基於離子液體的潤滑劑以及包含離子的潤滑添加劑的製作方法

2023-06-03 21:20:21 2

基於離子液體的潤滑劑以及包含離子的潤滑添加劑的製作方法
【專利摘要】在此披露了用於具有/不具有DLC（金剛石樣塗層）或基於石墨烯的塗層的鐵材料和非鐵材料兩者的多種抗磨損和減少摩擦的潤滑劑和對潤滑劑的添加劑，這些潤滑劑和對潤滑劑的添加劑是無滷素的基於硼的離子液體，這些離子液體包含一種陰離子與至少一種陽離子的一種組合，該陰離子選自扁桃酸硼酸根陰離子、水楊酸硼酸根陰離子、草酸硼酸根陰離子、丙二酸硼酸根陰離子、琥珀酸硼酸根陰離子、戊二酸硼酸根陰離子以及己二酸硼酸根陰離子，該至少一種陽離子選自四烷基磷鎓陽離子、膽鹼陽離子、咪唑鎓陽離子以及吡咯烷鎓陽離子，其中所述至少一種陽離子具有帶通式CnH2n+1的至少一個烷基取代基，其中1≤n≤80。本發明的優點包括：本發明提供了多種無滷素的離子液體用於潤滑並且減小了對水解的敏感性。
【專利說明】基於離子液體的潤滑劑以及包含離子的潤滑添加劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及多種抗磨損和減少摩擦的潤滑劑組分以及包含該潤滑劑組分的一種潤滑劑，這些潤滑劑組分包含多種所選擇的離子液體。
【背景技術】
[0002]不適當的潤滑可能導致高的摩擦損失和磨損損失，這些高的摩擦損失和磨損損失進而會不利地影響燃料經濟性、發動機的耐久性、環境以及人類健康。開發新的技術解決方案(如使用輕型的非鐵材料、不太有害的燃料、受控的燃料燃燒過程或更有效率的廢氣後處理)是減少機器的經濟影響和環境影響的可能的方式。商業上可獲得的潤滑劑還不適合於輕型的非鐵材料。
[0003]離子液體(IL)是純粹離子的、鹽樣的材料，這些材料在低溫(低於IO(TC)下通常是液體。一些IL具有低於0°C的熔點。已經發現IL在有機合成中、在金屬離子的分離、電化學、光化學、CO2儲存設備等等中作為催化劑、液晶、綠色溶劑的多種多樣的應用。IL具有多個有吸引力的特性，如可忽略的揮發性、可忽略的可燃性、高的熱穩定性和化學穩定性、低熔點以及可控的與有機化合物和基礎油的可混溶性。近來，發現IL可以充當基礎油和油脂中的通用潤滑劑和潤滑劑組分用於不同的滑動副，參見例如美國專利3，239，463 ;美國專利申請公開2010/0227783A1 ;美國專利申請公開2010/0187481A1 ；2010年7月13日的美國專利7，754，664B2 ;美國專利申請公開2010/0105586A1。由於這些IL的分子結構和電荷，IL可以容易地吸附在摩擦副中的滑動表面上，從而形成一個邊界摩擦膜，這在低負荷和高負荷下減少了摩擦和磨損兩者。
[0004]陽離子的選擇對IL的特性具有影響，並且經常但不總是限定這些IL的穩定性。IL的功能性通常由該陽離子和該陰離子兩者的選擇來控制。各種各樣已經知道的陽離子和陰離子的不同組合產生IO18的理論`上可能的數目。如今僅有約1000種IL被描述在文獻中，並且這1000種IL中的大約300種是商業上可獲得的。具有陽離子咪唑鎗、銨以及磷鎗和含有滷素的陰離子(四氟硼酸根和六氟磷酸根)的IL被最常見地用於摩擦學研究中。烷基咪唑鎗四氟硼酸鹽和烷基咪唑鎗六氟磷酸鹽已經顯示出作為基礎油用於多種接觸的有前景的潤滑特性。然而，在它們的結構中具有滷素原子(例如，具有四氟硼酸鹽或/和六氟磷酸鹽)的一些IL是非常有反應性的，這可能使在鐵和非鐵的接觸中的摩擦腐蝕的風險增加。
[0005]具有BF4陰離子的咪唑鎗和其他IL:一個文獻調查顯示在過去十年期間在各種鐵和非鐵的摩擦學接觸中成功採用的IL潤滑劑中的大多數是以基於硼的陰離子(四氟硼酸根[BF4D為基礎[葉承峰(Ye，C.)、劉維民(Liu，W.)、陳雲霞(Chen, Y.)、餘來貴(YuL.):室溫離子液體:一種新穎的通用潤滑劑(Room-temperature ionic liquids:a novelversatile lubricant),化學通訊(Chem.Commun), 2244-2245 (2001);劉維民(Liu, W.)、葉承峰(Ye, C.)、宮，Q.(Gong, Q.)、王海忠(Wang, H.)、王，P.(Wang, P.):作為潤滑劑的室溫離子液體的摩擦學性能(Tribological performance of room-temperature ionicliquids as lubricant),摩擦學快報(Tribal.Lett), 13 (2002) 81-85 ；陳雲 ft (Chen, Y.X.)、葉承峰(Ye，C.F.)、王海忠(Wang, H.Z.)、劉維民(Liu，W.