本發(fā)明涉及作為水潤(rùn)滑添加劑使用的有機(jī)鹽及其制備方法，該有機(jī)鹽具有良好的減摩抗磨性能且制備過(guò)程簡(jiǎn)單。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的潤(rùn)滑劑基本上都是石油基產(chǎn)品，它們優(yōu)異的抗磨減摩性能使得工業(yè)設(shè)備得以運(yùn)轉(zhuǎn)，并且顯著減小了摩擦造成的能源消耗，大大延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命。但在某些特殊領(lǐng)域，石油基產(chǎn)品的一些缺點(diǎn)制約了其應(yīng)用，尤其是石油基產(chǎn)品閃點(diǎn)低、易燃、導(dǎo)熱系數(shù)小的性質(zhì)決定了其無(wú)法應(yīng)用在一些具有火災(zāi)、爆炸危險(xiǎn)和需要快速散熱的工況條件，如煤礦、金屬加工過(guò)程等。因此，具有不燃特性、高導(dǎo)熱系數(shù)和高比熱容的水成為人們?cè)谶@些特殊領(lǐng)域中的選擇。水具有優(yōu)異的冷卻、難燃、低污染等優(yōu)點(diǎn)，使其在抗燃液壓液和金屬加工液領(lǐng)域迅速發(fā)展，是一種極具有發(fā)展前景的潤(rùn)滑劑。但與油基潤(rùn)滑劑相比，水的粘度和粘壓系數(shù)極低，根本無(wú)法像油一樣在摩擦部位形成具有粘彈性的潤(rùn)滑薄膜，而且水對(duì)大部分作為摩擦副材料的金屬具有嚴(yán)重的腐蝕作用這在很大程度上限制了水基潤(rùn)滑劑的發(fā)展，因此研究開(kāi)發(fā)高性能的水溶性潤(rùn)滑添加劑是提高水基潤(rùn)滑劑綜合性能，進(jìn)而拓寬其使用范圍的關(guān)鍵所在。

離子液體因?yàn)榫哂歇?dú)特的物理化學(xué)和優(yōu)異的潤(rùn)滑性能使其作為潤(rùn)滑油、添加劑和潤(rùn)滑薄膜得到了廣泛研究(Ye，C.F.，Liu，W.M.，Chen，Y.X.，Yu，L.G.Chem.Commun，2001，21，2244-2245.)，故也有望發(fā)展成為一種新型的水基潤(rùn)滑添加劑。目前關(guān)于離子液體作為水潤(rùn)滑添加劑的研究也有一些報(bào)道，但是它們的合成繁瑣，一般是需要通過(guò)烷基化、離子交換、分離、純化等復(fù)雜步驟制得，且制備成本高，同時(shí)這些離子液體還存在與水相溶性差、潤(rùn)滑性能不佳及對(duì)基底的腐蝕性等問(wèn)題，它們都限制了其在水基潤(rùn)滑添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用。因此開(kāi)發(fā)高性能、合成步驟簡(jiǎn)單、成本低的水溶液潤(rùn)滑離子液體添加劑是當(dāng)前該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種作為水潤(rùn)滑添加劑使用的有機(jī)鹽及其制備方法。

作為水潤(rùn)滑添加劑使用的有機(jī)鹽，其特征在于該有機(jī)鹽的分子式為[Li(B)] A，其中，[Li(B)]⁺代表陽(yáng)離子，B代表非離子表面活性劑，A^-代表陰離子四氟硼酸根（BF₄^-）、六氟磷酸根（PF₆^-）、三氟甲烷磺酸根（CF₃SO₃^-）或二 (三氟甲基磺酰)亞胺根（TFSI^-）；所述非離子表面活性劑為吐溫（TW）、聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、聚亞烷基二醇（PAG）、聚乙二醇(PEG)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、乳化劑OP-10、聚丙二醇(PPG)、聚醚（NPE）、聚乙二醇脂肪酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚(AC)或蓖麻油聚氧乙烯醚（EL）。

