CN102504914A - 一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于润滑油添加剂技术领域，具体涉及一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法。本发明的离子液稀土配合物可以改善单纯离子液体添加剂的腐蚀性能和离子液的溶解性，是一种具有良好润滑性能、抗腐蚀性能、油溶性和良好减摩抗磨性能，适合特殊条件的润滑油添加剂，对稀土化合物的合成及其离子液体作为润滑油添加剂具有重要意义。

Description

一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法
技术领域
本发明属于润滑油添加剂技术领域，具体涉及一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法。
背景技术
离子液体是在室温或近于室温下呈液态的完全由阴离子和阳离子组成的有机融盐，被广泛地应用在催化、有机合成、分离分析、电化学、材料科学、高分子科学和生命科学等领域。由于离子液体具有的极低的挥发性、高的热稳定性、不可燃、熔点低等一些特殊的性质，使得离子液体很有希望成为新一代高性能的液体润滑剂，在高温、高真空环境下的特殊机械的润滑中得到应用，并根据不同的工况和条件作为润滑油或者添加剂使用，成为摩擦学研究的热点。但是离子液体作为润滑油或者添加剂的腐蚀性对于其应用也具有很大的影响，引起了研究者的关注，尽管离子液作为添加剂其腐蚀性影响较小，但在某些情况下也会造成很大的损失和严重后果，如果直接作为润滑油时这种影响更大，离子液体在水的存在下容易水解生成对摩擦副产生腐蚀的物质，这种金属基底的腐蚀成为离子液体润滑材料走向实际应用的障碍，因此离子液体的腐蚀性、毒性等方面还有待进一步的根据离子液体的可设计性等特点而加以改善。
稀土配合物在摩擦学领域显示了诱人的应用前景，对稀土类润滑添加剂的研究也日益引起摩擦学研究者的兴趣。
离子液体稀土配合物已经在分离、萃取和催化等方面有应用研究，但在摩擦学上还一直未见报道。离子液体稀土配合物具有很低挥发性和饱和蒸气压、优良的高低温性能和润滑性能，并可能适合于苛刻空间润滑环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法，由该方法制备的离子液稀土配合物添加剂有较好的低挥发性能、良好的热稳定性并具有优良的抗腐蚀性能和一定减摩抗磨性能，能完全溶解于聚乙二醇基础油中，提高基础油的极压抗磨性能。
本发明的目的还在于提供含离子液稀土配合物添加剂的润滑油制备方法。
一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法，按照如下步骤进行：
(1)将经过干燥处理的阳离子化合物与卤代醇在60～120℃下加热搅拌回流12～36小时，向反应溶液中加入乙醚或水洗涤，重复3～6次，有机相在60～120℃下减压蒸馏1～6小时，然后在80～120℃下真空干燥15～24小时；
(2)将步骤(1)的产物置于锥形瓶中，将阴离子化合物溶于丙酮中，滴入锥形瓶，在室温下搅拌12～36小时，将白色蜡状物质过滤，用丙酮洗涤，洗涤液用无水硫酸镁干燥，蒸除丙酮，得淡黄色溶液；
(3)将步骤(2)的淡黄色溶液静置出现白色晶体，加入二氯甲烷，经中性氧化铝柱除去溶解在离子液体中的氯化钠，最后蒸馏除去溶剂，并在60～120℃下真空干燥8～16小时，得离子液体；
(4)将离子液体于三口圆底烧瓶中，氮气保护下用经过无水化干燥处理的N，N-二甲基甲酰胺溶解，再加入过量的金属钠反应完全，将稀土氯化物置于锥形瓶中，再将反应完的清液倒入，在氮气保护下用冷凝管封存，于60～120℃下反应24～72小时，离心分离除去氯化钠，上层清液转移到单口瓶中，用乙醚洗涤，真空干燥，封口保存，得到离子液稀土配合物添加剂。
所述阳离子化合物为烷基咪唑、N-烷基噻唑或烷基吡啶；所述阴离子化合物为四氟硼酸根、六氟磷酸根或二(三氟甲基磺酰)胺盐。
所述稀土氯化物为镧、钐、镨、铕、钆的氯化物中的一种或一种以上的混合物，并且经无水化干燥处理。
含离子液稀土配合物添加剂的润滑油制备方法，取1.5～45份离子液稀土配合物添加剂于圆底烧瓶中，再称取基础油100份，然后在30～40℃的温水中振荡超声20～30分钟，搅拌1-2小时得黄色溶液，即为离子液稀土配合物润滑油。
本发明的有益效果：本发明的离子液稀土配合物与聚乙二醇基础油有良好的相容性，润滑油具有优异的抗腐蚀性能、承载能力、高低温性能、极压抗磨性能，适用于某些苛峻条件下空间机械的润滑。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)离子液体的合成：50ml1-甲基咪唑与126.5ml用P2O5处理过的2-氯乙醇在80℃下加热搅拌回流24小时，向反应溶液中加入50ml乙醚洗涤，重复三次，有机相在80℃下减压蒸馏2小时，然后在80℃下真空干燥18小时，得产物[C2OHmim]Cl。称取[C2OHmim]Cl 25.00g(0.15mol)于锥形瓶中，将19.00g NaBF4置于150ml丙酮中，滴加，出现白色浑浊，在室温下搅拌24小时，将白色蜡状物质过滤，用丙酮洗涤，洗涤液用无水硫酸镁干燥，蒸除丙酮，得淡黄色溶液，静置出现白色晶体，加入二氯甲烷后，经中性氧化铝柱除去溶解在离子液体中的氯化钠，最后蒸馏除去溶剂，并在100℃下真空干燥12小时，得[C2OHmim]BF4离子液体。
(2)离子液体合镧稀土配合物的合成：称取(1)中的离子液体3.6g于三口圆底烧瓶中，氮气保护下加入干燥的N，N-二甲基甲酰胺溶解，再加入0.65g金属钠，在氮气保护下室温搅拌反应至钠表面无气泡生成。将经过处理的不含结晶水的LaCl31.23g置于锥形瓶中，将反应完的清液倒入，在氮气保护下，用冷凝管封存，于92℃下反应48小时，离心分离除去氯化钠，上层清液转移到单口瓶中，用乙醚洗涤，真空干燥，封口保存，即得到离子液体合镧稀土配合物。
(3)取2份离子液稀土配合物于圆底烧瓶中，再称取基础油100份。然后在30～40℃的温水中振荡超声20～30分钟，搅拌4～8小时得黄色溶液，即为离子液稀土配合物润滑油。
其余包含钐、铕、钆的离子液稀土配合物润滑油制备流程同上。
制备的离子液稀土配合物润滑油名称简称为离子液镧、离子液钐、离子液铕和离子液钆。
实施例2
对实施例1所得溶有本发明的添加剂的聚乙二醇润滑油，分别进行电化学腐蚀实验和SRV试验结果如下：
(1)电化学腐蚀试验
在含有三电极体系的电解槽中，用CHI660B电化学工作站(上海辰华仪器公司)进行检测，其中，工作电极是铜片(99.90％Cu，0.10％其它)，辅助电极为铂电极，参比电极是Ag/AgCl/PEG电极。在实验之前，铜片依次用1000#、2000#的砂纸和0.5μm的氧化铝粉打磨，然后分别用丙酮和乙醇超声清洗，氮气吹干。Tafel曲线被电化学工作站自动记录，扫描范围从-1到1V，扫速为5mVs-1。
表1基础油、离子液和离子液稀土配合物润滑油申化学腐蚀实验数据
Figure BDA0000110497690000041
表1数据表明在电化学腐蚀试验中本发明的离子液稀土配合物添加剂能明显改善单纯的离子液体添加剂的腐蚀性能。
(2)SRV试验
采用德国optimol油脂公司生产的SRV-I微振动摩擦磨损试验机。载荷为150N，振幅1mm，实验频率在10-30Hz之间。实验的上试球选用AISI 52100钢，直径10mm，下试样选用淬火的经表面处理的GCr15钢，直径24mm、厚度7.9mm。下试样的处理步骤如下：先将GCr15钢淬火，粗糙度不高于0.05μm(Ra)，硬度为620～650HV。时间为30分钟。结果如表2所示。
表2钢样分别在溶有本发明的添加剂的PEG与纯PEG润滑下的平均摩擦系数对比
Figure BDA0000110497690000051
表2数据表明在SRV试验中本发明的离子液稀土配合物添加剂能明显改善聚乙二醇(PEG)的减摩性能。
表3钢样分别在溶有本发明的添加剂的PEG与纯PEG润滑下的磨损率对比
Figure BDA0000110497690000052
表3数据表明在SRV试验中本发明的离子液稀土配合物添加剂能明显改善聚乙二醇(PEG)的抗磨性能。

