกบอเรตเอสเทอร์วัสดุนาโนอนินทรีย์โครงสร้างนาโนที่ได้จากคาร์บอนเช่นท่อนาโนคาร์บอน (CNTs) กราไฟท์และกราฟีน สารเติมแต่งเฉพาะถูกนํามาใช้เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเฉพาะของน้ํามันหล่อลื่น ตัวอย่างเช่น น้ํามันหล่อลื่นป้องกันการสึกหรอมีสารเติมแต่งแรงดันสูง เช่น โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ กราไฟท์ อะลีนซ์ซัลฟินซ์ และคอมเพล็กซ์ไดอัลิลไดไทโอคาร์บาเมต หรือสารเติมแต่งป้องกันการสึกหรอ เช่น ไตรอารีลฟอสเฟตและสังกะสีไดอัลิลไดไทโอฟอสเฟต
โฮโมจีไนเซอร์ชนิดโพรบอัลตราโซนิกเป็นเครื่องผสมที่เชื่อถือได้และใช้สําหรับการกําหนดสารหล่อลื่นประสิทธิภาพสูง มีชื่อเสียงว่าเหนือกว่าเมื่อพูดถึงการเตรียมสารแขวนลอยขนาดนาโนการ sonication มีประสิทธิภาพสูงสําหรับการผลิตน้ํามันหล่อลื่นในอุตสาหกรรม
ระบบผสมอัลตราโซนิกอุตสาหกรรมสําหรับการกระจายตัวของอนุภาคนาโนในน้ํามันหล่อลื่น
- ปรับปรุงประสิทธิภาพไตรโบโลยี
- การรวมตัวกันของสารเติมแต่งนาโนที่สม่ําเสมอ
- น้ํามันหล่อลื่นจากน้ํามันพืช
- การเตรียมไตรโบฟิล์ม
- ของเหลวขึ้นรูปโลหะแผ่น
- นาโนฟลูอิดเพื่อประสิทธิภาพการทําความเย็นที่ดีขึ้น
- ของเหลวไอออนิกในสารหล่อลื่นที่เป็นน้ําหรือน้ํามัน
- ของเหลวเจาะ
การกระจายตัวของอัลตราโซนิกของอลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ส่งผลให้ขนาดอนุภาคลดลงอย่างมีนัยสําคัญและการกระจายตัวสม่ําเสมอ
การผลิตน้ํามันหล่อลื่นที่มีสารเติมแต่งนาโน
สําหรับการผลิตน้ํามันหล่อลื่นเสริมนาโนวัสดุนาโนที่เพียงพอและเทคนิคการกระจายตัวที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งสําคัญ หากไม่มีการกระจายตัวของนาโนที่เชื่อถือได้และเสถียรในระยะยาว ก็ไม่สามารถผลิตน้ํามันหล่อลื่นประสิทธิภาพสูงได้
การผสมและการกระจายอัลตราโซนิกเป็นวิธีที่จัดตั้งขึ้นสําหรับการผลิตน้ํามันหล่อลื่นประสิทธิภาพสูง น้ํามันพื้นฐานของน้ํามันหล่อลื่นเสริมด้วยสารเติมแต่ง เช่น วัสดุนาโน โพลีเมอร์ สารยับยั้งการกัดกร่อน สารต้านอนุมูลอิสระ และมวลรวมที่ดีอื่นๆ แรงเฉือนอัลตราโซนิกมีประสิทธิภาพสูงในการกระจายขนาดอนุภาคที่ละเอียดมาก แรงอัลตราโซนิก (sonomechanical) สามารถบดได้แม้กระทั่งอนุภาคหลักและถูกนําไปใช้เพื่อทําให้อนุภาคทํางานได้เพื่อให้อนุภาคนาโนที่ได้มีลักษณะที่เหนือกว่า (เช่นการดัดแปลงพื้นผิว NPs เปลือกแกน NP เจือ)
เครื่องผสมแรงเฉือนสูงอัลตราโซนิกสามารถช่วยในการผลิตน้ํามันหล่อลื่นประสิทธิภาพสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ!
