Funksional xususiyatlari nanozarrachalar bilan yaxshilangan moylash materiallari
Moylash moylari ishqalanish va yeyilishni kamaytirishga yordam beradigan nanoqoʻshimchalardan katta foyda olishi mumkin. Biroq nanozarrachalar, grafen monoqatlamlari yoki yadro–qobiq tuzilishidagi nanosferalar kabi nanoqoʻshimchalarning moylash materialida bir tekis va alohida zarrachalar holida disperslanishi juda muhim. Ultratovushli disperslash nanozarrachalarning bir jinsli taqsimlanishini taʼminlaydigan va agregatsiyaning oldini oladigan ishonchli hamda samarali aralashtirish usuli ekanligi isbotlangan.
Moylash suyuqliklarida nanoqoʻshimchalarni qanday disperslash mumkin? – Ultratovush yordamida!
Moylash materiallarida nanoqoʻshimchalardan foydalanish ishqalanish va yeyilishni kamaytirish orqali tribologik xususiyatlarni yaxshilashning eng samarali usullaridan biri hisoblanadi. Bunday tribologik yaxshilanish energiyani tejash va chiqindilarni kamaytirish imkoniyatini sezilarli darajada oshirib, atrof-muhitga taʼsirni pasaytiradi.
Nanomateriallar bilan yaxshilangan moylash materiallarini tayyorlashdagi qiyinchilik aralashtirish bilan bogʻliq: nanozarrachalar yoki kristall nanosellyuloza kabi nanomateriallar ularni bir tekis disperslaydigan va bir-biridan ajratib, alohida zarrachalarga aylantiradigan, taʼsiri jamlangan kuchli siljish hosil qiluvchi aralashtirgichlarni talab qiladi. Yuqori quvvatli ultratovush zondlari yordamida ultratovush bilan ishlov berish oʻziga xos, energiya zichligi yuqori boʻlgan maydonlarni yaratadi; uning nanomateriallarga ishlov berishdagi ustunligi isbotlangan va shu sababli u nanodispersiyalarni tayyorlashning keng qoʻllanadigan usulidir.
Molseh et al. (2009) uch xil nanozarrachaning (molibden disulfidi (MoS2), volfram disulfidi (WS2) va geksagonal bor nitridi (hBN)) CIMFLO 20 dagi dispersiya barqarorligi ultratovush bilan ishlov berilganda mexanik chayqatish va aralashtirishdagidan yaxshiroq boʻlganini koʻrsatgan. Ultratovushli kavitatsiya oʻziga xos, energiya zichligi yuqori boʻlgan sharoitlarni yaratgani sababli, zond yordamida ultratovush bilan ishlov berish natijadorlik va samaradorlik jihatidan anʼanaviy disperslash usullaridan ustun turadi.
Nanozarrachalarning oʻlchami, shakli va konsentratsiyasi kabi xususiyatlari ularning tribologik xossalariga taʼsir qiladi. Ideal nanooʻlcham materialga qarab oʻzgarsa-da, aksariyat nanozarrachalar oʻndan yuz nanometrgacha boʻlgan oraliqda eng yuqori funksional xususiyatlarni namoyon etadi. Moylash moyidagi nanoqoʻshimchalarning ideal konsentratsiyasi koʻpincha 0,1–5,0% oraligʻida boʻladi.
Al2O3, CuO yoki ZnO kabi oksid nanozarrachalari moylash materiallarining tribologik koʻrsatkichlarini yaxshilovchi nanozarrachalar sifatida keng qoʻllanadi. Boshqa qoʻshimchalarga kulsiz qoʻshimchalar, ionli suyuqliklar, borat efirlari, noorganik nanomateriallar, uglerod nanonaychalari (CNTs), grafit va grafen kabi ugleroddan olingan nanotuzilmalar kiradi. Moylash moylarining muayyan xususiyatlarini yaxshilash uchun maxsus qoʻshimchalar ishlatiladi. Masalan, yeyilishning oldini oluvchi moylash materiallari tarkibida molibden disulfidi, grafit, oltingugurt bilan ishlangan olefinlar va dialkilditiokarbamat komplekslari kabi oʻta yuqori bosim sharoitlari uchun qoʻshimchalar yoki triarilfosfatlar va rux dialkilditiofosfati kabi yeyilishga qarshi qoʻshimchalar boʻladi.
