基于离子液体的润滑剂以及包含离子的润滑添加剂的制作方法
【专利摘要】在此披露了用于具有/不具有DLC（金刚石样涂层）或基于石墨烯的涂层的铁材料和非铁材料两者的多种抗磨损和减少摩擦的润滑剂和对润滑剂的添加剂，这些润滑剂和对润滑剂的添加剂是无卤素的基于硼的离子液体，这些离子液体包含一种阴离子与至少一种阳离子的一种组合，该阴离子选自扁桃酸硼酸根阴离子、水杨酸硼酸根阴离子、草酸硼酸根阴离子、丙二酸硼酸根阴离子、琥珀酸硼酸根阴离子、戊二酸硼酸根阴离子以及己二酸硼酸根阴离子，该至少一种阳离子选自四烷基磷鎓阳离子、胆碱阳离子、咪唑鎓阳离子以及吡咯烷鎓阳离子，其中所述至少一种阳离子具有带通式CnH2n+1的至少一个烷基取代基，其中1≤n≤80。本发明的优点包括：本发明提供了多种无卤素的离子液体用于润滑并且减小了对水解的敏感性。
【专利说明】基于离子液体的润滑剂以及包含离子的润滑添加剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及多种抗磨损和减少摩擦的润滑剂组分以及包含该润滑剂组分的一种润滑剂，这些润滑剂组分包含多种所选择的离子液体。
【背景技术】
[0002]不适当的润滑可能导致高的摩擦损失和磨损损失，这些高的摩擦损失和磨损损失进而会不利地影响燃料经济性、发动机的耐久性、环境以及人类健康。开发新的技术解决方案(如使用轻型的非铁材料、不太有害的燃料、受控的燃料燃烧过程或更有效率的废气后处理)是减少机器的经济影响和环境影响的可能的方式。商业上可获得的润滑剂还不适合于轻型的非铁材料。
[0003]离子液体(IL)是纯粹离子的、盐样的材料，这些材料在低温(低于IO(TC)下通常是液体。一些IL具有低于0°C的熔点。已经发现IL在有机合成中、在金属离子的分离、电化学、光化学、CO2储存设备等等中作为催化剂、液晶、绿色溶剂的多种多样的应用。IL具有多个有吸引力的特性，如可忽略的挥发性、可忽略的可燃性、高的热稳定性和化学稳定性、低熔点以及可控的与有机化合物和基础油的可混溶性。近来，发现IL可以充当基础油和油脂中的通用润滑剂和润滑剂组分用于不同的滑动副，参见例如美国专利3，239，463 ;美国专利申请公开2010/0227783A1 ;美国专利申请公开2010/0187481A1 ；2010年7月13日的美国专利7，754，664B2 ;美国专利申请公开2010/0105586A1。由于这些IL的分子结构和电荷，IL可以容易地吸附在摩擦副中的滑动表面上，从而形成一个边界摩擦膜，这在低负荷和高负荷下减少了摩擦和磨损两者。
[0004]阳离子的选择对IL的特性具有影响，并且经常但不总是限定这些IL的稳定性。IL的功能性通常由该阳离子和该阴离子两者的选择来控制。各种各样已经知道的阳离子和阴离子的不同组合产生IO18的理论`上可能的数目。如今仅有约1000种IL被描述在文献中，并且这1000种IL中的大约300种是商业上可获得的。具有阳离子咪唑鎗、铵以及磷鎗和含有卤素的阴离子(四氟硼酸根和六氟磷酸根)的IL被最常见地用于摩擦学研究中。烷基咪唑鎗四氟硼酸盐和烷基咪唑鎗六氟磷酸盐已经显示出作为基础油用于多种接触的有前景的润滑特性。然而，在它们的结构中具有卤素原子(例如，具有四氟硼酸盐或/和六氟磷酸盐)的一些IL是非常有反应性的，这可能使在铁和非铁的接触中的摩擦腐蚀的风险增加。
[0005]具有BF4阴离子的咪唑鎗和其他IL:一个文献调查显示在过去十年期间在各种铁和非铁的摩擦学接触中成功采用的IL润滑剂中的大多数是以基于硼的阴离子(四氟硼酸根[BF4D为基础[叶承峰(Ye，C.)、刘维民(Liu，W.)、陈云霞(Chen, Y.)、余来贵(YuL.):室温离子液体:一种新颖的通用润滑剂(Room-temperature ionic liquids:a novelversatile lubricant),化学通讯(Chem.Commun), 2244-2245 (2001);刘维民(Liu, W.)、叶承峰(Ye, C.)、宫，Q.(Gong, Q.)、王海忠(Wang, H.)、王，P.(Wang, P.):作为润滑剂的室温离子液体的摩擦学性能(Tribological performance of room-temperature ionicliquids as lubricant),摩擦学快报(Tribal.Lett), 13 (2002) 81-85 ；陈云 ft (Chen, Y.X.)、叶承峰(Ye，C.F.)、王海忠(Wang, H.Z.)、刘维民(Liu，W.