具有防腐蚀抗氧化功能的离子液体合成及其摩擦学性能研究

2023-05-03 22:09:16 Monionic离子液体 15

尽管离子液体具有优异的摩擦学性能,但作为润滑剂仍存在一些问题,例如热氧化,在摩擦的过程中尤其是在潮湿条件下的腐蚀性及与常用合成润滑油相容性差等。本论文针对这些问题设计制备了抗氧化和防腐蚀性能的离子液体润滑剂,作为润滑油和润滑脂的添加剂,不仅具有较好的抗氧化和防腐蚀性能,还具有优异的减摩抗磨性能,得到了以下主要结论:
1. 首次合成一系列位阻酚取代的离子液体,通过核磁共振氢谱和碳谱表征了其结构。抗氧化离子液体(BHT-1)MIMBF4, (BHT-1)MIMPF6 和 (BHT-1)MIMNTf2 在聚乙二醇(PEG)中具有较好的溶解度,旋转氧弹(RBOT)和热分析结果表明其具有较好的抗氧化性能。通过SRV 和四球摩擦磨损试验考察了室温下其作为聚乙二醇(PEG)添加剂时的摩擦学性能,结果表明,离子液体在基础油 PEG中溶解度和离子液体作为添加剂的摩擦学性能都跟阴离子密切相关。其中 1wt % (BHT-1)MIMPF6作为添加剂具有最好的减摩抗磨性能,抗磨性能比相对同条件下的基础油提高约100倍。
2. 合成了一系列含有苯并三氮唑的离子液体,其在PEG和聚脲润滑脂中都具有较好的溶解性。铜片腐蚀试验和加速腐蚀试验证明,由于苯并三氮唑基团的存在,离子液体具有较好的抗腐蚀性。在 PEG中添加1 wt % [BTAMIM][NTf2] 和[BTAMIM][PF6] 离子液体后具有较好的减摩抗磨性能;在聚脲润滑脂中,添加 2 wt %离子液体也具有较好的减摩抗磨性能。该离子液体还是一种新颖的低分子量凝胶因子,其可以进行超分子自组装使普通离子液体凝胶化。除了具有较好的抗腐蚀和抗氧化性能外,超分子凝胶还具有较好的导电性和高低温条件下优异的摩擦学性能,因此该凝胶有望用作半固体润滑剂,用于电接触润滑。
3. 合成了同时含有位阻酚和苯并三氮唑双官能团的抗氧化防腐蚀离子液体,其在PEG中具有较好的溶解性。因为位阻酚和苯并三氮唑基团共同存在,该离子液体同时具有较好的抗氧化和抗腐蚀性。双功能化的离子液体作为钢/钢和钢/铜等摩擦副润滑剂时表现出非常好的减摩抗磨性能。试验结果表明在任一条件下三种抗氧化防腐蚀离子液体添加剂比空白PEG和普通离子液体(L-P106)都具有较好的摩擦学性能。
4. 合成了五种不同链长的室温咪唑离子液体,考察了它们的热稳定性,铜片腐蚀和作为聚脲润滑脂添加剂高低温摩擦学性能。铜片腐蚀试验结果表明,离子液体作为聚脲润滑脂添加剂对铜片没有任何腐蚀,完全符合对润滑脂添加剂的要求。SRV 和四球摩擦磨损试验表明,离子液体添加剂在高温比室温条件减摩抗磨性能更加显著;作为聚脲润滑脂添加剂,无论 20 ℃还是 150 ℃都比添加 1wt % T204 具有更好的减摩抗磨性能,这可能是因为高温下离子液体在润滑脂中具有更好的溶解性和流动性。合成的季膦盐离子液体在多种合成润滑油(无论是极性较大的 PEG-400、双酯,还是极性较小的碳氢润滑油中)都具有较好的溶解性。分别考察了季膦盐离子液体作为PAO-10,PEG-400,双酯和MACS 添加剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能,研究发现在合适的浓度下,离子液体添加剂都具有较好的减摩抗磨能力

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