RU2574585C2 - Lubricating composition and method for manufacturing thereof - Google Patents
Lubricating composition and method for manufacturing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574585C2 RU2574585C2 RU2014104202/04A RU2014104202A RU2574585C2 RU 2574585 C2 RU2574585 C2 RU 2574585C2 RU 2014104202/04 A RU2014104202/04 A RU 2014104202/04A RU 2014104202 A RU2014104202 A RU 2014104202A RU 2574585 C2 RU2574585 C2 RU 2574585C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- graphene
- lubricating
- graphite
- lubricating composition
- composition according
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 230000001050 lubricating Effects 0.000 title claims abstract description 86
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 239000011881 graphite nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical class [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 185
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 84
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 43
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 37
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims description 32
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 30
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 18
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 12
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims description 9
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 8
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 polymethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- XRURPHMPXJDCOO-UHFFFAOYSA-N Iodine heptafluoride Chemical compound FI(F)(F)(F)(F)(F)F XRURPHMPXJDCOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 claims description 4
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 claims description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001603 reducing Effects 0.000 abstract description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 17
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 9
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 9
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 7
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 4
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 description 3
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 3
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 3
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 3
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 3
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002199 base oil Substances 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 1,4-Benzoquinone Chemical compound O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N Boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N Fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 Poison Toxicity 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N Tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atoms Chemical group C* 0.000 description 1
- 239000011852 carbon nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001246 colloidal dispersion Methods 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 description 1
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 description 1
- 108060004133 ispH Proteins 0.000 description 1
- 150000002596 lactones Chemical class 0.000 description 1
- 238000011031 large scale production Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 1
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical class O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N precursor Substances N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229920002545 silicone oil Polymers 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области производства смазочных материалов для различного рода машин и механизмов и может быть использовано для получения универсальной смазочной композиции.The invention relates to the production of lubricants for various machines and mechanisms and can be used to obtain a universal lubricant composition.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время традиционные триботехнические материалы в известной мере достигли предела своих эксплуатационных возможностей, вследствие этого разработка новых смазочных материалов и композиций, обеспечивающих комплекс повышенных служебных свойств, в том числе по износостойкости, снижению трения, отводу выделяющегося тепла является актуальной задачей.Currently, traditional tribotechnical materials to a certain extent have reached the limit of their operational capabilities, as a result, the development of new lubricants and compositions that provide a range of enhanced service properties, including wear resistance, reduced friction, and the removal of heat, is an urgent task.
В последние годы для улучшения качества смазочных материалов широко используются добавки в виде наночастиц (нанопорошков) различного состава (металлы, оксиды, полимеры, углерод), так как частицы, считающиеся абразивными с микронными размерами (до 3-10 мкм), в наноразмерном диапазоне (менее 100 нанометров) проявляют смазывающие свойства.In recent years, additives to improve the quality of lubricants have been widely used in the form of nanoparticles (nanopowders) of various compositions (metals, oxides, polymers, carbon), since particles that are considered abrasive with micron sizes (up to 3-10 μm) in the nanoscale range ( less than 100 nanometers) exhibit lubricating properties.
Наиболее широкое применение находят наночастицы графита (терморасширенный графит, нанопорошки алмазо-графитовых смесей, фуллерены, нанотрубки, графен), которые вводятся в различные типы смазок, как пластичные, так и жидкие. Графит добавляется в смазочную среду как компонент, снижающий трение, тем самым уменьшая повреждение поверхностей рабочих деталей. Теплопроводность графита (70-90 Вт/м·К) намного выше, чем у всех базовых масел и воды (от 0,1 до 0,17 Вт/м·К), что позволяет улучшить теплопроводность смазочной композиции. Дисперсность индивидуальных графитовых наночастиц составляет от 3 до 10 нм, а их агрегатов - 30-70 нм. Содержание наномодификатора в смазке достигает 75 мас.%.Graphite nanoparticles (thermally expanded graphite, nanopowders of diamond-graphite mixtures, fullerenes, nanotubes, graphene), which are introduced into various types of lubricants, both plastic and liquid, are most widely used. Graphite is added to the lubricating medium as a component that reduces friction, thereby reducing damage to the surfaces of workpieces. The thermal conductivity of graphite (70-90 W / m · K) is much higher than that of all base oils and water (from 0.1 to 0.17 W / m · K), which improves the thermal conductivity of the lubricant composition. The dispersion of individual graphite nanoparticles is from 3 to 10 nm, and their aggregates - 30-70 nm. The content of nanomodifier in the lubricant reaches 75 wt.%.
Модифицирование жидких смазочных материалов наночастицами направлено, прежде всего, на улучшение триботехнических характеристик смазок, определяющих эффективность их использования для оптимального функционирования узлов трения. При этом в зоне контакта деталей узла трения обеспечивается создание разделительного слоя, препятствующего взаимодействию деталей. Однако использование большинства графитовых наночастиц не оправдало возлагаемых на них ожиданий.Modification of liquid lubricants by nanoparticles is primarily aimed at improving the tribotechnical characteristics of lubricants that determine the effectiveness of their use for the optimal functioning of friction units. Moreover, in the contact zone of the parts of the friction unit, the creation of a separation layer is provided, which prevents the interaction of the parts. However, the use of most graphite nanoparticles did not live up to their expectations.
Известна смазочная композиция, предусматривающая использование терморасширенного графита [патент RU 2428462. МПК C10M 177/00; C10M 125/02; C01B 31/04. Опубл. 10.09.2011] (аналог). Исходный состав для приготовления смазочной композиции, мас.%: высокоориентированный пиролитический графит и мелкодисперсный графитовый порошок - 12÷15; порошок фуллерена C60 или C70 - 0,8÷1; пластичная смазка - остальное.Known lubricating composition involving the use of thermally expanded graphite [patent RU 2428462. IPC C10M 177/00; C10M 125/02; C01B 31/04. Publ. 09/10/2011] (analogue). The initial composition for the preparation of the lubricating composition, wt.%: Highly oriented pyrolytic graphite and fine graphite powder - 12 ÷ 15; fullerene powder C 60 or C 70 - 0.8 ÷ 1; grease - the rest.
Способ получения смазочной композиции включает обработку графита, смачивание графита, его последующее добавление в пластическую смазку до равномерного распределения в объеме пластической смазки.A method of obtaining a lubricating composition includes processing graphite, wetting graphite, its subsequent addition to a plastic lubricant until the distribution in the volume of the plastic lubricant is uniform.
Сущность способа: мелкодисперсный графитовый порошок естественного (природного) происхождения смешивают с искусственным высокоориентированным пиролитическим графитом в объемном соотношении 5:1. Полученную смесь выдерживают не менее 16 часов при перемешивании в 70%-ном растворе концентрированных серной и азотной кислот при объемном соотношении 4:1 для получения интеркалированных соединений окисленного графита. Затем порошок промывают водой и сушат при температуре 100-150°C в течение 5-8 часов. Смесь интеркалированных соединений окисленного графита нагревают до 1000-1200°C. Образовавшийся терморасширенный графитовый материал выдерживают при этой температуре не менее 15 часов для удаления остатков кислот.The essence of the method: finely dispersed graphite powder of natural (natural) origin is mixed with artificial highly oriented pyrolytic graphite in a volume ratio of 5: 1. The resulting mixture was incubated for at least 16 hours with stirring in a 70% solution of concentrated sulfuric and nitric acids at a volume ratio of 4: 1 to obtain intercalated oxidized graphite compounds. Then the powder is washed with water and dried at a temperature of 100-150 ° C for 5-8 hours. The mixture of intercalated compounds of oxidized graphite is heated to 1000-1200 ° C. The resulting thermally expanded graphite material is kept at this temperature for at least 15 hours to remove acid residues.
