Eksperymentalne badania elektroreologicznych właściwości olejów smarnych zawierających ciecz jonową. Cz. 1, Badania zmodyfikowanym wiskozymetrem Brookfield DV-III Ultra

• Autorzy: Juda Jarosław , Kałdoński Tomasz Jan , Kałdoński Tadeusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.5554

Warianty tytułu

EN

Experimental investigations on electrorheological properties of lubricating oils containing ionic liquid. Part 1, Investigations with modified Brookfield DV-III Ultra Viscosimeter

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki eksperymentalnych badań właściwości elektroreologicznych (ER) olejów smarnych zawierających ciecz jonową. Badania przeprowadzono na stanowisku specjalnie zaprojektowanym do tego celu, w którym zastosowano zmodyfikowany wiskozymetr Brookfield DV-III Ultra. Stanowisko to zostało zastrzeżone w Urzędzie Patentowym RP (W124200 - 10.02.2017 r.). Oceniono właściwości ER dwóch mieszanin, tj. silikonowej cieczy tłumiącej GP-1 zawierającej 2% (v/v) cieczy jonowej CJ 001, tj. tetrafluoroboranu 1-metylo-3-oktyloksymetyloimidazolowego oraz oleju bazowego polialfaolefinowego PAO-6 zawierającego 2% (v/v) cieczy jonowej CJ 008, tj. triheksylotetradecylofosfonowego bis (tri-fluorometylosulfonylo)imidu. Dobór składników obu mieszanin bazował na wynikach badań mieszalności i ocenie podstawowych właściwości fizykochemicznych. Przeprowadzone badania wykazały, że wytworzone mieszaniny generowały efekt ER, lecz był on krótkotrwały, co sugerowało zmiany struktury wewnętrznej tych mieszanin. Dlatego zaplanowano kolejne badania, m.in. spektroskopię dielektryczną i obserwacje mikroskopowe in situ tych mieszanin w zewnętrznym polu elektrycznym. Celem tych badań będzie zarejestrowanie zanikającego efektu ER i rozpoznanie jego mechanizmu.

EN

The results of experimental investigations on electrorheological (ER) properties of lubricating oils which contain ionic liquids, are presented in this article. The investigations were carried out on the special stand which was projected for this aim. On this stand there was used the modified Brookfield viscosimeter. Electrorheological properties of two mixtures were tested, i.e., silicone damping liquid GP-1 which is polimethylsiloksane mixture containing 2% (v/v) of ionic liquid CJ 001, i.e., tetrafluoroboran 1-methyl-3-octyloxymethylimidazolium as well as base polialfaolefine oil PAO-6 which contains 2% (v/v) of ionic liquid CJ 008, i.e., trihexyltetradecylphosphonium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide. Selection of components of both mixtures was based on the results of investigations of miscible and on evaluation of basic phys-chem properties. The investigations showed that the made mixtures have generated the ER effect, but it was short-lived effect, suggesting the changes of inner structure of these mixtures. Therefore, we have planned the next investigations, among others dielectric spectroscopy and microscope observations in situ of these mixtures in external electric fields. The aim of those investigations will be to record the fading ER effect and to understand this mechanism.

Słowa kluczowe

PL

efekt elektroreologiczny; mieszaniny homogeniczne; oleje smarowe; ciecze jonowe

EN

electrorheological effect; homogenous mixtures; lubricants; ionic liquids

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 68, nr 3
• Strony: 35--63
• Opis fizyczny: Bibliogr. 60 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Juda Jarosław

