双阳离子型聚离子液体 高端装备多功能润滑添加剂新进展

现代高端装备向高速、重载、智能化、电气化快速发展，对润滑油提出了宽温域、高载荷、电场适配的严苛要求。传统主流添加剂 ZDDP 高温易分解产生有害物质，无法满足智能化电场调控需求；常规离子液体存在制备繁琐、润滑性能单一的短板；现有聚离子液体（PILs）研究多局限于单一功能优化，对界面吸附、电场响应润滑机理的认知仍存在明显不足。

基于此，烟台先进材料与绿色制造山东省实验室陈强、蔡美荣团队联合青岛理工大学杨淑燕团队，成功合成三种基于双阳离子型离子液体单体的交联聚离子液体（PILs），系统评估其理化特性、黏温性能与摩擦学行为，为新型高性能多功能润滑添加剂开发提供了完整的理论与实验支撑。

一、材料合成与结构特征

研究团队通过自由基共聚法，制备出三种交联聚离子液体共聚物，分别命名为PS(NPi8-6-NPi8)、PS(NSP8-6-NSP8)、PS(NSP12-6-NSP12)。

材料呈颗粒状形貌，阴离子烷基链越长，颗粒堆积越致密；

PS (NPi8-6-NPi8) 因单体空间位阻大分子量相对较小，另外两种产物具有相近的较高分子量。

二、核心性能表现

1. 优异的粘温与剪切稳定性

在 500SN 基础油中仅添加 5wt% 的 PS (NSP12-6-NSP12)，油品粘度指数较基础油提升 101%，性能显著优于商业添加剂 V8-310；该产物在宽温度范围内保持良好的剪切稳定性，可有效维持油膜连续性。

2. 卓越的极压抗磨性能

变载测试中，三种 PILs 均可承受 600N 以上的极端载荷，无润滑失效；而空白基础油与商业添加剂 V8-310 在 250N 载荷下即发生润滑失效。形貌表征证实，PILs 润滑后的磨损表面光滑平整，无明显犁沟，磨损量显著降低。

3. 强电场下稳定的润滑响应

实验证实，外加电场可调控摩擦界面的离子分布：100N 载荷下，钢基底接正极（阴离子富集）时，各体系摩擦系数均有下降，证明阴离子吸附膜起主导润滑作用；200N 高载荷下，PS (NSP12-6-NSP12) 凭借长烷基链的空间屏蔽效应，稳定界面离子分布，抵抗电场对吸附平衡的破坏，在强电场干扰下仍保持优异且稳定的摩擦学性能。

三、润滑机理揭示

通过 XPS 与 ToF-SIMS 精细表征，研究团队明确了核心润滑机理：PILs 润滑体系在摩擦过程中，于磨损表面生成了富含 FeS、SO₄²⁻、PO₄³⁻的复合摩擦化学膜，可有效覆盖金属基底，大幅减少氧化磨损，实现长效减摩抗磨。

本研究成功合成了兼具多尺度润滑特性的多功能聚离子液体润滑添加剂，通过离子液体功能基团与长烷基链的协同作用，同时实现了增粘提效、极压抗磨、强电场稳定润滑三大核心性能，为高端装备用新型高性能润滑油的开发奠定了坚实的理论与实验基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1039/d5ta07462b

原文作者：

Jian Qin, Qiang Chen, Lin Fan, Shuyan Yang, Yongqiang Wang, Xuemin Sun, Xiao Liu, Pingxia Guo, and Meirong Cai. 

DOI: 10.1039/d5ta07462b