น้ํามันผสมกับสังกะสีไดอัลคิลไดไทโอฟอสเฟต (ZDDP) และอนุภาคนาโน PTFE ดัดแปลงพื้นผิว (PHGM) หลังจากการกระจายตัวด้วยอัลตราโซนิก
(การศึกษาและรูปภาพ: Sharma et al., 2017)
สารเติมแต่งนาโนใหม่ในน้ํามันหล่อลื่น
สารเติมแต่งขนาดนาโนใหม่ได้รับการพัฒนาเพื่อปรับปรุงการทํางานและประสิทธิภาพของน้ํามันหล่อลื่นและจาระบี ตัวอย่างเช่น เซลลูโลสนาโนคริสตัล (CNC) เป็นการวิจัยและทดสอบสูตรน้ํามันหล่อลื่นสีเขียว Zakani et al. (2022) แสดงให้เห็นว่า – เมื่อเปรียบเทียบกับสารแขวนลอยแบบหล่อลื่นที่ไม่มีเสียง – น้ํามันหล่อลื่น CNC แบบโซนิคสามารถลด COF (ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน) และการสึกหรอได้เกือบ 25 และ 30% ตามลําดับ ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่าการประมวลผลอัลตราโซนิกสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการหล่อลื่นของระบบแขวนลอยในน้ํา CNC ได้อย่างมีนัยสําคัญ
เครื่องกระจายอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการผลิตน้ํามันหล่อลื่น
เมื่อใช้สารเติมแต่งนาโนในกระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรม เช่น การผลิตน้ํามันหล่อลื่น สิ่งสําคัญคือผงแห้ง (เช่น วัสดุนาโน) จะต้องผสมเป็นเนื้อเดียวกันในเฟสของเหลว (น้ํามันหล่อลื่น) การกระจายตัวของอนุภาคนาโนต้องใช้เทคนิคการผสมที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ ซึ่งใช้พลังงานเพียงพอในการสลายก้อนเพื่อปลดปล่อยคุณสมบัติของอนุภาคระดับนาโน เครื่องอัลตราโซนิกเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นตัวกระจายที่ทรงพลังและเชื่อถือได้ดังนั้นจึงใช้ในการแยกตัวและกระจายวัสดุต่างๆเช่นอลูมิเนียมออกไซด์ท่อนาโนกราฟีนแร่ธาตุและวัสดุอื่น ๆ อีกมากมายเป็นเนื้อเดียวกันในเฟสของเหลวเช่นแร่น้ํามันสังเคราะห์หรือน้ํามันพืช Hielscher Ultrasonics ออกแบบผลิตและจัดจําหน่ายเครื่องกระจายอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานการทําให้เป็นเนื้อเดียวกันและการแยกตัวเป็นก้อน
ติดต่อเราตอนนี้เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการกระจายตัวของสารเติมแต่งนาโนในน้ํามันหล่อลื่น!
ตารางด้านล่างให้ข้อบ่งชี้ถึงความสามารถในการประมวลผลโดยประมาณของเครื่องอัลตราโซนิกของเรา:
| ปริมาณแบทช์ | อัตราการไหล | อุปกรณ์ที่แนะนํา |
|---|---|---|
| 1 ถึง 500 มล. | 10 ถึง 200 มล. / นาที | UP100H |
| 10 ถึง 2000 มล. | 20 ถึง 400 มล. / นาที | UP200 ฮิต, UP400ST |
| 0.1 ถึง 20L | 0.2 ถึง 4L / นาที | UIP2000hdt |
| 10 ถึง 100L | 2 ถึง 10L / นาที | UIP4000hdT |
| 15 ถึง 150L | 3 ถึง 15 ลิตร / นาที | UIP6000hdT |
| ไม่ | 10 ถึง 100L / นาที | UIP16000 |
| ไม่ | ขนาด ใหญ่ | คลัสเตอร์ของ UIP16000 |
ติดต่อเรา! / ถามเรา!
Hielscher Ultrasonics ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงสําหรับการใช้งานผสมการกระจายอิมัลชันและการสกัดในระดับห้องปฏิบัติการนําร่องและอุตสาหกรรม
สารหล่อลื่นนาโน PTFE หลังจากการเตรียม 7 วัน (A: น้ํามันพื้นฐาน, B: สารหล่อลื่นนาโน PTFE พร้อมอัลตราโซนิก 1 ชั่วโมง, C: สารหล่อลื่นนาโน PTFE พร้อมอัลตราโซนิก 30 นาที)
(การศึกษาและภาพ: © Kumar et al., 2013)
ผลของอัลตราโซนิกต่อเสถียรภาพการกระจายตัวของ Al2O3 ในน้ํามันหล่อลื่น
(การศึกษาและกราฟิก: © Sharif et al., 2017)
ข้อเท็จจริงที่ควรค่าแก่การรู้
น้ํามันหล่อลื่นคืออะไร?