Μ.): 一种作为润滑剂用于钢/招接触的离子液体的摩擦学性能(Tribological performanc of an ionic liquidas a lubricant for steel/aluminium contacts),合成润滑剂期干丨J (J.Synth.Lubri)，20 (2003) 217-225 ;吉梅内斯.A.E.(Jimenez, A.E.)、贝穆德斯.M.D.(Bermudez, Μ.D.)、伊格莱夏斯.Ρ.(Iglesias,P.)、卡里翁 *F.J (Carrion，F.J)、马丁内斯-尼古拉斯.G.(Martinez-Nicolas, G.): 1-N-烷基_3_甲基咪唑鎗离子液体作为钢铝接角虫中的纯润滑剂和润滑剂组分(l-N-alkyl-3-methylimidazolium ionic liquids asneat lubricants and lubricant components in steel aluminum contacts),磨损(Wear) 260(2006)766-782 ;余，G.(Yu，G.)、周峰(Zhou, F.)、刘维民(Liu, W.)、梁永民(Liang, Y.)、颜，S.(Yan, S.):功能性离子液体的制备以及它们的超薄膜的摩擦学调查研究(Preparation of functional ionic liquids and tribological investigation oftheir ultra-thin films),磨损 260 (2006) 1076-1080]。
[0006]Zhang等人已经报告了具有BF4_阴离子的腈官能化的IL在钢-钢和钢-铝接触中比具有NTf2_和N(CN)2_阴离子的IL具有好很多的摩擦学性能[张庆华(Q.Zhang)、李作鹏(Z.Li)、张娟(J.Zhang)、张世国(S.Zhang)、祝来英(L.Zhu)、杨静(J.Yang)、张晓萍(X.Zhang)、邓友全(Y.Q.Deng),腈官能化的离子液体的物理化学特性(Physicochemicalproperties of nitrile-functionalized ionic liquids),物理化学期干丨JB(J.Phys.Chem.B),2007, 111, 2864-2872]。已经表明该BF4_阴离子具有优良的摩擦学性能，但遗憾的是没有描述详细的机理。
[0007]使用迷你牵引机(MTM)在滚动-滑动的钢-钢接触中对基于BF4_和PF6_阴离子的咪唑鎗IL的膜形成特性进行比较显示出，BF4_阴离子产生更厚的摩擦膜并且与PF6- ( μ =0.03)相比提供更低的摩擦(μ =0.01)[阿罗拉.H (H.Arora),卡恩.Ρ.Μ (P.Μ.Cann.)，烷基咪唑鎗四氟硼酸盐和烷基咪唑鎗六氟磷酸盐离子液体的润滑剂膜形成特性(Lubricant film formation properties of alkyl imidazoliumtetraf luoroborate an.d hexaf luorophosphate ionic liquids),摩擦学杂志(Trib0.1nt)43(2010) 1908-1916]。钛-钢接触中的相同IL家族已经示出基于BF4_阴离子的IL在超过室温时失效，而基于BF4-阴离子的IL在高达200°C下表现更好[吉梅内斯.A.E.(A.E.Jimenez)、贝穆德斯.M.D.(M, D.Bermudez),作为钛-钢接触的润滑剂的离子液体，第2部分:在高温下的摩擦、磨损以及表面相互作用(1nic liquids as lubricants oftitanium-steel contact, part2: friction, wear and surface interactions at hightemperature)，摩擦学快报，37 (2010) 431-443]。在钢-铝接触中，具有BF4_阴离子的磷鎗IL显示出比基于PF6-阴离子的常规咪唑鎗IL更优的摩擦学特性，这些摩擦学特性包括减少摩擦、抗磨损以及载荷能力[刘晓燕(X.Liu)、周峰(F.Zhou)、梁永民(Y.Liang)、刘维民(W.Liu)，用于铝在钢上的系统的基于磷鎗的离子液体的摩擦学性能以及对润滑机理的观点(Tribological performance of phosphonium based ionic liquidsfor an aluminum-on-steel system and opinions on lubrication mechanism),磨损261 (2006) 1174-1179]。类似地，与咪唑鎗PF6_和常规的高温润滑剂(如X-1P和全氟聚醚PFPE)相比，具有BF4_阴离子的磷鎗IL在钢-钢接触中在20°C和100°C下展现出优良的摩擦学性能[翁立军(L.Weng)、刘晓燕(X.Liu)、梁永民(Y.Liang)、薛群基(Q.Xue)，基于四烷基磷鎗的离子液体作为润滑剂对钢在钢上的系统的摩擦学性能的作用(Effect oftetraalkyphosphonium based ionic liquids as lubricants on the tribologicalperformance of a steel-on-steel system)，摩擦学快报，26 (2007) 11-17]。
