聚醚胺三唑类衍生物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水基润滑剂技术领域，具体涉及聚醚胺三唑类衍生物及其制备方法以及用于水基润滑剂的应用。

背景技术：

由于水基润滑剂具有润滑油所不能的诸多优点，如导热系数大，冷却效果好；生产高效、过程费用低；油污废料少，节约资源，保护环境等。因此被作为一种新型的绿色润滑剂被不断发展，并被广泛应用于金属加工过程和液压传动领域。

虽然水基润滑剂与润滑油相比具有廉价无毒，节能环保等优点，但由于其具有低黏度与一定腐蚀性的特性，因此水基润滑剂的应用范围十分有限。为了提高其润滑性能，往往加入含有一定量s、p、cl等活性元素的添加剂，但此类物质若排放到环境中易造成水质的富营养化等环境污染问题。因此研究开发具有优良润滑性能却低含量或者不含s、p、cl等元素的“绿色”润滑剂是促进水基润滑剂发展的关键。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供聚醚胺三唑类衍生物及其制备方法以及用于水基润滑剂的应用。主要解决现有技术中水基润滑剂往往加入含有一定量s、p、cl等活性元素的添加剂，造成水质富营养化等环境污染问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种聚醚胺三唑类衍生物，其结构如式(ⅰ)或式(ⅱ)所示：

所述r为h或ch3，n＝3～68。

本发明还提供所述聚醚胺三唑类衍生物的制备方法，该方法为：将三唑类化合物加入氢氧化钠水溶液中，然后加入聚醚胺和甲醛水溶液，再滴加硫酸水溶液，加热反应得到所述聚醚胺三唑类衍生物。

优选地，所述聚醚胺和甲醛的摩尔比为2～2.5：1

优选地，所述氢氧化钠水溶液的质量分数为5％～8％。

优选地，所述甲醛水溶液的质量分数为35％～40％。

优选地，所述硫酸水溶液的质量分数为60％～90％。

优选地，所述三唑类化合物和聚醚胺的摩尔比为2～2.5：1；所述聚醚胺和甲醛的摩尔比为2～2.5：1；反应体系中氢氧化钠和硫酸的添加量为催化量。

优选地，所述聚醚胺的分子量为230-4000。

优选地，滴加硫酸水溶液时控制反应溶液的温度为70～100℃，所述加热反应温度为70～100℃；反应时间为3h～10h。

本发明还提供了所述聚醚胺三唑类衍生物作为水基润滑剂的应用。

本发明还提供一种水基润滑剂，所述水基润滑剂为权利要求1所述的聚醚胺三唑类衍生物的水溶液，所述聚醚胺三唑类衍生物的质量分数为0.2wt％～8wt％，优选为0.25wt％～4wt％，进一步优选为1wt％～4wt％。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.本发明提供的聚醚胺三唑类衍生物由聚醚胺与苯并三唑作为主要原料组成，其中聚醚胺具有优良的清净、分散、缓释及抗氧化性能，不但自身不生成沉积物，更能清除原有沉积物，因此本发明采用所述聚醚胺制备的聚醚胺苯并三唑衍生物作为水基润滑剂还同时具有清净分散的作用。

2.本发明提供的制备聚醚胺三唑类衍生物方法步骤简单，可操作性强，成本低廉。

3.本发明提供的聚醚胺三唑类衍生物作为水基润滑剂，能够有效提高水溶液的减摩性能。实验结果表明，本发明提供的聚醚胺三唑类衍生物在水中质量分数为0.2wt％～8wt％时，能够使平均摩擦系数降低33.9％～73.7％，能够有效降低水溶液的摩擦系数，在水润滑体系中具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施1中制备的聚醚胺d230苯三唑衍生物的红外谱图。