Терморасширенный графитовый материал вводят в спирт или ацетон и подвергают ультразвуковому диспергированию в течение 1-3 часов. Ультразвуковую обработку осуществляют в ультразвуковой ванне при рабочей частоте 36-38 кГц. Затем спирт или ацетон отделяют, и в диспергированный до графеновых стопок толщиной 50÷100 нм терморасширенный графитовый материал добавляют порошок фуллерена C60 или C70 в массовом соотношении 15:1. Смесь из слоистых графитовых частиц и порошка фуллерена C60 или C70 термически обрабатывают не менее 15 дней при 590-610°C под динамическим вакуумом для стабилизации. Подготовленный графитовый материал смешивают с пластичной смазкой. В качестве пластичной смазки используют консистентную смазку ЛИТОЛ-24. Технический результат - улучшение антифрикционных, противозадирных, противоизносных свойств трущихся поверхностей.Thermally expanded graphite material is introduced into alcohol or acetone and subjected to ultrasonic dispersion for 1-3 hours. Ultrasonic treatment is carried out in an ultrasonic bath at an operating frequency of 36-38 kHz. Then the alcohol or acetone is separated, and fullerene powder C 60 or C 70 in a mass ratio of 15: 1 is added to the thermally expanded graphite material dispersed to graphene stacks with a thickness of 50 ÷ 100 nm. A mixture of layered graphite particles and C 60 or C 70 fullerene powder is thermally treated for at least 15 days at 590-610 ° C under dynamic vacuum to stabilize. Prepared graphite material is mixed with grease. As a grease, use LITOL-24 grease. EFFECT: improved antifriction, extreme pressure, antiwear properties of rubbing surfaces.
Графитовый материал может быть использован только в консистентных смазках из-за плохой сентиментальной устойчивости слоистых наночастиц графита, полученных при ультразвуковом диспергировании терморасширенного графита и имеющих толщину графеновых стопок не менее 50 нм [Грайфер Е.Д. и др. Графен: химические подходы к синтезу и модифицированию / Успехи химии. - 80 (8). 2011. - С.787-789]. Нанопорошок фуллеренов C60 или C70 также не является идеальным компонентом твердой смазки - коэффициенты трения пленки C60 довольно большие - от 0,55 до 0,80 [см.: Раков Э.Г. Нанотрубки и фуллерены: Учебн. пособие. - М.: Университетская книга. Логос, 2006. С.40].Graphite material can be used only in greases because of the poor sentimental stability of layered graphite nanoparticles obtained by ultrasonic dispersion of thermally expanded graphite and having a thickness of graphene stacks of at least 50 nm [Graifer ED et al. Graphene: chemical approaches to the synthesis and modification / Advances in chemistry. - 80 (8). 2011. - S.787-789]. Nanopowder of fullerenes C 60 or C 70 is also not an ideal component of solid lubricant - the friction coefficients of the C 60 film are quite large - from 0.55 to 0.80 [see: E. G. Rakov Nanotubes and fullerenes: Textbook. allowance. - M .: University book. Logos, 2006. P.40].
Также известна антифрикционная присадка с твердым модификатором трения на основе нефтяного масла [патент RU 2225879. МПК C10M 125/02; C10M 171/06; C10N 30/06. Опубл. 20.03.2004] (аналог), обладающая повышенной седиментационной устойчивостью. В качестве модификатора трения в аналоге использована шихта ультрадисперсного графито-алмазного порошка при следующих соотношениях компонентов, мас.%: шихта ультрадисперсного графито-алмазного порошка (в пересчете на ультрадисперсные алмазы) 0,1÷0,5; нефтяное масло - остальное. Шихта ультрадисперсного графито-алмазного порошка имеет размер первичных частиц в пределах 4-6 нм и площадь удельной поверхности 400-500 м2/г, причем содержание алмаза в шихте составляет не менее 30 мас.%.Also known is an antifriction additive with a solid friction modifier based on petroleum oil [patent RU 2225879. IPC C10M 125/02; C10M 171/06; C10N 30/06. Publ. 03/20/2004] (analogue), with increased sedimentation stability. As a friction modifier, an analogue used a mixture of ultrafine graphite-diamond powder with the following ratios of components, wt.%: Mixture of ultrafine graphite-diamond powder (in terms of ultrafine diamonds) 0.1 ÷ 0.5; petroleum oil - the rest. The charge of ultrafine graphite-diamond powder has a primary particle size in the range of 4-6 nm and a specific surface area of 400-500 m 2 / g, and the diamond content in the charge is at least 30 wt.%.
Заметим, что шихта ультрадисперсного графито-алмазного порошка представляет собой не смесь единичных частиц с размерами 1-10 нм, а смесь фракталов ("рой" первичных частиц) размером до 200 нм. В зависимости от способа получения поверхность фракталов содержит различные функциональные группы: метальные, карбоксильные, хинонные, лактонные, эфирные, альдегидные и др.Note that the mixture of ultrafine graphite-diamond powder is not a mixture of single particles with sizes of 1-10 nm, but a mixture of fractals (a "swarm" of primary particles) up to 200 nm in size. Depending on the production method, the surface of fractals contains various functional groups: metal, carboxyl, quinone, lactone, ether, aldehyde, etc.
Смешения масляной основы и шихты ультрадисперсного графито-алмазного порошка проводятся в шаровом, а затем в лопастном смесителях. При приготовлении антифрикционной присадки марка используемого масла не принципиальна. В качестве масла может быть использовано минеральное, полусинтетическое, синтетическое и другие виды масел.Mixes of the oil base and the mixture of ultrafine graphite-diamond powder are carried out in a ball and then in a paddle mixer. When preparing an anti-friction additive, the brand of oil used is not essential. Mineral, semi-synthetic, synthetic and other types of oils can be used as oils.
Шихта ультрадисперсного графито-алмазного порошка представляет собой частицы округлой формы. При попадании частиц на трущиеся поверхности происходит сглаживание микронеровностей последних, за счет чего уменьшается продолжительность обкатки двигателей.The mixture of ultrafine graphite-diamond powder is a round-shaped particles. When particles get on the rubbing surfaces, the micro-irregularities of the latter are smoothed out, due to which the engine break-in duration is reduced.
Основным недостатком антифрикционной присадки с графито-алмазным твердым модификатором трения - ее эффективность проявляется только на стадии приработки трущихся пар.The main disadvantage of the antifriction additive with a graphite-diamond solid friction modifier is its effectiveness only at the running-in stage of rubbing pairs.
Предложено также использование углеродных наночастиц в виде графеновых пластинок в смазке для изменения скольжения зимнего спортивного инвентаря [патент DE 102011116342. МПК C10M 103/02; C10M 125/02. Опубл. 14.03.2013] (аналог).It is also proposed the use of carbon nanoparticles in the form of graphene plates in a lubricant for changing the slip of winter sports equipment [patent DE 102011116342. IPC C10M 103/02; C10M 125/02. Publ. 03/14/2013] (analogue).
Напомним, что графен представляет собой единичную графитовую плоскость, в которой sp2-гибридизированные атомы углерода образуют гексагональную решетку. Повышенный интерес к графену связан с рядом его уникальных свойств: механических, электронных, оптических и других. Толщина единичной графеновой пленки варьируется от 0,54 до 1 нм. Масштабное производство графеноподобных материалов в настоящий момент только начинается. В настоящее время исследования в области графена не ограничиваются только однослойными образцами, интерес представляют также структуры, содержащие два и более (до 10) графеновых слоев.Recall that graphene is a single graphite plane in which sp 2 -hybridized carbon atoms form a hexagonal lattice. The increased interest in graphene is associated with a number of its unique properties: mechanical, electronic, optical, and others. The thickness of a single graphene film varies from 0.54 to 1 nm. Large-scale production of graphene-like materials is only just beginning. Currently, studies in the field of graphene are not limited to single-layer samples; structures containing two or more (up to 10) graphene layers are also of interest.
Графеновые пластинки вводят в расплавленные воски, после чего наносят на поверхности скольжения зимнего спортивного инвентаря. Использование жидких восков обеспечивает равномерное распределение твердого модификатора трения в растворе/суспензии.Graphene plates are introduced into molten waxes, and then applied to the sliding surface of winter sports equipment. The use of liquid waxes provides an even distribution of the solid friction modifier in the solution / suspension.
Графен может быть введен во все природные, полусинтетические или полностью синтетические воски, жиры или масла, которые используются в зимних видах спорта. Причем, последние могут находиться в частично или полностью галогенированной форме.Graphene can be introduced into all natural, semi-synthetic or fully synthetic waxes, fats or oils that are used in winter sports. Moreover, the latter can be in partially or fully halogenated form.