[0008]然而，[BFJ—阴离子对水分的敏感性使在摩擦学和其他工业应用中不希望此类IL0在过去的几年期间，研究者们已经努力去设计并合成具有改进性能的水解稳定的无卤素的基于硼的IL。
[0009]具有卤化的阴离子的吡咯烷鑰IL:具有[BFJ—阴离子的吡咯烷鑰IL的润滑特性还尚未报告。然而，具有其他的卤化阴离子的吡咯烷鑰IL在文献中被报告为用于各种摩擦学应用的优良润滑剂和润滑剂组分。近来，具有卤化的阴离子的吡咯烷鑰IL在微电子机械系统(MEMS)中已经显示出优良的润滑性能[J.J.Nainaparampi1、伊彭.K.C.(K.C.Eapen)λ 桑德斯.J.H.(J.H.Sanders)、A.A.Voevodin,滑动 MEMS 接触的离子液体润滑:AFM液体电池的 比较和设备水平测试(1nic-Liquid Lubrication of Sliding MEMSContacts:Comparison of AFM Liquid Cell and Device-Level Tests)，微电子机械系统期刊(J.Microelectromechanical Systems) 16(2007)836-843]。
[0010]1-丁基-1-甲基吡咯烷鑰三(五氟乙基)三氟磷酸盐正如所知在非铁涂层界面(如TiN、CrN以及DLC)中拥有有前景的润滑特性[冈萨雷斯.R.(R.Gonzalez)、贝特斯.A.H.(A.H.Battez)、布兰科.D.(D.Blanco)、维斯卡.J.L (J.L Viesca)、费尔南德斯(Fernandez)-网萨雷斯.Α.(A.Femandez-Gonzalez)，使用1-丁基-1-甲基卩比略焼鐵三(五氟乙基)三氟磷酸盐对TiN、CrN以及DLC PVD涂层的润滑(Lubrication of TiNj CrNand DLC PVD costings with 1-Butyl-1-Methylpyrrolidinium tris(pentafluoroethyl)trif luorophosphate)，摩擦学快报，40 (2010) 269-277]。
[0011]具有卤化的阴离子的胆碱盐(Cholinium) IL:胆碱是以磷脂酰基胆碱(脂质体)的形式存在的生物分子，它是滑液表面活性磷脂的一种主要成分，这些滑液表面活性磷脂是人类用于软骨润滑剂的天然添加剂[G.Verberne、、施罗德.A.(A.Schroeder)、霍尔?白林.G.(G.Halperin)、贝瑞恩霍斯.Y.(Y.Barenholz)Λ 伊逊.1.(1.Etsion),脂质体作为潜在的生物润滑剂组分用于减少人类滑膜关节中的磨损(Liposomes as potentialbiolubricant components for wear reduction in human synovial joints)，磨损268(2010) 1037-1042]。这些分子广泛地用于有效的生物润滑剂中以用于减少人类滑膜关节中的摩擦和磨损[斯万.S.(S.Sivan)、施罗德.A.(A.Schroeder)、G.Verberne、默克和.Υ.(Y.Merkher)、迪米尼斯盖 *D.(D.Diminsky)、帕瑞夫.Α.(A.Priev)、玛罗斯达斯.Α.(A.Maroudas)、霍尔?白林 *G.(G.Halperin)、尼特赞.?.(D.Nitzan)、伊逊.Ι.(1.Etsion)、贝瑞恩霍斯.Υ.(Y.Barenholz)，脂质体充当有效的生物润滑剂用于减少人类滑膜关节中的摩擦(Liposomes act as effective biolubricants for friction reduction in humansynovial joints)，朗格缪尔(Langmuir) 26 (2010) 1107-1116]。