图2是本发明实施2中制备的聚醚胺d400苯三唑衍生物的红外谱图。

图3是本发明实施3中制备的聚醚胺d2000苯三唑衍生物的红外谱图。

图4是本发明实施4中制备的聚醚胺d4000苯三唑衍生物的红外谱图。

图5是本发明实施5中制备的聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物的红外谱图。

图6是本发明实施1中添加2wt％聚醚胺d230苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。

图7是本发明实施2中添加2wt％聚醚胺d400苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。

图8是本发明实施3中添加2wt％聚醚胺d2000苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。

图9是本发明实施4中添加2wt％聚醚胺d4000苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。

图10是本发明实施5中添加2wt％聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

聚醚胺d230苯三唑衍生物的制备：室温下，将5.0g(0.042mol)苯并三氮唑加入质量分数为8wt％的氢氧化钠水溶液500ml中，搅拌下加入聚醚胺d2304.83g(0.021mol)和37％甲醛溶液(甲醛溶液总质量为3.4g)，80℃下滴加80％硫酸水溶液(硫酸水溶液总质量为25g)，滴加完毕后在80℃条件下反应10h得到所述聚醚胺d230苯三唑衍生物。这里滴加硫酸溶液时的温度以及滴加完毕后的反应温度均控制在80℃，这里温度的控制对于反应的顺利进行具有重要影响，如果温度过低会使缩合反应不易发生，温度过高会使甲醛发生聚合，合适的温度范围为70-100℃。

对制备得到的聚醚胺d230苯三唑衍生物进行红外测试，测试得到的红外谱图如图1所示。在图1中，3030cm^-1附近强度较弱但尖锐的峰为苯环的c-h键的伸缩振动峰；2000～1650cm^-1附近强度较弱的为n＝n双键的伸缩振动峰；1600～1500cm^-1附近为苯环的伸缩振动峰；在1101cm^-1处最强的峰为c-o-c单键的伸缩振动峰，证明了醚键的存在；900～800cm^-1附近的尖锐峰为c-n单键的伸缩振动峰。通过图1红外谱图数据可知：制备的目标产物为聚醚胺d230苯三唑衍生物。

实施例2

聚醚胺d400苯三唑衍生物的制备：室温下，将8.0g(0.0672mol)苯并三氮唑加入质量分数为8％的氢氧化钠水溶液500ml中，搅拌下加入聚醚胺d40026.8g(0.0336mol)和37％甲醛溶液5.44g，80℃下滴加80％硫酸水溶液25g，滴加完毕后在80℃条件下反应10h得到所述聚醚胺d400苯三唑衍生物。

对制备得到的聚醚胺d400苯三唑衍生物进行红外测试，测试得到的红外谱图如图2所示。在图2中，2900cm^-1附近强度较弱但尖锐的峰为苯环的c-h键的伸缩振动峰；2867cm^-1和2967cm^-1处为c-h饱和单键的伸缩振动；1800～1650cm^-1内强度较弱的尖锐峰为n＝n双键的伸缩振动峰；1600～1500cm^-1内为苯环的伸缩振动峰；在1100cm^-1附近最强的峰为c-o-c单键的伸缩振动峰，证明了醚键的存在；900～800cm^-1内的尖锐峰为c-n单键的伸缩振动峰。通过图2红外谱图数据可知：制备的目标产物为聚醚胺d400苯三唑衍生物。

实施例3

聚醚胺d2000苯三唑衍生物的制备：室温下，将10.0g(0.084mol)苯并三氮唑加入质量分数为8％的氢氧化钠水溶液500ml中，搅拌下加入聚醚胺d200084g(0.042mol)和37％甲醛溶液6.8g，80℃下滴加80％硫酸水溶液25g，滴加完毕后在80℃条件下反应10h得到所述聚醚胺d2000苯三唑衍生物。

对制备得到的聚醚胺d2000苯三唑衍生物进行红外测试，测试得到的红外谱图如图3所示。在图3中，2967cm^-1附近强度较弱但尖锐的峰为苯环的c-h键的伸缩振动峰；2867cm^-1处为c-h饱和单键的伸缩振动；1750cm^-1处强度较弱的尖锐峰为n＝n双键的伸缩振动峰；1500～1350cm^-1附近为苯环的伸缩振动峰；在1150cm^-1处最强的峰为c-o-c单键的伸缩振动峰，证明了醚键的存在；1000～750cm^-1附近为c-n单键的伸缩振动峰。通过图3红外谱图数据可知：制备的目标产物为聚醚胺d2000苯三唑衍生物。

实施例4

聚醚胺d4000苯三唑衍生物的制备：室温下，将5.0g(0.042mol)苯并三氮唑加入质量分数为8％的氢氧化钠水溶液500ml中，搅拌下加入聚醚胺d400084g(0.021mol)和37％甲醛溶液3.4g，80℃下滴加80％硫酸水溶液25g，滴加完毕后在80℃条件下反应10h得到所述聚醚胺d4000苯三唑衍生物。

