Wpływ montmorylonitu na wartość granicy płynięcia smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej

• Autorzy: Kozdrach R.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2017.09.10

Warianty tytułu

EN

The influence of montmorillonite on the value of yield point lubricating grease produced on vegetable base oil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań wpływu różnej ilości dodatku modyfikującego na wartość granicy płynięcia smaru plastycznego. Do modyfikacji smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej i zagęszczonego stearynianem litu zastosowano montmorylonit jako przedstawiciela krzemianów warstwowych. Badania doświadczalne wartości granicy płynięcia wykonano przy użyciu reometru rotacyjnego Physica MCR 101 (prod. Anton Paar), zawierającego dyfuzyjne łożysko powietrzne, podłączone do zasilania pneumatycznego – bezolejowego kompresora Jun-Air oraz bloku osuszającego powietrze. Aparat wyposażony jest w układ Peltiera kontroli temperatury w zakresie –40÷200°C oraz w zewnętrzny układ termostatujący VISCOTHERM V2, pracujący w zakresie temperatur –20÷200°C. Sterowanie reometrem oraz analizę danych pomiarowych przeprowadzono za pomocą oprogramowania Rheoplus. Badania wykonywano, stosując układ pomiarowy stożek–płytka, w zakresie szybkości ścinania 0,01÷100 s^-1 w temperaturze 20°C dla smaru bazowego, tzn. niezawierającego dodatku modyfikującego, i porównano je z wynikami uzyskanymi dla smarów plastycznych zmodyfikowanych różnymi ilościami montmorylonitu. Do oceny wartości granicy płynięcia wykorzystano wyniki badań zależności naprężenia ścinającego od szybkości ścinania (tzw. krzywe płynięcia). Do teoretycznego wyznaczenia granicy płynięcia zastosowano następujące modele reologiczne: Binghama, Herschela-Bulkleya oraz Cassona. Przeprowadzone badania wykazały, że dodatek do 3% montmorylonitu wpływa na wzrost wartości granicy płynięcia badanych smarów plastycznych. Dalsze zwiększanie zawartości dodatku w smarze przyczynia się do obniżenia granicy płynięcia, co powoduje zmniejszenie oporów przepływu powstałych kompozycji smarowych w układzie smarowniczym.

EN

The paper presents the results of studies on the effect of different amounts of modifying additiveson the value of yield point of lubricating grease. For the modification of lubricating grease produced on vegetable base oil and thickened with lithium stearate, montmorillonite as a representative of stratified silicate was used. The yield point experimental research was carried out using a rotational rheometer Physica MCR 101 (prod. Anton Paar), equipped with a diffusion air bearing, connected to the air supply – an oil-free compressor Jun-Air and block draining the air. The apparatus was equipped with a Peltier system for temperature control in the range of –40÷200°C and an outside thermostatic system VISCOTHERM V2, working in the range of –20÷200°C. Rheometer control and measurement data analysis were performed using the Rheoplus software. The measurements were carried out using a cone-plate measuring system, with a shear rate range of 0.01÷100 s^-1 at the temperature of 20°C for lubricating grease, which didn’t contain a modifier and were compared with the results obtained for lubricating greases modified with different amounts of montmorillonite. The results of the shear stress dependence test on the shear rate (so called flow curves) were used to evaluate the yield point. For the theoretical determination of yield point the following rheological models: Bingham, Herschel-Bulkley and Casson were used. Studies have shown that the addition of up to 3% of montmorillonite affects the increase of the yield point of the tested greases. Further increasing the additive content in the grease contributes to lowering the yield point, thus reducing the flow resistance of the resulting lubricant compositions in the lubrication system.

Słowa kluczowe

PL

smar plastyczny; dodatek modyfikujący; montmorylonit; reometr rotacyjny; prędkość ścinania; naprężenie ścinające; krzywa płynięcia; granica płynięcia

EN

lubricating grease; modifying additive; montmorillonite; rotational rheometer; shear rate; shear stress; flow curve; yield point

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 73, nr 9
• Strony: 698--706
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys., tab., wz.

Twórcy

autor

Kozdrach R.

