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Ultrahigh yield synthesis of mesoporous carbon nanoparticles as a superior lubricant additive for polyethylene glycol.
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-04-28 , DOI: 10.1039/d0dt00053a Zihao Mou 1 , Baogang Wang 1 , Zhiyu Huang 1 , Hongsheng Lu 1
Dalton Transactions ( IF 3.5 ) Pub Date : 2020-04-28 , DOI: 10.1039/d0dt00053a Zihao Mou 1 , Baogang Wang 1 , Zhiyu Huang 1 , Hongsheng Lu 1
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Mesoporous carbon nanoparticles (MCNPs), with a particle size of 15-40 nm and pore size of 3-5 nm, were conveniently synthesized in ultrahigh yield (91.7 ± 1.5 wt%) by one-step carbonization of polyoxyethylene sorbitan trioleate (Tween 85) in H2SO4/H3PO4 mixed solution at a mild temperature (150 °C). The MCNPs showed particularly high dispersion stability in polyethylene glycol (PEG200) because their surfaces were abundant in long alkyl chains and ester groups. Considering that PEG200 is a kind of commonly used synthetic oil, the tribological properties of the MCNPs as a lubricant additive for PEG200 were evaluated in steel/steel contact and ball-on-plate reciprocating modes. The MCNPs exhibited the best friction-reducing and antiwear abilities when their concentration was 0.7 wt%, that is, adding 0.7 wt% MCNPs caused the friction coefficient and wear volume of PEG200 to reduce by 49.2% and 71.3%, 49.1% and 67.2%, 48.0% and 48.0%, 47.9% and 23.6%, and 44.4% and 8.1% at loads of 50, 100, 150, 200 and 250 N, respectively. The above results demonstrated that the antiwear function of MCNPs obviously reduced with increasing load despite their friction-reducing function only decaying slightly. Moreover, the performance of MCNPs was barely attenuated when the friction duration prolonged from 20 to 200 min, suggesting their long service life. Wear surface analysis implied that the MCNPs as an additive not only formed physical absorption films on the rubbing surfaces, but also showed rolling, polishing and mending effects under an appropriate load, directly accounting for their outstanding lubrication functions.
中文翻译：
中孔碳纳米颗粒的超高产率合成，作为聚乙二醇的优异润滑剂添加剂。
通过聚碳乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯的一步碳化（Tween 85）可以方便地以超高产率（91.7±1.5 wt％）合成粒径为15-40 nm，孔径为3-5 nm的中孔碳纳米颗粒（MCNP） ）在温和的温度（150°C）下在H2SO4 / H3PO4混合溶液中）。MCNP在聚乙二醇（PEG200）中显示出特别高的分散稳定性，因为它们的表面在长烷基链和酯基中含量很高。考虑到PEG200是一种常用的合成油，在钢/钢接触和板对球往复运动模式下评估了MCNPs作为PEG200的润滑剂添加剂的摩擦学性能。当MCNP的浓度为0.7 wt％（即添加0）时，它们表现出最好的减摩和抗磨性能。7 wt％的MCNP使PEG200在50载时的摩擦系数和磨损量减少了49.2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％分别为100、150、200、250N。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。在50、100、150、200和250 N的载荷下，分别为2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。在50、100、150、200和250 N的载荷下，分别为2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。分别。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。分别。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。
更新日期：2020-03-27
中文翻译：
中孔碳纳米颗粒的超高产率合成，作为聚乙二醇的优异润滑剂添加剂。
通过聚碳乙烯脱水山梨糖醇三油酸酯的一步碳化（Tween 85）可以方便地以超高产率（91.7±1.5 wt％）合成粒径为15-40 nm，孔径为3-5 nm的中孔碳纳米颗粒（MCNP） ）在温和的温度（150°C）下在H2SO4 / H3PO4混合溶液中）。MCNP在聚乙二醇（PEG200）中显示出特别高的分散稳定性，因为它们的表面在长烷基链和酯基中含量很高。考虑到PEG200是一种常用的合成油，在钢/钢接触和板对球往复运动模式下评估了MCNPs作为PEG200的润滑剂添加剂的摩擦学性能。当MCNP的浓度为0.7 wt％（即添加0）时，它们表现出最好的减摩和抗磨性能。7 wt％的MCNP使PEG200在50载时的摩擦系数和磨损量减少了49.2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％分别为100、150、200、250N。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。在50、100、150、200和250 N的载荷下，分别为2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。在50、100、150、200和250 N的载荷下，分别为2％和71.3％，49.1％和67.2％，48.0％和48.0％，47.9％和23.6％，44.4％和8.1％。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。分别。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。分别。以上结果表明，尽管MCNPs的减摩功能仅稍有下降，但其抗磨功能却随着载荷的增加而明显降低。而且，当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，这表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。当摩擦持续时间从20分钟延长到200分钟时，MCNP的性能几乎没有减弱，表明它们的使用寿命很长。磨损表面分析表明，MCNPs作为添加剂不仅在摩擦表面上形成了物理吸收膜，而且在适当的载荷下也显示出滚动，抛光和修补的效果，直接说明了它们出色的润滑功能。
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