Експериментальне дослідження розчинності фулерену С60 у холодильних мастилах та розчинах вуглеводневих холодоагентів з мастилом
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2025.63.347132Ключові слова:
фулерен C60, вуглеводневий холодоагент, холодильне компресорне мастило, розчинність, видима максимальна розчинність, колоїдна системаАнотація
Використання нанодобавок до компресорного мастила є перспективним способом підвищення ефективності парокомпресійних холодильних систем. Фулерен C60 є перспективною добавка до мастила для зменшення зношування та тертя в компресорі. Для застосування цієї добавки важливим є експериментальне дослідження розчинності C60 у мастилі та холодоагенті. Для мінеральних мастил було зафіксовано відносно високий «видима максимальна розчинність» C60, який складав 0,13 мас. % для ХФ16-12 та 0,164 мас. % для Suniso 3 GS. Для алкілбензольного мастила Reniso SP 46 розчинність виявилася дуже низькою — 0,00229 мас. %. Для поліолефірних мастил результат залежав від марки: 0,0684 мас. % для ProEco RF 22 S та менше ніж 0,03 мас. % для Planetelf ACD 100 FY. Ультразвукова обробка мастила з C60 сприяла утворенню пересичених колоїдних розчинів, які, залежно від марки мастила, або характеризувалися довготривалою стабільністю, або швидко переходили в істинний розчин із випадінням осаду C60. Експерименти показали, що масова частка C60, яка відповідає «видимої максимальної розчинності» за умов навколишнього середовища, залежить не тільки від типу мастила, а й від присадок. Розчинення мастила Suniso 3GS із вмістом 0,164 мас. % C60 у пентані в об’ємному співвідношенні 1:9 не призвело до швидкого утворення агрегатів C60. Проте через добу в розчині з’явився осад C60, який повністю розчинився в мастилі після випаровування пентану. Аналогічно, розчинення мастила ProEco RF 22 S із вмістом 0,0684 мас. % C60 у пропані не спричинило осадження C60 протягом 3 годин. Після випаровування пропану мастило залишалося без осаду. Проведений експеримент моделює процес «розчинення C60 ⇄ кластеризація C60» у реальній холодильній системі, що дозволяє розглядати C60 як перспективну добавку до компресорного мастила.
Посилання
Ku B. C., Han Y. C., Lee J. E., Lee J. K., Park S. H., Hwang Y. J. Tribological effects of fullerene (C60) nanoparticles added in mineral lubricants according to its viscosity // Int. J. Precis. Eng. Manuf. – 2010. – Vol. 11. – P. 607-611.
Gulzar M., Masjuki H. H., Kalam M. A., Varman M., Zulkifli N. W. M., Mufti R. A., Zahid R. Tribological performance of nanoparticles as lubricating oil additives // J. Nanopart. Res. – 2016. – Vol. 18. – Р. 223.
Zhai W., Srikanth N., Kong L. B., Zhou K. Carbon nanomaterials in tribology // Carbon. – 2017. – Vol. 119. – P. 150-171.
Ginzburg B. M., Shibaev L. A., Kireenko O. F., Shepelevskii A. A., Baidakova M. V., Sitnikova A. A. Antiwear effect of fullerene C60 additives to lubricating oils // Russ. J. Appl. Chem. – 2002. – Vol. 75. – P. 1330-1335.
Xing M., Wang R., Yu J. Application of fullerene C60 nano-oil for performance enhancement of domestic refrigerator compressors // Int. J. Refrig. – 2014. – Vol. 40. – P. 398-403.
Zhelezny V., Khliyeva О., Lukianov М., Motovoy І., Ivchenko D., Faik A., Grosu Y., Nikulin A., Moreira A.L. Thermodynamic properties of isobutane/mineral compressor oil and isobutane/mineral compressor oil/fullerenes C60 solutions // Int. J. Refrig. – 2019. – Vol. 106. – P. 153 – 162.
Mchedlov-Petrossyan N.O. Fullerenes in Liquid Media: An Unsettling Intru-sion into the Solution Chemistry // Chem. Rev. – 2013. – Vol. 113 (7). – P. 5149–5193.
Jia T., Wang R., Xu R. Performance of MoFe2O4–NiFe2O4/Fullerene-added nano-oil applied in the domestic refrigerator compressors // Int. J. Refrig. – 2014. – Vol. 45. – P. 120-127.
Korniievych S., Zhelezny V., Khliyev, O., Shymchuk M., Volgusheva N. A study of the influence of the fullerene C60 additives in compressor oils of various viscosities on the refrigerator performance parameters // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2020. – Vol. 5/8 (107). – P. 55–62.
Zhelezny V., Ivchenko D., Hlek Ya., Khliyeva O., Zajdel P., Shestopalov K., Khliiev N., Grosu Ya. Effect of fullerene C60 on phase transition enthalpy of paraffin wax: Calorimetry and structural analysis // J. Energy Storage. – 2023. – Vol. 72. – Р. 108713.
Ruoff R. S., Tse D. S., Malhotra R., Lorents D. C. Solubility of fullerene (C60) in a variety of solvents // J. Phys. Chem. – 1993. – Vol. 97(13). – P. 3379-3383.
Tuktarov A. R., Khuzin A. A., Dzhemilev U. M. Fullerene-containing lubri-cants: Achievements and prospects // Pet. Chem. – 2020. – Vol. 60. – P. 113-133.
Zhang Y., Wang W., Wang Y. B. The nature of the noncovalent interactions between fullerene C60 and aromatic hydrocarbons // Comput. Theor. Chem. – 2017. – Vol. 1122. – P. 34-39.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