Claims (4)

1.一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
(1)将经过干燥处理的阳离子化合物与卤代醇在60～120℃下加热搅拌回流12～36小时，向反应溶液中加入乙醚或水洗涤，重复3～6次，有机相在60～120℃下减压蒸馏1～6小时，然后在80～120℃下真空干燥15～24小时；
(2)将步骤(1)的产物置于锥形瓶中，将阴离子化合物溶于丙酮中，滴入锥形瓶，在室温下搅拌12～36小时，将白色蜡状物质过滤，用丙酮洗涤，洗涤液用无水硫酸镁干燥，蒸除丙酮，得淡黄色溶液；
(3)将步骤(2)的淡黄色溶液静置出现白色晶体，加入二氯甲烷，经中性氧化铝柱除去溶解在离子液体中的氯化钠，最后蒸馏除去溶剂，并在60～120℃下真空干燥8～16小时，得离子液体；
(4)将离子液体于三口圆底烧瓶中，氮气保护下用经过无水化干燥处理的N，N-二甲基甲酰胺溶解，再加入过量的金属钠反应完全，将稀土氯化物置于锥形瓶中，再将反应完的清液倒入，在氮气保护下用冷凝管封存，于60～120℃下反应24～72小时，离心分离除去氯化钠，上层清液转移到单口瓶中，用乙醚洗涤，真空干燥，封口保存，得到离子液稀土配合物添加剂。
2.根据权利要求1所述一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法，其特征在于，所述阳离子化合物为烷基咪唑、N-烷基噻唑或烷基吡啶；所述阴离子化合物为四氟硼酸根、六氟磷酸根或二(三氟甲基磺酰)胺盐。
3.根据权利要求1所述一种离子液稀土配合物添加剂的制备方法，其特征在于，所述稀土氯化物为镧、钐、镨、铕、钆的氯化物中的一种或一种以上的混合物，并且经无水化干燥处理。
4.一种含权利要求1所述离子液稀土配合物添加剂的润滑油制备方法，其特征在于，取1.5～45份离子液稀土配合物添加剂于圆底烧瓶中，再称取基础油100份，然后在30～40℃的温水中振荡超声20～30分钟，搅拌1-2小时得黄色溶液，即为离子液稀土配合物润滑油。
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