[发明专利]阴离子功能化的咪唑离子液体润滑油添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含有功能化阴离子的咪唑类离子液体，通过把氟、硫等腐蚀和污染的元素环状化，从而在摩擦过程中既能减少其分解，又能抗磨，还能根据具体情况来设计符合需要的优异的摩擦学性能的离子液体润滑油添加剂。

背景技术

离子液体是近几年来兴起的作为热点研究的润滑材料之一。离子液体的可设计性，结构和性能的可调性是功能化离子液体最重要的特性。利用各种不同结构的阴、阳离子的配对，或在阴、阳离子中引入不同的功能团，通过调整离子液体的化学组成，使得功能化离子液体的物理化学性质在一定范围内随着阴、阳离子结构的变化而发生巨大的改变，从而具有一系列特殊的物理化学性质。近年来，利用离子液体的可设计性开展离子液体的功能化设计、制备及应用的研究受到人们的普遍重视，并得到了广泛研究。

由于离子液体的阳离子的功能化可以一步完成，操作比较简便，因此对阳离子功能化的研究比较集中，而对阴离子关注较少。然而，阳离子功能化的离子液体也有不少缺点，往往出现熔点、豁度增加等现象。

设计制备新的功能化离子液体，研究其物理化学性质和摩擦性能和结构的关系，进而指导设计结构性能更为优异的离子液体润滑材料，是推动离子液体研究不断向前发展的动力，而阴离子功能化设计有可能使离子液体在某些性能方面获得突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阴离子功能化的离子液体及其制备方法，提供有较好的低熔点、不易燃、挥发性低和热稳定性并具有优良的无腐蚀、极压抗磨性能的离子液体添加剂，可以广泛应用于各种摩擦副及特定的工况条件。

本发明一种含有功能化阴离子的咪唑类离子液体，通过把氟、硫等腐蚀和污染的元素环状化，从而在摩擦过程中既能减少其分解，又能抗磨，还能根据具体情况来设计符合需要的优异的摩擦学性能的离子液体润滑油添加剂。

一种阴离子功能化的咪唑离子液体润滑油添加剂，化学名称为1-己基-3-甲基咪唑1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐（缩写为[HMim][C₃NO₄S₂F₆]）的分子式为：C₁₃H₁₉N₃S₂O₄F₆：

                                                 

离子液体常温时为无色透明液体，其物化参数：热分解温度为369.8。

本发明所述的离子液体是让阴离子中的氟、硫等腐蚀和污染的元素环状化，从而在摩擦过程中既能减少其分解，又能抗磨，将离子液体功能化，所制备的离子液体是由阴、阳离子组成的有机化合物；

本发明的离子液体的制备反应方程式如下：

 

离子液体的合成采用一步法，由溴化1-己基-3-甲基咪唑和1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐通过阴离子交换生成目标离子液体1-己基-3-甲基咪唑1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐离子液体。

一种阴离子功能化的咪唑离子液体润滑油添加剂的制备方法，其特征在于该方法把溴化1-己基-3-甲基咪唑加到含有1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐的水溶液，搅拌反应后，依次用乙酸乙酯萃取，用蒸馏水洗涤的乙酸乙酯萃取溶液，用无水硫酸镁干燥乙酸乙酯溶液，减压蒸除溶剂得到1-己基-3-甲基咪唑1,1,2,2,3,3-六氟丙烷-1,3-二磺酰亚胺盐离子液体。

本发明具有以下特点：（1）收率高（＞90%）；（2）室温下反应；（3）承载能力高；（4）腐蚀性小；（5）较低的摩擦系数和较小的磨损体积，具有优异的减摩抗磨性能；（6）性能优异的多用途润滑剂。

离子液体具有较好的难挥发、不燃烧、和高热稳定性并具有极低的摩擦系数和较长的极压抗磨性能，制备过程和方法简单，转化率高，适合大规模生产，可以广泛应用于各种摩擦副及特定的工况条件，具有良好的推广的应用前景。

附图说明

图1为在PAG (A)和添加2%三种润滑油添加剂 ZnDTP (B)，[HMim][BF₄] (C)，[HMim][C₃NO₄S₂F₆] (D)的PAG对钢/铜锡合金块摩擦副上的摩擦系数