Influence of the molecular structure on thermophysical properties of ionic liquids as lubricants

Resumo

Esta Tesis Doctoral se centra en el análisis de las propiedades termofísicas (comportamiento reológico y volumétrico) de los líquidos iónicos en amplios rangos de temperatura y presión para uso como lubricantes y fluidos hidráulicos. Los compuestos estudiados presentan cationes de tipo pirrolidinio, imidazolio y fosfonio. La densidad se determinó en el rango de temperaturas (253.15-373.15) K a presiones de hasta 120 MPa mediante dos densímetros de tubo vibrante. La viscosidad dinámica y las curvas de flujo se determinaron mediante un viscosímetro rotacional, un viscosímetro de caída de cuerpo y un reómetro de tipo cilindro concéntrico que operan a 0.1 MPa, hasta 150 MPa y hasta 75 MPa, respectivamente. El estudio de las propiedades termofísicas de los líquidos iónicos a altas presiones requiere de consideraciones especiales, como un tratamiento adecuado de las muestras para evitar la contaminación con agua y su transferencia a los equipos experimentales Además, se tuvo en cuenta el grado de viscosidad de las muestras en el control del efecto de amortiguamiento en los densímetros de oscilación, así como en el calibrado de los viscosímetros de alta presión. Se realizó un estudio riguroso teniendo en cuenta los fluidos de referencia así como las ecuaciones de trabajo de los equipos. Los resultados experimentales se correlacionaron con modelos empíricos y con el escalado termodinámico. Se estudió el efecto de la estructura molecular en las propiedades fisicoquímicas que caracterizan los lubricantes (coeficiente de expansión térmico, compresibilidad isotérmica, índice de viscosidad, coeficiente de viscosidad-presión y espesor de película). Los resultados obtenidos para los líquidos iónicos se compararon con los de varios aceites sintéticos y vegetales. Además, se aplicó una extensión del modelo de esferas duras para fluidos viscosos a datos de viscosidad y conductividad térmica.