В составе твердого модификатора трения используют стопки графеновых слоев толщиной от 1 до 50 нм, то есть предполагается использование многослойного графена. Массовая доля графена в твердом модификаторе составляет 0,05÷60,0%. Остальное - различные твердые добавки органической или неорганической природы, в частности сажа, графит, фторированный графит, фуллерены и функционализированные фуллерены, углеродные нанотрубки и функционализированные углеродные нанотрубоки, карбид кремния, нитрид бора, карбид бора, диоксид кремния, оксид алюминия, оксид циркония, оксида церия, нитрид титана, диоксид титана, слюда и микропорошки различных органических фторидов. Графен хорошо совместим с различными твердыми добавками органической или неорганической природы.In the composition of the solid friction modifier, stacks of graphene layers from 1 to 50 nm thick are used, that is, the use of multilayer graphene is assumed. The mass fraction of graphene in the solid modifier is 0.05 ÷ 60.0%. The rest is various solid additives of organic or inorganic nature, in particular soot, graphite, fluorinated graphite, fullerenes and functionalized fullerenes, carbon nanotubes and functionalized carbon nanotubes, silicon carbide, boron nitride, boron carbide, silicon dioxide, aluminum oxide, zirconia, oxide cerium, titanium nitride, titanium dioxide, mica and micropowders of various organic fluorides. Graphene is well compatible with various solid additives of organic or inorganic nature.
В описании изобретения способ получения графеновых пластин не упоминается, хотя размер и толщина графеновых пластинок существенно зависят от технологии их приготовления. По заявленному размеру пластинок можно предположить, что они представляют собой частицы, содержащие до 10 мас.% однослойного и многослойного графена [Грайфер Е.Д. и др. Графен: химические подходы к синтезу и модифицированию / Успехи химии. - 80 (8). 2011. - С.786-794]. В формуле изобретения также заявлено, что графен может содержать различные функциональные группы, хотя в описании это никак не раскрыто. Состав и количество функциональных групп на графеновых плоскостях также зависит от технологии его приготовления.In the description of the invention, a method for producing graphene plates is not mentioned, although the size and thickness of graphene plates substantially depend on the technology of their preparation. According to the declared size of the plates, we can assume that they are particles containing up to 10 wt.% Single-layer and multilayer graphene [E. Graifer et al. Graphene: chemical approaches to the synthesis and modification / Advances in chemistry. - 80 (8). 2011. - S.786-794]. The claims also state that graphene may contain various functional groups, although this is not disclosed in the description. The composition and number of functional groups on graphene planes also depends on the technology of its preparation.
Использование графена показало уникальное преимущество как над базой сравнения с равным объемом других модификаций углерода, так и по сравнению с конкурирующими материалами.The use of graphene has shown a unique advantage both over the base of comparison with an equal volume of other carbon modifications and in comparison with competing materials.
Аналог заявлен только для использования в твердых смазках для зимнего спортивного инвентаря, например горных лыж, спортивных беговых лыж, сноубордов, санок.The analogue is declared only for use in solid lubricants for winter sports equipment, such as skiing, cross-country skiing, snowboarding, sledding.
Наиболее близко заявляемому техническому решению соответствуют графено-модифицированные смазки, описанные в [патент US 8222190. МПК C10M 125/02; C10M 103/02. Опубл. 24.02.2011] (прототип). Графено-модифицированная смазка представляет собой смазочную композицию с улучшенными свойствами (с улучшенными смазочными свойствами или увеличенной теплопроводностью), которая включает смазочную жидкость и графеновые пластинки, диспергированные в смазочной жидкости, при этом графеновые пластинки имеют долю от 0,001 до 75% (или 60% для смазочной композиции с увеличенной теплопроводностью) по массе от общего веса смазочной жидкости и графеновых пластинок, вместе взятых. Смазочная композиция дополнительно содержит поверхностно-активное вещество или диспергатор. Графеновые пластинки имеют среднюю толщину менее 10 нм. Более того, смазочная композиция содержит однослойный графен. Однослойный графен представляет особый интерес для смазки, поскольку-постольку сильно прилипает к любой твердой поверхности, образуя молекулярного масштаба смазочную пленку. Длина или ширина графеновых пластин составляет не более 500 нм.The closest to the claimed technical solution correspond to graphene-modified lubricants described in [patent US 8222190. IPC C10M 125/02; C10M 103/02. Publ. 02.24.2011] (prototype). A graphene-modified grease is a lubricant composition with improved properties (with improved lubricating properties or increased thermal conductivity), which includes a lubricating fluid and graphene plates dispersed in a lubricating fluid, while graphene plates have a proportion of from 0.001 to 75% (or 60% for lubricating composition with increased thermal conductivity) by weight of the total weight of the lubricating fluid and graphene plates combined. The lubricating composition further comprises a surfactant or dispersant. Graphene plates have an average thickness of less than 10 nm. Moreover, the lubricating composition contains a single layer of graphene. Single-layer graphene is of particular interest for lubrication, since it strongly adheres to any solid surface, forming a molecular-scale lubricant film. The length or width of graphene plates is not more than 500 nm.
Использование графитовых наночастиц такого размера позволяет существенно увеличить седиментационную устойчивость смазочной композиции.The use of graphite nanoparticles of this size can significantly increase the sedimentation stability of the lubricant composition.
По химическому составу графеновые пластинки представляют собой нефункционализированный графен, содержащий меньше 0,05 мас.% кислорода, оксид графена или их комбинацию. Нефункционализированный графен получают прямой ультразвуковой обработкой исходного неокисленного графитового порошка без его предварительного интеркалирования, либо химическим восстановлением оксида графена. В свою очередь, технология получения оксида графена соответствует способу, описанному в аналоге RU 2428462. В качестве неокисленного графитового материала предложены природный графит, синтетический графит, высокоориентированный пиролитический графит, углеродные или графитовые волокна, углеродные или графитовые нановолокна, микросферический мезоуглерод и их комбинации.In terms of chemical composition, graphene plates are non-functionalized graphene containing less than 0.05 wt.% Oxygen, graphene oxide, or a combination thereof. Non-functionalized graphene is obtained by direct ultrasonic treatment of the initial unoxidized graphite powder without preliminary intercalation, or by chemical reduction of graphene oxide. In turn, the technology for producing graphene oxide corresponds to the method described in the analogue of RU 2428462. Natural graphite, synthetic graphite, highly oriented pyrolytic graphite, carbon or graphite fibers, carbon or graphite nanofibers, microspherical mesocarbon, and combinations thereof are proposed as non-oxidized graphite material.
Смазочная жидкость смазочной композиции выбрана из группы, состоящей из нефтяных дистиллятов, известных также как минеральные масла, синтетических минеральных масел, растворенных в масле полимерных композиций, растительных масел и их комбинаций. Также может быть использовано силиконовое масло, например, полиметилсилоксановые жидкости. Смазочная композиция может дополнительно содержать загуститель для создания консистентной смазки.The lubricating fluid of the lubricating composition is selected from the group consisting of petroleum distillates, also known as mineral oils, synthetic mineral oils, polymer compositions dissolved in the oil, vegetable oils, and combinations thereof. Silicone oil can also be used, for example polymethylsiloxane liquids. The lubricating composition may further comprise a thickening agent to create a grease.
Согласно имеющимся экспериментальным данным, графен имеет самую высокую среди твердых тел теплопроводность при комнатной температуре (4840-5300 Вт/м·К), и в комбинации со смазочной жидкостью позволяет поднять теплопроводность смазочной композиции до беспрецедентного уровня 12,1-33,4 Вт/м·К. Обладая модулем Юнга в пять раз больше, чем у стали (примерно, 1000 ГПа), графен образует на трущихся поверхностях исключительно прочные неабразивные смазочные пленки.According to available experimental data, graphene has the highest thermal conductivity among solids at room temperature (4840-5300 W / m · K), and in combination with a lubricating fluid it allows raising the thermal conductivity of the lubricating composition to an unprecedented level of 12.1-33.4 W / m · K. Possessing a Young's modulus five times greater than that of steel (approximately 1000 GPa), graphene forms extremely durable non-abrasive lubricating films on rubbing surfaces.