[0012]胆碱盐IL(氯化胆碱)近来已经显示出在钢-钢接触中可比得上完全配制的发动机油(SAE5W30等级)的优良的减少摩擦性能[劳斯《S.D.A.(S.D.A.Lawes)、汉斯沃尔斯《S.V.(S.V.Hainsworth)、布莱克.Ρ.(P.Blake)、瑞得.Κ.S.(K.S.Ryder)、阿尔伯特.Α.P.(A.P.Abbott)，通过氯化胆碱离子液体对钢/钢接触进行的润滑(Lubrication of steel/steel contacts by choline chloride ionic liquids)，摩擦学快报，37 (2010) 103-110] ?这些IL被认为是绿色润滑剂并且已知具有优良的腐蚀抑制特性[加布勒.α (C.Gabler),托马斯替克 *C.(C.Tomastik)、布伦内罗.J.(J.Brenner)、披斯罗瓦 *L.(L.Pisarova)、多尔.N.(N.Doerr)、奥麦尔.G.(G.Allmaier)，通过 SEM-EDX、XPS 以及 ICP-0ES 评价基于铵的离子液体的腐蚀特性(Corrosion properties of ammonium based ionic liquidsevaluated by SEM-EDX, XPS and ICP-OES)，绿色化学(Green Chem)，13 (2011) 2869-2877]。
[0013]US2009/0163394披露了多种离子液体，例如甲基-正丁基双(二乙基氨基)磷鎗双(草酸)硼酸盐。该专利简要地提到润滑油作为离子液体的一般应用。所披露的这些化合物的一个缺点是:在描述的基于磷鎗的离子液体的阳离子中的直接P-N键对水解是敏感的，这在包括大多数商用润滑剂不可避免地存在痕量的水的许多重要应用中是关键的。具有P-N键的化合物对水解是非常敏感的并且可以水解产生反应性物质。因此，在一种润滑剂中存在痕量的水的情况下，具有一个和多个P-N化学键的磷鎗阳离子将易于水解。与水接触而放置的润滑剂的稳定性是一个非常重要的技术特征。
[0014]在摩擦学应用中最广泛研究的离子液体通常含有四氟硼酸根(BF4-)阴离子和六氟磷酸根(PF6_)阴离子。原因很可能是硼原子和磷原子两者在高压和高温下在这些界面中均具有优良的摩擦学特性。然而，BF4-和PF6-阴离子具有高极性并且在该系统中吸收水。这些阴离子对水分是非常敏感的，并且除了其他产物以外可以水解产生氟化氢。这些产物通过各种摩擦化学反应而引起腐蚀，这可能损害该机械系统中的衬底。另外，含有卤素的IL可能使毒性和腐蚀性的卤化氢释放到周围环境之中。
[0015]已知用于润滑目的的离子液体的一个主要缺点是:例如从环保角度来看，这些卤素使它们成为不希望的。此外，腐蚀可能是针对一些目前使用的离子液体、具体地说针对亲水性离子液体的一个问题。
[0016]因此，极其希望开发出新的疏水性的和含有无卤素阴离子的IL。
【发明内容】
[0017]本发明的一个目的是排除现有技术中的至少一些缺点并且提供一种改进的润滑剂组分以及包含该组分的一种润滑剂。
[0018]在第一方面中，提供了一种润滑剂组分，其特征在于该润滑剂组分包含:a)选自下组的至少一种阴离子，该组由以下各项组成:扁桃酸硼酸根阴离子、水杨酸硼酸根阴离子、草酸硼酸根阴离子、丙二酸硼酸根阴离子、琥珀酸硼酸根阴离子、戊二酸硼酸根阴离子以及己二酸硼酸根阴离子，以及b)选自下组的至少一种阳离子，该组由以下各项组成:四烷基磷鎗阳离子、胆碱阳离子、咪唑鎗阳离子以及吡咯烷鎗阳离子，其中所述至少一种阳离子具有带通式CnH2n+1的至少一个烷基取代基，其中I < η < 80。
[0019]在一个实施例中，I彡η彡60。
[0020]在一个实施例中，该阴离子选自下组，该组由以下各项组成:双(扁桃酸)硼酸根阴离子、双(水杨酸)硼酸根阴离子、以及双(丙二酸)硼酸根阴离子，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
[0021]在一个实施例中，该阴离子是双(草酸)硼酸根，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
[0022]在一个实施例中，该阴离子是双(琥珀酸)硼酸根阴离子，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
[0023]在一个实施例中，该阴离子选自下组，该组由双(戊二酸)硼酸根阴离子和双(己二酸)硼酸根阴离子组成，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
[0024]在一个实施例中，仅有的阳离子是具有通式PR’ R3+的四烷基磷鎗，其中R’和R是
Crftn+l。
