一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体及其制备方法和作为基础润滑液添加剂的应用与流程

本发明涉及润滑添加剂，特别涉及一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体及其制备方法和作为基础润滑液添加剂的应用。

背景技术：

1、工业机械和设备的稳定运行是确保工业快速发展的关键支撑条件。然而，由于摩擦和磨损，机械设备的长期运行导致机械设备的使用寿命、损坏和停机时间减少，进而影响工业生产。使用合适的润滑剂是解决这一问题的重要手段。润滑剂最关键的属性是可以减少设备的摩擦和磨损，防止设备腐蚀。尽管市场上有多种类型的润滑剂，但使用最广泛的是矿物基润滑剂。然而，矿物基润滑剂的广泛使用不可避免地会造成严重的环境污染。润滑剂泄漏和废弃润滑油的不当处理已成为亟待解决的问题。此外，由于矿物油的生物降解性较差，生物降解率低，当这些润滑剂泄漏到环境中时，不可避免地会造成严重的土壤和水污染。

2、水基润滑技术凭借其具有来源广泛、绿色无污染、难燃、高比热容和导热系数以及清洁效果好等优点而受到广泛关注。然而，水的低粘度使其难以在摩擦副相互接触的区域上形成有效的润滑薄膜，摩擦副往往处于直接接触状态，故其润滑效果远不及矿物油。水基润滑添加剂的加入可以显著提高其理化性能和水基润滑性能。虽然各种各样的水基润滑添加剂(如抗磨剂、腐蚀抑制剂和摩擦改性剂等)已被使用，但现有传统的水基润滑还普遍存在着润滑性不足、抗腐蚀性能差、粘度低等问题，这严重制约了水基润滑体系的发展。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体及其制备方法和作为基础润滑液添加剂的应用，本发明提供的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体用作水基润滑剂添加剂，具有良好的减摩、抗磨和抗腐蚀性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体，结构通式为a+b-，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子；

4、所述有机阳离子为碱性氨基酸阳离子，所述阴离子为磷酸酯类阴离子。

5、优选的，所述碱性氨基酸包括赖氨酸和/或精氨酸。

6、优选的，所述磷酸酯类阴离子包括二(2-乙基己基)磷酸酯阴离子、磷酸二丁酯阴离子、二乙基羧甲基膦酸酯阴离子、亚磷酸二丁酯阴离子、磷酸乙酯阴离子和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸阴离子中的一种或几种。

7、本发明提供了上述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体的制备方法，包括以下步骤：

8、将碱性氨基酸、有机磷酸酯类化合物与水相溶剂混合，进行质子交换反应，得到氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体水相溶液；所述水相溶剂为水和乙醇的混合液；

9、去除所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体水相溶液中的水相溶剂，得到氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体。

10、优选的，所述碱性氨基酸与有机磷酸酯类化合物的摩尔比为1:1；

11、所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体水相溶液中氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体的质量含量为1～50％。

12、优选的，所述水和乙醇的体积比为30:70～70:30。

13、优选的，所述质子交换反应的温度为30～100℃，时间为1～36h。

14、本发明提供了上述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体作为基础润滑液添加剂的应用。

15、本发明提供了一种润滑剂，包括基础润滑液和上述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体。

16、优选的，所述基础润滑液为水、水-乙二醇、水-聚乙二醇、水-甘油、水-二乙二醇、水-三乙二醇、水-丙二醇、聚乙二醇、甘油、二乙二醇和三乙二醇中的一种；

17、所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体在润滑剂中的质量百分含量为0.1～10％。

18、本发明提供了一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体，结构通式为a+b-，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子；所述有机阳离子为碱性氨基酸阳离子，所述阴离子为磷酸酯类阴离子。本发明提供的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体中的有机阳离子含有碱性官能团，具有一定的碱性，而磷酸酯中的羟基具有一定的酸性，两者可以通过简单的质子交换(酸碱中和)反应合成氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体。氨基酸独特的内盐结构和氧原子和氮原子与基础润滑液的氢键相互作用，可以大大增加其在基础润滑液的溶解度和粘度；磷酸酯为有机阴离子能有效地吸附到金属摩擦副上，提供良好的润滑性能和抗腐蚀能力，离子液体分子结构中的活性磷元素和氮元素可以与金属摩擦副发生摩擦化学反应，生成摩擦膜，不仅能提高水基润滑液的减摩抗磨性能，还可大大提高其极压性能。同时，本发明提供的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体所需要的原料来源广泛，合成成本低，其在水、水-乙二醇和聚醚类基础润滑液中具有良好的溶解性。

19、本发明提供了上述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体的制备方法，仅需一步简单的中和反应即可获得，制备方法极其简单，不需要离子交换、分离、纯化等复杂步骤，易于规模化生产。

技术特征：

1.一种氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体，结构通式为a+b-，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子；

2.根据权利要求1所述的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体，其特征在于，所述碱性氨基酸包括赖氨酸和/或精氨酸。

3.根据权利要求1所述的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体，其特征在于，所述磷酸酯类阴离子包括二(2-乙基己基)磷酸酯阴离子、磷酸二丁酯阴离子、二乙基羧甲基膦酸酯阴离子、亚磷酸二丁酯阴离子、磷酸乙酯阴离子和双(2,4,4-三甲基戊基)膦酸阴离子中的一种或几种。

4.权利要求1～3任意一项所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体的制备方法，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱性氨基酸与有机磷酸酯类化合物的摩尔比为1:1；

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水和乙醇的体积比为30:70～70:30。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述质子交换反应的温度为30～100℃，时间为1～36h。

8.权利要求1～3任意一项所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体或权利要求4～7任意一项所述制备方法制备得到的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体作为基础润滑液添加剂的应用。

9.一种润滑剂，包括基础润滑液和权利要求1～3任意一项所述氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体或权利要求4～7任意一项所述制备方法制备得到的氨基酸-磷酸酯类质子型离子液体。

10.根据权利要求9所述的润滑剂，其特征在于，所述基础润滑液为水、水-乙二醇、水-聚乙二醇、水-甘油、水-二乙二醇、水-三乙二醇、水-丙二醇、聚乙二醇、甘油、二乙二醇和三乙二醇中的一种；

技术总结
本发明提供了一种氨基酸‑磷酸酯类质子型离子液体及其制备方法和作为基础润滑液添加剂的应用，属于润滑添加剂技术领域。本发明提供离子液体中的有机阳离子含有碱性官能团，而磷酸酯中的羟基具有一定的酸性，两者可以通过简单的质子交换反应合成氨基酸‑磷酸酯类质子型离子液体。氨基酸独特的内盐结构和氧原子和氮原子与基础润滑液的氢键相互作用，可以大大增加其在基础润滑液的溶解度和粘度；磷酸酯为有机阴离子能有效地吸附到金属摩擦副上，提供良好的润滑性能和抗腐蚀能力，离子液体分子结构中的活性磷元素和氮元素可以与摩擦副发生摩擦化学反应，生成摩擦膜，不仅能提高水基润滑液的减摩抗磨性能，还可大大提高其极压性能。

技术研发人员：蔡美荣,刘骁,周峰,刘维民
受保护的技术使用者：烟台先进材料与绿色制造山东省实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15