[發明專利]小分子功能化的表面活性劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711050370.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107827926B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 蔡美榮;王玉榮;周峰;于強亮;劉維民
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C07F9/40
• 分類號: C07F9/40;C07D279/02;C07C227/08;C07C229/12;C07C51/41;C07C59/105;C10M137/12;C10M135/36;C10M129/36;C10M133/06;C10N30/06;C10N30/12
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 周瑞華

本發明公開了小分子功能化的表面活性劑，該表面活性劑為水溶性功能化的季銨離子液體，其陽離子為不同烷基鏈長季銨陽離子，陰離子為乙酰磺酸根、鄰苯甲酰磺酰亞胺酸根、水楊酸根、甘氨酸根、D?葡萄糖酸根、檸檬酸根、二羥基丁二酸根。本發明還公開了該表面活性劑的制備方法及其作為水溶潤滑添加劑的應用。

技術領域

本發明涉及一種小分子功能化的表面活性劑及其制備方法和應用。該表面活性劑制備簡單且具有良好的摩擦學性能，是一種優異的水潤滑添加劑。

背景技術

目前礦物油基潤滑產品以其優異的減摩抗磨性能被廣泛地應用在工業領域，其大大減小了機械設備因摩擦造成的能源消耗，延長了其壽命。但在某些特殊領域如煤礦、金屬加工等工況，石油基產品因其低閃點、易燃、導熱系數小等缺點制約了其應用，且隨著人類環保意識的不斷增強，人們意識到礦物油基潤滑劑造成的環境污染問題越來越嚴重，逐漸影響到我們的日常生活和身心健康，因此人們開始在潤滑領域積極地尋找可替代品。水基潤滑劑因具有優異的冷卻、難燃、低污染、高導熱系數和高比熱容等優點，被視為一種新型的綠色潤滑劑而不斷發展并被廣泛應用于抗燃液壓液和金屬加工液領域。然而，與油基潤滑劑相比，現有的水基潤滑劑存在潤滑性和防銹性差的問題，這在很大程度上限制了水基潤滑劑的發展，因此研究開發一種高效的水基潤滑添加劑是提高水基潤滑劑綜合性能進而拓寬其使用范圍的關鍵所在。

離子液體由于其獨特的物理化學性能和良好的潤滑性能使其作為潤滑油、添加劑和潤滑薄膜而被廣泛研究(M. H. Yao, M. J. Fan, Y. M, Liang, F. Zhou, Y. Q. Xia,Wear 268 (2010) 67–71); X. Q. Liu, M. R. Cai, Z. Zhao, Y. M. Liang, F. Zhou,W. M. Liu, Tribol. Lett. 40 (2010) 215-224.)，故其也有發展成為一種高效水基潤滑添加劑的潛能。目前報道的一些作為水潤滑添加劑的離子液體仍然存在與水相溶性差、穩定性差、潤滑性能不佳及對基底的腐蝕性等問題，它們都極大地限制了其在水基潤滑添加劑領域的應用。因此開發高性能的水溶性潤滑離子液體添加劑是當前該領域的研究熱點之一。申請人所在的課題組在2017年合成了一種新型離子液體類似物N-（3-（二乙氧基磷酰基）丙基）-N，N-二甲基十八烷-1-溴化銨鹽，其作為水溶性潤滑添加劑有良好的減摩抗磨能力(Y Wang, Q Yu, Z Ma, G Huang, M Cai, F Zhou, W. M. Liu, Tribol. Inter.(2017)112: 86–93.)，但是因為其陰離子為Br^-，單獨作為水基添加劑會腐蝕金屬摩擦副，使用的過程中需添加防腐蝕添加劑。

發明內容

本發明的目的在于提供小分子功能化的表面活性劑及其制備方法和應用。

本發明通過分子設計，在表面活性劑的結構中引入無鹵素綠色的陰離子，從而制備可作為綠色環保、無腐蝕水基潤滑添加劑的表面活性劑，并通過改變表面活性劑陽離子取代烷基的鏈長來調節其在水中的溶解性能。通過分子設計，本發明制備了一系列功能化的季銨水溶性離子液體類似物-小分子表面活性劑，作為水溶性潤滑添加劑，不僅具有較好的潤滑和抗磨性能，還能有效的降低水對金屬的腐蝕，有望作為一種水潤滑添加劑被應用在水基潤滑加工液或切削液行業。

小分子功能化的表面活性劑，其特征在于該表面活性劑為水溶性功能化的季銨離子液體，其陽離子為不同烷基鏈長季銨陽離子（記作A₁、A₂、A₃），陰離子為乙酰磺酸根（記作B₁）、鄰苯甲酰磺酰亞胺酸根（記作B₂）、水楊酸根（記作B₃）、甘氨酸根（記作B₄）、D-葡萄糖酸根（記作B₅）、檸檬酸根（記作B₆）、二羥基丁二酸根（記作B₇）；所述陽離子和陰離子的結構式如下：

，