[0025]在一个实施例中，R’选自下组，该组由C8H1JP C14H29组成，并且其中R选自下组，该组由C4H9和C6H13组成。
[0026]在一个实施例中，该润滑剂组分包含选自下组的至少一项，该组由以下各项组成:三丁基辛基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三丁基辛基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(琥珀酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(琥珀酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(戊二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(戊二酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(己二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(己二酸)硼酸盐、胆碱双(水杨酸)硼酸盐、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗双(水杨酸)硼酸盐、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鎗双(扁桃酸)硼酸盐、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鎗双(水杨酸)硼酸盐、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (扁桃酸)硼酸盐、1，2-二甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (扁桃酸)硼酸盐、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2I (水杨酸)硼酸盐、以及1,2-二甲基咪唑-三甲基胺-BH2双(水杨酸)硼酸盐。
[0027]在一个实施例中，该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐。
[0028]在一个实施例中，`该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐。
[0029]在一个实施例中，该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐。
[0030]在一个实施例中，该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐。
[0031]在第二方面中，提供了一种润滑剂，该润滑剂包含0.05wt%至100wt%的在此所描述的该润滑剂组分。该润滑剂组分既可以以纯的形式使用又可以作为其他润滑剂的一种添加剂使用。如果该润滑剂组分以纯的形式使用，那么该润滑剂组分本身是唯一的润滑剂。
[0032]在一个实施例中，该润滑剂包含0.05wt%至20wt%的如在此所描述的该润滑剂组分。在一个实施例中，该润滑剂包含0.lwt%至5wt%的该润滑剂组分。在一个实施例中，该润滑剂包含0.5wt%至5wt%的该润滑剂组分。
[0033]在第三方面中，提供了如在此所描述的该润滑剂组分用于选自减少磨损和减少摩擦的至少一种的用途。
[0034]在第四方面中，提供了一种用于减少摩擦的方法，该方法包括使用具有如在此所描述的该润滑剂组分的一种润滑剂。
[0035]还提供了一种用于减少磨损的方法，该方法包括使用具有如在此所描述的该润滑剂组分的一种润滑剂。
[0036]本发明的优点包括用更疏水性的和无卤素的阴离子替代BF4_、PF6-以及含有卤素的离子将避免腐蚀和毒性。[0037]具有这些新颖的无卤素的基于硼的阴离子的无卤素的基于硼的离子液体(=hf-BIL)使一种润滑剂成为水解稳定的。这将帮助避免在机器的使用过程中在该润滑剂中形成氢氟酸(HF)。HF由在IL中最常使用的阴离子(BF4_)和(PF6_)产生。从离子液体中形成HF是此类润滑剂的主要限制之一，因为HF对金属是高度腐蚀性的。根据本发明的新颖hf-BIL不具有此类限制。