การใช้น้ํามันหล่อลื่นหรือน้ํามันหล่อลื่นหลักคือการลดแรงเสียดทานและการสึกหรอจากการสัมผัสทางกลและความร้อน น้ํามันหล่อลื่นแบ่งออกเป็นน้ํามันเครื่องน้ํามันเกียร์น้ํามันไฮดรอลิกน้ํามันเกียร์และน้ํามันหล่อลื่นอุตสาหกรรมทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งานและองค์ประกอบ
ดังนั้นน้ํามันหล่อลื่นจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานยนต์และในเครื่องจักรอุตสาหกรรม น้ํามันหล่อลื่นมักประกอบด้วยน้ํามันพื้นฐาน 90% (ส่วนใหญ่เป็นเศษส่วนของปิโตรเลียม เช่น น้ํามันแร่) และสารเติมแต่งน้อยกว่า 10% เมื่อหลีกเลี่ยงน้ํามันแร่น้ํามันพืชหรือของเหลวสังเคราะห์เช่นโพลีโอเลฟินส์ไฮโดรเจนเอสเทอร์ซิลิโคนฟลูออโรคาร์บอนและอื่น ๆ อีกมากมายสามารถใช้เป็นน้ํามันพื้นฐานทางเลือกได้ การใช้น้ํามันหล่อลื่นหลักคือการลดแรงเสียดทานและการสึกหรอจากการสัมผัสทางกล ตลอดจนลดการสูญเสียความร้อนจากแรงเสียดทานและพลังงาน ดังนั้นน้ํามันหล่อลื่นจึงถูกนํามาใช้กันอย่างแพร่หลายในยานยนต์และในเครื่องจักรอุตสาหกรรม
สารต้านอนุมูลอิสระ เช่น สารต้านอนุมูลอิสระปฐมภูมิของอะมินิกและฟีนอลิก กรดธรรมชาติ ตัวย่อยสลายเปอร์ออกไซด์ และไพราซีนช่วยยืดอายุการใช้งานของสารหล่อลื่นโดยเพิ่มความต้านทานต่อปฏิกิริยาออกซิเดชัน ดังนั้นน้ํามันพื้นฐานจึงได้รับการปกป้องจากการเสื่อมสภาพความร้อนเนื่องจากการสลายตัวของเทอร์โมออกซิเดชันเกิดขึ้นในรูปแบบที่ลดลงและล่าช้า
ประเภทน้ํามันหล่อลื่น
น้ํามันหล่อลื่นเหลว: น้ํามันหล่อลื่นเหลวโดยทั่วไปจะใช้น้ํามันพื้นฐานประเภทเดียว น้ํามันพื้นฐานนี้มักจะมีการเพิ่มสารเพื่อปรับปรุงการทํางานและประสิทธิภาพ สารเติมแต่งทั่วไป ได้แก่ น้ํา น้ํามันแร่ ลาโนลิน น้ํามันพืชหรือน้ํามันธรรมชาติ สารเติมแต่งนาโน เป็นต้น
น้ํามันหล่อลื่นส่วนใหญ่เป็นของเหลว และอาจจําแนกตามแหล่งกําเนิดออกเป็นสองกลุ่ม:
- น้ํามันแร่: น้ํามันแร่คือน้ํามันหล่อลื่นที่กลั่นจากน้ํามันดิบ
- น้ํามันสังเคราะห์: น้ํามันสังเคราะห์คือน้ํามันหล่อลื่นที่ผลิตขึ้นโดยใช้สารประกอบที่ดัดแปลงหรือสังเคราะห์จากปิโตรเลียมดัดแปลง
จาระบีหล่อลื่น เป็นสารหล่อลื่นที่เป็นของแข็งหรือกึ่งของแข็งซึ่งประกอบด้วยสารหล่อลื่นเหลวซึ่งข้นขึ้นโดยการกระจายสารเพิ่มความข้นลงไป ในการผลิตจาระบีหล่อลื่นน้ํามันหล่อลื่นจะถูกใช้เป็นน้ํามันพื้นฐานและเป็นส่วนผสมหลัก จาระบีหล่อลื่นประกอบด้วยประมาณ 70% ถึง 80% ของน้ํามันหล่อลื่น
น้ํามันหล่อลื่นที่เจาะทะลุ และ น้ํามันหล่อลื่นแบบแห้ง เป็นประเภทเพิ่มเติมซึ่งส่วนใหญ่ใช้สําหรับการใช้งานเฉพาะกลุ่ม
สารเติมแต่งนาโนตามตัวอย่างที่ระบุไว้ข้างต้นสามารถผสมเข้ากับสารหล่อลื่นได้สําเร็จโดยใช้เครื่องกระจายอัลตราโซนิก
วรรณกรรม / อ้างอิง
- 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 ผลิตโฮโมจีไนเซอร์อัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงจาก ห้องทดลอง ถึง ขนาดอุตสาหกรรม