一种咪唑类离子液体作为润滑剂的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种咪唑类离子液体作为润滑剂的应用。该离子液体为1‑辛基‑3‑甲基咪唑乳酸盐。作为钢‑钢、钢‑铝和钢‑铜摩擦副的润滑剂能够获得较低摩擦系数和较小磨损，比1‑辛基‑3‑甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体和SAE 10W‑40机油作为润滑剂时的减摩抗磨效果显著。

Application of an imidazolium ionic liquid as lubricant

The invention relates to an imidazolium ionic liquid used as a lubricant. The ionic liquid is 1 octyl 3 methyl methimidazole lactate. The lubricants of steel, steel, aluminum and steel copper friction pair can obtain lower friction coefficient and less wear, and the antifriction and abrasion resistance of the lubricants is significantly higher than that of the 1 acrylic acid 3 methyl imidazole six fluorophosphate ionic liquid and the SAE 10W 40 oil as lubricant.

【技术实现步骤摘要】
一种咪唑类离子液体作为润滑剂的应用
本专利技术涉及一种咪唑类离子液体作为润滑剂的应用，属于润滑
技术背景在机械系统中，比如动力系统、连接机构、传动和支撑系统，广泛存在零部件之间的摩擦和磨损。这些摩擦磨损会消耗大量的能量，甚至最后导零部件失效，从而影响机械设备的使用效率和寿命。润滑技术就是解决摩擦磨损、降低摩擦系数问题的重要方式。目前机械上使用的高性能润滑剂虽然在一定程度上降低了摩擦系数和减少了磨损，但是这些润滑剂对环境有一定的污染，不能满足现机械行业所追求绿色环保的理念。因此，随着全球生态环境的日益恶化，寻求环境友好型润滑剂已成为润滑行业研究的重点所在。环境友好型润滑剂就是要求润滑剂在具备普通矿物质油具有限制摩擦学性质的同时，还必须具备无毒性。离子液体具有极低的饱和蒸汽压、不易燃、较高的热稳定性和熔点低等特点，是一类具有发展前途的新型润滑剂。同时根据离子液体中阴、阳离子的不同组合可以设计出多种离子液体，其种类繁多。CN1782043A公布了一种四氟硼酸盐、六氟磷酸盐和三氟甲磺酸盐离子液体，该离子液体作为钢-钢、钢-铝、钢-单晶硅、钢-陶瓷等摩擦副的润滑剂具有优良的减摩和耐磨性能。但这种离子液体的分子结构中含有B、F、S、P等元素，在潮湿环境中容易水解，产生有毒化合物，不仅腐蚀摩擦副，还会污染环境。CN103343030A提供了一种功能化离子液体润滑剂，包括：式(Ⅰ)所示的离子液体和式(Ⅱ)所示的离子液体。本专利技术在咪唑离子液体中引入了酯基、羟基、羧基或磺酸基作为功能化基团，使其易于通过静电作用吸附于金属表面，从而提高在高温下的抗磨性能；并且将含有不同功能化基团的离子液体进行混合，使得润滑剂与金属吸附的更加紧密，进一步提高了润滑剂的抗磨性能。对制备的润滑剂进行性能检测，结果表明，其粘度指数大于90，热分解温度大于300℃，并且对金属具有良好的抗磨性能。但该离子液体润滑剂也含有B、S、P等元素，也存在着容易腐蚀摩擦副的缺憾。因此，选择绿色润滑剂对润滑行业的发展具有重要意义。迄今为止尚未见有不含有B、F、P、S有毒元素的离子液体润滑剂的报道。
技术实现思路
针对现有离子液体润滑剂的不足，本专利技术提供一种咪唑类离子液体作为润滑剂的应用，所述咪唑类离子液体具有式Ⅰ所示的结构，分子结构中不含有F、P、S有毒元素的离子液体，化学名称为1-辛基-3-甲基咪唑乳酸盐，简写L-L108。本专利技术人意外发现L-L108具有润滑剂的用途，通过加入微量体积的L-L108离子液体，经过一段时间的磨合，可以获得较低的摩擦系数和较小的磨损。L-L108离子液体主要用在生物领域，其制备方法按现有文献报道，例如，可参见代丽丽.乳酸离子液体及其水溶液物理化学性质研究[D].辽宁大学,2012.。但现有技术从未报道过该离子液体作为润滑剂用在润滑
