The influence of montmorillonite content on change the physicochemical properties of lubricating greases produced from vegetable base oil

• Autorzy: Kozdrach Rafał

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2020.04.06

Warianty tytułu

PL

Wpływ zawartości montmorylonitu na zmianę właściwości fizykochemicznych smarów plastycznych wytworzonych na bazie roślinnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The publication presents the results of investigations into the influence of different amounts of a modifying additive on the physicochemical properties of selected lubricating compositions. Montmorillonite, as a representative of stratified silicates, was used to modify lubricating grease produced from a vegetable base oil, and lithium stearate was used to thicken it. Investigations of the physicochemical properties of the base lubricating grease were carried out and compared with the results obtained for lubricating greases containing the modifying additive. The selected parameters were penetration, penetration after prolonged kneading, dropping point, emission of oil from grease, anticorrosive properties by dynamic method, and mechanical stability – an attempt to roll out and oxidize the lubricant with a PetroOxy apparatus. Based on the results of physicochemical tests, it was determined that the applied modifying additive causes an increase in the dropping point, which limits the applicability of lubricating greases, as well as a decrease in oil emission, which was responsible for the lubricating effectiveness of the tested lubricants. It had a positive effect on mechanical stability and the tested lubricants were not disqualified from use in established applications, reducing the degree of corrosion on ball bearings working in the presence of the lubricating greases during testing. This had a positive effect on the condition of machines and devices where the lubricating greases are used and increased the oxidative stability when its content in the lubricating grease was at least 5%. This figure represents the upper limit of the modifying additive content in the lubricating greases.

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań wpływu różnej ilości dodatku modyfikującego na właściwości fizykochemiczne wybranych kompozycji smarowych. Do modyfikacji smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej i zagęszczonego stearynianem litu zastosowano montmorylonit, przedstawiciela krzemianów warstwowych. Wykonano badania właściwości fizykochemicznych smaru plastycznego bazowego oraz smarów plastycznych zawierających dodatek modyfikujący, a otrzymane wyniki porównano. Wyznaczono penetrację, penetrację po przedłużonym ugniataniu, temperaturę kroplenia, wydzielanie oleju ze smaru, właściwości przeciwkorozyjne uzyskane metodą dynamiczną, stabilność mechaniczną – próba wałkowania oraz utlenialność na aparacie PetroOxy. Na podstawie analizy otrzymanych wyników badań fizykochemicznych stwierdzono, że zastosowany dodatek modyfikujący powoduje wzrost temperatury kroplenia, która decyduje o granicy stosowalności wytworzonych smarów plastycznych oraz wpływa na spadek wydzielania oleju ze smaru, który świadczy o skuteczności smarowania elementów trących badanymi kompozycjami smarowymi. Dodatek wpływa korzystnie na stabilność mechaniczną, zmniejsza stopień skorodowania łożysk kulkowych pracujących w obecności badanych smarów plastycznych, co z kolei korzystnie oddziałuje na stan maszyn i urządzeń, w których smary te są stosowane, oraz zwiększa stabilność oksydacyjną, gdy zawartość dodatku w smarze wynosi co najmniej 5%.

Słowa kluczowe

EN

lubricating grease; modifying additive; stratified silicate; physicochemical properties; penetration; penetration after prolonged; kneading; dropping point; emission of oil; anti-corrosive properties by dynamic method; mechanical stability; oxidation

PL

smar plastyczny; dodatek modyfikujący; krzemian warstwowy; właściwości fizykochemiczne; penetracja; penetracja po; przedłużonym ugniataniu; temperatura kroplenia; wydzielanie oleju; właściwości przeciwkorozyjne oznaczone metodą dynamiczną; stabilność mechaniczna; utlenialność

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 76, nr 4
• Strony: 270--278
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz.

