本發(fā)明涉及一種離子性液體及包含其的潤(rùn)滑劑組合物。具體地，涉及一種具有耐磨耗功能及降低摩擦功能的、選擇的的離子性液體及包含其的潤(rùn)滑劑組合物。

背景技術(shù)：

為了降低摩擦劑磨耗及提高燃油效率，潤(rùn)滑劑可應(yīng)用在汽車(chē)引擎、變速器、軸承、齒輪、工業(yè)用齒輪及其它機(jī)器中。這種潤(rùn)滑劑通常包含分散劑、清洗劑、耐磨劑、抗氧化劑及防蝕劑等，可以包含不限于這些的多種成分。

這種潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑油通過(guò)降低移動(dòng)的物體之間的摩擦并提高效率來(lái)起到改善物體的移動(dòng)的作用，同時(shí)還起到減少所需能量的作用。

此外，已知離子性液體通過(guò)在固體表面形成優(yōu)異的流體膜，從而與現(xiàn)有的潤(rùn)滑劑相比，顯示出優(yōu)異的潤(rùn)滑特性。這是因?yàn)殡x子性液體是由陽(yáng)離子-陰離子組合形成的液體，同時(shí)還具有高的熱/化學(xué)穩(wěn)定性、難燃性、低的蒸汽壓以及可合成為多種結(jié)構(gòu)的特性所引起的。

這樣的離子性液體均衡地具有高的熱穩(wěn)定性、非可燃性、非揮發(fā)性、對(duì)有機(jī)及無(wú)機(jī)物質(zhì)的高的溶劑能力、高極性、低溫流動(dòng)性等潤(rùn)滑劑應(yīng)具有的性質(zhì)，尤其是與現(xiàn)有的合成潤(rùn)滑油相比，具有優(yōu)異的潤(rùn)滑能力，從而具有作為高性能潤(rùn)滑劑或潤(rùn)滑添加劑的無(wú)窮的潛力。

因此，最近需要開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)異的防止磨耗功能、降低摩擦功能的離子性液體及利用其的潤(rùn)滑劑組合物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明著眼于上述的離子性液體及利用其的潤(rùn)滑劑的開(kāi)發(fā)要求而提出的，具體目的在于，通過(guò)包含a)含有四烴基銨(tetra alkyl ammonium)及四烴基磷(tetra alkyl phosphonium)中的任一種的特定陽(yáng)離子及b)含有磺酸酯(sulfonate)及磷酸酯(phosphate)中的任一種的特定陰離子，從而提供一種具有防止磨耗功能及降低摩擦功能的、選擇的離子性液體及包含其的潤(rùn)滑劑組合物。

但是，本發(fā)明想要解決的技術(shù)問(wèn)題并不限于上述提及的問(wèn)題，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)以下的記載，應(yīng)該能夠明確地理解未提及的其它技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)方案

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式具體通過(guò)包含a)含有四烴基銨及四烴基磷中的任一種的特定陽(yáng)離子及b)含有磺酸酯及磷酸酯中的任一種的特定陰離子，從而提供一種具有防止磨耗功能及降低摩擦功能的、選擇的離子性液體及包含其的潤(rùn)滑劑組合物。

有益效果

本發(fā)明的離子性液體因包含特定的陽(yáng)離子和特定的陰離子，其自身可以用作耐磨耗性、降低摩擦性能優(yōu)異的潤(rùn)滑劑，潤(rùn)滑劑與基礎(chǔ)油的溶解度優(yōu)異，從而作為潤(rùn)滑劑組合物的添加劑也具有優(yōu)異的效果。

此外，包含本發(fā)明的離子性液體的潤(rùn)滑劑組合物與現(xiàn)有的潤(rùn)滑劑相比，用于保護(hù)引擎的防止軸承磨耗的性能得到了顯著的提高，不僅使引擎的潔凈性得到提高，而且因提高了摩擦性能，從而還具有燃油效率得到提高的優(yōu)異效果。

