[發明專利]一種兼具油溶性和水溶性的離子液體及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202011079743.4
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112142778A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 周峰;于強亮;蔡美榮;張朝陽;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: C07F9/11
• 分類號: C07F9/11;C07C279/04;C07C277/08;C10M137/08;C10M133/22;C10N30/06;C10N30/12
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種兼具油溶性和水溶性的離子液體及其制備方法與應用，屬于離子液體技術領域。本發明提供的所述離子液體具有如下所示通式。本發明的離子液體以四甲基胍為陽離子，以磷酸根為陰離子，使離子液體同時具有油溶性和水溶性。此外，離子液體中的胍基團和磷酸二酯基團能夠與金屬發生靜電吸附和摩擦化學反應，從而使離子液體表現出了優異的防腐性能和摩擦學性能，能夠應用作為添加劑應用于潤滑劑。

技術領域

本發明涉及離子液體技術領域，尤其涉及一種兼具油溶性和水溶性的離子液體及其制備方法與應用。

背景技術

潤滑材料與人類的生產生活密切相關，隨著人們對環保需求的重視程度逐漸增加，大力發展綠色潤滑材料將成為潤滑材料研究領域的主要發展方向之一。從綠色環保、節能降耗以及可持續發展的角度考慮，傳統高含量硫磷潤滑劑及添加劑的發展正逐漸向無硫、低磷、無磷等綠色環保、高效、長壽命等更為環保和生物相容的角度演變。

離子液體作為一類最重要的潤滑劑及添加劑，自申請人所在課題組于 2001首次報道以后(Ye C,LiuW,ChenY,et al.Room-temperature ionic liquids: a novelversatile lubricant[J].Chemical Communications,2001(21):2244-2245)，已經成為全球學術界和工業界的共同研究熱點。事實證明，離子液體作為高性能潤滑劑及添加劑的確具有非常優良的減摩抗磨性能，并且具有很好的承載能力(Palacio M,Bhushan B.Areview of ionic liquids for green molecular lubrication in nanotechnology[J].Tribology Letters,2010,40(2):247-268；Song Z, Yu Q,Cai M,et al.Green ionicliquid lubricants prepared from anti-inflammatory drug[J].Tribology Letters,2015,60(3):38)。

傳統研究的離子液體中，陽離子主要以咪唑陽離子為主，陰離子主要以鹵素離子和其它無機酸離子(如四氟硼酸根等)為主。離子液體種類繁多，改變陽離子、陰離子的不同組合，可以設計合成出不同的離子液體。離子液體的合成大體上分為直接合成法和兩步合成法。直接合成法指的是通過酸堿中和反應或季胺化反應等一步合成離子液體，操作經濟簡便、沒有副產物、產品易純化，但是這類反應構建的季銨鹽化合物通常包含特殊的鹵族元素如氯、溴、碘，對金屬基底具有腐蝕性。對于特殊目標離子液體，必須使用兩步合成法。傳統的離子液體如四氟硼酸鹽和六氟磷酸鹽類離子液體的制備通常采用兩步法。這類化合物的合成相對復雜，過程繁瑣，且制備成本較高，一般的合成路線首先通過季胺化反應制備出含目標陽離子的鹵鹽；然后用目標陰離子置換出鹵素離子或加入Lewis酸來得到目標離子液體。離子液體的純度嚴重影響其使用性能，為了得到高純離子液體，在離子交換環節需要多次水洗和純化處理，是導致離子液體成本增加的主要因素之一。

然而，傳統離子液體由于包含四氟硼酸根、六氟磷酸根等鹵族元素，導致這里化合物的極性大，在水體系和油體系中均難以大濃度溶解，而且極易腐蝕金屬基底。解決這一問題的首要途徑是通過合理的分子設計，合成具有適當極性且不包含鹵素的新型離子液體。

目前，非咪唑型離子液體作為油基、水基潤滑添加劑的研究已經引起了大家的廣泛關注，這類離子液體多以季銨鹽、季磷鹽型陽離子、烷基羧酸或者烷基磷酸酯以及烷基磺酸酯為陰離子。但是長鏈的季銨、季磷型離子液體由于極性弱僅僅可以用于油溶性離子液體，不能用于水基添加劑。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種兼具油溶性和水溶性的離子液體及其制備方法與應用。本發明提供的離子液體兼具水溶性和油溶性，能夠溶于不同極性的溶劑中；同時，該離子液體還具有優異的摩擦學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：