Недостатки прототипа заключаются в малой концентрации в смазочной композиции одно- и двухслойных графенов (не более 10 мас.%), что связано с особенностями технологии получения наномодификатора, который, по сути, представляет собой графитовые наночастицы [Грайфер Е.Д. и др. Графен: химические подходы к синтезу и модифицированию/Успехи химии. - 80 (8). 2011. - С.786-794]. Кроме того, в смазочной композиции для достижения ощутимого положительного эффекта требуется слишком высокая массовая концентрация нанографита (до 69-75%).The disadvantages of the prototype are the low concentration in the lubricant composition of one- and two-layer graphenes (not more than 10 wt.%), Which is associated with the features of the technology for producing nanomodifier, which, in fact, is graphite nanoparticles [Graifer ED et al. Graphene: chemical approaches to the synthesis and modification / Advances in chemistry. - 80 (8). 2011. - S.786-794]. In addition, in order to achieve a tangible positive effect in the lubricating composition, too high a mass concentration of nanographite is required (up to 69-75%).
Задачи, решаемые изобретениемThe tasks solved by the invention
Настоящее изобретение направлено на:The present invention is directed to:
- создание экономически эффективной смазочной композиции, которая обладает превосходными свойствами по уменьшению трения, повышенными противоизносными свойствами и улучшенной седиментационной устойчивостью;- the creation of a cost-effective lubricating composition that has excellent friction reduction properties, increased antiwear properties and improved sedimentation stability;
- создание графен-модифицированной смазки с улучшенными функциями к снижению износа;- the creation of graphene-modified grease with improved functions to reduce wear;
- предложение способа приготовления графен-модифицированного смазочной композиции.- a proposal for a method for preparing a graphene-modified lubricant composition.
Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION
Указанные выше задачи достигаются техническим решением, сущность которого состоит в том, что в смазочной композиции, содержащей смазочную жидкость и диспергированные в указанной жидкости графитовые наночастицы, графитовые наночастицы представлены пластинками частично фторированного графена.The above objectives are achieved by a technical solution, the essence of which is that in a lubricating composition containing a lubricating fluid and graphite nanoparticles dispersed in the specified liquid, graphite nanoparticles are represented by partially fluorinated graphene plates.
Перечисленные выше задачи достигаются также дополнительными техническими решениями, состоящими в том, что частично фторированный графен содержит от 8,98 до 13,84 ат.% фтора. Кроме того, частично фторированный графен может содержать до 0,16 ат.% элементного иода, при этом, иод на графеновой плоскости находится в нанокристаллическом состоянии. В прочем, содержания фтора и элементного иода в графене могут несколько отличаться от заявленных значений. Содержание пластинок частично фторированного графена в смазочной жидкости, в принципе, должно составлять от 0,001 до 0,01 мас.% от веса смазочной жидкости, хотя могут быть и другие значения в ту или иную сторону.The above tasks are also achieved by additional technical solutions, consisting in the fact that partially fluorinated graphene contains from 8.98 to 13.84 at.% Fluorine. In addition, partially fluorinated graphene can contain up to 0.16 at.% Elemental iodine, while the iodine on the graphene plane is in the nanocrystalline state. In addition, the content of fluorine and elemental iodine in graphene may slightly differ from the declared values. The content of the plates of partially fluorinated graphene in the lubricating fluid, in principle, should be from 0.001 to 0.01 wt.% By weight of the lubricating fluid, although there may be other values in one direction or another.
Лучше всего, если все пластинки частично фторированного графена имеют среднюю толщину менее 5 нм. Желательно, чтобы большинство пластинок частично фторированного графена имели среднюю толщину менее 1 нм. В прочем, технология приготовления смазочной композиции позволяет то, чтобы значительная доля пластинок частично фторированного графена была представлена однослойным графеном.It is best if all plates of partially fluorinated graphene have an average thickness of less than 5 nm. It is desirable that most of the plates of partially fluorinated graphene have an average thickness of less than 1 nm. In addition, the technology for preparing the lubricating composition allows a significant proportion of partially fluorinated graphene plates to be represented by single-layer graphene.
При этом лучше всего, если пластинки частично фторированного графена имеют длину или ширину не менее 4000 нм, при этом, часть из них может иметь длину или ширину не более 150 нм.Moreover, it is best if the plates of partially fluorinated graphene have a length or width of at least 4000 nm, while some of them may have a length or width of not more than 150 nm.
Дополнительные технические решения состоят также в том, что смазочная жидкость смазочного состава выбрана из группы, представляющей собой нефтяные дистилляты, синтетические минеральные масла, полимерные композиции, растворенные в масле, растительные масла и их комбинаций, или смазочная жидкость выбрана из группы, состоящей из галогензамещенных углеводородных масел, или смазочная жидкость выбрана из группы, состоящей из полиметилсилоксановых жидкостей.Additional technical solutions also consist in the fact that the lubricating fluid of the lubricating composition is selected from the group consisting of petroleum distillates, synthetic mineral oils, polymer compositions dissolved in oil, vegetable oils and their combinations, or the lubricating fluid is selected from the group consisting of halogenated hydrocarbon oils, or lubricating fluid selected from the group consisting of polymethylsiloxane fluids.
Другой аспект настоящего изобретения относится к способу приготовления смазочной композиции, как описано выше, содержащего в смазочной жидкости пластинки частично фторированного графена.Another aspect of the present invention relates to a method for preparing a lubricant composition, as described above, containing partially fluorinated graphene plates in the lubricating fluid.
Указанные выше задачи и заявленные новые технические решения достигаются способом приготовления смазочной композиции, включающим обработку порошка природного графита химическим окислителем, термический нагрев окисленного графита, ультразвуковое диспергирование и смешение со смазочной жидкостью, где порошок природного графита обрабатывают фторокислителем в течение 6÷24 часов, при этом в качестве фторокислителя используют гептафторид иода в жидкой или газовой фазе, полученное интеркалированное соединение фторированного графита нагревают до температуры 60÷500°C, после чего расщепленный фторграфитовый материал смешивают со смазочной жидкостью в необходимой пропорции, и далее смесь расщепленного фторграфитового материала и смазочной жидкости подвергают ультразвуковому диспергированию.The above tasks and the claimed new technical solutions are achieved by a method of preparing a lubricant composition, including the treatment of natural graphite powder with a chemical oxidizing agent, thermal heating of oxidized graphite, ultrasonic dispersion and mixing with a lubricating fluid, where natural graphite powder is treated with fluorine oxidizer for 6 ÷ 24 hours, while iodine heptafluoride in the liquid or gas phase is used as the fluoroxidant; the obtained intercalated compound of fluorinated graphite is they are heated to a temperature of 60–500 ° C, after which the split fluorographic material is mixed with the lubricant in the required proportion, and then the mixture of the split fluorine graphic material and the lubricant is subjected to ultrasonic dispersion.
Основной отличительной особенностью заявляемой смазочной композиции является то, что графитовые наночастицы в смазочной жидкости представлены пластинками частично фторированного графена. Этот признак является новым и существенным.The main distinguishing feature of the inventive lubricating composition is that graphite nanoparticles in the lubricating fluid are represented by partially fluorinated graphene plates. This symptom is new and significant.
Установлено, что частично фторированный графен - это уникальный материал, как по химическому составу, так и по комплексу своих свойств. Во-первых, по антифрикционным характеристикам он сопоставим с политетрафторэтиленом (тефлоном) и, таким образом, поверхностные пленки частично фторированного графена создают очень скользкие покрытия. Во-вторых, коэффициент теплопроводности частично фторированного графена мало отличается от аналогичного параметра нефункционализированного графена так, что добавки его в смазочную жидкость увеличивают теплопроводность последней. В-третьих, частично фторированный графен образует в зоне трения механически прочные, нехладотекучие и неабразивные пленки, поскольку-постольку по модулю упругости он соответствует нефункционализированному графену, а наличие атомов фтора на графеновой поверхности обеспечивает ему хорошее сцепление с защищаемой поверхностью, будь то металл, диэлектрик, стекло, керамика, полупроводники, кристаллы и т.п. В-четвертых, температура длительной эксплуатации частично фторированного графена достигает 600°C, что в два раза выше рабочей температуры полностью фторированного графена (см., например, патент EP 2580158).It has been established that partially fluorinated graphene is a unique material, both in chemical composition and in its complex of properties. Firstly, in terms of antifriction characteristics, it is comparable to polytetrafluoroethylene (Teflon) and, therefore, the surface films of partially fluorinated graphene create very slippery coatings. Secondly, the thermal conductivity coefficient of partially fluorinated graphene differs little from the similar parameter of unfunctionalized graphene so that its additives in the lubricating fluid increase the thermal conductivity of the latter. Thirdly, partially fluorinated graphene forms mechanically strong, non-cold-flowing and non-abrasive films in the friction zone, since, insofar as its modulus of elasticity, it corresponds to non-functionalized graphene, and the presence of fluorine atoms on the graphene surface provides it with good adhesion to the protected surface, be it metal or dielectric , glass, ceramics, semiconductors, crystals, etc. Fourth, the long-term operating temperature of partially fluorinated graphene reaches 600 ° C, which is two times higher than the operating temperature of fully fluorinated graphene (see, for example, patent EP 2580158).
