Nghiên cứu biến tính ống nano cacbon bằng trietanolamin ứng dụng chế tạo dung dịch bôi trơn làm mát

Dung dịch bôi trơn làm mát pha chế được có khả năng cải thiện khả năng truyền nhiệt >10%; khả năng bôi trơn của chất lỏng cũng được nâng cao với tải trọng hàn dính tăng lên 12% so với vật liệu bôi trơn làm mát trên cơ sở nước có trên thị trường; các tính năng khác đảm bảo được theo yêu cầu đặt ra.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu biến tính ống nano cacbon bằng trietanolamin ứng dụng chế tạo dung dịch bôi trơn làm mát Hóa học và Kỹ thuật môi trường NGHIÊN CỨU BIẾN TÍNH ỐNG NANO CACBON BẰNG TRIETHANOLAMIN ỨNG DỤNG CHẾ TẠO DUNG DỊCH BÔI TRƠN LÀM MÁT Nguyễn Mạnh Tường*, Nguyễn Thị Hoà, Phạm Quang Thuần, Ngô Thị Thuý Phương Tóm tắt: Ống nano cacbon được biến tính với trietanolamin bằng phương pháp nghiền bi hành tinh để chế tạo chất lỏng bôi trơn làm mát trên cơ sở nước.Các phương pháp phổ hồng ngoại (IR), phân tích nhiệt (TGA) và kính hiển bi điện tử quét (SEM) đã được khảo sát để xác định sự thành công cuả quá trình biến tính. Dung dịch bôi trơn làm mát pha chế được có khả năng cải thiện khả năng truyền nhiệt >10%; khả năng bôi trơn của chất lỏng cũng được nâng cao với tải trọng hàn dính tăng lên 12% so với vật liệu bôi trơn làm mát trên cơ sở nước có trên thị trường; các tính năng khác đảm bảo được theo yêu cầu đặt ra. Từ khóa: Chất lỏng bôi trơn làm mát, Ống nano cacbon, Biến tính, Trietanolamin. 1. MỞ ĐẦU Các trang thiết bị máy móc nói chung trong quá trình vận hành đều tỏa ra một lượng nhiệt làm ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng cũng như ảnh hưởng đến các sản phẩm tạo thành. Để khắc phục các hiện tượng trên, trên thế giới và trong nước đã có nhiều sản phẩm với mục đích bôi trơn giảm ma sát và tản lượng nhiệt thoát ra. Các sản phẩm này chủ yếu được chế tạo trên cơ sở nhũ tương dầu/nước và hệ chất ức chế thích hợp. Tuy nhiên các sản phẩm trên trong quá trình sử dụng có thể tạo ra các sản phẩm phụ gây ảnh hưởng đến môi trường [1-3]. Ống nano cacbon là một trong 10 vật liệu triển vọng trong 10 năm trở lại đây và trong thời gian tới. Với những tính năng ưu việt như: tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, trọng lượng thấp, khả năng hấp thụ tốt bức xạ tử ngoại, có khả năng diệt khuẩn tốt…. Ngoài ra ống nano cacbon có khả năng tương hợp tốt với các loại phụ gia chống tia UV gốc vô cơ và gốc hữu cơ, phụ gia chống oxy hóa (họ phenol). Chính vì thế ống nano cacbon hoàn toàn có thể sử dụng để chế tạo chất lỏng bôi trơn tản nhiệt [4-9]. Dung dịch bôi trơn làm mát trên cơ sở ống nano cacbon biến tính với trietanolamin sử dụng để bôi trơn tản nhiệt cho trang thiết bị máy móc và cho quá trình gia công chế biến kim loại có các ưu điểm chính sau: các cấu trúc lớp có thể trượt lên nhau có thể giảm ma sát của các bề mặt tiếp xúc; khả năng dẫn nhiệt của ống nano cacbon lớn hơn 1000 lần so với nước dẫn đến khả năng tản nhiệt tăng một cách đáng kể; có khả năng ức chế sự phát triển của các loại vi sinh vật, nấm mốc; chi phí thấp, dễ sử dụng và đặc biệt là sản phẩm thân thiện với môi trường[10-14]. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Hoá chất Ống nano cacbon sử dụng để nghiên cứu được tổng hợp tại phòng Vật liệu nano của Viện hóa học-Vật liệu, theo phương pháp nhiệt phân khí PLG có mặt xúc 204 N.M. Tường, N.T. Hòa, …,“Nghiên cứu biến tính ống nano … bôi trơn làm mát.” Nghiên cứu khoa học công nghệ tác trên thiết bị bán liên tục, có đường kính ngoài 20-40 nm, đường kính trong ~ 5- 15nm. Các hoá chất khác Triethanolamin (TEA), H2SO4, HNO3,... đều là hoá chất tinh khiết. 2.2. Chế tạo vật liệu 2.2.1. Axit hoá ống nano cacbon Cân 3g CNT vào 100ml hỗn hợp axit H2SO4 và HNO3 với tỉ lệ 7:3. Khuấy hỗn hợp trong 3 giờ ở khoảng nhiệt 90-100°C. Sau đó làm nguội hỗn hợp ở nhiệt độ phòng. Tiến hành lọc, rửa bằng nước cất đến khi pH =7, sấy khô ở 100°C, thu được ống nano cacbon đã được axit hóa (CNT-COOH). 2.2.2. Biến tính ống nano cacbon bằng triethanolamin Ống nano cacbon sau khi axit hoá được trộn với trietanolamin với các tỉ lệ khác nhau. Hàm lượng CNT-COOH thay đổi từ 0,05g đến 0,25g. Hàm lượng TEA cố định là 5g. Hỗn hợp này được nghiền bằng thiết bị nghiền bi hành tinh Pulveristle/Fritsch với tốc độ nghiền 500 vòng/phút trong thời gian 30 phút. Sản phẩm thu được có màu đen dạng past (CNT-COOH/TEA) 2.2.3. Chế tạo chất lỏng bôi trơn làm mát Chất lỏng bôi trơn làm mát được chế tạo trên cơ sở ống nano cacbon biến tính với trietanolamin và nước bằng cách hoà tan vật liệu CNT-COOH/TEA với tỉ lệ khác nhau vào nước bằng phương pháp siêu âm phân tán. Chất lỏng bôi trơn làm mát trên cơ sở trietanolamin với một số chất phụ gia khác cũng được chế tạo để nghiên cứu so sánh. Hình 1. Chất lỏng bôi trơn làm mát (M0-trái; M1-phải). 2.3. Phương pháp nghiên cứu Phổ IR của mẫu vật liệu được ghi theo kỹ thuật ép viên với KBr trong vùng 400 – 4000 cm-1, ở nhiệt độ phòng bằng thiết bị Tencer 2A. Kỹ thuật chuẩn bị mẫu để chụp ảnh SEM bao gồm phân tán mẫu bằng ethanol, sấy khô, phủ một lớp trên nền. Các mẫu được đo trên thiết bị Jeol JSM – 7500F. Giản đồ phân tích nhiệt TGA Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Viện Hóa học – Vật liệu, 10 - 2015 205  ...