優(yōu)選實(shí)施方式

參照附圖及以下記載的實(shí)施例，會(huì)使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征，以及實(shí)現(xiàn)它們的方法變得明確。但是，本發(fā)明并不僅限于下述公開(kāi)的實(shí)施例，可以為相互不同的多種形態(tài)，但是，本發(fā)明的實(shí)施例是為了使本發(fā)明充分公開(kāi)，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠完全了解本發(fā)明的范圍而提供的，本發(fā)明僅被權(quán)利要求的范圍所定義。

下面，對(duì)本發(fā)明的離子性液體及包含其的潤(rùn)滑劑組合物進(jìn)行如下的詳細(xì)說(shuō)明。

離子性液體

本發(fā)明的離子性液體的技術(shù)特征為，包含a)含有四烴基銨及四烴基磷中的任一種的特定陽(yáng)離子及b)含有磺酸酯及磷酸酯中的任一種的特定陰離子。

首先，本發(fā)明的離子性液體中所包含的陽(yáng)離子可以包含一個(gè)以上的含有四烴基銨及四烴基磷中的任意一種的特定陽(yáng)離子。

優(yōu)選地，本發(fā)明的陽(yáng)離子可以具有下述化學(xué)式1的結(jié)構(gòu)；

[化學(xué)式1]

在化學(xué)式1中，A表示氮(N)或磷(P)元素；n具有1≤n≤20的范圍。此外，R1、R2、R3及R4各自獨(dú)立地選自氫、(C1-C20)烷基、(C6-C30)芳基、(C1-C20)烷氧基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C2-C7)烯基、(C1-C10)烷氧基羰基(C1-C20)烷基、羰基(C1-C20)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基、(C4-C20)的雜芳基；或者R1、R2、R3及R4不同時(shí)為氫，所述R1、R2、R3及R4的烷基、芳基、烷氧基、環(huán)烷基、烯基、烷氧基羰基烷基、羰基烷基、雜環(huán)烷基、雜芳基可以為進(jìn)一步被選自(C1-C20)烷基、鹵素、硝基、氰基、羥基、氨基、(C6-C20)芳基、(C2-C7)烯基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基或(C4-C20)雜芳基中的一種以上取代的。

此外，更優(yōu)選地，本發(fā)明的陽(yáng)離子可以具有下述化學(xué)式4及化學(xué)式5中的任一種結(jié)構(gòu)。

[化學(xué)式4]

[化學(xué)式5]

化學(xué)式4的特定陽(yáng)離子包含四烴基磷，化學(xué)式5的特定陽(yáng)離子包含四烴基銨。

本發(fā)明的具有化學(xué)式4及化合物5的結(jié)構(gòu)的特定陽(yáng)離子被設(shè)計(jì)成具有特定的鏈長(zhǎng)度及結(jié)構(gòu)，尤其是能夠與本發(fā)明的特定陰離子組合成優(yōu)異的相性。由此，本發(fā)明的離子性液體具有親水性/疏水性、溶解度、極性、粘度即密度等物理化學(xué)特性符合潤(rùn)滑劑用途的優(yōu)異效果。

此外，本發(fā)明的離子性液體因含有前述的特定陽(yáng)離子和特定陰離子，從而尤其是具有與用于潤(rùn)滑劑組合物的基礎(chǔ)油的混合性?xún)?yōu)異的效果。

其次，本發(fā)明的離子性液體中所包含的陰離子可以包含一個(gè)以上的含有磺酸酯及磷酸酯中的任意一種的特定陰離子。

優(yōu)選地，本發(fā)明的陰離子可以具有下述化學(xué)式2的結(jié)構(gòu)；

[化學(xué)式2]