Нами установлено, что в отличие от полностью фторированного графена химический состав частично фторированного графена, содержащий от 8,98 до 13,84 ат.% фтора, стабилен в течение неограниченного времени. Кроме того, графеновая плоскость позволяет адсорбировать из газовой фазы в нанокристаллическом состоянии другие вещества, которые также могут обладать антифрикционными свойствами. В нашем случае это элементный иод, который позволяет дополнительно снижать коэффициент трения в опорной паре (см., например, патенты SU 1087550; SU 1735346).We found that, unlike completely fluorinated graphene, the chemical composition of partially fluorinated graphene, containing from 8.98 to 13.84 at.% Fluorine, is stable for unlimited time. In addition, the graphene plane allows adsorption of other substances from the gas phase in the nanocrystalline state, which may also have antifriction properties. In our case, this is elemental iodine, which allows us to further reduce the friction coefficient in the reference pair (see, for example, patents SU 1087550; SU 1735346).
Оптимальное содержание пластинок частично фторированного графена в смазочной жидкости составляет от 0,001 до 0,01 мас.%, что определяется, с одной стороны, стремлением создать экономически эффективную смазочную композицию, с другой стороны, достичь наибольшей стабильности графеновых дисперсий. Известно, что для графена характерна, кроме высокой механической жесткости и теплопроводности, также высокая удельная поверхность - согласно расчетам, 2630 м2/г [Грайфер Е.Д. и др. Графен: химические подходы к синтезу и модифицированию./ Успехи химии. - 80 (8). 2011. - С.785]. По этой причине даже небольшие добавки двух- или однослойного графена позволяют создать большие площади антифрикционных покрытий на трущихся поверхностях различных механизмов.The optimal content of the plates of partially fluorinated graphene in the lubricating fluid is from 0.001 to 0.01 wt.%, Which is determined, on the one hand, by the desire to create a cost-effective lubricant composition, on the other hand, to achieve the greatest stability of graphene dispersions. It is known that graphene is characterized, in addition to high mechanical rigidity and thermal conductivity, also a high specific surface area - according to calculations, 2630 m 2 / g [Greifer ED et al. Graphene: chemical approaches to the synthesis and modification. / Advances in chemistry. - 80 (8). 2011. - P.785]. For this reason, even small additives of two- or single-layer graphene make it possible to create large areas of antifriction coatings on the friction surfaces of various mechanisms.
Графеновый материал по настоящему изобретению не ограничен в размерах, но чтобы выполнить изложенные выше требования, толщина стопок графеновых пластинок должна иметь как можно меньшее значение, например, быть не более 10 графеновых слоев, что соответствует приблизительно 5 нм, еще лучше - быть представленным одно- и двухслойными образцами, то есть иметь толщину не более 1 нм, а самое лучшее, графеновые пластинки, в своей массе, должны максимально содержать однослойный графен. Понятно, что для хорошей укрывистости многослойный графен должен иметь какой-то максимальный размер по длине или ширине, например, быть не менее 4000 нм. Для двух- или однослойных образцов этот размер может быть меньше - например, быть не более 150 нм, поскольку-постольку при расщеплении стопок многослойного графена возможно дополнительное диспергирование графеновых листов.The graphene material of the present invention is not limited in size, but in order to fulfill the above requirements, the thickness of the stacks of graphene plates should be as small as possible, for example, be no more than 10 graphene layers, which corresponds to approximately 5 nm, it is even better to be represented by one- and bilayer samples, that is, have a thickness of not more than 1 nm, and the best, graphene plates, in their mass, should contain as much as single-layer graphene. It is clear that for good hiding power, multilayer graphene must have some maximum size in length or width, for example, be at least 4000 nm. For two- or single-layer samples, this size may be smaller — for example, be no more than 150 nm, since, upon splitting of stacks of multilayer graphene, additional dispersion of graphene sheets is possible.
Как показали многочисленные эксперименты, пластинки частично фторированного графена хорошо смешиваются и образуют устойчивую дисперсию со смазочными жидкостями, которые представляют собой нефтяные дистилляты, синтетические минеральные масла, полимерные композиции, растворенные в масле, растительные масла и их комбинации. Также пластинки частично фторированного графена хорошо диспергируются в смазочных жидкостях, выбранных из группы, состоящей из галогензамещенных углеводородных масел, или из группы, состоящей из полиметилсилоксановых жидкостей.As shown by numerous experiments, partially fluorinated graphene plates mix well and form a stable dispersion with lubricating fluids, which are petroleum distillates, synthetic mineral oils, polymer compositions dissolved in oil, vegetable oils, and combinations thereof. Partially fluorinated graphene plates are also well dispersible in lubricating fluids selected from the group consisting of halogen-substituted hydrocarbon oils, or from the group consisting of polymethylsiloxane fluids.
Указанные выше преимущества смазочной композиции, состоящей из смазочной жидкости с пластинками частично фторированного графена, реализует технология ее приготовления, в которой порошок природного графита обрабатывают фторокислителем в течение 6-24 часов, причем в качестве фторокислителя используют гептафторид иода в жидкой или газовой фазе. Такая обработка позволяют получать порошки интеркалированных соединений фторированного графита (ИСФГ) эмпирической формулы CxFJ0,14·yJF7, где x=1÷4; y=0÷0,05. При обработке массовое соотношение графита и фторокислителя выдерживается в интервале от 1:3 до 1:5. Нагрев порошка ИСФГ до температуры 60÷500°C сопровождается получением сильно расщепленного частично фторированного графита в виде пухообразного материала. Толщина графеновых стопок в расщепленном графите не более 5 нм. Причем графеновые стопки состоят из расщепленных графеновых пластинок, где расстояние между графеновыми плоскостями значительно превышает межплоскостное расстояние, характерное для кристалла графита. Расщепленный фторграфитовый материал без дополнительной выдержки может быть смешан со смазочной жидкостью, указанной в любой из выбранных выше групп, в необходимой пропорции. Далее фторграфитовый материал в смазочной жидкости подвергают ультразвуковому диспергированию. Ультразвуковое диспергирование позволяет, с одной стороны, получать однородные и химически чистые смеси (суспензии) графеновых пластин в смазочной жидкости, с другой - дополнительно диспергировать уже расщепленную стопку графеновых листов до двух- или однослойного графена.The above advantages of a lubricating composition consisting of a lubricating fluid with plates of partially fluorinated graphene are realized by a technology for its preparation in which natural graphite powder is treated with a fluoroxidant for 6-24 hours, and iodine heptafluoride in the liquid or gas phase is used as the fluoroxidant. This treatment allows to obtain powders of intercalated compounds of fluorinated graphite (ISFG) of the empirical formula C x FJ 0.14 · yJF 7 , where x = 1 ÷ 4; y = 0 ÷ 0.05. During processing, the mass ratio of graphite and fluorooxidant is maintained in the range from 1: 3 to 1: 5. The heating of the ISFG powder to a temperature of 60 ÷ 500 ° C is accompanied by the production of highly split partially fluorinated graphite in the form of a powdery material. The thickness of graphene stacks in split graphite is not more than 5 nm. Moreover, graphene stacks consist of split graphene plates, where the distance between graphene planes significantly exceeds the interplanar distance characteristic of a graphite crystal. Split fluorographic material without additional exposure can be mixed with the lubricating fluid specified in any of the above groups in the required proportion. Further, the fluorographic graphite material in the lubricating fluid is subjected to ultrasonic dispersion. Ultrasonic dispersion allows, on the one hand, to obtain homogeneous and chemically pure mixtures (suspensions) of graphene plates in a lubricating fluid, and on the other hand, to further disperse an already split stack of graphene sheets to two- or single-layer graphene.