Twórcy

autor

Kozdrach Rafał

• Research Network Łukasiewicz – Institute for Sustainable Technologies

Bibliografia

• Bajer J., 2007. Wpływ wymuszeń mechanicznych i wody na charakterystyki tribologiczne smaru plastycznego. Tribologia, 6: 63–73.
• Bajer J., Janecki J., 2004. Syntetyczne smary plastyczne do różnych zastosowań. Problemy Eksploatacji, 2: 199–206.
• Bhattacharyya K.G., Gupta S.S., 2008. Adsorption of a few heavy metals on natural and modified kaolinite and montmorillonite: a review. Adv. Colloid Interface Sci., 140: 114−131.
• Brown S. F., 2015. Additives for lubricating grease. Tribology & Lubrication Technology, 12: 18–22.
• Cao Z., Xia Y., Xi X., 2017. Nano-montmorillonite- doped lubricating grease exhibiting excellent insulating and tribological properties. Friction, 5(2): 219–230. DOI 10.1007/s40544-017-0152-z.
• Chengfei S., Xiaochuan G., Mingjun J., Yan H., 2016. Study on the Effect of Surface Modification on the Properties of Bentonite Greases. China Petroleum Processing and Petrochemical Technology, 18(4): 99–109.
• Czarny R., 2004. Smary plastyczne. WNT, Warszawa.
• Donahue C.J., 2006. Lubricating Grease: A Chemical Primer. Journal of chemical Education, 6: 862–865.DOI:10.1021/ed083p862.
• Drabik J., Kozdrach R., Wolszczak M., Wrona M., 2018a. The proecological base oils of highly specialized lubricants. Przemysł Chemiczny, 9: 538–541. DOI: 10.15199/62.2018.9.30.
• Drabik J., Trzos M., Kozdrach R., Wrona M., Wolszczak M., Duszyński G., Piątkowski M., 2018c. Modeling and evaluation of properties of lubricants used in the food industry. Przemysł Chemiczny, 12: 2200–2204. DOI: 10.15199/62.2018.12.39.
• Drabik J., Trzos M., Pawelec E., Wrona M., Kozdrach R., Duszyński G., Piątkowski M., 2018b. Badanie właściwości użytkowych ekologicznych smarów wytworzonych na olejowych bazach roślinnych. Przemysł Chemiczny,12: 2194–2199. DOI: 10.15199/62.2018.12.38.
• Giannelis E.P., Krishnamoor R., Manias E., 1999. Polymer silica nanocomposites: model systems for confined polymers and polymers brushes. Advance Polymer Science, 118: 108–122. DOI: 10.1007/3-540-69711-X_3.
• Iłowska J., Chrobak J., Grabowski R., Szmatoła M., Woch J., Szwach I., Drabik J., Trzos M., Kozdrach R., Wrona M., 2018. Designing Lubricating Properties of Vegetable Base Oils. Molecules, 23: 2025-2035. DOI: 10.3390/molecules23082025.
• Ischuk Y.L., Umanskaya O.I., 1994. Modified montmorillonite clays used in the manufacture of lubricating greases. NLGI Spokesman, 58(7): 9–11.
• Kacperski M., 2003. Nanokompozyty polimerowe. Cz. II. Nanokompozyty na podstawie polimerów termoplastycznych i krzemianów warstwowych. Polimery, 2: 83–90.
• Kobylarz J., 1997. Oleje smarowe i hydrauliczne uzyskane na bazie oleju rzepakowego. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej, 3: 10–16.
• Kozdrach R., 2012a. Wpływ nanododatków ceramicznych na charakterystyki tribologiczne biodegradowalnych smarów plastycznych. Tribologia, 4: 75–88.
• Kozdrach R., 2012b. Wpływ wymuszeń mechanicznych na zmianę właściwości smarnych biodegradowalnego smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej. Nafta-Gaz, 11: 868–876.
• Kozdrach R., 2015a. Wpływ synergizmu dodatków zawierających krzem na zmiany charakterystyk trybologicznych smaru plastycznego. Nafta-Gaz, 2: 110–118.
• Kozdrach R., 2015b. Zastosowanie montmorylonitu jako dodatku modyfikującego właściwości tribologiczne smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej. Nafta-Gaz, 12: 1029–1036. DOI: 10.18668/NG2015.12.12.
• Kozdrach R., 2016a. The influence of different vegetable dispersion phase on rolling contact fatigue of biodegradable lubricating greases. Tribologia, 6: 57–67. DOI: 10.5604/01.3001.0010.6716.
• Kozdrach R., 2016b. The tribological properties of lubricating greases based on renewable oils. Tribologia, 2: 61–72. DOI:10.5604/01.3001.0010.7565.
• Kozdrach R., 2016c. Wpływ wymuszeń mechanicznych na zmianę właściwości tribologicznych smarów plastycznych wytworzonych na bazie mineralnej. Nafta-Gaz, 1: 50–57. DOI: 10.18668/NG2016.01.07.
