石墨烯改性润滑油研磨分散机

石墨烯改性润滑油研磨分散机,二硫化钼改性润滑油研磨分散机,石墨改性润滑油研磨分散机,德国石墨烯润滑油研磨分散机是是由电动机通过皮带传动带动转齿（或称为转子）与相配的定齿（或称为定子）作相对的高速旋转，被加工物料通过本身的重量或外部压力（可由泵产生）加压产生向下的螺旋冲击力，透过胶体磨定、转齿之间的间隙（间隙可调）时受到强大的剪切力、摩擦力、高频振动等物理作用，使物料被有效地乳化、分散和粉碎，达到物料超细粉碎及乳化的效果。

摩擦和磨损是众多领域遇到的*普遍的问题之一。摩擦和磨损损耗了大量能源，同时大量的材料和设备也因此而报废。随着科技的飞速发展以及机械制造技术的日益提高，出现了大量高速、重载的工作状态，从而对润滑油的高温承载能力以及减摩抗磨性能提出更高的要求。润滑油添加剂对于改善润滑油性能至关重要。

目前的润滑油市场中，传统润滑油依然占据主导地位，但由于其润滑能力有限以及传统润滑油中添加的含硫、磷、氯等元素的添加剂对环境造成严重污染，无法满足现今的工作需求。因此，新型润滑油添加剂的研究受到国内外众多学者的广泛关注，而其中纳米材料作为润滑油添加剂的研究逐渐成为当前研究的热点之一。
 

早在20世纪80年代初期，Hisakado等发现将二硫化钼和石墨分散在基础油中可改善减摩抗磨性能。纳米金属微粒作为润滑油添加剂也可改善润滑油的极压抗磨性能，其摩擦学机理主要有两方面：其一，金属微粒可以被看做“微轴承”，将滑动摩擦转化为滚动摩擦；其二，金属微粒可以填充于摩擦副的表面损伤部分，起到修补作用。碳纳米材料中的纳米金刚石和碳纳米管作为润滑油添加剂可以避免摩擦副直接接触，改善润滑油的减摩抗磨性能。

碳纳米润滑油添加剂取代了传统含有硫、磷、氯等元素的添加剂，解决了其对摩擦副带来的腐蚀和环境问题；同时纳米添加剂粒径小，在基础油中分散均匀，并可以填充摩擦副表面的划痕，起到修复作用；而且纳米颗粒以胶体的形式分散在油中，不易形成堵塞。本文以石墨烯为润滑油添加剂，在两种表面活性剂的改性作用下，将石墨烯稳定均匀地分散在润滑油中，通过摩擦磨损试验机来测试石墨烯润滑油的高温稳定性以及摩擦磨损性能。

润滑现象可以用“薄膜润滑”原理进行解释。图1是薄膜润滑机理的分布图，其中h代表摩擦副间润滑油膜的厚度，Ra 代表摩擦副接触面的粗糙度，h/Ra 定义为油膜的层数。润滑油膜层数越多，越趋向于薄膜润滑；而当薄膜层数较少时，可能出现干摩擦与薄膜润滑的混合作用。因此，当仅有基础润滑油工作时(图2)，由于摩擦副为点接触，且载荷为高载荷，其摩擦机理为临界状态。随着石墨烯的添加，石墨烯不断覆盖在摩擦副表面，摩擦副表面的粗糙度被石墨烯表面的粗糙度所替代，Ra 下降，而h基本不变，所以润滑机理逐渐趋向薄膜润滑，润滑油力学性能有所提高。当石墨烯质量分数不断增加时，石墨烯在摩擦副表面堆积，阻断润滑油膜的形成，h大幅下降，h/Ra 随即下降，润滑机理折回到混合润滑区，润滑油的摩擦性能反而下降。

图1 薄膜润滑机理分布图

综合考虑干摩擦与薄膜润滑机理，其摩擦界面包括三种摩擦：*种是两摩擦副表面润滑油的薄膜润滑；第二种是摩擦副直接接触形成干摩擦；第三种是摩擦副表面堆积的石墨烯发生的干摩擦。摩擦因子与三种摩擦的接触面积有关。当只有润滑油基础油工作时，其润滑处于临界状态，同时存在干摩擦与薄膜润滑；当有适当质量分数的石墨烯参与润滑时，薄膜润滑占主导地位，摩擦因子较低；当石墨烯质量分数较高时，石墨烯间的干摩擦作用凸显，且逐渐占据主导地位，摩擦因子不断上升。