在化學(xué)式2中，R1及R2各自獨(dú)立地選自氫、(C1-C20)烷基、(C6-C30)芳基、(C1-C20)烷氧基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C2-C7)烯基、(C1-C10)烷氧基羰基(C1-C20)烷基、羰基(C1-C20)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基、(C4-C20)的雜芳基；或者R1、R2、R3及R4不同時(shí)為氫，所述R1及R2的烷基、芳基、烷氧基、環(huán)烷基、烯基、烷氧基羰基烷基、羰基烷基、雜環(huán)烷基、雜芳基可以進(jìn)一步被選自(C1-C20)烷基、鹵素、硝基、氰基、羥基、氨基、(C6-C20)芳基、(C2-C7)烯基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基或(C4-C20)雜芳基中的一種以上取代。

此外，優(yōu)選地，本發(fā)明的陰離子可以具有下述化學(xué)式3的結(jié)構(gòu)；

[化學(xué)式3]

在化學(xué)式3中，R1及R2各自獨(dú)立地選自氫、(C1-C20)烷基、(C6-C30)芳基、(C1-C20)烷氧基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C2-C7)烯基、(C1-C10)烷氧基羰基(C1-C20)烷基、羰基(C1-C20)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基、(C4-C20)的雜芳基；或者R1、R2、R3及R4不同時(shí)為氫，所述R1及R2的烷基、芳基、烷氧基、環(huán)烷基、烯基、烷氧基羰基烷基、羰基烷基、雜環(huán)烷基、雜芳基可以進(jìn)一步被選自(C1-C20)烷基、鹵素、硝基、氰基、羥基、氨基、(C6-C20)芳基、(C2-C7)烯基、(C3-C20)環(huán)烷基、(C3-C20)雜環(huán)烷基或(C4-C20)雜芳基中的一種以上取代。

此外，更有選地，本發(fā)明的陰離子可以具有下述化學(xué)式6的結(jié)構(gòu)；

[化學(xué)式6]

此外，本發(fā)明的陰離子可以具有下述化學(xué)式7的結(jié)構(gòu)；

[化學(xué)式7]

本發(fā)明的具有化學(xué)式6及化合物7的結(jié)構(gòu)的特定陰離子被設(shè)計(jì)成具有特定的鏈長(zhǎng)度及結(jié)構(gòu)，尤其是能夠與前述的本發(fā)明的特定陽(yáng)離子組合成優(yōu)異的相性。由此，本發(fā)明的離子性液體具有親水性/疏水性、溶解度、極性、粘度即密度等物理化學(xué)特性符合潤(rùn)滑劑用途的優(yōu)異效果。

此外，本發(fā)明的離子性液體因含有前述的特定陰離子和特定陽(yáng)離子，從而尤其是具有與用于潤(rùn)滑劑組合物的基礎(chǔ)油的混合性?xún)?yōu)異的效果。

潤(rùn)滑劑組合物

下面，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物的組成為，包含基礎(chǔ)油、前述的離子性液體及一個(gè)以上的添加劑。

本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物所使用的基礎(chǔ)油可以使用選自合成油、礦物油或天然油中的一種以上，其種類(lèi)不受限定。

所述合成油可以選自由脂族或芳香族二羧酸、三羧酸或四羧酸與C7～C22的一種以上的醇構(gòu)成的酯類(lèi)化合物；聚苯醚或烷基二苯醚或烷基三苯醚；由三甲醇丙烷、季戊四醇或二季戊四醇與C7～C22的脂族羧酸構(gòu)成的酯類(lèi)化合物；由C7～C22的醇與C18的二聚物酸構(gòu)成的酯類(lèi)化合物；復(fù)合酯(complex ester)；或它們的混合物。此外，所述合成油可以選自聚-α-烯烴、烷基萘、烷基苯、聚乙二醇、硅油或全氟化聚醚。

所述礦物油可以選自鏈烷烴類(lèi)、環(huán)烷烴類(lèi)或芳香族氫化裂解油即氣體-液化(GTL，gas to liquid)油。氣體液化(GTL)是指將氣體制成液體的方法或由天然氣生產(chǎn)燃料的方法。天然氣通過(guò)水蒸氣重整(steam reforming)而成為合成氣體，合成氣體通過(guò)使用催化劑的費(fèi)托合成法來(lái)轉(zhuǎn)變成燃料。燃料的種類(lèi)根據(jù)所述催化劑及反應(yīng)條件而有所不同，例如，生成汽油、煤油或輕質(zhì)油(柴油)。煤炭可以通過(guò)與被稱(chēng)為煤炭-液化(CTL，coal to liquid)方法相同的方式作為原材料使用，生物能源(biomass)也可以通過(guò)生物質(zhì)-液化(BTL，biomass to liquid)方法作為原材料使用。

