CN104419498A - 一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂；摩擦改进剂分子为直链高分子，包含下式结构；其中，R1是苯基或环己烷基，R2是甲基或氢原子，m是0到100的整数，以及n是0到100的整数，P1和P2是独立存在的含有氮、氧、硫、磷、氟、硼或氯杂原子的极性基团；与传统的一端带有极性基团，另一端为非极性烃类的摩擦改进剂分子相比，其长链的功能化极性两端分别与摩擦副表面的金属配位，同时长链使摩擦副的两个金属表面完全隔开，防止两摩擦表面的直接接触，实现无磨损摩擦，可为润滑油提供极佳的抗磨损性能。或者

Description

一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂
技术领域
本发明涉及一种润滑油添加剂，特别是一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂。
背景技术
通常，有机摩擦改进剂是一种表面活性剂，分子的一端带有极性基团，另一端为非极性的烃类基团。摩擦改进剂能在摩擦表面上形成定向吸附膜，从而改善摩擦副的润滑状况，有效地减少机械的摩擦磨损，达到降低能耗和提高燃油经济性的作用。摩擦改进剂的极性基团决定摩擦改进剂与表面的结合强度，一般为含有氮、氧、硫、磷、硼等杂原子的化合物。
中国专利CN102725385A和美国专利US20120283158A1公开了一种含有一个或多个酰胺官能团的摩擦改进剂：
其中，X为氧原子或硫原子，R1和R2是独立存在的氢或烃基。该摩擦改进剂的极性基团为酰胺或硫代酰胺，且与一起使用的官能流体如发动机油形成组合物，同时保持组合物的稳定性、澄清性和/或相容性。
中国专利CN101323810A和美国专利US20070293406A1公开了一种琥珀酰亚胺类摩擦改进剂：
其中，R3和R4可以是氢，但不同时为氢，且其中的R3和/或R4可独立地为直链或支链的含有1～34个碳原子的烃基，使得R3和R4的碳原子总数为约11～35。该摩擦改进剂的极性基团为琥珀酰亚胺，且与基础油和添加剂组合物组成一种具有改进耐久性和提高摩擦性能的动力传递液。
美国专利US20100210487A1公开了一种脂肪酸山梨醇酐酯类摩擦改进剂：
其中，n是6到28的整数。该摩擦改进剂的极性基团为脂肪酸山梨醇酐酯端，且具有长时间的减摩性能。
经检索，未见具有极性两端的高分子摩擦改进剂的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能实现无磨损摩擦的具有极性两端的高分子摩擦改进剂。
本发明的技术解决方案是：一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于所述的摩擦改进剂分子为直链高分子，包含下式结构：
或者
其中，R1是苯基或环己烷基，R2是甲基或氢原子，m是0到100的整数，以及n是0到100的整数，P1和P2是独立存在的含有氮、氧、硫、磷、氟、硼或氯杂原子的极性基团；
所述的摩擦改进剂长链的功能化极性两端分别与摩擦副表面的金属配位，同时长链使摩擦副的两个金属表面完全隔开。
作为P1和P2所示的基团，表示氨基、酯基、羧基、羟基、酰胺基、硼酸基、腈基、硫醇基或磷酸酯基含有杂原子的极性基团及它们的衍生物，或者是五元和六元杂环及它们的衍生物。其中，作为五元杂环的极性基团表示呋喃、噻吩、四唑、三唑、吡唑、吡唑烷、咪唑、唑烷、噻唑烷、吡咯烷、吡咯啉或吡咯环及它们的衍生物，作为六元杂环的极性基团表示吡啶、嘧啶、哌嗪、吡嗪、硫代吗啉、噻嗪、吗啉、噁嗪或哌啶环及它们的衍生物，但不限于上述基团。
本发明的特点是：与传统的一端带有极性基团，另一端为非极性烃类的摩擦改进剂分子相比，本发明制备的具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其长链的功能化极性两端分别与摩擦副表面的金属配位，同时长链使摩擦副的两个金属表面完全隔开，防止两摩擦表面的直接接触，实现无磨损摩擦，可为润滑油提供极佳的抗磨损性能。
具体实施方式
以下给出本发明典型具有极性两端的高分子摩擦改进剂的实施例，但不限于以下实施例中的原理、工艺方法和使用的原料等。
实施例1
第1步进行苯乙烯-异戊二烯共聚物的制备：在装有温度计的烧瓶中加入0.5mol苯乙烯，0.5mol异戊二烯，0.05molα-溴代异丁酸羟丁酯，40ml甲苯，0.05mol溴化亚铜CuBr，0.015mol五甲基二亚乙基三胺PMDETA，将体系抽真空通氮气，在60-65℃下搅拌反应8h。反应结束后，将聚合物通过氧化铝层析柱，以脱除聚合物中的催化剂。然后以甲醇为沉淀剂，将聚合物沉淀析出，真空干燥，所得苯乙烯-异戊二烯共聚物的结构如下：
第2步进行端羟基苯乙烯-异戊二烯共聚物的制备：将步骤1中合成的苯乙烯-异戊二烯共聚物溶解于二甲基亚砜DMSO，并加入30倍当量三乙胺和20倍当量乙醇胺，通氮气，在室温条件下搅拌反应48h；反应结束后，以甲醇为沉淀剂，将得到的端羟基苯乙烯-异戊二烯共聚物沉淀析出，真空干燥，所得端羟基苯乙烯-异戊二烯共聚物的结构如下：
第3步进行具有极性咪唑啉酮基两端的高分子摩擦改进剂的制备：将步骤2中合成的端羟基苯乙烯-异戊二烯共聚物溶解于二甲基亚砜DMSO和二甲基甲酰胺DMF的混合溶剂，两者之间按3:1混合配制，在搅拌的同时加入2倍当量2-咪唑啉酮-4-羧酸，然后加入1倍当量4-二甲胺基吡啶DMAP和0.2倍当量乙基二甲基胺丙基碳化二亚胺EDC，通氮气，在室温条件下搅拌反应24h；反应结束后，除去未反应的2-咪唑啉酮-4-羧酸和催化剂，真空干燥，所得具有极性咪唑啉酮基两端的高分子摩擦改进剂，具体结构如下：
实施例2
进行具有极性吡啶基两端的高分子摩擦改进剂的制备：按实施例1中的第3步操作，区别是使用相应量的异烟酸替代2-咪唑啉酮-4-羧酸，所得具有极性吡啶基两端的高分子摩擦改进剂的结构如下：
实施例3
进行具有极性噻唑基两端的高分子摩擦改进剂的制备：按实施例1中的第3步操作，区别是使用相应量的苯并噻唑-6-羧酸替代2-咪唑啉酮-4-羧酸，所得具有极性噻唑基两端的高分子摩擦改进剂的结构如下：
实施例4
进行具有极性磷酸酯两端的高分子摩擦改进剂的制备：将实施例1中第2步合成的端羟基苯乙烯-异戊二烯共聚物、1.1倍当量1,8-重氮-双环[5.4.0]-7-十一碳烯DBU和1倍当量4-二甲氨基吡啶DMAP溶解于四氢呋喃THF中，并搅拌冷却至0℃；将2倍当量二甲基溴代磷酸酯溶解于四氢呋喃THF中，并在搅拌冷却条件下滴加至上述溶液中，在室温条件下搅拌反应24h；反应结束后，将聚合物清洗干净，真空干燥，所得具有极性磷酸酯两端的高分子摩擦改进剂的结构如下：
通过低速摩擦试验机（LVFA）和原子力显微镜（AFM）的实验证明，本发明提供的具有极性两端的高分子摩擦改进剂可以与基础油及其它所需的润滑油添加剂组成润滑油组合物，显示出优良的减摩抗磨损润滑效果，并实现了无磨损摩擦。