所述吐溫為T(mén)W20、TW40、TW60或TW80；所述聚乙二醇為PEG200、PEG300或PEG400；所述聚丙二醇為PPG200、PPG400或PPG600；所述聚醚為NPE-108或NPE-105；所述聚乙二醇脂肪酸酯為PEG400MO、PEG400DO、PEG600MO或PEG600DO；所述脂肪胺聚氧乙烯醚為AC-1210；所述蓖麻油聚氧乙烯醚為EL-90；所述聚亞烷基二醇為PAG200或PAG400。

如上所述作為水潤(rùn)滑添加劑使用的有機(jī)鹽的制備方法，其特征在于具體制備方法為：將四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲烷磺酸鋰或二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰和非離子表面活性劑混合，在30-60℃攪拌加熱直至鋰鹽全部溶解形成均勻穩(wěn)定的澄清液體，即得有機(jī)鹽。

所述四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、三氟甲烷磺酸鋰或二（三氟甲基磺酰）亞胺鋰與非離子表面活性劑的質(zhì)量比為 1:1-19。

本發(fā)明所述有機(jī)鹽常溫下為無(wú)色粘稠狀透明液，并且具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和優(yōu)異的減摩抗磨性能，制備過(guò)程簡(jiǎn)單易操作，不需要離子交換、分離、純化等復(fù)雜步驟，大大減少合成成本。

本發(fā)明的原理：鋰鹽中的堿金屬離子Li⁺與非離子表面活性劑中的羰基和醚鍵復(fù)配形成弱酸型陽(yáng)離子[Li(B)]⁺，[Li(B)]⁺進(jìn)一步與鋰鹽中的弱堿性陰離子A^-配合形成[Li(B)] A離子液體。

本發(fā)明采用德國(guó) optimol 油脂公司生產(chǎn)的 SRV-IV 微振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)評(píng)價(jià)了本發(fā)明所述有機(jī)鹽作為水潤(rùn)滑添加劑的摩擦磨損性能。選用載荷 100 N，溫度 25 ℃，頻率 20 Hz，振幅 1 mm，實(shí)驗(yàn)時(shí)間 30 min，實(shí)驗(yàn)上試球?yàn)椴讳P鋼球，下試樣為52100軸承鋼。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該有機(jī)鹽作為水潤(rùn)滑添加劑具有很小且平穩(wěn)的摩擦系數(shù)和優(yōu)異的減摩抗磨性能。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) ：

1、本發(fā)明所述有機(jī)鹽與普通離子液相比，合成過(guò)程中不需要進(jìn)行離子交換、分離、純化等復(fù)雜步驟，制備成本低。

2、本發(fā)明所述有機(jī)鹽具有更平穩(wěn)更小的摩擦系數(shù)和更優(yōu)異的潤(rùn)滑抗磨性能。

具體實(shí)施方式

為了更好的理解本發(fā)明，通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。

實(shí)施例1 2% [Li(TW)] TFSI的合成

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的吐溫20 與2%的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和80%的水混合，在40℃-80℃左右下攪拌，直至形成均勻穩(wěn)定的水基潤(rùn)滑添加劑溶液即為2% Li(TW)] TFSI，其在100N、25℃條件下的SRV-IV微振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)下，它的平均摩擦系數(shù)和磨損體積分別為0.103和36.69×10^-5 mm³。

實(shí)施例2 5% [Li(TW)] TFSI的合成

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的吐溫20 與5%的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和80%的水混合，在40℃-80℃左右下攪拌，直至形成均勻穩(wěn)定的水基潤(rùn)滑添加劑溶液即為2% Li(TW)] TFSI，其在100N、25℃條件下的SRV-IV微振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)下，它的平均摩擦系數(shù)和磨損體積分別為0.107和36.99×10^-5 mm³。

實(shí)施例3 2% [Li(OP)] TFSI的合成

將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%的聚乙二醇辛基苯基醚與2%的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰混合，在40℃-80℃左右下攪拌，直至形成均勻穩(wěn)定的水基潤(rùn)滑添加劑溶液即為2%[Li(OP)]TFSI，其在100N、25℃條件下的SRV-IV微振動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)下，它的平均摩擦系數(shù)和磨損體積分別為0.122和88.5×10^-5 mm³。

實(shí)施例4

與實(shí)施例 1 的制備方法相同，制備以下幾種潤(rùn)滑劑有機(jī)鹽。

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