• Instytut Technologii Eksploatacji - Państwowy Instytut Badawczy ul. Pułaskiego 6/10 26-600 Radom

Bibliografia

• [1] Al-Zahrani S.M.: A generalized rheological model for shear thinning fluids. Journal of Petroleum Science and Engineering 1996, vol. 17, s. 211-215.
• [2] Bailey W.J., Weir I.S.: Investigation of methods for direct rheological model parameter estimation. Journal of Petroleum Science and Engineering 1998, vol. 21, s. 1-13.
• [3] Beran E.: Wpływ budowy chemicznej bazowych olejów smarowych na ich biodegradowalność i wybrane właściwości eksploatacyjne. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2008.
• [4] Czarny R.: Smary plastyczne. WNT, Warszawa 2004, s. 32-52.
• [5] Czarny R.: Wpływ rodzaju wypełniacza w smarze plastycznym na wartość jego granicy płynięcia. Seminarium naukowe, Wrocław 19.06.2000.
• [6] Czarny R.: Wpływ wypełniaczy w smarach plastycznych na właściwości reologiczne tych smarów. Tribologia 1999, vol. 6, s. 775-782.
• [7] Czarny R.: Wyznaczanie granicy płynięcia smarów plastycznych. Tribologia 1998, nr 4, s. 444-452.
• [8] Dziubiński M., Kiljański T., Sęk J.: Podstawy reologii i reometrii płynów. Politechnika Łódzka, Łódź 2009.
• [9] Dziubiński M., Kiljański T., Sęk J.: Podstawy teoretyczne i metody pomiarowe reologii. Politechnika Łódzka, Łódź 2014.
• [10] Giannelis E.P., Krishnamoor R., Manias E.: Polymer silica nanocomposites: model systems for confined polymers and polymers brushes. Advance Polymer Science 1999, vol. 118, s. 108-122.
• [11] Janecki J., Drabik J., Pawelec E., Bajer J.: Badanie wpływu nietoksycznych dodatków na charakterystyki tribologiczne smarów plastycznych. Problemy Eksploatacji 1998, nr 4, s. 159-171.
• [12] Kacperski M.: Nanokompozyty polimerowe. Cz. II. Nanokompozyty na podstawie polimerów termoplastycznych i krzemianów warstwowych. Polimery 2003, nr 2, s. 83-90.
• [13] Kelessidis V.C., Maglione R., Tsamantaki C., Aspirtakis Y.: Optimal determination of rheological parameters for Herschel-Bulkley drilling fluids and impact on pressure drop, velocity profiles and penetration rates during drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering 2006, vol. 53, s. 203-224.
• [14] Kelessidis V.C., Maglione R.: Modeling rheological behavior of bentonite suspensions as Casson and Robertson-Stiff fluids using Newtonian and true shear rates in Couette viscometry. Powder Technology 2006, vol. 168, nr 3, s. 134-147.
• [15] Khataniar S., Chukwu G.A., Xu H.: Evaluation of rheological models and application to flow regime determination. Journal of Petroleum Science and Engineering 1994, vol. 11, s. 155-164.
• [16] Kiljański T., Dziubiński M., Sęk J., Antosik K.: Wykorzystanie pomiarów właściwości Teologicznych płynów w praktyce inżynierskiej. EKMA Krzysztof Antosik, Warszawa 2009.
• [17] Kobylarz J.: Oleje smarowe i hydrauliczne uzyskane na bazie oleju rzepakowego. Przegląd Techniki Rolniczej i Leśnej 1997, nr 3, s. 10-16.
• [18] Korff J., Fessenbecker A.: Additives for biodegradable lubricants. NLGI Spokesman 1993, nr 7, s. 19-24.
• [19] Kozdrach R.: The influence of vegetable dispersion phase on rolling contact fatigue of biodegradable lubricating greases. Tribologia 2016, nr 6, s. 57-67.
• [20] Kozdrach R.: The tribological properties of lubricating greases based on renewable oils. Tribologia 2016, nr 2, s. 61-72.
• [21] Kozdrach R.: Wpływ nanododatków ceramicznych na charakterystyki tribologiczne biodegradowalnych smarów plastycznych. Tribologia 2012, nr 4, s. 75-88.
• [22] Kozdrach R.: Wpływ rodzaju fazy dyspergującej na zmianę właściwości tribologicznych smarów plastycznych. Tribologia 2012, nr 6, s. 85-97.
