Investigation of the tribological behaviors of several organic compounds as additives in rapeseed oil

• Autorzy: Yu L. , Cao Y. , Xue Q.

Warianty tytułu

PL

Badanie tribologicznych właściwości wybranych związków organicznych stosowanych jako dodatki do oleju rzepakowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The friction-reduction, antiwear and extreme pressure properties of several hydroxy fatty acids and sulfurized fatty acids as additives in rapeseed oil were investigated with four-ball friction and wear testers. Odorless sulfurized fatty acids including sulfurized octadecenoic acid (SOA) and sulfurized docosenoic acid (SDA) were synthesized and evaluated as the additives in rapeseed oil with the same four-ball machine as well. The morphologies and elemental chemical states on the worn surfaces of the lubricated AISI52100 steel were investigated by means of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and scanning electron microscopy (SEM). As the results, fatty acids as additives possess certain friction reduction and antiwear capacities but have no effect on the extreme pressure properties of the rapeseed oil. Dihydroxy fatty acids as additives in rapeseed oil show better friction- reduction and antiwear properties monohydroxy fatty acids in the same base stock. At the same time, hydroxy fatty acids with longer molecular chain length are superior to those with shorter molecular chain length in terms of friction-reduction and antiwear behaviors. XPS analysis of the worn steel surface indicates that fatty acid additives function by forming adsorption protective film. Both SOA and SDA as additives in rapeseed oil show improved extreme pressure properties and friction-reducing behavior as compared with rapeseed oil alone. They show better antiwear and extreme pressure properties than octadecenoic acid additive at relatively higher load as well. The differences in the tribological behaviors of octade cenoic acid and SOA and SDA are attributed to their different action mechanisms therein. That is, octadecenoic acid functions by forming adsorption film alone while the two sulfurized fatty acids function by forming adsorption film and tribochemical reaction film during the friction process.

PL

Za pomocą testera czterokulowego badano właściwości przeciwzużyciowe (AW) i przeciwzatarciowe (EP) wybranych hydroksykwasów tłuszczowych i siarkowanych kwasów tłuszczowych, stosowanych jako dodatki do oleju rzepakowego. Syntetyzowano bezwonne siarkowane kwasy tłuszczowe, zawierające siarkowany kwas oktadekanowy (SOA) i siarkowany kwas dokozanowy, i oceniano ich skuteczność jako dodatków do oleju rzepakowego. Stwierdzono, że polepszają one właściwości AW, natomiast nie zmieniają właściwości EP oleju rzepakowego. Dihydroksykwasy tłuszczowe redukują tarcie i wykazują właściwości przeciwzużyciowe. Im większa długość łańcucha hydroksykwasu, tym właściwości te są lepsze. Analiza XPS wykazała, że kwasy tłuszczowe, zastosowane jakod dodatki, tworzą adsorpcyjną warstwę ochronną na powierzchni stali. Zarówno SOA, jak i SDA redukują tarcie i poprawiają właściwości EP oleju rzepakowego. Wykazują lepsze właściwości AW i EP, przy stosunkowo wyższym obciążeniu. Różnice właściwości tribologicznych kwasu oktadekanowego, SOA i SDA związane są z mechanizmami ich działania. Kwas oktadekanowy podczas tarcia tworzy tylko warstwę adsorpcyjną, natomiast kwasy siarkowane - warstwę adsorpcyjną i warstwę produktów reakcji tribochemicznych.

Słowa kluczowe

EN

hydroxy fatty acid; sulfurized fatty acid; rapeseed oil; environmentally friendly additives; tribological properties

PL

hydroksykwasy tłuszczowe; kwasy tłuszczowe siarkowane; olej rzepakowy; dodatki ekologiczne; właściwości tribologiczne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2001
• Tom: nr 5
• Strony: 891--904
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Yu L.

• State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China

autor

Cao Y.

• State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China

autor

Xue Q.

• State Key Laboratory of Solid Lubrication, Lanzhou Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences, Lanzhou 730000, China

Bibliografia

• 1. Fenfang Li, Junxiu Dong, Green Lubricants—The Lubricants Developing Trend of 21 Century, Hecheng Runhua Cailiao (China), 24 (1997) (4): 18-22.
• 2. Zhimeng Hu, Tribological investigation of hydroxy and sulfurized fatty acids. Ph.D. Thesis, Shanghai Jiaotong University, Shanghai, China, 1999.
• 3. Zhimeng Hu, Dehua Tao, Functional Mechanism of Formation of Friction Polymer with Dihydroxydocosenoic Acid. Lubrication Science, 1995, 7:285.
• 4. Xingang Zhang, Dapu Wang, Shengrong Yang, Study of the antiwear be-havior of di-hydroxy fatty acids. Journal of Tribology (China), 1998, 18 (2): 175.
• 5. Dapu Wang, Xuedong Wu, Xingang Zhang, Development of green lubrica-ting oils. Journal of Tribology (China), 19 (1999), 2:181.
• 5. H.W. Hermance, T.F. Egan, Organic Deposits on Precious Metal Contacts. Bell SgscemTech T., 27 (1985): 739.
• 7. Yan Xue, Yongnian Yan, Guoxu Chen, Study of the formation and characteristics of friction-polymer. Hecheng Runhua Cailiao (China), 20 (1993), 2:7.
• 8. M.J. Furey, The Formation of Polymeric Films Directly on Rubbing Surfaces to Reduce Wear. Wear, 26 (1973): 369.
• 9. H. Okable, I. Minami, N. Kitamura, Tribochemical reaction of 2-hydroxy-carboxylic acids. Toraiborojisuto, 35 (1990): 922.
• 10. Fenfang Li, Junxiu Dong, Green Lubricants—The Lubricants Developing Trend of 21 Century, Hecheng Runhua Cailiao, 24 (1997) 4: 18-22.
• 11. Kroff J, Fessenbecker A, Additives for biodegradable lubricants, NLGI Spokesman, 57 (1993), 3: 107-112.
• 12. Sander J., The aspects of designing lubricants using an environmental product assessment, NLGI Spokesman, 61 (1997), 11: 18-27.
• 13. Lou Honary, Making a case for Soy-Based lubricants, Lubr. Engr., 54 (1998), 7: 18-20.
• 14. Theo Mang, Environmentally harmless lubricants, NLGI Spokesman, 57 (1993) 233-239.
• 15. R.P S. Bisht, G.A. Sivasankaran, V.K. Bhatia, Additive properties of jojoba oil for lubricating oil formulations, Wear, 161 (1993) 193-197.
• 16. Kasturi Lai, Virginia Carrick, Performance Testing of lubricants based on high oleic vegetable oils, Synth. Lub., 11 (1994) 189-206.
• 17. U.S. Choi, B.G. Ahn, O.k. Kwon, et al., Tribological behavior of some antiwear additives in vegetable oils, Tribology International, 30 (1997) 677-683.
• 18. Rebeccal G, Roger E, Peter A, et al, Biodegradable lubricants, Lubr. Eng., 54 (1998), 7:10-17.
• 19. Y. Hu, W. Liu, Tribological properties of alcohols as lubricating additives for aluminum-on- steel contact, Wear, 218 (1998): 244-249.
• 20. D. Wang, X. Wu, X. Zhang, et al., Developing Status of Green Lubricating Oils, Journal of Tribology (China), 19(1999) 181-186.
• 21. Zh Yin, M Kasrai, M Fuller, et al., Wear, 202 (1997) 172-191.
• 22. Zh Yin, M Kasrai, GM Bancroft, et ah, Wear, 202 (1997) 192-201.