Μ.): 一種作為潤滑劑用於鋼/招接觸的離子液體的摩擦學性能(Tribological performanc of an ionic liquidas a lubricant for steel/aluminium contacts),合成潤滑劑期幹丨J (J.Synth.Lubri)，20 (2003) 217-225 ;吉梅內斯.A.E.(Jimenez, A.E.)、貝穆德斯.M.D.(Bermudez, Μ.D.)、伊格萊夏斯.Ρ.(Iglesias,P.)、卡裡翁 *F.J (Carrion，F.J)、馬丁內斯-尼古拉斯.G.(Martinez-Nicolas, G.): 1-N-烷基_3_甲基咪唑鎗離子液體作為鋼鋁接角蟲中的純潤滑劑和潤滑劑組分(l-N-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids asneat lubricants and lubricant components in steel aluminum contacts),磨損(Wear) 260(2006)766-782 ;餘，G.(Yu，G.)、周峰(Zhou, F.)、劉維民(Liu, W.)、梁永民(Liang, Y.)、顏，S.(Yan, S.):功能性離子液體的製備以及它們的超薄膜的摩擦學調查研究(Preparation of functional ionic liquids and tribological investigation oftheir ultra-thin films),磨損 260 (2006) 1076-1080]。
[0006]Zhang等人已經報告了具有BF4_陰離子的腈官能化的IL在鋼-鋼和鋼-鋁接觸中比具有NTf2_和N(CN)2_陰離子的IL具有好很多的摩擦學性能[張慶華(Q.Zhang)、李作鵬(Z.Li)、張娟(J.Zhang)、張世國(S.Zhang)、祝來英(L.Zhu)、楊靜(J.Yang)、張曉萍(X.Zhang)、鄧友全(Y.Q.Deng),腈官能化的離子液體的物理化學特性(Physicochemicalproperties of nitrile-functionalized ionic liquids),物理化學期幹丨JB(J.Phys.Chem.B),2007, 111, 2864-2872]。已經表明該BF4_陰離子具有優良的摩擦學性能，但遺憾的是沒有描述詳細的機理。
[0007]使用迷你牽引機(MTM)在滾動-滑動的鋼-鋼接觸中對基於BF4_和PF6_陰離子的咪唑鎗IL的膜形成特性進行比較顯示出，BF4_陰離子產生更厚的摩擦膜並且與PF6- ( μ =0.03)相比提供更低的摩擦(μ =0.01)[阿羅拉.H (H.Arora),卡恩.Ρ.Μ (P.Μ.Cann.)，烷基咪唑鎗四氟硼酸鹽和烷基咪唑鎗六氟磷酸鹽離子液體的潤滑劑膜形成特性(Lubricant film formation properties of alkyl imidazoliumtetraf luoroborate an.d hexaf luorophosphate ionic liquids),摩擦學雜誌(Trib0.1nt)43(2010) 1908-1916]。鈦-鋼接觸中的相同IL家族已經示出基於BF4_陰離子的IL在超過室溫時失效，而基於BF4-陰離子的IL在高達200°C下表現更好[吉梅內斯.A.E.(A.E.Jimenez)、貝穆德斯.M.D.(M, D.Bermudez),作為鈦-鋼接觸的潤滑劑的離子液體，第2部分:在高溫下的摩擦、磨損以及表面相互作用(1nic liquids as lubricants oftitanium-steel contact, part2: friction, wear and surface interactions at hightemperature)，摩擦學快報，37 (2010) 431-443]。在鋼-鋁接觸中，具有BF4_陰離子的磷鎗IL顯示出比基於PF6-陰離子的常規咪唑鎗IL更優的摩擦學特性，這些摩擦學特性包括減少摩擦、抗磨損以及載荷能力[劉曉燕(X.Liu)、周峰(F.Zhou)、梁永民(Y.Liang)、劉維民(W.Liu)，用於鋁在鋼上的系統的基於磷鎗的離子液體的摩擦學性能以及對潤滑機理的觀點(Tribological performance of phosphonium based ionic liquidsfor an aluminum-on-steel system and opinions on lubrication mechanism),磨損261 (2006) 1174-1179]。