胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的原位制备及性能研究

目的研究原位制备胆碱氨基酸离子液体水润滑添加剂的摩擦学性能、物理化学性能及其毒性。方法以氨基酸和胆碱为原料,在去离子水中原位制备7种氨基酸离子液体水润滑添加剂([Ch][AA] ILs)。以去离子水为对照样,对其摩擦学性能、物理化学性质进行系统研究。以传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(L-B104)为对照样,绿藻和海虾作为实验对象,对其水生生物毒性进行评价。结果添加不同种胆碱氨基酸离子液体添加剂后,水溶液的运动黏度明显增加,并且呈现出递增的趋势。浸泡在含400 mmol/L胆碱氨基酸离子液体的水基润滑剂中时,铸铁棒条的腐蚀极为轻微。作为润滑剂使用时,测试原位制备的胆碱氨基酸离子液体水基润滑剂的浓度为400 mmol/L时的减摩抗磨性能,其摩擦系数都比水小。毒性试验显示,[Ch][AA]ILs的半抑制浓度(EC50)和半致死浓度(LC50)值远远大于L-B104。结论与去离子水相比,以胆碱氨基酸离子液作为水润滑添加剂,在钢/钢摩擦副上表现出优异的润滑性能。其中,含有芳杂环的[Ch][Trp]具有最优异的减摩抗磨性能,其摩擦学系数和磨损体积最小。这可能归因于芳杂环的引入使得含有该离子液体添加剂的水溶液黏度显著增大,在摩擦过程中能够形成更牢固的润滑保护膜,从而使该氨基酸胆碱离子液体具备优越的减摩抗磨性能。在毒性试验中发现,氨基酸胆碱离子液体水润滑剂的毒性远小于传统离子液体(L-B104),对试验生物体基本无毒害作用。