專利名稱：潤(rùn)滑油的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及潤(rùn)滑油，更具體地講，本發(fā)明涉及這樣的潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油盡管粘度小，但蒸汽壓低、不易燃、耐熱性好、摩擦特性等同于常規(guī)的烴基潤(rùn)滑油，可在非常嚴(yán)格的條件(例如高溫和真空)下長(zhǎng)時(shí)間使用。所述潤(rùn)滑油適用于內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)距變換器、流體聯(lián)軸節(jié)、徑向軸承、滾動(dòng)軸承、護(hù)油軸承、流體軸承、壓縮機(jī)、鏈條傳動(dòng)、齒輪、液壓電路、真空泵、時(shí)鐘零件、硬盤裝置、冰箱、切割、碾壓、金屬拔絲、滾軋、鍛造、熱處理、熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)、冷卻劑、洗滌劑、減震器、防腐蝕、制動(dòng)器構(gòu)件、密封裝置和航空裝置(例如航空飛行器和人造衛(wèi)星)。本發(fā)明還涉及調(diào)節(jié)所述潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑特性的方法以及使用所述潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
近來隨著機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)的輸出和轉(zhuǎn)速越來越高，因此需要能承受苛刻的使用條件的高效潤(rùn)滑油。此外，為了克服能源和環(huán)境問題，需要具有降低燃料消耗作用和節(jié)能作用為基本性能特征的潤(rùn)滑油。近年來，從節(jié)省資源的角度，所述潤(rùn)滑油還必須具有長(zhǎng)效(長(zhǎng)期)性能。
在這些情況下，將來需要潤(rùn)滑油的粘度盡可能地低以降低粘度阻力，否則會(huì)引起能量損耗；足夠的耐熱性；以及在長(zhǎng)期使用條件下的耐久性。
通常潤(rùn)滑油為主要由烴組成的有機(jī)材料。因此，當(dāng)降低潤(rùn)滑油的粘度時(shí)，會(huì)不可避免地增加潤(rùn)滑油的蒸汽壓，通過蒸發(fā)導(dǎo)致潤(rùn)滑油損耗并增加易燃性。特別是當(dāng)潤(rùn)滑油例如用作處理高溫物體的裝置(例如軋鋼機(jī))的液壓流體時(shí)，從防火的角度，該潤(rùn)滑油必須不易燃。在用于近年來開發(fā)的與信息相關(guān)的裝置(例如硬盤裝置)的精密發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，為了最大程度地降低對(duì)周圍的其他精密儀器的不利影響，需要潤(rùn)滑油不易蒸發(fā)和擴(kuò)散。
為了解決這些問題，迄今為止，提出使用脂肪酸酯、硅油和烴基油(例如全氟聚醚)作為盡管蒸汽壓低，但粘度小和耐熱性好的潤(rùn)滑油。但是，提出的這些材料也有缺點(diǎn)。更具體地講，由于脂肪酸酯的酯結(jié)構(gòu)，其防水性差，對(duì)水解非常敏感。盡管硅油和烴基油耐熱性和防水性優(yōu)異，但與常規(guī)的烴基潤(rùn)滑油相比，這些油的潤(rùn)滑性差。因此，仍未能提供一種完全滿足要求會(huì)越來越嚴(yán)格的潤(rùn)滑油。
近年已有這樣的報(bào)道，在由陽(yáng)離子和陰離子組成的有機(jī)離子液體中，一類含有各種陰離子部分的乙基咪唑熱穩(wěn)定性優(yōu)異且離子導(dǎo)電性高，認(rèn)為在空氣中液態(tài)穩(wěn)定(例如參見專利文獻(xiàn)1)。此后，對(duì)這些離子液體的興趣猛增，并對(duì)這些液體進(jìn)行了廣泛的研究。由于離子液體具有熱穩(wěn)定性(不易揮發(fā)和不易燃)、離子密度高(離子導(dǎo)電性高)、熱容高和粘度低的特性，離子液體可用于各種用途，例如用作太陽(yáng)能電池的電解質(zhì)(例如參見非專利文獻(xiàn)1)和用于萃取/分離和反應(yīng)的溶劑。但是，還從未報(bào)道過使用上述有機(jī)離子液體作為潤(rùn)滑基礎(chǔ)油。
在離子液體中，其分子通過離子鍵鍵合，離子鍵比分子液體中的分子間作用力強(qiáng)。因此，離子液體不易揮發(fā)、不易燃且對(duì)熱和氧化穩(wěn)定。此外，由于離子液體盡管粘度低，但揮發(fā)性小且耐熱性優(yōu)異，因此離子液體可能是唯一能滿足未來所需的嚴(yán)格要求的潤(rùn)滑油。但是，離子液體的物理性能在很大程度上取決于分子間的離子鍵。因此，與分子液體(例如液體烴)的情況不同，離子液體的物理性能難以從其分子結(jié)構(gòu)來預(yù)知，不易通過改變分子結(jié)構(gòu)來控制其性能(例如粘度、粘度指數(shù)和傾點(diǎn))。換言之，難以設(shè)計(jì)和合成具有目標(biāo)物理性能的離子液體，這點(diǎn)很困難。
此外，離子液體本身為由陽(yáng)離子和陰離子形成的鹽。因此，由某些陽(yáng)離子-陰離子組合形成的離子液體可以任意含量溶于水(例如參考非專利文獻(xiàn)2)。雖然這種離子液體在無(wú)水條件下不分解或引起腐蝕，但離子液體在含水條件下吸水并可分解或引起腐蝕。在耐熱性優(yōu)異的離子液體中，含有離子(例如咪唑啉離子)的一類離子液體具有氧化性或極易還原分解(例如參考非專利文獻(xiàn)3)，含有另一種離子(例如BF4-或Cl-)的一類離子液體有毒性，對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。因此，為了得到滿足嚴(yán)格要求的潤(rùn)滑油，優(yōu)選對(duì)組成離子進(jìn)行嚴(yán)格的挑選。