所述天然油可以使用通過(guò)已知的氫化反應(yīng)等方法進(jìn)行改良的、源自動(dòng)植物的三酸甘油脂。尤其優(yōu)選的三酸甘油脂是為了高的油酸含量而經(jīng)遺傳變形的三酸甘油脂。具有高的脂肪含量，并可以用于上述遺傳性變形的典型的植物性油可以為紅花(safflower)油、玉米油、芥花油、葵花油、大豆油、亞麻籽油、花生油、雷斯克勒(lesquerella)油、白池花(meadowfoam)油及椰油等。

從生物降解及減少和防止溫室氣體的釋放方面來(lái)說(shuō)，使用基于可再生的原材料的基礎(chǔ)油尤為有利，這是由于其與使用天然油的情況相比更好或至少能夠獲得同等水平的效果，同時(shí)能夠減少相應(yīng)量的石油的使用。

其次，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物混合于所述基礎(chǔ)油中，并包含一定量的上述的特定離子性液體。

在此，所述離子性液體混合或溶解到所述基礎(chǔ)油，不僅是指所述有機(jī)金屬化合物完全混合到所述基礎(chǔ)油中，或者完全溶解到所述基礎(chǔ)油中，還可以表示以適合作為潤(rùn)滑劑用途使用的有效量進(jìn)行混合或溶解。

本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物不受特別的限定，但優(yōu)選可以包含0.05～20重量％的所述離子性液體，在一個(gè)具體例中，可以包含0.1～5重量％的所述離子性液體，此外，可以包含0.5～5重量％的離子性液體。

如上所述，本發(fā)明的包含特定陽(yáng)離子和陰離子而構(gòu)成的離子性液體因具有這樣的特定組合，從而具有與用于潤(rùn)滑劑組合物的基礎(chǔ)油的混合性?xún)?yōu)異的效果。

此外，包含本發(fā)明的離子性液體的潤(rùn)滑劑組合物與現(xiàn)有的潤(rùn)滑劑組合物相比，具有卓越的耐磨耗性能的同時(shí)，還具有卓越的降低摩擦性能。

此外，本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物可以進(jìn)一步包含抗氧化劑、金屬清洗劑、防蝕劑、泡沫抑制劑、降凝劑、粘度調(diào)節(jié)劑、分散劑及耐磨劑中的任意一種作為添加劑。

作為能夠與本發(fā)明的添加劑組合使用的抗氧化劑的實(shí)例，可以包括烷基化二苯基胺、N-烷基化苯二胺、受阻酚、烷基化對(duì)苯二酚、羥基化硫代二苯醚、次烷基雙酚(alkylidene bisphenol)、油溶性銅化合物等，作為金屬清洗劑的實(shí)例，可以包括金屬性酚鹽、金屬性磺酸鹽、金屬性水楊酸鹽等，作為能夠與本發(fā)明的添加劑組合使用的抗防蝕劑可以包括含有苯并三唑(BTA，Benzotriazole)的化合物，作為泡沫抑制劑的實(shí)例，可以為聚氧化烯多元醇等，作為降凝劑的實(shí)例，可以為聚(甲基丙烯酸甲酯)等，作為粘度調(diào)節(jié)劑的實(shí)例，可以為聚異丁烯或聚甲基丙烯酸酯等，作為分散劑的實(shí)例，可以包括聚異丁烯琥珀酰亞胺、聚異丁烯琥珀酸酯、曼尼希堿(Mannich Base)無(wú)灰分散劑等，此外，作為能夠與本發(fā)明的添加劑組合使用的耐磨耗性添加劑的實(shí)例，可以包括有機(jī)硼酸鹽、有機(jī)亞磷酸鹽、有機(jī)含硫化合物、二烷基二硫代磷酸鋅、二芳基二硫代磷酸鋅、磷硫化烴等。

