Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.pdf

Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.Nghiên Ứu Hế Tạo Phụ Gia Giảm Mài Mòn Ho Dầu Bôi Trơn Trên Ơ Sở Vật Liệu Graphen Biến Tính.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Nguyễn Thủy Chung Nghiên cứu chế tạo phụ gia giảm mài mịn cho dầu bơi trơn sở vật liệu graphen biến tính LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Hữu Vân PGS.TS Lê Minh Thắng Hà Nội - 2017 1708329994807d28a56b5-eedf-41d1-9cbe-7e2265f37f20 1708329994807973de4fa-1c14-4342-ba07-f374dd50a989 1708329994807dbb4ba7e-6c04-48f2-9566-67ccb883d78b MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.Dầu bôi trơn 1.2 Phụ gia cho dầu nhờn 1.3 Một số loại phụ gia điển hình 1.4 Phụ gia chống mài mịn bao gồm loại nhóm hóa chất 10 1.5 Tổng hợp phụ gia chống mài mòn 14 Phụ gia chống mài mòn sở graphen oxit biến tính .15 2.1 Giới thiệu graphen 15 2.2 Tổng hợp graphen oxit (GO) 18 2.3 Tổng hợp graphen 25 2.4 Một số ứng dụng vật liệu graphen 31 2.5 Ứng dụng graphen làm phụ gia giảm ma sát cho dầu bôi trơn .35 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 40 2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất thí nghiệm 40 2.1.1 Thiết bị, dụng cụ 40 2.1.2 Hóa chất .40 2.2 Thực nghiệm 40 2.2.1 Chế tạo graphen oxit 41 2.2.2 Q trình biến tính amin 42 2.2.3 Chuẩn bị mẫu phân tán .44 -i- 2.3 Phương pháp nghiên cứu cấu trúc vật liệu 44 2.3.1 Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD-X-Rays Difraction) .44 2.3.2 Phổ hồng ngoại IR 45 2.3.3 Phương pháp xác định cấu trúc hình thái học kính hiển vi điện tử quyét trường phát xạ (SEM) 46 2.3.4 Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) 46 2.3.5 Phương pháp chụp ảnh vi điện tử truyền qua (TEM) 47 2.3.6 Phương pháp phổ quang điện tử tia X 49 2.4 Phương pháp đánh giá hiệu giảm mài mịn dầu bơi trơn 49 2.4.1 Chống mài mòn theo ASTM D 2783-09 49 2.4.2 Phương pháp xác định độ nhớt động học .50 2.4.3 Phương pháp xác định trị số axit ASTM 974 -06(TAN) .51 2.4.4 Độ bền oxi hóa theo tiêu chuẩn GOST 981 51 2.4.5 Phương pháp xác định hàm lượng cặn 51 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .53 3.1 Nghiên cứu chế tạo graphen oxit 51 3.2 Nghiên cứu biến tính graphen oxit amin 57 3.3 Khả phân tán phụ gia dầu gốc khoáng 65 3.4 Đánh giá tính phụ gia dầu bơi trơn 68 KẾT LUẬN 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 - ii - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT FT-IR : Phương pháp phân tích phổ hấp thụ hồng ngoại ASTM : American Society for Testing and Materials (Hiệp hội Vật liệu Thử nghiệm Hoa Kỳ) TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam GO : Graphen oxit CVD : Chemical vapour deposition MOFET : Metal – Oxide Semiconductor Field-Effect Trasnistor FET : Field - Effect Trasnistor OLED : Organic Light – Emitting Diode GO-Amin - : Graphen oxit biến tính amin XRD : Phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X TGA : Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TEM : Chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua SEM : Chụp ảnh hiển vi điện tử