Zond turidagi ultratovushli gomogenizatorlar ishonchli aralashtirgichlar boʻlib, yuqori samarali moylash materiallari formulalarini tayyorlashda ishlatiladi. Nanooʻlchamli suspenziyalarni tayyorlashdagi ustunligi bilan tanilgan ultratovush bilan ishlov berish moylash moylarini sanoat miqyosida ishlab chiqarishda juda samaralidir.
Nanomoylash materiallarini ishlab chiqarish uchun ultratovushli disperslagichlar haqida batafsil oʻqing!
Nanozarrachalarni moylash moylariga yuqori ishlab chiqarish unumdorligida disperslash uchun sanoat ultratovushli aralashtirish tizimi.
- yaxshilangan tribologik koʻrsatkichlar
- nanoqoʻshimchalarni bir tekis kiritish
- oʻsimlik moyi asosidagi moylash materiallari
- triboplyonka tayyorlash
- list metallga shakl berish suyuqliklari
- sovitish samaradorligini yaxshilovchi nanosuyuqliklar
- suvli yoki moy asosidagi moylash materiallarida ionli suyuqliklar
- protyajkalash suyuqliklari
Alyuminiy oksidini (Al2O3) ultratovush yordamida disperslash zarrachalar oʻlchamining sezilarli darajada kichrayishiga va bir tekis disperslanishiga olib keladi.
Nanoqoʻshimchali moylash materiallarini ishlab chiqarish
Nanomateriallar bilan mustahkamlangan moylash moylarini ishlab chiqarishda mos nanomaterial hamda kuchli, samarali disperslash usuli juda muhim. Ishonchli va uzoq muddat barqaror nanodispersiyasiz yuqori samarali moylash materialini ishlab chiqarib boʻlmaydi.
Ultratovush yordamida aralashtirish va disperslash yuqori samarali moylash materiallarini ishlab chiqarishning keng qoʻllanadigan usulidir. Moylash materiallarining bazaviy moyi nanomateriallar, polimerlar, korroziya ingibitorlari, antioksidantlar va boshqa mayda agregatlar kabi qoʻshimchalar bilan mustahkamlanadi. Ultratovushli siljish kuchlari zarrachalar oʻlchamining juda mayda diapazonda taqsimlanishini taʼminlashda juda samaralidir. Ultratovushli (sonomexanik) kuchlar hatto birlamchi zarrachalarni ham maydalashga qodir va zarrachalarni funksionallashtirish uchun qoʻllanadi, natijada hosil boʻlgan nanozarrachalar ustun xususiyatlarga ega boʻladi (masalan, sirtni modifikatsiyalash, yadro–qobiq tuzilishidagi nanozarrachalar, legirlangan nanozarrachalar).
Kuchli siljish hosil qiluvchi ultratovushli aralashtirgichlar yuqori samarali moylash materiallarini samarali ishlab chiqarishga katta yordam berishi mumkin!
Ultratovush yordamida disperslangandan keyingi rux dialkilditiofosfati (ZDDP) va sirti modifikatsiyalangan PTFE nanozarrachalari (PHGM) qoʻshilgan moy aralashmasi.
(Tadqiqot va rasm: Sharma et al., 2017)
Moylash moylaridagi yangi nanoqoʻshimchalar
Moylash moylari va plastik moylarning funksional xususiyatlari hamda samaradorligini yanada yaxshilash uchun yangi nanooʻlchamli qoʻshimchalar ishlab chiqilmoqda. Masalan, ekologik moylash materiallari formulalarini tayyorlash uchun sellyuloza nanokristallari (CNCs) tadqiq qilinmoqda va sinovdan oʻtkazilmoqda. Zakani et al. (2022) ultratovush bilan ishlov berilgan CNC moylash materiallari – ultratovush bilan ishlov berilmagan moylash suspenziyalariga nisbatan – COF (ishqalanish koeffitsiyenti) va yeyilishni mos ravishda deyarli 25 va 30% ga kamaytirishi mumkinligini koʻrsatgan. Ushbu tadqiqot natijalari ultratovush bilan ishlov berish CNC suvli suspenziyalarining moylash samaradorligini sezilarli darajada yaxshilashi mumkinligini koʻrsatadi.