[0038]基于对具有咪唑鎗、吡咯烷鎗和胆碱盐(作为阳离子)以及基于卤素的阴离子的离子液体进行的摩擦学研究，我们认为根据本发明的离子液体(即具有四烷基磷鎗、咪唑鎗、吡咯烷鎗和胆碱盐(作为阳离子)以及无卤素的原硼酸根阴离子的离子液体)除了它们作为无直素的优点之外还将具有良好的摩擦学性能。这些无卤素的原硼酸根阴离子的一些实例是双(扁桃酸)硼酸根、双(水杨酸)硼酸根、双(草酸)硼酸根、双(丙二酸)硼酸根、双(琥珀酸)硼酸根、双(戊二酸)硼酸根以及双(己二酸)硼酸根。已经证明了基于原硼酸根的四烷基磷鎗离子液体用于钢-铝接触的出色抗磨损和减少摩擦的效果，并且关于这些技术效果的“关键”作用是IL中的原硼酸根阴离子作为润滑剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]将参考附图在以下更详细地描述本发明，在这些附图中:
[0040]图1示出新颖的无卤素的基于硼的离子液体hf-BIL的DSC热分析图。
[0041]图2示出新颖的无卤素的基于硼的离子液体(hf-BIL)的密度作为温度的函数。
[0042]图3示出选择的hf-BIL的粘度作为温度的函数的阿仑尼乌斯曲线图。
[0043]图4示出与15W-50发动机油相比，100Cr6钢抵靠着由hf-BIL润滑的AA2024铝在40N负荷下的磨损深度。
.[0044]图5示出与15W-50发动机油相比，100Cr6钢抵靠着由hf-BIL润滑的AA2024铝在40N负荷下的摩擦系数。
[0045]图6示出与15W-50发动机油相比，100Cr6钢抵靠着由hf-BIL润滑的AA2024铝在20N负荷下的摩擦系数曲线。
[0046]图7示出与15W-50发动机油相比，100Cr6钢抵靠着由hf-BIL润滑的AA2024铝在40N负荷下的摩擦系数曲线。
【具体实施方式】
[0047]关于四烷基磷鎗阳离子的R、R’ =CnH2n+1中的n，应当指出具有较短(直链的和支链的两者)烷基链的硼酸盐是在油中(具体地说，与矿物油)不太混溶的，而较长链烷基(直链的和支链的两者)具有较高的与矿物油的可混溶性。因此，烷基长度(η)的增加预计会产生更均质的润滑剂。然而，R和R’的长度应当针对每种确切类型的油和用于该润滑剂的最优温度间隔来优化，因为太长的烷基链将导致添加剂在润滑剂中的流动性更低并且因此导致危害该添加剂的抗磨损和减少摩擦两者的效率。因此，在没有负面影响根据本发明的化合物的性能的情况下，η是至少I并且可以是高达约80。
[0048]为了与如今的发动机油(如分别具有40个和60个碳原子的碳链长度的Ρ0Α40和Ρ0Α60 (挪威国家石油公司(Statoil)))很好地可混溶，η的值应当分别不小于40和60。因此，在一个实施例中，η<60。极限η <80通过具有甚至更长的烷基链(据推测高达至少n=80)的车用机油的将来可能的产物而促成。
[0049]熟练的技术人员可以根据本说明制定常规的优化实验，并且确定四烷基磷鎗、咪唑鎗和吡咯烷鎗阳离子中的这些烷基的η的适合值以及支链或/和非支链的特征。
[0050]设想使用这些润滑剂组分用于在多个不同的材料(金属和非金属两者)上减少摩擦和减少磨损。非金属的实例包括但不限于具有/不具有DLC (金刚石样涂层)或/和基于石墨烯的涂层的陶瓷。金属的实例包括但不限于具有/不具有DLC (金刚石样涂层)或/和基于石墨烯的涂层的合金、钢、以及铝。
[0051]遵照一个改进的科学试验计划合成并纯化了新的hf-BIL家族，并且进行了这些hf-BIL的摩擦学特性和物理化学特性(包括热行为、密度以及粘度)的详细研究。这些摩擦学特性是在一种旋转的针在盘上摩擦测试中用100Cr6钢球在一个AA2024铝盘上来研究。
[0052]与完全配制的发动机油相比，来自此新颖类别的hf-BIL的所测试的所有化合物均具有出色的抗磨损以及摩擦性能。
[0053]用于根据本发明的无卤素的基于硼的离子液体的合成方案在以下示出:
[0054]方案1:合成基于双(扁桃酸)硼酸根的hf-BIL
[0055]
【权利要求】
1.一种润滑剂组分，其特征在于，该润滑剂组分包含: a)选自下组的至少一种阴离子，该组由以下各项组成:扁桃酸硼酸根阴离子、水杨酸硼酸根阴离子、草酸草酸硼酸根阴离子、丙二酸硼酸根阴离子、琥珀酸硼酸根阴离子、戊二酸硼酸根阴离子以及己二酸硼酸根阴离子，以及 b)选自下组的至少一种阳离子，该组由以下各项组成:四烷基磷鎗阳离子、胆碱阳离子、咪唑鎗阳离子以及吡咯烷鎗阳离子，其中所述至少一种阳离子具有带通式CnH2n+1的至少一个烷基取代基，其中I < η < 80。