類似地，與咪唑鎗PF6_和常規的高溫潤滑劑(如X-1P和全氟聚醚PFPE)相比，具有BF4_陰離子的磷鎗IL在鋼-鋼接觸中在20°C和100°C下展現出優良的摩擦學性能[翁立軍(L.Weng)、劉曉燕(X.Liu)、梁永民(Y.Liang)、薛群基(Q.Xue)，基於四烷基磷鎗的離子液體作為潤滑劑對鋼在鋼上的系統的摩擦學性能的作用(Effect oftetraalkyphosphonium based ionic liquids as lubricants on the tribologicalperformance of a steel-on-steel system)，摩擦學快報，26 (2007) 11-17]。
[0008]然而，[BFJ—陰離子對水分的敏感性使在摩擦學和其他工業應用中不希望此類IL0在過去的幾年期間，研究者們已經努力去設計併合成具有改進性能的水解穩定的無滷素的基於硼的IL。
[0009]具有滷化的陰離子的吡咯烷鑰IL:具有[BFJ—陰離子的吡咯烷鑰IL的潤滑特性還尚未報告。然而，具有其他的滷化陰離子的吡咯烷鑰IL在文獻中被報告為用於各種摩擦學應用的優良潤滑劑和潤滑劑組分。近來，具有滷化的陰離子的吡咯烷鑰IL在微電子機械系統(MEMS)中已經顯示出優良的潤滑性能[J.J.Nainaparampi1、伊彭.K.C.(K.C.Eapen)λ 桑德斯.J.H.(J.H.Sanders)、A.A.Voevodin,滑動 MEMS 接觸的離子液體潤滑:AFM液體電池的 比較和設備水平測試(1nic-Liquid Lubrication of Sliding MEMSContacts:Comparison of AFM Liquid Cell and Device-Level Tests)，微電子機械系統期刊(J.Microelectromechanical Systems) 16(2007)836-843]。
[0010]1-丁基-1-甲基吡咯烷鑰三(五氟乙基)三氟磷酸鹽正如所知在非鐵塗層界面(如TiN、CrN以及DLC)中擁有有前景的潤滑特性[岡薩雷斯.R.(R.Gonzalez)、貝特斯.A.H.(A.H.Battez)、布蘭科.D.(D.Blanco)、維斯卡.J.L (J.L Viesca)、費爾南德斯(Fernandez)-網薩雷斯.Α.(A.Femandez-Gonzalez)，使用1-丁基-1-甲基卩比略焼鐵三(五氟乙基)三氟磷酸鹽對TiN、CrN以及DLC PVD塗層的潤滑(Lubrication of TiNj CrNand DLC PVD costings with 1-Butyl-1-Methylpyrrolidinium tris(pentafluoroethyl)trif luorophosphate)，摩擦學快報，40 (2010) 269-277]。
[0011]具有滷化的陰離子的膽鹼鹽(Cholinium) IL:膽鹼是以磷脂醯基膽鹼(脂質體)的形式存在的生物分子，它是滑液表面活性磷脂的一種主要成分，這些滑液表面活性磷脂是人類用於軟骨潤滑劑的天然添加劑[G.Verberne、、施洛德.A.(A.Schroeder)、霍爾?白林.G.(G.Halperin)、貝瑞恩霍斯.Y.(Y.Barenholz)Λ 伊遜.1.(1.Etsion),脂質體作為潛在的生物潤滑劑組分用於減少人類滑膜關節中的磨損(Liposomes as potentialbiolubricant components for wear reduction in human synovial joints)，磨損268(2010) 1037-1042]。這些分子廣泛地用於有效的生物潤滑劑中以用於減少人類滑膜關節中的摩擦和磨損[斯萬.S.(S.Sivan)、施洛德.A.(A.Schroeder)、G.Verberne、默克和.Υ.(Y.Merkher)、迪米尼斯蓋 *D.(D.Diminsky)、帕瑞夫.Α.(A.Priev)、瑪羅斯達斯.Α.(A.Maroudas)、霍爾?白林 *G.(G.Halperin)、尼特贊.?.(D.Nitzan)、伊遜.Ι.(1.Etsion)、貝瑞恩霍斯.Υ.(Y.Barenholz)，脂質體充當有效的生物潤滑劑用於減少人類滑膜關節中的摩擦(Liposomes act as effective biolubricants for friction reduction in humansynovial joints)，朗格繆爾(Langmuir) 26 (2010) 1107-1116]。