此外，由帶正電荷的陽(yáng)離子和帶負(fù)電荷的陰離子組成的離子液體還具有電特性，例如按照電場(chǎng)排列并在電極表面形成帶電的雙層。由于上述電特性，當(dāng)對(duì)存在離子液體的潤(rùn)滑部位施加電場(chǎng)時(shí)，顯現(xiàn)電特性，摩擦特性可能會(huì)有某種程度的改變。
已公開了常規(guī)的調(diào)節(jié)摩擦的方法，所述方法包括向使用潤(rùn)滑油的體系施加電場(chǎng)。例如某些方法使用將固體顆粒分散于液體介質(zhì)中形成的分散型帶電粘稠流體(例如參見專利文獻(xiàn)2和3)，其他方法使用由液晶均勻溶劑形成的均勻的帶電粘稠流體(例如參見專利文獻(xiàn)4)。所有的這些方法通過改變帶電粘稠流體的物理性能(例如增加粘度)來調(diào)節(jié)摩擦條件。因此，當(dāng)摩擦條件(例如剪切速率和負(fù)載)難以克服時(shí)，通常不能達(dá)到與粘度增加相稱的效果。
日本特開2003-31270[專利文獻(xiàn)2]日本特開平5(1993)-25488[專利文獻(xiàn)3]日本特開2000-1694[專利文獻(xiàn)4]日本特開2000-130687[非專利文獻(xiàn)1]J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，965(1992)[非專利文獻(xiàn)2]“Ionic LiquidsThe Front and Future of MaterialDevelopment”，CMC Publishing CO.，LTD[非專利文獻(xiàn)3]“M.Ui，Curr.Top.Electrochem.”，7，49(2000)。
發(fā)明公開本發(fā)明所要解決的問題在上述情況下構(gòu)思本發(fā)明。因此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)為提供這樣一種潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油盡管粘度小，但蒸汽壓低、不易燃、耐熱性好、摩擦特性等同于常規(guī)的烴基潤(rùn)滑油，可在非常嚴(yán)格的條件(例如高溫和真空)下長(zhǎng)時(shí)間使用。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)為以簡(jiǎn)單的方法提供了具有顯著改進(jìn)的物理性能(例如粘度指數(shù)、傾點(diǎn)等)的潤(rùn)滑油或無(wú)毒、無(wú)腐蝕的潤(rùn)滑油。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)為提供一種調(diào)節(jié)所述潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑特性的方法。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)為提供一種使用任一種所述潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油調(diào)節(jié)裝置。
解決問題的方法為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明者進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)使用由陽(yáng)離子和陰離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油可達(dá)到上述目標(biāo)?；谠摪l(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明提供了如下所述的潤(rùn)滑油、調(diào)節(jié)潤(rùn)滑特性的方法以及潤(rùn)滑油調(diào)節(jié)裝置。
1.一種潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含由陽(yáng)離子和陰離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，所述離子液體的離子濃度等于或大于1mol/dm3。
2.第1項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，所述潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的所述離子液體作為基礎(chǔ)油。
3.上述第1或2項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用下式表示(Zp+)k(Aq-)m其中Zp+表示陽(yáng)離子；Aq-表示陰離子；p、q、k、m、p×k和q×m均為1-3的整數(shù)，滿足p×k＝q×m；當(dāng)k或m等于或大于2時(shí)，Z或A可相同或互不相同。
4.上述第3項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用式Z+A-表示，其中Z+表示陽(yáng)離子，A-表示陰離子，所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，所述潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的所述離子液體作為基礎(chǔ)油。
5.上述第4項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體為兩種或多于兩種離子液體的混合物。