• [23] Kozdrach R.: Wpływ synergizmu dodatków zawierających krzem na zmiany charakterystyk trybologicznych smaru plastycznego. Nafta-Gaz 2015, nr 2, s. 110-118.
• [24] Kozdrach R.: Wpływ wymuszeń mechanicznych na zmianę właściwości smarnych biodegradowalnego smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej. Nafta-Gaz 2012, nr 11, s. 868-876.
• [25] Kozdrach R.: Zastosowanie montmorylonitu jako dodatku modyfikującego właściwości tribologiczne smaru plastycznego wytworzonego na bazie roślinnej. Nafta-Gaz 2015, nr 12, s. 1029-1036, DOI: 10.18668/NG2015.12.12.
• [26] Kozdrach R., Molenda J.: Testowanie właściwości eksploatacyjnych ekologicznych smarów plastycznych modyfikowanych dodatkiem polimerowo-krzemionkowym. Tribologia 2012, nr 6, s. 99-111.
• [27] Królikowski W., Rosłaniec Z.: Nanokompozy ty polimerowe. Kompozyty 2004, nr 4, s. 3-16.
• [28] Maskaev A., Mankovskaya N., Lendel I., Fedorovskii T., Simurova E., Terenteva V.: Preparation of 12-hydroxysteorie acid, the raw material for plastic greases. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, Springer, New York 1971.
• [29] Mencel K., Kelar K., Jurkowski B.: Technologia otrzymywania nanokopozytów poliamidowo-montmorilonitowych. Czasopismo Techniczne 2009, nr 3, s. 229-235.
• [30] Mucha J., Stańkowski L.: Smary plastyczne - cz. 2. Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji 1993, nr 5, s. 22-23.
• [31] Mullineux G.: Non-linear least squares fitting of coefficients in the Herschel-Bulkley model. Applied Mathematical Model-ling 2008, vol. 32, s. 2538-2551.
• [32] Munawar K., Badrul Mohamed J., Abdul Aziz Abdul R.: Rheological and statistical evaluation of nontraditional light-weight completion fluid and its dependence on temperature. Journal of Petroleum Science and Engineering 2011, vol. 77, nr 1,s.27-33.
• [33] Nanonauka i nanotechnologia. Narodowa strategia dla Polski. Raport Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego, Warszawa 2006.
• [34] Nora A., Szczepanek A., Koenen G.: Metallic Soaps. [W:] Ullmann’s Encyclopedia of lndustrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim2005.
• [35] Olejnik M.: Nanokompozyty polimerowe — rola nanododatków. Techniczne Wyroby Włókiennicze 2008, nr 5, s. 25-31.
• [36] Pagacz J., Pielichowski K.: Modyfikacja krzemianów warstwowych do zastosowań w nanotechnologii. Czasopismo Techniczne 2007, nr 1, s. 133-147.
• [37] Pawelec E., Siwieć E.: Wpływ dodatków smarnych na wybrane właściwości reologiczne. Tribologia 2012, nr 6, s. 129-138.
• [38] Piecyk L.: Nanokompozyty termoplastyczne. Tworzywa Sztuczne 2006, nr 2, s. 20-25.
• [39] Sinha Ray S., Okamoto M.: Polymer layered silicaten a nocomposites are view from preparation to processing. Progress Polymer Science 2003, vol. 28, s. 1539-1549.
• [40] Smary plastyczne: Wiadomości ogólne (cz. I). Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji 1996, nr 30, s. 10-14.
• [41] Środki smarowe dla przemysłu spożywczego. Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji 1997, nr 37, s. 10-12.
• [42] Torrace A.A., Morgan J.E., Wang T.Y.: An additives influence on the pitting and wear of ball bearing sted. Wear 1996, vol. 192, s. 117-123.
• [43] Wietelmann U., Bauer R.J.: Lithium and Lithium Compounds. [W:] Ullmann s Encyclopedia of lndustrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim 2000.
• [44] Yonggang M., Jie Z.: A rheological model for lithium lubricating grease. Tribology International 1998, vol. 31, nr 10.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).