這些添加劑給潤(rùn)滑劑組合物提供附加的功能，因此以有效的量混合到基礎(chǔ)油中。

這樣的添加劑的代表性的有效量如下述表1所示。

表1

上述表1中示出的是一般用于潤(rùn)滑劑組合物中的添加劑的代表性有效量。表1中記載的添加劑的量表示一般使用的有效量和添加劑的種類(lèi)，因此本發(fā)明的范圍并不能被這些所限定。本發(fā)明的潤(rùn)滑劑組合物顯然可以包含其它添加劑。

本發(fā)明的基于離子性液體的潤(rùn)滑劑及包含所述離子性液體的潤(rùn)滑劑組合物所具有的優(yōu)異的效果將通過(guò)下述實(shí)施例變得更加明確。

實(shí)施例

制備了多個(gè)具有下述表2中記載的組成比的組合物A及組合物B的樣品。

表2

此外，如下述表3中所示，制備了在組合物A、B中添加了離子性液體的實(shí)施例1～實(shí)施例8，將未添加上述離子性液體的樣品作為比較例公開(kāi)。

此外，實(shí)施例9～實(shí)施例12為基于各個(gè)離子性液體制備的潤(rùn)滑劑。

表3

對(duì)于這些實(shí)施例及比較例，按照下述方式實(shí)施了4-球磨耗試驗(yàn)、高頻往復(fù)試驗(yàn)(HFRR，High Frequency Reciprocating)、利用SRV裝置的試驗(yàn)。

4-球磨耗試驗(yàn)使用了4個(gè)鋼珠，在20kg負(fù)載(Load)/1200rpm/54℃的條件下，摩擦60分鐘，比較摩擦痕的大小，并根據(jù)ASTM D4172進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)于HFRR，在球盤(pán)模式(Ball on disc mode)的負(fù)載(Load)為800g、溫度為100℃、頻率為50Hz的1小時(shí)的條件下，評(píng)價(jià)摩擦性能。

關(guān)于SRV，在球盤(pán)模式下，以50Hz，并以依次增加10℃的方式，使溫度增加到40～120℃，并評(píng)價(jià)了摩擦性能。在該情況下，比較評(píng)價(jià)了各溫度下的平均摩擦系數(shù)。

在各試驗(yàn)中，磨耗痕跡(評(píng)價(jià)磨耗痕跡直徑，μm)數(shù)值隨著有效性的增加而減小，摩擦系數(shù)也是隨著有效性的增加而減小。

對(duì)實(shí)施例及比較例的各測(cè)試結(jié)果如下。

1.比較例測(cè)試結(jié)果

表4

2.實(shí)施例測(cè)試結(jié)果

(1)實(shí)施例1～8(包含本發(fā)明的離子性液體的潤(rùn)滑劑組合物)

表5

(2)實(shí)施例9～12(基于本發(fā)明的離子性液體的潤(rùn)滑劑組合物)

表6

觀察實(shí)施例及比較例的測(cè)試結(jié)果可以確認(rèn)，即使是在考慮試驗(yàn)誤差的情況下，包含本發(fā)明的離子性液體的實(shí)施例與比較例相比，磨耗痕跡及摩擦系數(shù)也顯著降低。

此外，可以確認(rèn)本發(fā)明的基于離子性液體的潤(rùn)滑劑也具有優(yōu)異的磨耗性能及降低摩擦性能。

以上，以本發(fā)明的實(shí)施例為中心進(jìn)行了說(shuō)明，但這只不過(guò)是例示，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，由此可以進(jìn)行多種變形及實(shí)施等同的其它實(shí)施例。

因此，本發(fā)明實(shí)際的技術(shù)保護(hù)范圍應(yīng)通過(guò)下述的權(quán)利要求書(shū)范圍進(jìn)行判斷。