quét XPS : Phân tích phổ quang điện tử tia X - iii - DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơ chế tác động tổng quát phụ gia chống mài mòn 13 Hình Cơ chế tổng quát kẽm điankylđithiophotphat .13 Hình Sơ đồ tổng quát chế tác động mài mòn chế tác động cực áp sunfua 16 Hình 1.4 Các vật liệu cacbon số cơng trình nghiên cứu graphen cơng bố 16 Hình Cấu trúc graphen .17 Hình Các hình thái graphen 17 Hình Sơ đồ sử dụng để tổng hợp GO phương pháp Hummer 21 Hình So sánh sản phẩm hiệu suất mẫu GO 22 Hình Cơ chế đề xuất cho ảnh hưởng axit H3PO4 ngăn chặn q trình oxy hóa ngun tử cacbon sp2 .24 Hình 10 Phương pháp bóc tách học kết màng graphen thu 26 Hình 11 Sự hình thành graphen SiC 27 Hình 1.12 Quá trinh phân tách graphit thành mỏng graphen thực dung môi N-methylpyrrolidon 28 Hình 1.13 Mơ hình mơ tả q trình lắng đọng pha hóa học .29 Hình 1.14 Mơ tả hình thành màng graphen bề mặt kim loại với tốc độ hạ nhiệt CDV khác 30 Hình 1.15 Mơ tả hình thành màng graphen mặt đế Ni với nguồn khí CH4 31 Hình 1.16 Giảm đồ pha hệ cấu tử a-Ni-C, b-Cu-C 30 Hình 1.17 Cấu trúc graphen FET .32 Hình 1.18 Cấu tạo OLED sử dụng graphen lam lớp điện cực suốt 32 Hình 1.19 Minh họa thiết bị tinh thể lỏng với lớp bản: 1- Thủy tinh; 2Graphen; 3-Cr/Au; 4-Lớp hiệu chỉnh (povinyl alcohol); 5-Lớp thủy tinh lỏng; 6Lớp hiệu chỉnh; 7- ITO; 8- Thủy tinh…………………………………………… 33 Hình 1.20 Phân tử NO2 bám bề mặt màng graphen .34 Hình 1.21 Cơ chế chống mài mịn dầu có pha phụ graphen 37 - iv - Hình 1.22 Hoạt hóa GO nhóm COOH SOCl2 cacbodiimit .38 Hình 1.23 Phân bổ nhóm chức graphen oxit alkyl graphen: 38 Hình 2.1 Thiết bị chế tạo graphen oxit 41 Hình 2.2 Sơ đồ tổng hợp GO: 42 Hình 2.3 Cấu tạo bình phản ứng thủy nhiệt: .43 Hình 2.3.1 Bình phản ứng thủy nhiệt Viện Hóa học - Vật liệu: 43 Hình 2.4 Sơ đồ tổng hợp Alkyl - Graphen: .44 Hình 2.5 Sự phản xạ bề mặt tinh thể: 45 Hình 2.6 Máy bốn bi 49 Hình 1: Phổ hồng ngoại mẫu graphit (1) sau oxy hóa GO-9 (2) .54 Hình Thành phần hóa học phổ quan điện tử XPS mẫu GO-9 55 Hình 3: Các nhóm chức hóa học phổ Cls XPS mấu GO-9 55 Hình 4: Giản đồ TGA mẫu GO-9 56 Hình 5: Ảnh chụp SEM TEM mẫu graphen oxit GO-9 56 Hình 6: Phổ hồng ngoại mẫu GO GO - Amin 58 Hình 7: Phổ hồng ngoại mẫu GO GO- Amin (M4) 58 Hình 8: Phổ phân tích nguyên tố XPS Nls mẫu Go biến tính amin 59 Hình 9: Phân tích nhiệt TGA GO-amin: a- Phân tích nhiệt TGA GO-9, M2, M3, M4; b- Phân tích nhiệt GO-9, M7, M8, M9 .63 Hình 10: Phổ phân giải XRD mẫu graphit, GO-9 GO-Amin (M7) 64 Hình 11: Ảnh chụp SEM TEM mẫu GO sau biến tính amin M7 65 Hình 12: Phân bố nhóm chức GO -Amin .66 Hình 13 : Ảnh chụp mẫu dầu SN500, 20W50 phân tán GO, GO-Amin (M7, M8, M9 67 Hình 14 : Ảnh chụp mẫu phân tán GO-C8H17NH2 dầu 20W50 SN500 với hàm lượng 0,3 g/l 0,4 g/l .70 -v- DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tỏng hợp phương pháp chế tạo GO 21 Bảng Tính chất vật lý dầu bổ sun thêm phụ gia graphen 39 Bảng Kết trình oxy hóa graphit 57 Bảng Mẫu GO thay đổi nhiệt độ, thời gian 59 Bảng 3: Hàm lương % Nitơ từ kết phân tích XPS 59 Bảng 4: Khả phân tán mẫu GO-Amin dầu SN500 67 Bảng Tải trọng hàn dính