2.根据权利要求1所述的润滑剂组分，其中I< η < 60。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该阴离子选自下组，该组由以下各项组成:双(扁桃酸)硼酸根阴离子、双(水杨酸)硼酸根阴离子、以及双(丙二酸)硼酸根阴离子，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该阴离子是双(草酸)硼酸根，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该阴离子是一种双(琥珀酸)硼酸根阴离子，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该阴离子选自下组，该组由一种双(戊二酸)硼酸根阴离子和一种双(己二酸)硼酸根阴离子组成，并且其中该阳离子是一种四烷基磷鎗阳离子。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的润滑剂组分，其中该仅有的阳离子是具有通式PR’ R3+的四烷基磷鎗，其中R’和R是CnH2n+1。
8.根据权利要求7所述的润滑剂组分，其中R’选自由C8H17和C14H29组成的组，并且其中R选自由C4H9和C6H13组成的组。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该润滑剂组分包含选自下组的至少一项，该组由以下各项组成:三丁基辛基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、三丁基辛基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(琥珀酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(琥珀酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(戊二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(戊二酸)硼酸盐、三丁基十四烷基磷鎗双(己二酸)硼酸盐、三己基十四烷基磷鎗双(己二酸)硼酸盐、胆碱双(水杨酸)硼酸盐、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗双(水杨酸)硼酸盐、N-乙基-N-甲基吡咯烷鎗双(扁桃酸)硼酸盐、1-乙基_2，3- 二甲基咪唑鐵双(扁桃酸)硼酸盐、1-乙基-2，3- 二甲基咪唑鎗双(水杨酸)硼酸盐、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2双(扁桃酸)硼酸盐、I, 2- 二甲基咪唑-三甲基胺-BH2双(扁桃酸)硼酸盐、1-甲基咪唑-三甲基胺-BH2双(水杨酸)硼酸盐、以及1，2- 二甲基咪唑-三甲基胺-BH2双(水杨酸)硼酸盐。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(扁桃酸)硼酸盐。
11.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(水杨酸)硼酸盐。
12.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(草酸)硼酸盐。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的润滑剂组分，其中该润滑剂组分包含三己基十四烷基磷鎗双(丙二酸)硼酸盐。
14.一种润滑剂，包含0.05被％至100wt%的根据权利要求1至13中任一项所述的润滑剂组分。
15.根据权利要求14所述的润滑剂，其中该润滑剂包含0.05wt%至20wt%的根据权利要求I至13中任一项所述的润滑剂组分。
16.根据权利要求14所述的润滑剂，其中该润滑剂包含0.lwt%至5wt%的根据权利要求I至13中任一项所述的润滑剂组分。
17.根据权利要求14所述的润滑剂，其中该润滑剂包含0.5wt%至5wt%的根据权利要求I至13中任一项所述的润滑剂组分。
18.根据权利要求1至13中任一项所述的润滑剂组分用于选自减少磨损和减少摩擦中的至少一项的用途。
19.用于减少摩擦的方法，该方法包括使用具有根据权利要求1至13中任一项所述的润滑剂组分的一种润滑剂。
20.用于减少磨损的方法，该方法包括使用具有根据权利要求1至13中任一项所述的润滑剂组分的一种润滑剂。`
【文档编号】C10M125/26GK103429719SQ201280013915
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2012年3月22日 优先权日:2011年3月22日
【发明者】奥列格·N·安祖肯, 费斯·乌拉·沙赫, 谢尔盖·葛拉瓦茨基 申请人:奥列格·N·安祖肯, 费斯·乌拉·沙赫, 谢尔盖·葛拉瓦茨基