[发明专利]一种无腐蚀性离子液体水基润滑添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种无腐蚀性的离子液体水基润滑添加剂及其制备方法和应用，属于金属润滑剂技术领域。该离子液体水基润滑添加剂为PTN₂₂₂₂,PTN₄₄₄₄,PTP₄₄₄₄或PTCh，其对摩擦基底没有腐蚀性，能够大幅度提高水在钢/钢摩擦副上的减摩抗磨性能，同时能够提高水在钢/钢摩擦副上的极压承载能力。

技术领域

本发明属于金属润滑剂技术领域，具体而言，涉及一种水基润滑添加剂，尤其涉及一种无腐蚀性的离子液体水基润滑添加剂及其制备方法和应用。

技术背景

水基润滑剂是以水为主要成分的润滑剂，相对于石油基润滑剂，水基润滑添加剂具有来源广泛、成本低廉、生物降解性良好等优点，这使其成为摩擦领域的研究热点之一。目前，水基润滑添加剂已被广泛应用于金属压延、切削、拉拨、冲压、磨削、攻丝等工业生产之中，特别是在金属切削和生物润滑领域应用最为普遍。由于纯水在摩擦副上很难表现出优异的摩擦学性能，并且易于引发的严重腐蚀，因此，使用有效的添加剂来提高水基润滑剂的摩擦学性能就成为解决该问题的方法之一。

传统水基润滑添加剂虽然具有良好的减摩抗磨性能，但大多都是基于油基润滑添加剂的改性而得到的，其在水中溶解度低、合成步骤复杂、成本较高，并且在使用过程中常常会伴有腐蚀现象的发生。近年来，研究人员发现离子液体可作为水基润滑添加剂使用，并且具有较好的润滑性能，但仍存在以下两方面的问题：(1)离子液体的阴离子多数含有S、P、F、Cl等活性元素，对金属基底有着一定的腐蚀性；(2)离子液体的合成过程较为复杂，应用成本较高。因此，开发一种合成工艺简单、成本低廉、无腐蚀性的新型多功能水基润滑添加剂就成为解决以上问题的关键。

多年来，本发明人一直致力于高性能离子液体润滑剂及润滑添加剂的研究与开发，先后申报了众多发明专利，部分专利如表1所示。

表1

发明内容

鉴于以上技术需求，本发明的第一个目的在于提供一种离子液体化合物，该离子液体可作为水基润滑添加剂使用，表现出对金属摩擦基底无腐蚀性和优异的减摩抗磨性能。

为了实现本发明的上述目的，发明人通过大量试验研究和不懈探索，最终获得了如下技术方案：一种离子液体化合物，该离子液体化合物为PTN₂₂₂₂,PTN₄₄₄₄,PTP₄₄₄₄或PTCh，具体为如下所示结构：

本发明的第二个目的在于提供上述离子液体化合物的制备方法，该方法包括如下步骤：为了合成PTN₂₂₂₂,PTN₄₄₄₄,PTP₄₄₄₄和PTCh，首先，将5-苯基四氮唑与四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵、四丁基氢氧化磷或胆碱按照摩尔比为1:1混合，室温下搅拌反应12-36h；然后，在58-62℃下减压蒸馏0.8-1.5h，并在58-62℃下真空干燥12-36h，获得最终产物PTN₂₂₂₂,PTN₄₄₄₄,PTP₄₄₄₄或PTCh。

本发明第三个目的在于提供上述离子液体化合物作为金属间摩擦副水基润滑添加剂的应用。尤其是，作为金属间摩擦副水基润滑添加剂，上述离子液体对摩擦基底表现出的无腐蚀性能，以及提高水在钢/钢摩擦副上摩擦学性能的应用。

进一步地，本发明人通过大量试验研究，筛选了该离子液体化合物在水中的最优添加量，以实现其最佳摩擦学性能。结果显示，该离子液体化合物作为水基润滑添加剂时的使用浓度，可以为0.1-10.0％(质量分数，下同)，进一步优选为0.5-10.0％，最佳添加浓度为3.0％。另外，本发明提供的离子液体水基润滑添加剂可以在钢/钢摩擦副上进行应用，并且没有表现出腐蚀性。