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Kałdoński Tomasz Jan

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

autor

Kałdoński Tadeusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Milecki A., Ciecze elektro- i magnetoreologiczne oraz ich zastosowanie w technice, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 2010.
• [2] Winslow W.M., Induced Fibration of Suspensions, Jour. Appl. Phys., 20, 1949, p. 1137.
• [3] Duff A.W., The Viscosity of Polarized Dielectrics, Phys. Rev., 4, 1896, p. 23.
• [4] Jnoue A., Misawa S., Electrorheological Effect of Liquid Crystalline Polymers, Jour. Appl Poly. Sci., 55, 1995, pp. 113-118.
• [5] Jnoue A., Ide Y., Misawa S., Yamada H., Properties of ER Fluids Comprised of Liquid Crystalline Polymers, Proc. 6th Int. Conf. on eletrorheological Fluids and Magnetorheological Suspension and their Applications, Singapore 1998.
• [6] Kęsy Z., Modelowanie i badanie elektroreologicznych i magnetoreologicznych cieczy roboczych. Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2009.
• [7] Henley S., Filisko F.E., Flow Profiles of Electrorheological Suspension: An alternative model for ER activity, Jour. Rheol., 43, 1999, p. 1323.
• [8] Atten P., Foulc J.N., Felici N., A Conduction Model of the Electrorheological Effect, Jour. Mod. Phys. B., 8, 1994, pp. 2731-2745.
• [9] Wu C.W., Conrad H., Electrical Properties of Electrorheological Particle Clusters, Mat., Sci. Eng. A., 255, 1998, pp. 66-69.
• [10] Klass D.L., Martinek T.W., Electroviscous Fluids. I Rheological Properties, Jour. Appl. Phys., 38, 1967, p. 67.
• [11] Uejima H., Dielectric Mechanism and Rheological Properties of Electro-fluids. Jpn. Jour. Appl. Phys., 11, 1972, p. 319.
• [12] Deinega Y.F., Vinogradov G.V., Electric Fields in the Rheology of Disperse Systems, Rheol. Acta, 23, 1984, pp. 636-651.
• [13] Stangroom J.E., Electrorheological Fluids, Phys. Tech. Phys., 14, 1983, p. 305.
• [14] Parthasarathv M., Klingenberg D.J., Electrorheology: Mechanism and Models, Mai. Sci. Eng., 17, 1996, pp. 57-103.
• [15] Otsubo Y., Watanabe K., Electrorheological behaviour of Barium Titane Suspensions. Jour. Soc. Rheol. Jpn., 18, 1990, p. 639.
• [16] Wu C.W., Conrad H., Negative Electrorheological Effect and Electrical Properties of a Teflon/ Silicone Oil Suspencion, Jour. Rheol., 41, 1997, p. 267.
• [17] Hao T., Xu Y., Conductive Behaviours of Polymer Based Electrorheological Fluid under Zero and Oscillator Mechanical Fluids. Jour. Coll. Interface Sci., 181, 1996, pp. 581-588.
• [18] Hao T., Kawai A., Kazaki F., Mechanism of the Electrorheological Effect: Evidence from the Conductive Delectric and Surface Characteristics of Water-free Electrorheological Fluids, Langmuir, 14, 1998, pp. 1256-1262.
• [19] Hao T., Electrorheological suspensions, Advances in Colloid Interface Sci., 97, 2002, pp. 1-35.
• [20] Nakamura T., Saga N., Nakazawa M., Variable Viscous Control of a Homogenous ER Fluid Device Considering its Dynamic Characteristics Mechatronics, 14, 2004, pp. 55-68.
• [21] Jnoue A., Maniwa S., Electrorheological Effect of Liquid Crystalline Polymers. Jour. Appl. Phys. Sci., 55, 1995, pp. 113-118.
• [22] Jnoue A., Maniwa S., Electrorheological Effect of Liquid Crystalline Polymers, Int. Jour. Mod. Phys. B., 10, 1996, p. 3191.
• [23] Jnoue A., Maniwa S., Jde Y., Relation Between Molecular Structure and Electrorheological Effect in Liquid Crystalline Polymers, Jour. Appl. Phys. Sci., 64, 1997, pp. 303-310.
• [24] Jnoue A., Jde Y., Oda H., Influence of Dilution by Polydimethylsiloxane on Electrorheological Effect of Side-Chain Liquid Crystalline Polisiloxane, Jour. Appl. Polym. Sci., 64, 1997, pp. 1319-1328.
• [25] Kałdoński T.J., Badania i ocena alkoksymetyloimidazolowych cieczy jonowych jako nowych smarów dla stalowych węzłów tribologicznych, (rozprawa doktorska), WAT, Warszawa 2012.
• [26] Kałdoński T.J., Kałdoński T., Lubricity and Surface Properties of Selected Imidazolium Based Ionic Liquids, Int. Conf. BALTTRIB 2009, Kaunas, Lithuania 2009.
• [27] Kałdoński T. J., Badanie właściwości tribologicznych wybranych cieczy jonowych. Sprawozdanie końcowe z realizacji pracy GD/917/2010, WAT, Warszawa 2010.