Время обработки порошка природного графита фторокислителем в основном зависит от крупности частиц чешуйчатого графита. Для крупнокристаллического графита (линейные размеры 200÷300 мкм) это время достигает 24 часов, для мелкокристаллического графита (линейные размеры 20÷50 мкм) - время обработки уменьшается до 6 часов. Понятно, что время обработки графитового порошка также зависит от температуры, хотя температурный интервал обработки фторокислителем не может быть очень большой - от 15 до 45°C.The processing time of natural graphite powder with a fluoroxidant mainly depends on the size of flake graphite particles. For coarse-grained graphite (
Нижняя граница нагрева порошка ИСФГ соответствует практически началу расщепления подобных соединений; верхняя граница - предельной термической устойчивости частично фторированного графена, выше которой он начинает разлагаться и окисляться кислородом воздуха.The lower boundary of the heating of the ISFG powder corresponds practically to the beginning of the splitting of such compounds; the upper boundary is the limiting thermal stability of partially fluorinated graphene, above which it begins to decompose and oxidize with atmospheric oxygen.
Частота ультразвукового диспергирования, как правило, соответствует интервалу частот промышленных ультразвуковых генераторов 20÷44 кГц. Температура, при которой происходит ультразвуковое диспергирование графеновых пластинок, находится в интервале от 18 до 80°C.The frequency of ultrasonic dispersion, as a rule, corresponds to the frequency range of industrial
Краткое описание чертежей:Brief Description of the Drawings:
- на фиг.1 показаны фотографии частиц порошка природного чешуйчатого графита (а), частиц порошка интеркалированного соединения фторированного графита (б), микроструктура частицы расщепленного частично фторированного графита (в) и наноструктура стопок графеновых слоев в расщепленном графите (г);- figure 1 shows photographs of particles of natural flake graphite powder particles (a), particles of powder of intercalated compounds of fluorinated graphite (b), the microstructure of particles of split partially fluorinated graphite (c) and the nanostructure of stacks of graphene layers in split graphite (d);
- на фиг.2а, б - рентген-флуоресцентные спектры и химический состав образцов частично фторированного графена;- on figa, b - x-ray fluorescence spectra and the chemical composition of the samples of partially fluorinated graphene;
- на фиг.3 - микрофотография нанокристаллов иода на графеновой плоскости в высокорасщепленном графите;- figure 3 is a photomicrograph of iodine nanocrystals on a graphene plane in highly split graphite;
- на фиг.4а, б показаны фотографии образцов минерального масла, высокорасщепленного частично фторированного графита и смазочной композиции после ультразвукового диспергирования, соответственно;- figa, b shows photographs of samples of mineral oil, highly split partially fluorinated graphite and lubricating composition after ultrasonic dispersion, respectively;
- на фиг.5 показаны АСМ-изображение (топография) пластинки многослойного графена (а) и АСМ-изображение аксонометрии графеновых пластин на твердой подложке (б);- figure 5 shows the AFM image (topography) of the plate of multilayer graphene (a) and the AFM image of a perspective view of graphene plates on a solid substrate (b);
- на фиг.6а, б показаны АСМ-изображение (топография) и АСМ-профиль пластинок двух- и однослойных пластинок частично фторированного графена на твердой подложке;- figa, b shows the AFM image (topography) and the AFM profile of the plates of two- and single-layer plates of partially fluorinated graphene on a solid substrate;
- на фиг.7 показано изменение коэффициента трения в опорной паре при антифрикционных испытаниях смазочной композиции;- Fig.7 shows the change in the coefficient of friction in the reference pair during antifriction tests of the lubricant composition;
- на фиг.8 показаны профили износа металлической подложки в зоне трения опорной пары при смазке чистым минеральным маслом (а) и минеральным маслом, модифицированным графеновыми пластинками (б).- Fig. 8 shows the wear profiles of the metal substrate in the friction zone of the support pair when lubricated with pure mineral oil (a) and mineral oil modified with graphene plates (b).
Следующие примеры приведены в иллюстративных целях и не должны быть истолкованы как ограничивающие объем настоящего изобретения.The following examples are provided for illustrative purposes and should not be construed as limiting the scope of the present invention.
Пример 1. Смазочную композицию для смазки подшипников, работающих в условиях вакуума, готовят на основе минерального вакуумного масла ВМ-12 (ТУ 38.1011237-89). В качестве прекурсора наномодифицирующей добавки используют природный крупнокристаллический чешуйчатый графит марки ГТ-1 (графит тигельный по ГОСТ 4596-75), дополнительно химически очищенный до содержания зольных примесей не более 0,1 мас.% (см. фиг.1, а). Навеску графита обрабатывают газовой или жидкой фазой гептафторида иода при массовом соотношении реагентов 1:4 в течение 24 часов при 20°С, в результате чего происходит внедрение фторокислителя в слоистую решетку графита с образованием так называемых интеркалированных соединений фторированного графита (см. фиг.1, б). Полученный фторированный графит помещают в тигле в печь и нагревают до температуры в интервале от 60 до 500°С в зависимости от состава ИСФГ. Нагрев сопровождается сильным расщеплением порошка с выделением паров иода и фторуглеродов различного состава (в основном тетрафторметана) и увеличением объема навески примерно в 1000 раз. Микроструктура расщепленных частиц порошка приведена на фиг.1в. Наноструктура расщепленного порошка приведена на фиг.1г, из которой видно, что толщина стопок графеновых листов в расщепленном графите не превышает 5 нм. Исследование химического состава расщепленных частиц показало, что образцы содержат от 8,98 до 13,84 ат.% фтора, то есть представляют собой частично фторированные графеновые листы (см. фиг.2а). Причем образцы, полученные при нагреве ИСФГ от 60°C до 250°C, дополнительно содержат элементный иод (см. фиг.2б) - от до 0,16 ат.%, который находится на графеновых плоскостях в виде нанокристаллических частиц размером ~30 нм (см. фиг.3).Example 1. A lubricating composition for lubricating bearings operating under vacuum is prepared on the basis of mineral vacuum oil VM-12 (TU 38.1011237-89). As a precursor of nanomodifying additives, natural large-crystalline flake graphite of the GT-1 brand is used (crucible graphite in accordance with GOST 4596-75), additionally chemically purified to an ash content of no more than 0.1 wt.% (See Fig. 1, a). A portion of graphite is treated with the gas or liquid phase of iodine heptafluoride at a mass ratio of reactants 1: 4 for 24 hours at 20 ° C, as a result of which a fluoroxidant is introduced into the layered graphite lattice with the formation of so-called intercalated fluorinated graphite compounds (see Fig. 1, b) The resulting fluorinated graphite is placed in a crucible in a furnace and heated to a temperature in the range from 60 to 500 ° C, depending on the composition of the ISPH. The heating is accompanied by a strong splitting of the powder with the release of iodine vapor and fluorocarbons of various compositions (mainly tetrafluoromethane) and an increase in the volume of the sample by about 1000 times. The microstructure of the split powder particles is shown in figv. The nanostructure of the split powder is shown in Fig. 1d, from which it can be seen that the thickness of the stacks of graphene sheets in the split graphite does not exceed 5 nm. The study of the chemical composition of the split particles showed that the samples contain from 8.98 to 13.84 at.% Fluorine, that is, they are partially fluorinated graphene sheets (see figa). Moreover, the samples obtained by heating ISFG from 60 ° C to 250 ° C, additionally contain elemental iodine (see fig.2b) - from up to 0.16 at.%, Which is located on graphene planes in the form of nanocrystalline particles with a size of ~ 30 nm (see figure 3).