[0012]膽鹼鹽IL(氯化膽鹼)近來已經顯示出在鋼-鋼接觸中可比得上完全配製的發動機油(SAE5W30等級)的優良的減少摩擦性能[勞斯《S.D.A.(S.D.A.Lawes)、漢斯沃爾斯《S.V.(S.V.Hainsworth)、布萊克.Ρ.(P.Blake)、瑞得.Κ.S.(K.S.Ryder)、阿爾伯特.Α.P.(A.P.Abbott)，通過氯化膽鹼離子液體對鋼/鋼接觸進行的潤滑(Lubrication of steel/steel contacts by choline chloride ionic liquids)，摩擦學快報，37 (2010) 103-110] ?這些IL被認為是綠色潤滑劑並且已知具有優良的腐蝕抑制特性[加布勒.α (C.Gabler),託馬斯替克 *C.(C.Tomastik)、布倫內羅.J.(J.Brenner)、披斯羅瓦 *L.(L.Pisarova)、多爾.N.(N.Doerr)、奧麥爾.G.(G.Allmaier)，通過 SEM-EDX、XPS 以及 ICP-0ES 評價基於銨的離子液體的腐蝕特性(Corrosion properties of ammonium based ionic liquidsevaluated by SEM-EDX, XPS and ICP-OES)，綠色化學(Green Chem)，13 (2011) 2869-2877]。
[0013]US2009/0163394披露了多種離子液體，例如甲基-正丁基雙(二乙基氨基)磷鎗雙(草酸)硼酸鹽。該專利簡要地提到潤滑油作為離子液體的一般應用。所披露的這些化合物的一個缺點是:在描述的基於磷鎗的離子液體的陽離子中的直接P-N鍵對水解是敏感的，這在包括大多數商用潤滑劑不可避免地存在痕量的水的許多重要應用中是關鍵的。具有P-N鍵的化合物對水解是非常敏感的並且可以水解產生反應性物質。因此，在一種潤滑劑中存在痕量的水的情況下，具有一個和多個P-N化學鍵的磷鎗陽離子將易於水解。與水接觸而放置的潤滑劑的穩定性是一個非常重要的技術特徵。
[0014]在摩擦學應用中最廣泛研究的離子液體通常含有四氟硼酸根(BF4-)陰離子和六氟磷酸根(PF6_)陰離子。原因很可能是硼原子和磷原子兩者在高壓和高溫下在這些界面中均具有優良的摩擦學特性。然而，BF4-和PF6-陰離子具有高極性並且在該系統中吸收水。這些陰離子對水分是非常敏感的，並且除了其他產物以外可以水解產生氟化氫。這些產物通過各種摩擦化學反應而引起腐蝕，這可能損害該機械系統中的襯底。另外，含有滷素的IL可能使毒性和腐蝕性的滷化氫釋放到周圍環境之中。
[0015]已知用於潤滑目的的離子液體的一個主要缺點是:例如從環保角度來看，這些滷素使它們成為不希望的。此外，腐蝕可能是針對一些目前使用的離子液體、具體地說針對親水性離子液體的一個問題。
[0016]因此，極其希望開發出新的疏水性的和含有無滷素陰離子的IL。

【發明內容】

[0017]本發明的一個目的是排除現有技術中的至少一些缺點並且提供一種改進的潤滑劑組分以及包含該組分的一種潤滑劑。
[0018]在第一方面中，提供了一種潤滑劑組分，其特徵在於該潤滑劑組分包含:a)選自下組的至少一種陰離子，該組由以下各項組成:扁桃酸硼酸根陰離子、水楊酸硼酸根陰離子、草酸硼酸根陰離子、丙二酸硼酸根陰離子、琥珀酸硼酸根陰離子、戊二酸硼酸根陰離子以及己二酸硼酸根陰離子，以及b)選自下組的至少一種陽離子，該組由以下各項組成:四烷基磷鎗陽離子、膽鹼陽離子、咪唑鎗陽離子以及吡咯烷鎗陽離子，其中所述至少一種陽離子具有帶通式CnH2n+1的至少一個烷基取代基，其中I < η < 80。
[0019]在一個實施例中，I彡η彡60。
[0020]在一個實施例中，該陰離子選自下組，該組由以下各項組成:雙(扁桃酸)硼酸根陰離子、雙(水楊酸)硼酸根陰離子、以及雙(丙二酸)硼酸根陰離子，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
[0021]在一個實施例中，該陰離子是雙(草酸)硼酸根，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
[0022]在一個實施例中，該陰離子是雙(琥珀酸)硼酸根陰離子，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
[0023]在一個實施例中，該陰離子選自下組，該組由雙(戊二酸)硼酸根陰離子和雙(己二酸)硼酸根陰離子組成，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