Claims (5)

1.一种具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于：所述的摩擦改进剂分子为直链高分子，包含下式结构：
或者
其中，R1是苯基或环己烷基，R2是甲基或氢原子，m是0到100的整数，以及n是0到100的整数，P1和P2是独立存在的含有氮、氧、硫、磷、氟、硼或氯杂原子的极性基团。
2.根据权利要求1所述的具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于：所述的摩擦改进剂长链的功能化极性两端分别与摩擦副表面的金属配位，同时长链使摩擦副的两个金属表面完全隔开。
3.根据权利要求1所述的具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于：所述的P1和P2所示的极性基团，表示氨基、酯基、羧基、羟基、酰胺基、硼酸基、腈基、硫醇基或磷酸酯基含有杂原子的极性基团及它们的衍生物，或者是五元和六元杂环及它们的衍生物。
4.根据权利要求3所述的具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于：作为五元杂环的极性基团，表示呋喃、噻吩、四唑、三唑、吡唑、吡唑烷、咪唑、唑烷、噻唑烷、吡咯烷、吡咯啉或吡咯环及它们的衍生物。
5.根据权利要求3所述的具有极性两端的高分子摩擦改进剂，其特征在于：作为六元杂环的极性基团，表示吡啶、嘧啶、哌嗪、吡嗪、硫代吗啉、噻嗪、吗啉、噁嗪或哌啶环及它们的衍生物。
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