Расщепленный графит смешивают с маслом ВМ-12 (фиг.4а) в пропорции 1:100000, 1:500000 и 1:10000, что соответствует содержанию расщепленного частично фторированного графита в смазочной жидкости от 0,001 до 0,01 мас.%, и подвергают ультразвуковому диспергированию в течение 30 минут с ультразвуковой частотой 40 кГц в ультразвуковой ванне модели VASCA ULTRASUONI. При диспергировании температура смазочной жидкости находится в интервале от 60 до 70°C. Внешний вид наномодифицированного масла показан на фиг.4б. Расслоение графеновых частиц в смазочной жидкости не происходит после месяца хранения.The split graphite is mixed with BM-12 oil (Fig. 4a) in a ratio of 1: 100000, 1: 500000 and 1: 10000, which corresponds to the content of the split partially fluorinated graphite in the lubricating fluid from 0.001 to 0.01 wt.%, And is subjected to ultrasound dispersion for 30 minutes with an ultrasonic frequency of 40 kHz in an ultrasonic bath model VASCA ULTRASUONI. When dispersed, the temperature of the lubricant is in the range from 60 to 70 ° C. The appearance of the nanomodified oil is shown in figb. Separation of graphene particles in the lubricating fluid does not occur after a month of storage.
Для определения линейных размеров и толщины пластинок частично фторированного графена после диспергирования в смазочной жидкости готовили модельную коллоидную дисперсию расщепленного графита в ацетоне с концентрацией 0,001 мас.%. Температура дисперсной среды (ацетона) составляла 20°C. Полученную дисперсию графеновых пластинок наносили на полированную кремневую пластину и после сушки снимали АСМ-топографию и АСМ-профиль слоя графеновых частиц (см. фиг.5а, б и фиг.6а, б). Как видно, максимальная толщина графеновых пластинок составляет не более 5 нм (см. фиг.5а) при линейных размерах не менее 4000 нм (см. фиг.5б). Значительная доля частиц представляет собой смятый однослойный графен с линейными размерами не более 150 нм (см. фиг.6а) и имеет толщину не более 1 нм (см. фиг.6б).To determine the linear dimensions and thickness of the plates of partially fluorinated graphene after dispersion in a lubricating fluid, a model colloidal dispersion of split graphite in acetone with a concentration of 0.001 wt.% Was prepared. The temperature of the dispersed medium (acetone) was 20 ° C. The obtained dispersion of graphene plates was applied to a polished silicon wafer, and after drying, the AFM topography and the AFM profile of the layer of graphene particles were removed (see Fig. 5a, b and Fig. 6a, b). As can be seen, the maximum thickness of graphene plates is not more than 5 nm (see figa) with linear dimensions of not less than 4000 nm (see fig.5b). A significant fraction of the particles is crumpled single-layer graphene with linear dimensions of not more than 150 nm (see figa) and has a thickness of not more than 1 nm (see fig.6b).
Испытания смазочных композиций проводят на автоматизированном триботехническом комплексе «High Temperature TRIBOMETER» швейцарской фирмы «CSM Instruments» в соответствии с международными стандартами ASTM G99-959 и DIN 50324. В установке используют стандартные шарики из оксида алюминия Al2O3 диаметром 3 мм, специальный держатель модельных образцов (пластины из полированной стали 12Х18Н10Т) для проведения теста в смазочной жидкости и систему нагрева образцов для поддержания в процессе теста постоянной температуры 60°C модельного образца. В процессе трибологического теста измеряют динамический коэффициент трения и оценивают износостойкость материала модельного образца.Tests of lubricating compositions are carried out on the automated tribotechnical complex “High Temperature TRIBOMETER” of the Swiss company “CSM Instruments” in accordance with international standards ASTM G99-959 and DIN 50324. The installation uses standard balls of aluminum oxide Al 2 O 3 with a diameter of 3 mm, a special holder model samples (plates made of polished steel 12X18H10T) for conducting a test in a lubricant and a heating system for samples to maintain a constant temperature of 60 ° C of the model sample during the test. During the tribological test, the dynamic coefficient of friction is measured and the wear resistance of the material of the model sample is evaluated.
Для модельного образца (ст.12Х18Н10Т) измерено и принято, что твердость Н=2,05 ГПа, модуль упругости Е=171 ГПа, коэффициент Пуансона К=0,3.For a model specimen (st.12Х18Н10Т) it was measured and accepted that hardness H = 2.05 GPa, elastic modulus E = 171 GPa, Punch coefficient K = 0.3.
Средний коэффициент трения µ в опорной паре за время одного испытания (см. фиг.7) для всех смазочных композиций оказался, примерно, на 7% ниже коэффициента трения базового масла (чистое ВМ-12). Значительно больше уменьшается износ δ модельных образцов (см. фиг.8а, б): для смазочной композиции с добавкой ~0,001 мас.% графена - на 7%; для смазочной композиции с добавкой ~0,005 мас.% графена - на 54%; для смазочной композиции с добавкой ~0,01 мас.% графена - на 40%.The average coefficient of friction µ in the reference pair during one test (see Fig. 7) for all lubricant compositions was approximately 7% lower than the coefficient of friction of the base oil (pure BM-12). The wear δ of model samples decreases significantly more (see Fig. 8a, b): for a lubricating composition with the addition of ~ 0.001 wt.% Graphene - by 7%; for a lubricating composition with the addition of ~ 0.005 wt.% graphene - by 54%; for a lubricating composition with the addition of ~ 0.01 wt.% graphene - by 40%.
Пример 2. Смазочную композицию для смазки подшипников, работающих в агрессивной среде, готовят на основе синтетического фторхлоруглеродного масла 4ЛФ (ТУ 301-14-38-90). Расщепленный графит, содержащий пластинки частично фторированного графена, получают по технологии, изложенной в примере 1.Example 2. A lubricating composition for lubricating bearings operating in an aggressive environment is prepared on the basis of synthetic fluorocarbon oil 4LF (TU 301-14-38-90). Split graphite containing plates of partially fluorinated graphene is obtained according to the technology described in example 1.
Расщепленный графит смешивают с маслом 4ЛФ в пропорции 1:10000, что соответствует содержанию расщепленного частично фторированного графита в смазочной композиции 0,01 мас.%, и подвергают ультразвуковому диспергированию в течение 40 минут в ультразвуковой ванне модели УЗВ 1-0.16/44 с ультразвуковой частотой 44 кГц.The split graphite is mixed with 4LF oil in a ratio of 1: 10000, which corresponds to the content of the split partially fluorinated graphite in the lubricating composition of 0.01 wt.%, And is subjected to ultrasonic dispersion for 40 minutes in an ultrasonic bath of the ultrasonic model 1-0.16 / 44 with an ultrasonic frequency 44 kHz.
Испытания смазочной композиции на триботехническом комплексе проводят по условиям примера 1. Установлено, что введение в смазку 4ЛФ 0,01 мас.% порошка частично фторированного графита не меняет коэффициент трения для опорной пары «оксид алюминия - сталь 12Х18Н10Т», но в то же время износ модельного образца снижается на 21%.Tests of the lubricant composition at the tribotechnical complex are carried out according to the conditions of Example 1. It was found that the introduction of 0.01 wt.% Partially fluorinated graphite powder into the 4LF lubricant does not change the friction coefficient for the support pair “alumina - steel 12X18H10T”, but at the same time wear model sample is reduced by 21%.
Пример 3. Смазочную композицию для смазки подшипников, работающих при низких температурах, готовят на основе синтетической полиэтилсилоксановой жидкости ПЭС-4 (ГОСТ 13004-77). Расщепленный графит, содержащий пластинки частично фторированного графена, получают по технологии, изложенной в примере 1.Example 3. A lubricating composition for lubricating bearings operating at low temperatures is prepared on the basis of a synthetic polyethylsiloxane fluid PES-4 (GOST 13004-77). Split graphite containing plates of partially fluorinated graphene is obtained according to the technology described in example 1.
Расщепленный графит смешивают с маслом ПЭС-4 в пропорции 1:10000 и подвергают ультразвуковому диспергированию в течение 20 минут на ультразвуковом диспергаторе модели И 100-6/1 (рабочая частота 22 кГц) с погружным волноводом-концентратором.Split graphite is mixed with PES-4 oil in a ratio of 1: 10000 and subjected to ultrasonic dispersion for 20 minutes on an ultrasonic disperser model I 100-6 / 1 (operating frequency 22 kHz) with a submersible waveguide-hub.
Испытания смазочных композиций на триботехническом комплексе проводят по условиям примера 1. Установлено, что введение в жидкость ПЭС-4 0,01 мас.% порошка частично фторированного графита позволяет уменьшить на 18% коэффициент трения для трущейся пары «оксид алюминия - сталь 12Х18Н10Т», одновременно износ модельного образца снизился на 73%.Tests of lubricating compositions in the tribotechnical complex are carried out according to the conditions of example 1. It was found that the introduction of 0.01 wt.% Partially fluorinated graphite powder into the PES-4 liquid allows to reduce by 18% the friction coefficient for the rubbing pair "aluminum oxide - steel 12X18H10T", at the same time model wear decreased by 73%.