[0024]在一個實施例中，僅有的陽離子是具有通式PR』 R3+的四烷基磷鎗，其中R』和R是
Crftn+l。
[0025]在一個實施例中，R』選自下組，該組由C8H1JP C14H29組成，並且其中R選自下組，該組由C4H9和C6H13組成。
[0026]在一個實施例中，該潤滑劑組分包含選自下組的至少一項，該組由以下各項組成:三丁基辛基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三丁基辛基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(琥珀酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(琥珀酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(戊二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(戊二酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(己二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(己二酸)硼酸鹽、膽鹼雙(水楊酸)硼酸鹽、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (扁桃酸)硼酸鹽、1，2-二甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (扁桃酸)硼酸鹽、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (水楊酸)硼酸鹽、以及1,2-二甲基咪唑-三甲基胺-BH2雙(水楊酸)硼酸鹽。
[0027]在一個實施例中，該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽。
[0028]在一個實施例中，`該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽。
[0029]在一個實施例中，該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽。
[0030]在一個實施例中，該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽。
[0031]在第二方面中，提供了一種潤滑劑，該潤滑劑包含0.05wt%至100wt%的在此所描述的該潤滑劑組分。該潤滑劑組分既可以以純的形式使用又可以作為其他潤滑劑的一種添加劑使用。如果該潤滑劑組分以純的形式使用，那麼該潤滑劑組分本身是唯一的潤滑劑。
[0032]在一個實施例中，該潤滑劑包含0.05wt%至20wt%的如在此所描述的該潤滑劑組分。在一個實施例中，該潤滑劑包含0.lwt%至5wt%的該潤滑劑組分。在一個實施例中，該潤滑劑包含0.5wt%至5wt%的該潤滑劑組分。
[0033]在第三方面中，提供了如在此所描述的該潤滑劑組分用於選自減少磨損和減少摩擦的至少一種的用途。
[0034]在第四方面中，提供了一種用於減少摩擦的方法，該方法包括使用具有如在此所描述的該潤滑劑組分的一種潤滑劑。
[0035]還提供了一種用於減少磨損的方法，該方法包括使用具有如在此所描述的該潤滑劑組分的一種潤滑劑。
[0036]本發明的優點包括用更疏水性的和無滷素的陰離子替代BF4_、PF6-以及含有滷素的離子將避免腐蝕和毒性。[0037]具有這些新穎的無滷素的基於硼的陰離子的無滷素的基於硼的離子液體(=hf-BIL)使一種潤滑劑成為水解穩定的。這將幫助避免在機器的使用過程中在該潤滑劑中形成氫氟酸(HF)。HF由在IL中最常使用的陰離子(BF4_)和(PF6_)產生。從離子液體中形成HF是此類潤滑劑的主要限制之一，因為HF對金屬是高度腐蝕性的。根據本發明的新穎hf-BIL不具有此類限制。
[0038]基於對具有咪唑鎗、吡咯烷鎗和膽鹼鹽(作為陽離子)以及基於滷素的陰離子的離子液體進行的摩擦學研究，我們認為根據本發明的離子液體(即具有四烷基磷鎗、咪唑鎗、吡咯烷鎗和膽鹼鹽(作為陽離子)以及無滷素的原硼酸根陰離子的離子液體)除了它們作為無直素的優點之外還將具有良好的摩擦學性能。這些無滷素的原硼酸根陰離子的一些實例是雙(扁桃酸)硼酸根、雙(水楊酸)硼酸根、雙(草酸)硼酸根、雙(丙二酸)硼酸根、雙(琥珀酸)硼酸根、雙(戊二酸)硼酸根以及雙(己二酸)硼酸根。已經證明了基於原硼酸根的四烷基磷鎗離子液體用於鋼-鋁接觸的出色抗磨損和減少摩擦的效果，並且關於這些技術效果的「關鍵」作用是IL中的原硼酸根陰離子作為潤滑劑。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]將參考附圖在以下更詳細地描述本發明，在這些附圖中:
[0040]圖1示出新穎的無滷素的基於硼的離子液體hf-BIL的DSC熱分析圖。
[0041]圖2示出新穎的無滷素的基於硼的離子液體(hf-BIL)的密度作為溫度的函數。
[0042]圖3示出選擇的hf-BIL的粘度作為溫度的函數的阿侖尼烏斯曲線圖。
[0043]圖4示出與15W-50發動機油相比，100Cr6鋼抵靠著由hf-BIL潤滑的AA2024鋁在40N負荷下的磨損深度。
.[0044]圖5示出與15W-50發動機油相比，100Cr6鋼抵靠著由hf-BIL潤滑的AA2024鋁在40N負荷下的摩擦係數。
[0045]圖6示出與15W-50發動機油相比，100Cr6鋼抵靠著由hf-BIL潤滑的AA2024鋁在20N負荷下的摩擦係數曲線。
[0046]圖7示出與15W-50發動機油相比，100Cr6鋼抵靠著由hf-BIL潤滑的AA2024鋁在40N負荷下的摩擦係數曲線。
【具體實施方式】
[0047]關於四烷基磷鎗陽離子的R、R』 =CnH2n+1中的n，應當指出具有較短(直鏈的和支鏈的兩者)烷基鏈的硼酸鹽是在油中(具體地說，與礦物油)不太混溶的，而較長鏈烷基(直鏈的和支鏈的兩者)具有較高的與礦物油的可混溶性。因此，烷基長度(η)的增加預計會產生更均質的潤滑劑。然而，R和R』的長度應當針對每種確切類型的油和用於該潤滑劑的最優溫度間隔來優化，因為太長的烷基鏈將導致添加劑在潤滑劑中的流動性更低並且因此導致危害該添加劑的抗磨損和減少摩擦兩者的效率。因此，在沒有負面影響根據本發明的化合物的性能的情況下，η是至少I並且可以是高達約80。
[0048]為了與如今的發動機油(如分別具有40個和60個碳原子的碳鏈長度的Ρ0Α40和Ρ0Α60 (挪威國家石油公司(Statoil)))很好地可混溶，η的值應當分別不小於40和60。因此，在一個實施例中，η<60。極限η <80通過具有甚至更長的烷基鏈(據推測高達至少n=80)的車用機油的將來可能的產物而促成。
[0049]熟練的技術人員可以根據本說明制定常規的優化實驗，並且確定四烷基磷鎗、咪唑鎗和吡咯烷鎗陽離子中的這些烷基的η的適合值以及支鏈或/和非支鏈的特徵。
[0050]設想使用這些潤滑劑組分用於在多個不同的材料(金屬和非金屬兩者)上減少摩擦和減少磨損。非金屬的實例包括但不限於具有/不具有DLC (金剛石樣塗層)或/和基於石墨烯的塗層的陶瓷。金屬的實例包括但不限於具有/不具有DLC (金剛石樣塗層)或/和基於石墨烯的塗層的合金、鋼、以及鋁。
[0051]遵照一個改進的科學試驗計劃合成並純化了新的hf-BIL家族，並且進行了這些hf-BIL的摩擦學特性和物理化學特性(包括熱行為、密度以及粘度)的詳細研究。這些摩擦學特性是在一種旋轉的針在盤上摩擦測試中用100Cr6鋼球在一個AA2024鋁盤上來研究。
[0052]與完全配製的發動機油相比，來自此新穎類別的hf-BIL的所測試的所有化合物均具有出色的抗磨損以及摩擦性能。
[0053]用於根據本發明的無滷素的基於硼的離子液體的合成方案在以下示出:
[0054]方案1:合成基於雙(扁桃酸)硼酸根的hf-BIL
[0055]
【權利要求】
1.一種潤滑劑組分，其特徵在於，該潤滑劑組分包含: a)選自下組的至少一種陰離子，該組由以下各項組成:扁桃酸硼酸根陰離子、水楊酸硼酸根陰離子、草酸草酸硼酸根陰離子、丙二酸硼酸根陰離子、琥珀酸硼酸根陰離子、戊二酸硼酸根陰離子以及己二酸硼酸根陰離子，以及 b)選自下組的至少一種陽離子，該組由以下各項組成:四烷基磷鎗陽離子、膽鹼陽離子、咪唑鎗陽離子以及吡咯烷鎗陽離子，其中所述至少一種陽離子具有帶通式CnH2n+1的至少一個烷基取代基，其中I < η < 80。
2.根據權利要求1所述的潤滑劑組分，其中I< η < 60。
3.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該陰離子選自下組，該組由以下各項組成:雙(扁桃酸)硼酸根陰離子、雙(水楊酸)硼酸根陰離子、以及雙(丙二酸)硼酸根陰離子，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
4.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該陰離子是雙(草酸)硼酸根，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