• Kozdrach R., 2017. Wpływ montmorylonitu na wartość granicy płynięcia smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej. Nafta-Gaz, 9: 698–706. DOI: 10.18668/NG.2017.09.10.
• Kozdrach R., 2018. Wpływ rodzaju fazy zdyspergowanej na właściwości tribologiczne smarów plastycznych wytworzonych na oleju lnianym. Nafta-Gaz, 6: 471–478. DOI: 10.18668/NG.2018.06.08.
• Kozdrach R., Drabik J., Pawelec E., Molenda J., 2010. Wpływ dodatku modyfikującego na bazie polimerowo-krzemionkowej oraz wymuszeń mechanicznych na właściwości fizykochemiczne ekologicznych smarów plastycznych. Tribologia, 2: 35–46.
• Kozdrach R., Molenda J., 2012. Testowanie właściwości eksploatacyjnych ekologicznych smarów plastycznych modyfikowanych dodatkiem polimerowo-krzemionkowym. Tribologia, 6: 99–111.
• Kozdrach R., Skowroński J., 2018a. The application of chitosan as a modifier for lubricating greases based on vegetable oil. Tribology in Industry, 2: 212–219, DOI: 10.24874/ti.2019.41.02.07.
• Kozdrach R., Skowroński J., 2018b. The application of polyvinylopirrolidone as a modifier of tribological properties of lubricating greases based on linseed oil. Journal of Tribology, 140(6): 1801–1807. DOI: 10.1115/1.4040054.
• Królikowski W., Rosłaniec Z., 2004. Nanokompozyty polimerowe. Kompozyty, 4: 3–16.
• Lugt P.M., 2009. A Review on Grease Lubrication in Rolling Bearings. Tribology Transactions, 4: 470–480. DOI: 10.1080/10402000802687940.
• Maskaev A., Mankovskaya N., Lendel I., Fedorovskii T., Simurova E., Terenteva V., 1971. Preparation of 12-hydroxystearic acid, the raw material for plastic greases. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, Springer, New York.
• Mazurkiewicz A. (przewodniczący zesp.) i zespół, 2006. Nanonauka i nanotechnologia. Narodowa strategia dla Polski. Raport Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Warszawa.
• Mencel K., Kelar K., Jurkowski B., 2009. Technologia otrzymywania nanokopozytów poliamidowo-montmorilonitowych. Czasopismo Techniczne, 3: 229–235.
• Molenda J., Grądkowski M., Urbański A., 2001. Urządzenie do oceny konsystencji plastycznych środków smarowych. Problemy Eksploatacji, 2: 155–165.
• Molenda J., Samborski T., Wojutyński J., 2003. Penetrometry do badania właściwości reologicznych smarów plastycznych. Problemy Eksploatacji, 3: 111–125.
• Molenda J., Świgoń K., Urzędowska W., Sacha D., 2010. Korelacja wyników badań stabilności oksydacyjnej biopaliw silnikowych uzyskanych za pomocą testu Rancimat oraz Petrooxy. Nafta-Gaz, 10: 922–926.
• Mortier R.M., Fox M.F., Orszulik S.T., 2010. Chemistry and Technology of Lubricants. Springer, Berlin.
• Nora A., Szczepanek A., Koenen G., 2005. Metallic Soaps. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH, Weinheim.
• Pagacz J., Pielichowski K., 2007. Modyfikacja krzemianów warstwowych do zastosowań w nanotechnologii. Czasopismo Techniczne, 1: 133–147.
• Piecyk L., 2006. Nanokompozyty termoplastyczne. Tworzywa sztuczne, 2: 20–25.
• Pogosyan A.K., Martirosyan T.R., 2008. Tribological properties of bentonite thickener-containing greases. Journal of Friction and Wear,29(3): 205–209.
• Razak I.H.A., Ahmad M.A., Puasa S.W., 2019. Tribological and Physiochemical Properties of Greases for Rail Lubrication. Tribology Online, 14(5): 293–300. DOI: 10.2474/trol.14.293.
• Rizvi S.Q.A., 2009. A Comprehensive Review of Lubricant Chemistry, Technology, Selection, and Design. ASTM International, Baltimore.
• Rudnick L.R., 2009. Lubricant Additives: Chemistry and Applications. CRC Press, London.
• Sinha Ray S., Okamoto M., 2003. Polymer layered silicaten a nocomposites are view from preparation to processing. Progress Polymer Science, 28: 1539–1549. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2003.08.002.
• Szmatoła M., Chrobak J., Grabowski R., Iłowska J., Woch J., Szwach I., Drabik J., Wrona M., Kozdrach R., Orlińska B., Grymel M., 2018.
• Spectroscopic methods in evaluation of modified vegatable base oils from Crambe abyssinica. Molecules, 23: 3243–3250. DOI 10.3390/molecules23123243.
• Wietelmann U., Bauer R.J., 2000. Lithium and Lithium Compounds. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).