图2 石墨烯润滑油摩擦实验示意图

图3 石墨烯润滑油的磨斑表面形貌表征： (a)润滑油基础油；(b)质量分数0.06 %石墨烯润滑油；(c)质量分数5 %石墨烯润滑油

采用四球摩擦磨损试验机(图2)对经油酸处理的石墨烯改性润滑油进行摩擦磨损性能测试。通过观察磨斑表面形貌(图3)进一步分析润滑油的摩擦性能。图3(a)为润滑油基础油的磨斑表面形貌，左图为扫描电子显微图像，右下角是磨斑光学显微镜的全貌，右图是白光干涉三维图像。从图3(a)可见，磨斑表面沟壑起伏，粗糙度为464nm，两摩擦副直接的接触使得磨损很大。图3(b)是质量分数0.06%的石墨烯润滑油的磨斑表面形貌。对比润滑油基础油，其形貌相对平整，粗糙度下降至220 nm，贴合在摩擦副表面的石墨烯保护了摩擦副，增强了润滑油的抗磨性能。图3(c)是质量分数5%的石墨烯润滑油的磨斑表面形貌。其表面起伏增加，粗糙度升至775 nm，大量堆积在摩擦界面的石墨烯相互接触，成为研磨剂，增强了摩擦副的磨损，润滑油抗磨性能甚至不如润滑油基础油。

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   石墨烯分散需要解决六大基本问题
Ø  石墨烯分散的挑战性首先源于对石墨烯深度分散的必然要求，将石墨烯分散到单片或初级粒子状态；
Ø  源于石墨烯对通过化学改性实现分散这一手段的低容忍性甚至抵触性；化学改性，势必干扰或一定程度上破坏π-π的完整性，从而降低或失去本征态石墨烯的优异性能；
Ø  源于石墨烯本身既不亲水又不亲油的结构特征；一般的分散剂分子又较难与石墨烯形成较强的物理吸附作用，所以使用表面活性分散石墨烯的物理手段也将受限；
Ø  源于石墨烯的π-π结构和强的范德华力，使石墨烯极易团聚，而且团聚体难以再分开；
Ø  还源于石墨烯极高的长径比和比表面积；
Ø  石墨烯的分散还面临着实际生产操作性方面的难题。例如，4%浓度的水型石墨烯浆料已是膏态，不具有流动性，这为生产过程中物料传输、分散和化学反应造成了困难。
三、石墨烯的分散方法简介
 

由胶体磨,分散机组合而成的高科技产品。

*级由具有精细度递升的三级锯齿突起和凹槽。定子可以无限制的被调整到所需要的与转子之间的距离。在增强的流体湍流下，凹槽在每级都可以改变方向。

第二级由转定子组成。分散头的设计也很好地满足不同粘度的物质以及颗粒粒径的需要。在线式的定子和转子（乳化头）和批次式机器的工作头设计的不同主要是因为在对输送性的要求方面，特别要引起注意的是：在粗精度、中等精度、细精度和其他一些工作头类型之间的区别不光是指定转子齿的排列，还有一个很重要的区别是不同工作头的几何学特征不一样。狭槽数、狭槽宽度以及其他几何学特征都能改变定子和转子工作头的不同功能。根据以往的惯例，依据以前的经验指定工作头来满足一个具体的应用。在大多数情况下，机器的构造是和具体应用相匹配的，因而它对制造出*终产品是很重要。当不确定一种工作头的构造是否满足预期的应用。

CMD2000系列的线速度很高，剪切间隙非常小，这样当物料经过的时候，形成的摩擦力就比较剧烈，结果就是通常所说的湿磨。定转子被制成圆椎形，具有精细度递升的三级锯齿突起和凹槽。定子可以无限制的被调整到所需要的与转子之间的距离。在增强的流体湍流下，凹槽在每级都可以改变方向。高质量的表面抛光和结构材料，可以满足不同行业的多种要求。

设备等级：化工级、卫生I级、卫生II级、无菌级
电机形式：普通马达、变频调速马达、防爆马达、变频防爆马达、
电源选择： 380V/50HZ、220V/60HZ、440V/50HZ
电机选配件： PTC 热保护、降噪型
研磨分散机材质：SUS304 、SUS316L 、SUS316Ti,氧化锆陶瓷
研磨分散机选配：储液罐、排污阀、变频器、电控箱、移动小车
研磨分散机表面处理：抛光、耐磨处理
进出口联结形式：法兰、螺口、夹箍
研磨分散机选配容器：本设备适合于各种不同大小的容器

1 表中上限处理量是指介质为“水”的测定数据。
2 处理量取决于物料的粘度，稠度和*终产品的要求。


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