[发明专利]一种聚合物基离子型水基润滑添加剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种聚合物基离子型水基润滑添加剂及其制备方法和应用，属于工业润滑技术领域。本发明提供的聚合物基离子型水基润滑添加剂，阳离子为含有醚链基团的季铵阳离子，阴离子为羧酸根或氨基酸根，醚链基团具有增粘作用，且季铵阳离子为大分子量聚合物，能够提高水的运动粘度，将该水基润滑添加剂作为粘度改性剂低剂量添加到水中，即可极大增强水的运动粘度，有效的降低水的摩擦系数和磨损体积，改善水的润滑性能，表现出良好的减摩抗磨性能，媲美矿物质部分基础油，有望作为新型水基润滑添加剂应用在金属切削液、液压难燃液、机械加工和煤炭开采等领域。

技术领域

本发明涉及工业润滑技术领域，尤其涉及一种聚合物基离子型水基润滑添加剂及其制备方法和应用。

背景技术

水是自然界最为环保廉价的材料，因此很多学者开始尝试进军水润滑领域。相对于矿物油润滑剂，水基润滑剂具有绿色、阻燃和优异的降温性能的突出特点。但是水基润滑剂也具有很多弊端：粘度低、防腐蚀性能、润滑性以及低温流动性较差。水基润滑的发展与应用的关键症结在于水的润滑性能改善。目前改善水基润滑剂的润滑性能的最为有效的途径之一是开发高效的水溶性添加剂。现有的水基润滑剂因缺乏有效的水溶性添加剂而存在润滑性和防锈性差等问题，限制了水基润滑剂的应用。为了改变水基润滑产品润滑性能不足等缺点和提升其品质，研究开发高性能的水溶性润滑添加剂对机械加工、煤矿、船舶和冶金等行业的发展具有重要的现实意义。

离子液体在21世纪初开始被引入作为油基润滑添加剂使用，许多学者已经在此领域做出了大量研究。一些学者开始将离子液体应用于水基润滑，合成了很多含有羧酸根、季铵盐或者含有氮、磷元素的小分子离子液体添加剂应用于陶瓷界面和金属界面的润滑。但是小分子添加剂由于分子量低导致对于水的粘度的改性效果较差，大多只能应用在水-甘油或水-乙二醇等复合体系中。高分子聚合物对于水的粘度的改善有较好的效果，但是传统的高分子聚合物分子设计调控性差。因此，亟需研究新型水基润滑添加剂，提高水基润滑产品的润滑性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物基离子型水基润滑添加剂及其制备方法和应用，具有优异的增粘效果和减摩抗磨能力，提高水基润滑产品的润滑性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚合物基离子型水基润滑添加剂，由季铵盐阳离子和阴离子组成；所述季铵盐阳离子具有式1所示结构：

式1中，m:n＝1:(1.5～2)；

所述阴离子包括

本发明提供了上述技术方案所述聚合物基离子型水基润滑添加剂的制备方法，包括以下步骤：

将聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵、引发剂和水混合，进行聚合反应，得到聚离子液体；所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯与[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵的投料摩尔比为1:2；

将所述聚离子液体的溶液和有机酸盐溶液混合，进行离子交换，得到聚合物基离子型水基润滑添加剂；

所述有机酸盐溶液中有机酸盐包括正丁酸盐、正己酸盐、正辛酸盐、L-组氨酸盐、L-苯丙氨酸盐或L-色氨酸盐。

优选的，所述引发剂包括过硫酸铵；所述引发剂的质量为所述聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化铵总质量的0.003～1％。

优选的，所述聚合反应的温度为75～85℃，时间为8～10h。

优选的，所述聚离子液体与有机酸盐的摩尔比为1:(4～5)。

优选的，所述正丁酸盐包括正丁酸钠；所述正己酸盐包括正己酸钠；所述正辛酸盐包括正辛酸钠；所述L-组氨酸盐包括L-组氨酸钠；所述L-苯丙氨酸盐包括L-苯丙氨酸钠；所述L-色氨酸盐包括L-色氨酸钠。