5.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該陰離子是一種雙(琥珀酸)硼酸根陰離子，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
6.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該陰離子選自下組，該組由一種雙(戊二酸)硼酸根陰離子和一種雙(己二酸)硼酸根陰離子組成，並且其中該陽離子是一種四烷基磷鎗陽離子。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的潤滑劑組分，其中該僅有的陽離子是具有通式PR』 R3+的四烷基磷鎗，其中R』和R是CnH2n+1。
8.根據權利要求7所述的潤滑劑組分，其中R』選自由C8H17和C14H29組成的組，並且其中R選自由C4H9和C6H13組成的組。
9.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該潤滑劑組分包含選自下組的至少一項，該組由以下各項組成:三丁基辛基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、三丁基辛基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(琥珀酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(琥珀酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(戊二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(戊二酸)硼酸鹽、三丁基十四烷基磷鎗雙(己二酸)硼酸鹽、三己基十四烷基磷鎗雙(己二酸)硼酸鹽、膽鹼雙(水楊酸)硼酸鹽、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鐵雙(扁桃酸)硼酸鹽、1-乙基-2，3- 二甲基咪唑鎗雙(水楊酸)硼酸鹽、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2雙(扁桃酸)硼酸鹽、I, 2- 二甲基咪唑-三甲基胺-BH2雙(扁桃酸)硼酸鹽、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2雙(水楊酸)硼酸鹽、以及1，2- 二甲基咪唑-三甲基胺-BH2雙(水楊酸)硼酸鹽。
10.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(扁桃酸)硼酸鹽。
11.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(水楊酸)硼酸鹽。
12.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(草酸)硼酸鹽。
13.根據權利要求1至2中任一項所述的潤滑劑組分，其中該潤滑劑組分包含三己基十四烷基磷鎗雙(丙二酸)硼酸鹽。
14.一種潤滑劑，包含0.05被％至100wt%的根據權利要求1至13中任一項所述的潤滑劑組分。
15.根據權利要求14所述的潤滑劑，其中該潤滑劑包含0.05wt%至20wt%的根據權利要求I至13中任一項所述的潤滑劑組分。
16.根據權利要求14所述的潤滑劑，其中該潤滑劑包含0.lwt%至5wt%的根據權利要求I至13中任一項所述的潤滑劑組分。
17.根據權利要求14所述的潤滑劑，其中該潤滑劑包含0.5wt%至5wt%的根據權利要求I至13中任一項所述的潤滑劑組分。
18.根據權利要求1至13中任一項所述的潤滑劑組分用於選自減少磨損和減少摩擦中的至少一項的用途。
19.用於減少摩擦的方法，該方法包括使用具有根據權利要求1至13中任一項所述的潤滑劑組分的一種潤滑劑。
20.用於減少磨損的方法，該方法包括使用具有根據權利要求1至13中任一項所述的潤滑劑組分的一種潤滑劑。`
【文檔編號】C10M125/26GK103429719SQ201280013915
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月22日 優先權日:2011年3月22日
【發明者】奧列格·N·安祖肯, 費斯·烏拉·沙赫, 謝爾蓋·葛拉瓦茨基 申請人:奧列格·N·安祖肯, 費斯·烏拉·沙赫, 謝爾蓋·葛拉瓦茨基