Moylash materiallarini ishlab chiqarish uchun yuqori samarali ultratovushli disperslagichlar
Nanoqoʻshimchalar moylash moylarini ishlab chiqarish kabi sanoat ishlab chiqarish jarayonlarida ishlatilganda, quruq kukunlarning (yaʼni nanomateriallarning) suyuq fazaga (moylash moyiga) bir jinsli aralashtirilishi juda muhim. Nanozarrachalarni disperslash nanooʻlchamli zarrachalarning xususiyatlarini yuzaga chiqarish uchun aglomeratlarni parchalashga yetarli energiya beradigan ishonchli va samarali aralashtirish usulini talab qiladi. Ultratovush qurilmalari kuchli va ishonchli disperslagichlar sifatida yaxshi tanilgan, shu sababli alyuminiy oksidi, nanonaychalar, grafen, minerallar va boshqa koʻplab materiallarni deaglomeratsiyalash hamda mineral, sintetik yoki oʻsimlik moylari kabi suyuq fazaga bir jinsli taqsimlash uchun ishlatiladi. Hielscher Ultrasonics gomogenizatsiya va deaglomeratsiyaning har qanday qoʻllanishi uchun yuqori samarali ultratovushli disperslagichlarni loyihalaydi, ishlab chiqaradi va yetkazib beradi.
Moylash materiallarida nanoqoʻshimchalarni ultratovush yordamida disperslash haqida koʻproq maʼlumot olish uchun hoziroq biz bilan bogʻlaning!
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida tasavvur beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500mL gacha | 10 dan 200mL/min gacha | UP100H |
| 10 dan 2000mL gacha | 20 dan 400mL/min gacha | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 dan 20L gacha | 0,2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100L gacha | 2 dan 10L/min gacha | UIP4000hdT |
| 15 dan 150L gacha | 3 dan 15L/min gacha | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 dan 100L/min gacha | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Hielscher Ultrasonics laboratoriya, tajriba va sanoat miqyosida aralashtirish, disperslash, emulsiyalash va ekstraksiya uchun yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarni ishlab chiqaradi.
Tayyorlanganidan 7 kun oʻtgach PTFE nanomoylash materiallari (A: bazaviy moy, B: 1 hr ultratovush bilan ishlov berilgan PTFE nanomoylash materiali, C: 30 min. ultratovush bilan ishlov berilgan PTFE nanomoylash materiali).
(Tadqiqot va rasm: © Kumar et al., 2013)
Ultratovush bilan ishlov berishning moylash materiallaridagi Al2O3 dispersiyasi barqarorligiga taʼsiri.
(Tadqiqot va grafik: © Sharif et al., 2017)
Bilishga arziydigan faktlar
Moylash materiallari nima?
Moylash materiallari yoki moylash moylarining asosiy vazifasi mexanik kontakt natijasida yuzaga keladigan ishqalanish va yeyilishni, shuningdek, issiqlikni kamaytirishdir. Moylash materiallari qoʻllanishi va tarkibiga qarab motor moylari, transmissiya suyuqliklari, gidravlik suyuqliklar, tishli uzatmalar moylari va sanoat moylash materiallariga boʻlinadi.
Shu sababli moylash materiallari avtotransport vositalarida ham, sanoat mashinalarida ham keng qoʻllanadi. Yaxshi moylashni taʼminlash uchun moylash moylari odatda 90% bazaviy moydan (asosan neft fraksiyalaridan, yaʼni mineral moylardan) va 10% dan kam qoʻshimchalardan iborat boʻladi. Mineral moylardan foydalanilmaganda, oʻsimlik moylari yoki gidrogenlangan poliolefinlar, efirlar, silikonlar, ftoruglerodlar va boshqa koʻplab sintetik suyuqliklar muqobil bazaviy moylar sifatida ishlatilishi mumkin. Moylash materiallarining asosiy vazifasi mexanik kontakt natijasida yuzaga keladigan ishqalanish va yeyilishni, shuningdek, ishqalanish issiqligi hamda energiya yoʻqotishlarini kamaytirishdir. Shu sababli moylash materiallari avtotransport vositalarida ham, sanoat mashinalarida ham keng qoʻllanadi.