对制备得到的聚醚胺d4000苯三唑衍生物进行红外测试，测试得到的红外谱图如图4所示。在图4中，3030cm^-1附近强度较弱但尖锐的峰为苯环的c-h键的伸缩振动峰；2850cm^-1处为c-h饱和单键的伸缩振动；1700cm^-1附近强度较弱的为n＝n双键的伸缩振动峰；1450～1250cm^-1内为苯环的伸缩振动峰；在1100cm^-1处最强的峰为c-o-c单键的伸缩振动峰，证明了醚键的存在；1000～750cm^-1内为c-n单键的伸缩振动峰。通过图4红外谱图数据可知：制备的目标产物为聚醚胺d4000苯三唑衍生物。

实施例5

聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物的制备：室温下，将10.0g(0.075mol)甲基苯并三氮唑加入质量分数为8％的氢氧化钠水溶液500ml中，搅拌下加入聚醚胺d200076g(0.038mol)和37％甲醛溶液6.1g，80℃下滴加80％硫酸水溶液25g，滴加完毕后在80℃条件下反应10h得到所述聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物。

对聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物进行红外测试，测试得到的红外谱图如图5所示。在图5中，3030cm^-1附近强度较弱但尖锐的峰为苯环的c-h键的伸缩振动峰；2970cm^-1处为c-h饱和单键的伸缩振动；1450～1250cm^-1附近为苯环的伸缩振动峰；在1201cm^-1处最强的峰为c-o-c单键的伸缩振动峰，证明了醚键的存在；1000～840cm^-1附近为c-n单键的伸缩振动峰。通过图5红外谱图数据可知：制备的目标产物为聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物的结构。

实施例6

聚醚胺d230苯三唑衍生物润滑性能测试：将制得的聚醚胺d230苯三唑衍生物以不同的质量分数添加到水中，得到不同质量分数的聚醚胺d230苯三唑衍生物水基润滑剂。选取去离子水作为参照样品，测试其摩擦系数。摩擦测试条件为：载荷7n，频率4hz，振幅10mm，实验时间30min，温度25℃，实验上试件为直径8mm的钢球,下试样为gr15钢板。不同质量分数的聚醚胺d230苯三唑衍生物水基润滑剂的平均摩擦系数的测试结果如表1所示。参见图6，为添加2wt％聚醚胺d230苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。通过图6可以看出，在水中添加2％聚醚胺d230苯三唑衍生物可以使水的摩擦系数显著下降，且摩擦系数曲线趋于平稳。

表1聚醚胺d230苯三唑衍生物水基润滑剂的摩擦系数

由表1的数据可以看出，添加不同浓度的聚醚胺d230苯三唑衍生物均可以使水的平均摩擦系数下降，随着浓度的升高，摩擦系数逐渐下降，当添加量增加至2％以上，摩擦系数不再继续下降。本发明制备得到的聚醚胺d230苯三唑衍生物作为水基润滑添加剂，能够使水的平均摩擦系数降低13.1～21.7％。

实施例7

聚醚胺d400苯三唑衍生物润滑性能测试：将制得的聚醚胺d400苯三唑衍生物以不同的质量分数添加到水中，得到不同质量分数的聚醚胺d400苯三唑衍生物水基润滑剂。选取去离子水作为参照样品，测试其摩擦系数。摩擦测试条件为：载荷7n，频率4hz，振幅10mm，实验时间30min，温度25℃，实验上试件为直径8mm的钢球,下试样为gr15钢板。不同质量分数的聚醚胺d400苯三唑衍生物水基润滑剂的平均摩擦系数的测试结果如表2所示。参见图7，为添加2wt％聚醚胺d400苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。通过图7可以看出，在水中添加2％聚醚胺d400苯三唑衍生物可以使水的摩擦系数显著下降，且摩擦系数曲线趋于平稳。

表2聚醚胺d400苯三唑衍生物水基润滑剂的摩擦系数

由表2的数据可以看出，添加不同浓度的聚醚胺d400苯三唑衍生物均可以使水的平均摩擦系数下降，随着浓度的升高，摩擦系数逐渐下降，当添加量增加至2％以上，摩擦系数不再继续下降。本发明制备得到的聚醚胺d400苯三唑衍生物作为水基润滑添加剂，能够使水的平均摩擦系数降低33.7～39.7％。

