离子液体润滑剂的摩擦学研究

离子液体具有低熔点、不易燃、挥发性低和热稳定性高等特点,是一种具有发展前途的新型润滑剂.介绍和展望了离子液体润滑剂摩擦学的研究现状和发展方向.     

含酯基功能化离子液体润滑剂的摩擦学性质

 合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[EAMIM]BF₄),对其物化性质进行了测定,并选择了含有相同烷基的传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIM]BF₄)进行对比,在四球摩擦机上研究了这两种离子液体的摩擦学性能,用SEM和XPS对磨斑表面的形貌和主要元素进行了分析,并探讨了两种离子液体不同的润滑机理。结果表明,[EAMIM]BF₄所具有的较高黏度导致其在低载荷下的减摩性稍差,但由于其所含的酯基官能团在摩擦表面形成化学吸附边界润滑膜,故其抗磨性较[BMIM]BF₄好。     

添加萘基功能化离子液体润滑脂的摩擦学性能

以三氟甲基磺酰胺为阴离子,萘基功能化咪唑为阳离子,合成了2种萘基功能化离子液体——1-萘甲基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体([NMMIm]NTf₂)和1-萘甲基-3-丁基咪唑二(三氟甲基磺酰胺)离子液体([NMBIm]NTf₂);并将其添加到聚α烯烃(PAO10)复合锂基润滑脂中,采用四球摩擦试验机考察了其摩擦学性能。结果表明：添加萘基功能化离子液体的复合锂基润滑脂在室温(25℃)和高温(100℃)下均能降低摩擦系数、减小磨斑直径,表现出优异的减摩抗磨性能。通过X射线光电子能谱对磨斑表面元素进行分析,结果表明：萘基功能化离子液体优异的摩擦学性能归因于离子液体中的活性元素N、O、P和S与摩擦副表面的Fe元素发生摩擦化学反应形成的摩擦化学反应膜。     

功能化离子液体作为菜籽油添加剂的摩擦学研究

合成了一种含酯基的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-丁基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（LF1-4）,以传统添加剂丁辛基二硫代磷酸盐（T202）为对比,采用四球摩擦磨损试验机考察了其作为菜籽油（RO）添加剂的摩擦学性能;采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）仪分别对钢球磨斑表面的形貌和主要元素进行了观察和分析。结果表明,LF1-4作为RO的添加剂具有良好的减摩作用和显著的抗磨作用,在添加量（质量分数）为1.0%时达到最佳效果,能使磨斑直径减小38%;同时,LF1-4能有效提高RO的承载能力（P_B）,但其在RO中的减摩抗磨作用较T202稍差,推测是由于LF1-4在RO中的油溶性稍差所致. 在高载荷下,离子液体LF1-4发生分解释放出活性元素氟等,与摩擦副表面的金属发生摩擦化学反应形成了铁的氟化物等新的化合物,从而减少了摩擦和磨损。     

新型马尿酸盐类离子液体的腐蚀性与摩擦学性能

设计开发了3种马尿酸盐类离子液体：1-丁基-3-甲基咪唑马尿酸盐离子液体[BMIM][Hip]、胆碱马尿酸盐离子液体[CHO][Hip]和三丁基十四烷基鏻马尿酸盐离子液体[P₄₄₄₁₄][Hip],通过电化学和摩擦学方法分别考察了这3种离子液体对低碳钢的腐蚀性,及其作为润滑剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能,并与传统1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体([BMIM][BF₄])进行比较。结果表明：传统离子液体[BMIM][BF₄]对低碳钢的腐蚀性较强;合成的3种离子液体对低碳钢的腐蚀性均非常弱,其中[CHO][Hip]对低碳钢的腐蚀性最弱;此外,合成的3种离子液体在钢/钢摩擦副上均表现出优异的摩擦学性能,使用[BMIM][Hip],[CHO][Hip],[P₄₄₄₁₄][Hip]润滑时摩擦副的磨损量分别为使用[BMIM][BF₄]润滑时磨损量的9.3%,5.3%,18.1%。     

离子液体用作润滑剂的研究进展

从节能环保的观点出发,离子液体被认为是一种绿色、理想的溶剂,有望对面临污染难题的现代工业实现突破性进展。离子液体的特性与理想润滑剂的主要性能要求完全符合,因此,在未来一段时间内,离子液体将成为环境友好型和高性能润滑剂研究的重要选择对象。文章介绍了离子液体的组成、合成方法、种类及离子液体用作润滑剂的摩擦学性能,总结了离子液体的润滑机理,并展望了未来离子液体的摩擦学应用研究趋势。     

功能化离子液体润滑剂的合成及其润滑性能研究

通过两步法合成了含酯基官能团的功能化离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),用核磁共振和红外光谱对其进行了结构表征;对其作为润滑剂的物化性质进行了测定,并选择了含有相同烷基的传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)进行对比;在四球机上评定两种离子液体的承载能力,在SRV摩擦磨损试验机上评价了两种离子液体的润滑性能,并选择低蒸气压的含氟润滑剂全氟聚醚(PFPE)作为对比。结果表明:在常温下,两种离子液体较PFPE具有更高的承载能力和更好的润滑性能;两种离子液体相比,[EAMIM]BF4由于粘度较大其在低载荷下减摩性较[BMIM]BF4稍差,但其抗磨性始终优于[BMIM]BF4。     