6.上述第5項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述混合物包含一種Z+和兩種或多于兩種A-，兩種或多于兩種Z+和一種A-，或兩種或多于兩種Z+和兩種或多于兩種A-。
7.上述第4-6項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陽(yáng)離子Z+用任一下式的結(jié)構(gòu)表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
8.上述第7項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陽(yáng)離子Z+用任一下式的結(jié)構(gòu)表示
其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
9.上述第4-8項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自BF4-、PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、C6H5SO3-、CH3(C6H4)SO3-、I-、I3-、F(HF)n-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)3C-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-、B(CmY2(2m+1))4-、P(CmY2(2m+1))6-以及下式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子，當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；多個(gè)(CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz基團(tuán)可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)；其中Y2為氫原子或氟原子，當(dāng)存在多個(gè)Y2時(shí)，這些Y2可相同或互不相同；多個(gè)(CmY2(2m+1))基團(tuán)可相同或互不相同；m為0-6的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
10.上述第9項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-以及下式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子；當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為O-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
11.上述第10項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-以及下式表示的陰離子，其中n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
12.上述第4-11項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體不包含下式表示的陽(yáng)離子、F-、Cl-、Br-或BF4-，
其中各R1-R5可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
13.一種潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含由兩性離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，其中陽(yáng)離子和陰離子通過共價(jià)鍵相連，所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，含量為50-100％質(zhì)量。
14.上述第13項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用下式表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)；至少一個(gè)R1-R12為-(CH2)n-SO3-或-(CH2)n-COO-，其中n為等于或大于0的整數(shù)，使得各烷基的碳原子數(shù)為1-18。
15.上述第1-14項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體在40℃下測(cè)得的運(yùn)動(dòng)粘度為1-1,000mm2/s。
16.上述第1-15項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的傾點(diǎn)等于或小于-10℃。
17.上述第1-16項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的粘度指數(shù)等于或大于80。
18.上述第1-17項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的閃點(diǎn)等于或大于200℃。
19.上述第1-18項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含至少一種選自抗氧化劑和極壓添加劑的物質(zhì)。
20.上述第1-18項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述潤(rùn)滑油的含水量等于或小于所述潤(rùn)滑油質(zhì)量的500ppm。
