[发明专利]含有离子液体的润滑剂组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含离子液体的润滑剂组合物及其制备方法，该组合物制备工艺简单，作为钢/钢摩擦副的润滑剂具有优异减摩抗磨性能。

背景技术

自从20世纪40年代以来，离子液体以其自身的优势成为当代化学科学的前沿和研究热点之一。它具有很多分子溶剂所不具备的优点，如不易燃易爆、熔点低、挥发性低、抗氧化性好和热稳定性高等特点(邓友全.离子液体一性质，制备与应用[M].北京：中国石化出版社，2006.11)，这使其作为理想的绿色试剂在有机催化与合成、电化学、光化学和分离过程等领域得到了广泛关注。同时，这些特点与理想润滑剂所期望的性能极为吻合，使其在润滑剂领域的研究方兴未艾(Ye，C.F.，Liu，W.M.，Chen，Y.X.，Yu，L.G.Chem.Commun，2001，21，2244-2245.)，有望成为航空、计算机工业等苛刻条件下的高性能润滑剂。文献已报道的作为润滑油添加剂的离子液体一般是季胺、季磷、吡啶、咪唑类阳离子的离子液体，这些离子液体都需要通过烷基化、离子交换、分离、纯化等复杂的步骤制得，其复杂的合成步骤、昂贵的成本、与基础油极差的相溶性及对基底的腐蚀性等问题限制了它们在摩擦学领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有离子液体的润滑剂组合物及其制备方法。

一种含有离子液体的润滑剂组合物，其特征在于该润滑剂组合物由质量分数为99-95％的基础油和质量分数为1-5％的离子液体组成，基础油为己二酸酯，离子液体是由双三氟甲烷磺酰亚胺锂和2-恶唑烷酮(OZO)、尿素(urea)、三乙二醇二甲醚(G3)或四乙二醇二甲醚(G4)复配得到的化学分子式分别为[Li(OZO)]TFSI、[Li(urea)]TFSI、[Li(G3)]TFSI和[Li(G4)]TFSI。

该润滑剂组合物对钢/钢摩擦副具有优异的减摩抗磨性能。

该含有离子液体的润滑剂组合物的制备方法：将双三氟甲烷磺酰亚胺锂和2-恶唑烷酮、尿素、三乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚中的一种或两种加入到基础油己二酸酯中，搅拌溶解之后便形成了含有离子液体的润滑剂组合物。

该润滑剂组合物中，基础油己二酸酯的质量分数为99％-95％，离子液体的质量分数为1％-5％。

在上述制备方法中，双三氟甲烷磺酰亚胺锂与2-恶唑烷酮、尿素、三乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚的摩尔比为1.0∶1.0-6.5。

低聚物醚类化合物glymes(如：G3、G4)是较强的路易斯碱，可以与碱金属离子Li⁺复配形成弱酸性阳离子[Li(glyme)]⁺，[Li(glyme)]⁺又可以进一步与弱碱性的TFSI^-配合形成[Li(glyme)]TFSI离子液体(或与含有酰胺羰基基团的有机分子如OZO形成配合物[Li(OZO)]TFSI)(Chen，R.J.，Wu，F.，Li，L.，Xu，B.，Qiu，X.P.，Chen，S.J.Phys.Chem.C.2007，111，5184-5194)。本发明就是利用此原理，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂与2-恶唑烷酮、尿素、三乙二醇二甲醚或四乙二醇二甲醚加入到基础油己二酸酯中、搅拌溶解之后便形成了含有离子液体的润滑剂组合物。这些离子液体不但具有较高的化学稳定性和热稳定性，并且与普通离子液相比不需要烷基化、离子交换、分离、纯化等制备步骤，因此成本大幅降低。

该润滑剂组合物为无色透明液体，我们首先对其粘度进行了研究。实验结果表明：无论是在40℃还是100℃条件下，随着离子液体的加入，基础油的粘温性能都得到不同程度地改善(表1)；其次我们对其热分解温度进行了测试，结果表明：与基础油相比，加入离子液体后的热分解温度也有明显提高(表2)。

表1：所发明润滑剂组合物的粘度及粘度指数。

表2：所发明润滑剂组合物的热分解温度。

采用德国optimol油脂公司生产的SRV-IV微动摩擦磨损试验机评价了所发明润滑剂组合物的摩擦磨损性能，选用频率25Hz，振幅1mm，实验时间30min，温度150℃，实验上试球为AISI 52100钢球(直径10mm)，下试样为AISI 52100钢块(Φ24mm×7.9mm)。实验结果表明：所发明润滑剂组合物与基础油相比，具有非常低的摩擦系数、较小的磨损体积以及优异的摩擦平稳性。

表3：所发明润滑剂组合物与基础油的平均摩擦系数和磨损体积对比。