• [28] Kałdonski T.J., Research on Alkiloimodazolium Ionic Liquids as Lubricants for Steel Tribological Nodes, Military University of Technology, Warsaw 2016.
• [29] Bermudez M.D., Jimenez A.E., Sanes J., Carrion F.J., Ionic Liquids as Advanced Lubricant Fluids, Molecules, 14, 2009, pp. 2888-2908.
• [30] Truhan J., Qu J.J., Lau H., Dai S., Blau P.J., Ionic Liquids with Ammonium Cations as Lubricants or Additives, Tribology Letters, vol. 22, no. 3, 2006, p. 1560.
• [31] Kałdoński T.J., Ciecze jonowe – perspektywiczne oleje smarujące, WAT, Warszawa 2014.
• [32] Pernak J., Ciecze jonowe. Związki na miarę XXI wieku, Przemysł Chemiczny, 8-9, 2003.
• [33] Wassercheid P., Welton T. (eds), Ionic Liquids in Synthesis. Second, Completely Revised and Englarged Edition, Wiley‒WCH Vertag GmbH & Co. kGaA, Weinheim 2008.
• [34] Hagiwara R., Ito V., Room temperature Ionic Liquids of Alkylimidazolium Cations and Fluoroanions, Jour. of Flurine Chemistry, 105, 2000, pp. 221-227.
• [35] Pernak J., Ciecze jonowe, Politechnika Poznańska, Poznań 2005 (www.staff.amu.edu.pl/~cztc/1_ Prof._Pernak. ppt).
• [36] Jimenez A.E., Bermudez M.D., Iglesias P., Carrion F.J, Martinez-Nicolas G., 1-N-Alkyl- 3-Methylimi-dazolium Ionic Liquids as Neat Lubricants Additives Steel – Aluminium Contants, Wear, 2006, pp. 766-782.
• [37] Qu J., Blau P.J., Dai S., Luo H., Mayer H.M., Ionic Liquids as Novel Lubricants and Additives for Diesel Engine Applications. Tribology Letters, 35, 2009, pp. 181-189.
• [38] Solvay Solexis Fomblin Lubricants, www.solvaysolexis.com.
• [39] Kałdoński T.J., Gryglewicz Ł., Stańczyk M., Kałdoński T., Badanie właściwości powierzchniowych i smarnościowych wybranych olejów perfluoropolieterowych, Biuletyn WAT, 60, 3, 2011, s. 105-183.
• [40] Norma Obronna nr ref. NO-91-A291: 2009.
• [41] Karta Informacyjna. Produkt Data Sheet – SSPLUS Polyalphaolefins (PAO). Exon Mobil Chemical, 150024, 2007.
• [42] Karta charakterystyki oleje bazowe: SN-100, SN-150, SN-400, SN-650. Orlen Oil Sp. z o.o., 2009.
• [43] Karta charakterystyki produktu Hipol 15F, www.orlenoil.pl.
• [44] Materiały Chemical Reagents, J.S.C. POCH, Gliwice, Polska.
• [45] Karty charakterystyki. Materiały Sigma-Aldrich Sp. z o. o., www.sigma-aldrich.com.
• [46] Instrukcja obsługi tensjometru KSV Sigma 701, Helsinki, Finlandia.
• [47] Instrukcja obsługi łaźni termostatującej Julabo F-12, www.julabo.de.
• [48] Norma: PN-EN ISO 3104: 2004, Przetwory naftowe. Ciecze przezroczyste i nieprzezroczyste. Oznaczanie lepkości kinematycznej i obliczanie lepkości dynamicznej.
• [49] Norma: PN-ISO 2909: 2009, Przetwory naftowe. Obliczanie wskaźnika lepkości na podstawie lepkości kinematycznej.
• [50] Instrukcja obsługi łaźni TAMSON TV 2000, Netherlands, 2010.
• [51] Instrukcja obsługi refraktometru RL-1 PZO, Warszawa, Polska.
• [52] Kałdoński T., Sprawozdanie końcowe z realizacji projektu B+R nr 0R00002404 pt. „Opracowanie, badania i przygotowanie do wdrożenia w technice wojskowej porowatych łożysk ślizgowych nowej generacji o zwiększonej nośności i trwałości, impregnowanych ekologicznymi smarami zawierającymi dobrane surfaktanty, w tym ciecze jonowe. WAT, Warszawa 2012.
• [53] Kałdoński T. (red), Porowate łożyska ślizgowe nowej generacji – badania i prognozy, WAT, Warszawa 2013.
• [54] Juda J., Madeja J., Olszak A., Kęsy Z., Kałdoński T., Problematyka badania właściwości cieczy elektroreologicznych, XXV Konferencja Naukowa nt. Problemy rozwoju maszyn roboczych, Zakopane, 22-25 stycznia 2012.
• [55] Juda J., Madeja J., Olszak A., Kęsy Z., Kałdoński T., Badanie właściwości cieczy elektroreologicznych, Hydraulika i Pneumatyka, 2, 2012, pp. 5-8.
• [56] Lord Material Division, www.smarttec.co.uk.
• [57] Ferguson J., Kembłowski Z., Reologia stosowana płynów, Markus, Łódź 1995.
• [58] Krztoń-Maziopa A., Ciszewska M., Płocharski J., Ciecze elektroreologiczne – materiały, zjawiska, zastosowania, nr 11-12, 2003, s. 743-752.
• [59] Poradnik fizykochemiczny, (praca zbiorowa), wyd. 2 zmien., Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2018.
• [60] Kałdoński T.J., Wybrane metody badań systemów tribologicznych. Cz. 1. Ocena właściwości cieczy smarujących systemów tribologicznych, WAT, Warszawa, 2018.

Uwagi

Źródło finansowania pracy - działalność statutowa Wojskowej Akademii Technicznej.