本专利技术所述的离子液体为不加入任何添加剂的纯离子液体。本专利技术的技术方案如下：式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，式Ⅰ所示的离子液体化学名称为1-辛基-3-甲基咪唑乳酸盐，简写L-L108。该L-L108润滑剂无毒元素，不容易水解，避免了现有的含B、F、S、P元素的离子液体对摩擦副的腐蚀。根据本专利技术，式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，其特征在于，该润滑剂在金属摩擦副磨合前期摩擦系数显著降低，然后稳定在最小值，达到最小摩擦系数所需时间为600-800秒。稳定后的摩擦系数比现有技术的离子液体或商业润滑油作为润滑剂所得到的摩擦系数要小得多。根据本专利技术，式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，摩擦实验总摩擦时间为3500-4000秒，优选3600秒。摩擦时间在750秒时摩擦系数就达到了最小值，后续也稳定在最小值。现有技术中摩擦实验摩擦时间一般为30min；由于本实验采用的正转和反转方式，所以摩擦实验总摩擦时间优选为3600秒。根据本专利技术，优选的，式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，包括：步骤1：对金属摩擦副表面进行清洗并干燥；步骤2：将式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂均匀涂覆在摩擦区域内。在上述步骤2完成后，启动主机，摩擦副开始进入工作状态，测试其摩擦系数随时间变化情况。根据本专利技术优选地，步骤1中所述的清洗，是用酒精和/或丙酮对摩擦表面进行清洗并干燥，去除摩擦表面残留物；也包括摩擦结束后对摩擦表面的清洗。本专利技术步骤2中，式Ⅰ所示的离子液体的用量按本领域常规用量，优选的，离子液体的用量在0.02-0.05mL。根据接触方式和试验机的不同确定用量。本专利技术所述现有技术中的离子液体润滑剂为烷基咪唑四氟硼酸盐类离子液体、烷基咪唑六氟磷酸盐类离子液体。因离子液体作润滑剂时摩擦系数受烷基链长度影响，本专利技术选择离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(L-P108)作为对比例。并选择现有技术中的商业润滑油机油10W-40为对比例。按照本专利技术前述的步骤1-2进行，然后启动摩擦副开始进入工作状态，进行摩擦试验，三种润滑剂的润滑性能测定结果如下表1。表1三种润滑剂的润滑性能测定结果本专利技术发现，离子液体比机油减摩效果显著同时抗磨效果较好，在钢-钢、钢-铝和钢-铜三种摩擦副下，经过一段时间的磨合，摩擦系数逐渐降低至稳定，稳定后的摩擦系数和实验结束后钢球的磨损直径测试结果如表1所示。其中本专利技术的L-L108润滑性能好于L-P108。本专利技术的技术特点及有益效果：本专利技术首次发现了一种不含有毒元素的离子液体1-辛基-3-甲基咪唑乳酸盐(L-L108)，其特点在于该离子液体与具有相同烷基链的1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(L-P108)离子液体相比，L-L108离子液体在磨合前期摩擦系数有明显的降低趋势，其减摩效果明显。本专利技术不同于传统离子液体，L-L108离子液体分子结构中含有羟基，极性强，且该离子液体能够与金属摩擦副之间发生反应，其反应物能够起到降低摩擦系数的作用。L-L108离子液体作为润滑剂获得较低摩擦系数和较小磨损，且达到最小摩擦系数所需时间较短。附图说明图1是L-L108润滑剂、L-P108润滑剂和SAE10W-40机油润滑下钢-钢接触时摩擦系数随时间变化曲线；图2是L-L108润滑剂、L-P108润滑剂和SAE10W-40机油润滑下钢-铝接触时摩擦系数随时间变化曲线；图3是L-L108润滑剂、L-P108润滑剂和SAE10W-40机油润滑下钢-铜接触时摩擦系数随时间变化曲线；图4为L-L108润滑剂、L-P108润滑剂和SAE10W-40机油润滑下钢-钢、钢-铝、钢-铜摩擦副的摩擦直径对比图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明：针对L-L108、L-P108两种具有相同烷基链的离子液体和SAE10W-40机油，分别测定其作为润滑剂在不同摩擦副接触时的摩擦系数和磨损直径。具体测性方法为：采用摩擦磨损测试仪(THT，AntonPaar)测定摩擦系数，测量前对仪器进行校准，同组实验测试中采用正转和反转两种方式，以消除外界因素带来的误差，其最终摩擦系数值为不同转向下摩擦系数绝对值的平均值，以确保摩擦系数的准确性。测试条件：温度为24-27℃，相对湿度为45％-55％。实施例和对比例中所述的金属摩擦副为：上试球为GCr15钢球，直径6mm；旋转底盘分别为GCr15钢平面、2024铝平面和纯铜平面，直径55mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，

【技术特征摘要】
1.式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，式Ⅰ所示的离子液体化学名称为1-辛基-3-甲基咪唑乳酸盐，简写L-L108。2.根据权利要求1所述的式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，其特征在于，该润滑剂在金属摩擦副磨合前期摩擦系数降低，然后稳定在最小值，达到最小摩擦系数所需时间为600-800秒。3.根据权利要求1所述的式Ⅰ所示的离子液体作为润滑剂的应用，包括步骤：步骤1...

【专利技术属性】
技术研发人员：许崇海，盛长超，张静婕，肖光春，陈照强，衣明东，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37