В заключение отметим, что модифицированные частично фторированным графеном смазки демонстрируют превосходные трибологические, реологические и тепловые характеристики, которые не могут быть достигнуты в соответствующих смазочных композициях, содержащих иные частицы нанографита - наноалмазы, фуллерены, нанотрубки и прочее. Осмотр механизмов после эксплуатации показал, что трущиеся поверхности покрыты прочными полупрозрачными графеновыми пленками, надежно защищающими их как от износа, так и от окисления. Способ приготовления смазочной композиции обеспечивает реализацию экологически безопасных процессов без выделения и образования вредных и токсичных веществ.In conclusion, we note that partially modified fluorinated graphene lubricants exhibit excellent tribological, rheological and thermal characteristics that cannot be achieved in the corresponding lubricating compositions containing other particles of nanographite - nanodiamonds, fullerenes, nanotubes, etc. Inspection of the mechanisms after operation showed that the friction surfaces are covered with durable translucent graphene films, which reliably protect them from wear and oxidation. The method of preparation of the lubricating composition ensures the implementation of environmentally friendly processes without the release and formation of harmful and toxic substances.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014104202/04A RU2574585C2 (en) | 2014-02-06 | Lubricating composition and method for manufacturing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014104202/04A RU2574585C2 (en) | 2014-02-06 | Lubricating composition and method for manufacturing thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014104202A RU2014104202A (en) | 2015-08-20 |
| RU2574585C2 true RU2574585C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702760C1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Бурятский государственный университет" | Method of producing an additive for motor oil based on nanosized silicon dioxide powder |
| RU2764085C1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Method for obtaining natural solidol |
| RU2800148C2 (en) * | 2021-12-09 | 2023-07-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента" (АО "ВНИИАЛМАЗ") | Lubricant modifier |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1243680A2 (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | GSI Creos Corporation | Fluorinated carbon fiber, and active material for battery and solid lubricant using the same |
| RU2317852C1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-27 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук | Carbon sorbent fabrication process |
| RU2404121C2 (en) * | 2007-07-31 | 2010-11-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (ОАО "СХК") | Method of obtaining graphite-based theroexpandable compound |
| WO2011154748A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | The University Of Manchester | Functionalised graphene |
| US8222190B2 (en) * | 2009-08-19 | 2012-07-17 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano graphene-modified lubricant |
| CN102911762A (en) * | 2012-11-02 | 2013-02-06 | 上海第二工业大学 | High-thermal conductivity lubricating oil and preparation method thereof |
| DE102011116342B3 (en) * | 2011-09-11 | 2013-03-14 | Zipps Skiwachse Gmbh | Use of graphene as lubricant for modifying tribological sliding properties of winter sports equipment e.g. alpine skiing, skiing for Nordic sports, snowboards and sledges |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1243680A2 (en) * | 2001-03-21 | 2002-09-25 | GSI Creos Corporation | Fluorinated carbon fiber, and active material for battery and solid lubricant using the same |
| RU2317852C1 (en) * | 2006-08-16 | 2008-02-27 | Институт неорганической химии им. А.В. Николаева Сибирского отделения Российской Академии наук | Carbon sorbent fabrication process |
| RU2404121C2 (en) * | 2007-07-31 | 2010-11-20 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" (ОАО "СХК") | Method of obtaining graphite-based theroexpandable compound |
| US8222190B2 (en) * | 2009-08-19 | 2012-07-17 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano graphene-modified lubricant |
| WO2011154748A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | The University Of Manchester | Functionalised graphene |
| DE102011116342B3 (en) * | 2011-09-11 | 2013-03-14 | Zipps Skiwachse Gmbh | Use of graphene as lubricant for modifying tribological sliding properties of winter sports equipment e.g. alpine skiing, skiing for Nordic sports, snowboards and sledges |
| CN102911762A (en) * | 2012-11-02 | 2013-02-06 | 上海第二工业大学 | High-thermal conductivity lubricating oil and preparation method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Г.П. Хандорин, Г.И. Дубов, В.И. Мазин, В.Г. Макотченко, А.С. Назаров, В.Е. Федоров, О.Л. Хасанов, Н.В. Рязанцева, А.В. Штейнле, Л.А. Штейнле, О.Е. Чечина, А.В. Ратькин. "СИНТЕЗ И ПРИМЕНЕНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО ГРАФИТА". Известия Томского политехнического университета. 2010. Т. 316. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2702760C1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Бурятский государственный университет" | Method of producing an additive for motor oil based on nanosized silicon dioxide powder |
| RU2764085C1 (en) * | 2021-03-17 | 2022-01-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Method for obtaining natural solidol |
| RU2800148C2 (en) * | 2021-12-09 | 2023-07-19 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт природных, синтетических алмазов и инструмента" (АО "ВНИИАЛМАЗ") | Lubricant modifier |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Rosenkranz et al. | 2D nano-materials beyond graphene: from synthesis to tribological studies | |
| Liu et al. | A comparative study between graphene oxide and diamond nanoparticles as water-based lubricating additives | |
| Yi et al. | In-situ formation of tribofilm with Ti3C2Tx MXene nanoflakes triggers macroscale superlubricity | |
| Wu et al. | The emulsifying and tribological properties of modified graphene oxide in oil-in-water emulsion | |
| Wu et al. | Modified graphene as novel lubricating additive with high dispersion stability in oil | |
| Ingole et al. | Tribological behavior of nano TiO2 as an additive in base oil | |
| Chen et al. | Important contributions of multidimensional nanoadditives on the tribofilms: from formation mechanism to tribological behaviors | |
| Zhou et al. | Preparation of a reduced graphene oxide/zirconia nanocomposite and its application as a novel lubricant oil additive | |
| Kumar et al. | Tribological characterisation of graphene oxide as lubricant additive on hypereutectic Al-25Si/steel tribopair | |
| He et al. | Tribological characteristics of aqueous graphene oxide, graphitic carbon nitride, and their mixed suspensions | |
| Aralihalli et al. | Grafting of dispersants on MoS 2 nanoparticles in base oil lubrication of steel | |
| Guo et al. | Fluoropolymer grafted Ti3C2Tx MXene as an efficient lubricant additive for fluorine-containing lubricating oil | |
| Zheng et al. | Macroscale superlubricity achieved via hydroxylated hexagonal boron nitride nanosheets with ionic liquid at steel/steel interface | |
| Samanta et al. | Simultaneous chemical reduction and surface functionalization of graphene oxide for efficient lubrication of steel–steel contact | |
| Rawat et al. | Effect of graphene-based nanoadditives on the tribological and rheological performance of paraffin grease | |
| Li et al. | Preparation of oleic diethanolamide-capped copper borate/graphene oxide nanocomposites and their tribological properties in base oil | |
| Tian et al. | Effect of hydroxyl intercalation on tribological properties of MXene (Ti3C2Tx) | |
| White et al. | Microtribological behavior of Mo and W nanoparticle/graphene composites | |
| Tuktarov et al. | Fullerene-containing lubricants: Achievements and prospects | |
| Peng et al. | Tribological properties of sodium dodecyl sulfate aqueous dispersion of graphite-derived carbon materials | |
| Chen et al. | Inhibition of cold‐welding and adhesive wear occurring on surface of the 6061 aluminum alloy by graphene oxide/polyethylene glycol composite water‐based lubricant | |
| Ajay Vardhaman et al. | Experimental investigations to enhance the tribological performance of engine oil by using nano-boric acid and functionalized multiwalled carbon nanotubes: A comparative study to assess wear in bronze alloy | |
| Fan et al. | Deep eutectic solvent intercalation graphene oxide with strong interfacial adsorption capacity towards efficient lubrication | |
| Chen et al. | Tribological properties and synergistic lubrication mechanism of 3D graphene/nano-TiO2 (G@ TiO2) composite castor oil: A microscopic view and molecular dynamics perspective | |
| Kinoshita et al. | Tribological properties of graphene oxide as a lubricating additive in water and lubricating oils |