dầu SN500 có phụ gia GO-Amin .69 Bảng Tải trọng hàn dính mẫu dầu 20W50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH 71 Bảng Tải trọng hàn dính mẫu dầu HD50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH 71 Bảng Tải trọng hàn dính mẫu dầu 20W50 có pha phụ gia GO-Amin C8H17NH 71 - vi - MỞ ĐẦU Ngày sn phm du m  c s dng rng rãi không th thii vi mi quc gia Ngoài sn phm nhiên liu sn phm hóa hc ca du m sn phm phi nhiên liu, m  mt phn quan trng s phát trin ca cơng nghip Nu khơng có du m  có cơng nghi hi Hiu qu s dng sn phm du m ph thuc vào chng q trình ch bin, pha ch Mt ng nâng cao chng s dng s phm du m phi tìm ph gia phù h ng, b sung hoàn t o sn phm du m Du nhn sc ch bin t du gc ph gia theo t l nh vy chng du nhn ph thuc rt ln vào du gc, ph gia quy trình ch bin Du nh  tn hp bao gm du gc ph gia Ph gia cho du, m nhng hp cht h nguyên t c thêm vào vng trung bình t n 5% nh cao tính cht sn có ca sn phm, hoc to cho sn phm nhng tính cht mi cn thit [1] Phn ln loi du, m cn nhiu loi ph   cu v k thu dng Các ph gia ch yc s nhim mt ch   nh có th c pha trc tip, hoc pha tr thành gói ph gia vào sn phm Các ch   ng nht ca ph chng g, ch  chng oxy hóa, gim ma sát, làm gi mài mòn, chng vi sinh vt   gim thi  ng c     phát trin gii pháp công ngh mi, chng hn s dng loi vt liu nh, nhiên lic hu chnh trình cháy ca nhiên l thi hiu qu  Vic gi ng th      nhng v then cht c gim m qu s di th ca trang b máy móc Mt nhng cha d hc ca b phn máy tip xúc c sát vào S mài mòn s mt vt liu mt cách không mong mun mt hay c hai b mc bong ca tit máy to nên chúng c u kin chy máy kh vt liu khác nhau, hình dáng b mu t   mài mòn Vic nghiên cu, tng hp ph gia ch      vic nâng cao ch ng d    n rt l  móc, thit b hong nh, gim chi phí sa cha, nâng cao tui th s d Vi n tài u ch to ph gia gim mài mòn   vt liu graphen bi - Nghiên cu ch to vt liu graphen oxit t graphit bin tính bng amin ng dng làm ph gia gim mài mòn cho d -  m mài mịn tính cht ca d phm pha thêm ph gia CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1 Dầu bôi trơn Dt liu quan trng nn kinh t ca mi quc máy móc, thit b  dng kích c khác s khơng th thc hin c cha hiu qu nu khơng có loi du  t nhiu chng loi t dp chng th dùng nhng nhu cu s dc bin loi d rng rài nhic Hiu qu s dng trang thit b ph thuc rt nhiu vào chng d  ph thunh bng vai trò giá tr c vic nâng cao hiu qu s dng nhiên liu, tui th o v  gim tn th dng Mt nhng bin pháp làm gim sut tiêu hao nhiên liu, gi      t qua lc ma sát s dng d  thit Ch  i s dng loi d   t s làm gi ng  cm ma sát ti 10-20% n pháp làm gi cách to gia b mt ma sát mt lp chc g t lng Do vy chng (d nht ng dng k thuó chúng to s  mt nhanh chóng s dng hp lý Cơng dng ca là: làm gim ma sát, làm mát, làm sch, làm kín bo v kim loi - Công dng gim ma sát gia chi tit làm vic tip xúc vi nhau, ó làm tn hao nng lng ma sát bng cách thay th ma sát khô bng ma sát t hoc chuyn t dng ma sát sang dng ma sát khác có h s ma sát nh hn nh ma sát trt sang ma sát ln - Công dng làm mát bng cách nhn nhit lng to t b mt ma sát hoc tip xúc vi mơi trng có nhit  cao trao i nhit qua h thng làm mát trình luân chuyn ca h thng bôi trn