Aminli va fenolli birlamchi antioksidantlar, tabiiy kislotalar, peroksidlarni parchalovchi moddalar va pirazinlar kabi antioksidlovchi moddalar oksidlanishga chidamlilikni oshirish orqali moylash materiallarining xizmat muddatini uzaytiradi. Natijada termooksidlanish orqali parchalanish kamroq va kechroq sodir boʻlgani uchun bazaviy moy issiqlik taʼsirida yemirilishdan himoyalanadi.
Moylash materiallari turlari
Suyuq moylash materiallari: Suyuq moylash materiallari odatda bir turdagi bazaviy moyga asoslanadi. Funksional xususiyatlar va samaradorlikni yaxshilash uchun bu bazaviy moyga koʻpincha boshqa moddalar qoʻshiladi. Odatdagi qoʻshimchalarga, masalan, suv, mineral moy, lanolin, oʻsimlik yoki tabiiy moy, nanoqoʻshimchalar va boshqalar kiradi.
Moylash materiallarining aksariyati suyuqlik boʻlib, kelib chiqishiga koʻra ularni ikki guruhga ajratish mumkin:
- Mineral moylar: mineral moylar xom neftni qayta ishlash orqali olinadigan moylash moylaridir.
- Sintetik moylar: sintetik moylar sunʼiy ravishda modifikatsiyalangan yoki modifikatsiyalangan neftdan sintez qilingan birikmalar yordamida ishlab chiqariladigan moylash moylaridir.
Plastik moy tarkibiga quyuqlashtiruvchi moddalarni disperslash orqali quyuqlashtirilgan suyuq moylash materialidan iborat qattiq yoki yarim qattiq moylash materialidir. Plastik moy ishlab chiqarishda moylash moylari bazaviy moylar sifatida ishlatiladi va asosiy tarkibiy qism hisoblanadi. Plastik moy tarkibida taxminan 70% dan 80% gacha moylash moyi boʻladi.
Singib kiruvchi moylash materiallari va quruq moylash materiallari asosan tor doiradagi maxsus vazifalar uchun qoʻllanadigan boshqa turlardir.
Biomoylash materiallari asosan bazaviy suyuqlik yoki umumiy ekologik xususiyatlarni anglatadi; har bir alohida qoʻshimchaning biologik manbadan olingan boʻlishi shart emas. Biomoylash materiallari odatda oʻsimlik moylari, sintetik efirlar, oʻsimliklardan olingan moylar yoki boshqa qayta tiklanadigan yoxud biologik parchalanadigan bazaviy materiallarga asoslanadi. Biroq anʼanaviy moylash materiallari kabi ularga ham koʻpincha yeyilishdan himoya, oksidlanish barqarorligi, korroziyadan himoya, qovushqoqlikning oʻzgarish xususiyatlari va yuk koʻtarish qobiliyatini yaxshilash uchun funksional qoʻshimchalar kerak boʻladi. Bu biomoylash materiallari har bir qoʻshimchaning biologik boʻlishini talab qilishdan koʻra, qayta tiklanadigan manbalardan kelib chiqish, biologik parchalanish, past toksiklik va ekologik koʻrsatkichlar asosida keng maʼnoda taʼriflanishini anglatadi.
Biomoylash materiallari formulalarini tayyorlash uchun ultratovush bilan ishlov berish haqida batafsil oʻqing!
Yuqorida misol sifatida sanab oʻtilgan nanoqoʻshimchalarni ultratovushli disperslagichlar yordamida moylash materiallariga muvaffaqiyatli aralashtirish mumkin.
Adabiyotlar / Manbalar
- 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 yuqori samarali ultratovushli gomogenizatorlarni laboratoriya miqyosidan sanoat miqyosigacha ishlab chiqaradi.