实施例8

聚醚胺d2000苯三唑衍生物润滑性能测试：将制得的聚醚胺d2000苯三唑衍生物以不同的质量分数添加到水中，得到不同质量分数的聚醚胺d2000苯三唑衍生物水基润滑剂。选取去离子水作为参照样品，测试其摩擦系数。摩擦测试条件为：载荷7n，频率4hz，振幅10mm，实验时间30min，温度25℃，实验上试件为直径8mm的钢球,下试样为gr15钢板。不同质量分数的聚醚胺d2000苯三唑衍生物水基润滑剂的平均摩擦系数的测试结果如表3所示。参见图8，为添加2wt％聚醚胺d2000苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。通过图8可以看出，在水中添加2％聚醚胺d2000苯三唑衍生物可以使水的摩擦系数显著下降，且摩擦系数曲线趋于平稳。

表3聚醚胺d2000苯三唑衍生物水基润滑剂的摩擦系数

由表3的数据可以看出，添加不同浓度的聚醚胺d2000苯三唑衍生物均可以使水的平均摩擦系数下降，随着浓度的升高，摩擦系数逐渐下降，当添加量增加至2％以上，摩擦系数不再继续下降。本发明制备得到的聚醚胺d2000苯三唑衍生物作为水基润滑添加剂，能够使水的平均摩擦系数降低55.6～59.7％。

实施例9

聚醚胺d4000苯三唑衍生物润滑性能测试：将制得的聚醚胺d4000苯三唑衍生物以不同的质量分数添加到水中，得到不同质量分数的聚醚胺d4000苯三唑衍生物水基润滑剂。选取去离子水作为参照样品，测试其摩擦系数。摩擦测试条件为：载荷7n，频率4hz，振幅10mm，实验时间30min，温度25℃，实验上试件为直径8mm的钢球,下试样为gr15钢板。不同质量分数的聚醚胺d4000苯三唑衍生物水基润滑剂的平均摩擦系数的测试结果如表4所示。参见图9，为添加2wt％聚醚胺d4000苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。通过图9可以看出，在水中添加2％聚醚胺d4000苯三唑衍生物可以使水的摩擦系数显著下降，且摩擦系数曲线趋于平稳。

表4聚醚胺d4000苯三唑衍生物水基润滑剂的摩擦系数

由表4的数据可以看出，添加不同浓度的聚醚胺d4000苯三唑衍生物均可以使水的平均摩擦系数下降，随着浓度的升高，摩擦系数逐渐下降，当添加量增加至2％以上，摩擦系数不再继续下降。本发明制备得到的聚醚胺d4000苯三唑衍生物作为水基润滑添加剂，能够使水的平均摩擦系数降低33.9％～73.7％。

实施例10

聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物润滑性能测试：将聚醚胺d2000甲基苯并三氮唑以不同的质量分数添加到水中，得到不同质量分数的聚醚胺d2000甲基苯并三氮唑水基润滑剂。选取去离子水作为参照样品，测试其摩擦系数。摩擦测试条件为：载荷7n，频率4hz，振幅10mm，实验时间30min，温度25℃，实验上试件为直径8mm的钢球,下试样为gr15钢板。不同质量分数的聚醚胺d2000甲基苯并三氮唑水基润滑剂的平均摩擦系数的测试结果如表5所示。参见图10，为添加2wt％聚醚胺d200甲基苯三唑衍生物的润滑液与水的摩擦系数对照曲线图，其中摩擦系数小且趋于平稳的曲线为润滑液。通过图10可以看出，在水中添加2％聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物可以使水的摩擦系数显著下降，且摩擦系数曲线趋于平稳。

表5聚醚胺d2000甲基苯并三氮唑水基润滑剂的摩擦系数

由表5的数据可以看出，添加不同浓度的聚醚胺d2000甲基苯三唑衍生物均可以使水的平均摩擦系数下降，随着浓度的升高，摩擦系数逐渐下降，当添加量增加至2％以上，摩擦系数不再继续下降。本发明制备得到的甲基苯并三氮唑作为水基润滑添加剂，能够使水的平均摩擦系数降低27.1～37.8％。

上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。