1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体用作润滑剂的探讨

合成了含羧酸酯基官能团的功能化离子液体--1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),考察了其物化性质、高低温下的摩擦学性能以及对传统润滑油添加剂的相溶性和感受性,并选择含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体([BMIM]BF4)作为对比。结果表明：两种离子液体具有较好的低温流动性、低的蒸发损失和高的热稳定性;能溶解部分具有强极性和杂环化合物的传统润滑油添加剂,但不能溶解大多数常用的油溶性添加剂,[EAMIM]BF4对添加剂的溶解性比[BMIM]BF4弱;在室温及高温条件下,[EAMIM]BF4由于粘度较大减摩性稍差,但抗磨性比[BMIM]BF4强;极压抗磨剂亚磷酸二正丁酯能提高[BMIM]BF4的抗磨作用,但与[EAMIM]BF4呈现出对抗效应,导致其润滑性能降低。     

离子液体润滑剂研究取得系列新进展

正离子液体润滑剂在摩擦学领域得到广泛研究,其无论是作为润滑基础油还是作为润滑油脂添加剂都具有优异的减摩抗磨性能。然而,离子液体润滑剂的合成步骤复杂,成本较高。为解决这一问题,兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室刘维民院士等首次将原位(in-situ)合成离子液体添加剂的概念引入润滑剂的合成,将金属盐或金属盐和功能有机分子加入基     

烷基咪唑、吡啶类离子液体用作润滑剂的探讨

探讨了1-正丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和N-丁基吡啶四氟硼酸盐三种离子液体作为润滑剂的可能性。试验结果表明，它们具有较好的粘温性能和较低的挥发性；具有较低的摩擦系数和较好的抗磨性，加入磷酸三甲酚酯可进一步改善其抗磨性。但是，三种离子液体除对个别强极性的或含有杂环结构的添加剂溶解性能较好外，对常见的一些润滑油添加剂溶解性能较差，对金属表面有较强的腐蚀作用。     

Tribological Properties of Functionalized Ionic Liquids Containing Ester-group as Lubricants for Steel-Steel System

A series of functionalized ionic liquids (ILs) containing ester-group were synthesized and their tribological properties as lubricants for steel-steel contact were studied and compared with a non-functionalized ionic liquid and perfluoropolyethers (PFPE). The morphology and chemical composition of the worn scars were analyzed by scanning electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy, respectively, and the possible lubrication mechanism of ILs was discussed. As a result, all ILs demonstrated a better lubricity and a much higher load-carrying capacity than PFPE used as lubricants for the steel-steel tribomates system. The functionalized ILs with ester-group showed slightly worse friction reducing ability than their nonfunctionalized counterparts at relatively lower loads owing to their higher viscosity, but then exhibited better antiwear ability because the ester group they contained had not only physical but also strong chemical reactions with the freshly exposed steel surface and formed chemical adsorption boundary films on the worn surface during friction process. Under high loads, some tribochemical reactions took place between the active elements, such as fluorine which were released from the ILs, and fresh metal surfaces of rubbing pairs to form the admixture reaction films, which were mainly composed of ferric fluoride mixed with ferric oxide, leading to lower friction coefficients and good wear resistance.     

负载型离子液体在氧化脱硫中的应用进展

离子液体是一类新兴的绿色溶剂和催化剂,负载型离子液体可同时表现出离子液体和载体材料的优点,如较高的催化活性和较大的比表面积,因此成为研究热点。将离子液体负载到载体上可大大降低离子液体的用量并提高利用率,将其应用于燃油脱硫过程中可提高离子液体的氧化活性。笔者综述了负载型离子液体的制备方法,并介绍了负载型Lewis酸离子液体、负载型Br?nsted酸离子液体、负载型多金属氧酸盐离子液体作为催化剂进行燃油催化氧化脱硫性能的研究进展。部分负载型离子液体需加入中性离子液体或有机溶剂作萃取剂才能发挥催化作用,或吸附硫化物并将其催化氧化为砜类物质,达到深度脱硫的目的。     

气体在离子液体中的溶解性能

系统地介绍了气体如CO2、CO、O2、H2、SO2、N2以及低级烷烃和烯烃在不同离子液体中的溶解性能以及测量溶解度的方法,总结了气体在不同离子液体中溶解性能的一般规律。不同气体在离子液体中的溶解度差别很大。认为低压下H2和N2除外,其他气体在离子液体中溶解度随温度的升高而减小,随压力的升高而增大。气体在离子液体中的溶解度还与离子液体的极性有关,一般随离子液体的极性增大,气体的溶解度相应减少。离子液体中的阴离子对气体的溶解度影响较大,而阳离子的影响较小。     

离子液体在石油化工中的应用

总结了离子液体所具有的特性及其合成方法 ,论述了离子液体作为催化剂和溶剂的优点及其在石油化工领域及其它领域中的应用。离子液体可以用于化学反应、分离过程等方面 ,并已取得许多良好的实验结果 ,同时分析了离子液体现存的缺点。提出了在工业生产中的应用方向及存在的问题 ,为解决现实多相生产过程中的具体问题提供了一个比较好的解决办法     

离子液体在石油化工与能源领域中的应用

本文对近年来离子液体在石油、天然气化工与能源领域的应用进行了综述。主要介绍了在离子液体体系中天然气脱除二氧化碳、汽油脱硫、二氧化碳的活化、烃类化合物的加氢、羰化、氧化、齐聚以及Friedel-Crafts烷基化与酰基化反应的研究进展。     

功能化的酸性离子液体

围绕着功能化酸性离子液体这一主题,对新型Lewis,Bronsted酸性离子液体、离子液体的酸性测定以及酸性离子液体在异丁烷/丁烯烷基化反应中的应用进行了介绍和评述;提出了由新型酸性离子液体的合成、其酸性的表征及其催化性能的评价3方面有机地构成了研发酸性离子液体参与的工艺技术的良性过程;明确了“功能化”的涵义;展望了酸性离子液体巨大的工业应用前景。