21.一種調(diào)節(jié)潤(rùn)滑特性的方法，其特征在于所述方法包括向上述第1-20項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油施加電場(chǎng)。
22.一種潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置，所述裝置用于調(diào)節(jié)兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件之間的接觸區(qū)域的潤(rùn)滑特性，其特征在于所述裝置使用引入所述接觸區(qū)域的第1-20項(xiàng)中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，所述裝置包括將所述接觸區(qū)域夾在中間的電極對(duì)，所述電極與所述潤(rùn)滑構(gòu)件接觸或不接觸，并且所述電極向所述接觸區(qū)域施加電場(chǎng)。
發(fā)明效果本發(fā)明的潤(rùn)滑油包含離子液體作為基礎(chǔ)油，所述潤(rùn)滑油盡管粘度小，但蒸汽壓低、不易燃、耐熱性好、摩擦特性等同于常規(guī)的烴基潤(rùn)滑油，可在非常嚴(yán)格的條件(例如高溫和真空)下長(zhǎng)時(shí)間使用。本發(fā)明還以簡(jiǎn)單的方法提供了具有顯著改進(jìn)的物理性能(粘度指數(shù)、傾點(diǎn)等)的潤(rùn)滑油或無(wú)毒、無(wú)腐蝕的潤(rùn)滑油。本發(fā)明還提供了一種調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑特性的方法以及使用任一種所述潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑油特性調(diào)節(jié)裝置。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明的潤(rùn)滑油包含由陽(yáng)離子和陰離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，在20℃下測(cè)得所述離子液體的離子濃度等于或大于1mol/dm3。為了在不使用水或其他溶劑的情況下達(dá)到強(qiáng)的離子氛和單一的陽(yáng)離子和陰離子之間的靜電相互作用，需要離子濃度等于或大于1mol/dm3，優(yōu)選等于或大于1.5mol/dm3，更優(yōu)選等于或大于2mol/dm3。本文使用的概念“離子濃度”是指用以下的關(guān)系計(jì)算出的數(shù)值[離子液體的密度(g/cm3)/離子液體的分子量(Mw)(g/mol)]×1000。
優(yōu)選本發(fā)明的潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的總酸值等于或小于1mgKOH/g的離子液體?？墒褂孟率奖硎镜碾x子液體(Zp+)k(Aq-)m其中Zp+表示陽(yáng)離子；Aq-表示陰離子；p、q、k、m、p×k和q×m均為1-3的整數(shù)，滿足p×k＝q×m；當(dāng)k或m等于或大于2時(shí)，Z或A可相同或互不相同。在本發(fā)明中，上式中的p、q、k或m優(yōu)選等于或小于2。更優(yōu)選所述潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的用式Z+A-表示的離子液體(其中Z+表示陽(yáng)離子，A-表示陰離子)；即上式中p、q、k和m為1。優(yōu)選本發(fā)明的潤(rùn)滑油的離子液體的含量為70-100％質(zhì)量，更優(yōu)選90-100％質(zhì)量。
優(yōu)選上述陽(yáng)離子Z+用任一下式的結(jié)構(gòu)表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
作為R1-R12中任一個(gè)的可含有醚鍵的C1-C18烷基的實(shí)例有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基和2-甲氧基乙基。所述C1-C18烷氧基的實(shí)例有甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、異丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、庚氧基和辛氧基。在本發(fā)明中，優(yōu)選為C1-C10烷基。
在上述陽(yáng)離子Z+中，更優(yōu)選以下種類 其中各R1-R12如上定義。
優(yōu)選的陰離子A-的實(shí)例有BF4-、PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、C6H5SO3-、CH3(C6H4)SO3-、I-、I3-、F(HF)n-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)3C-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-、B(CmY2(2m+1))4-、P(CmY2(2m+1))6-以及下式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子，當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；多個(gè)(CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz基團(tuán)可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)；其中Y2為氫原子或氟原子，當(dāng)存在多個(gè)Y2時(shí)，這些Y2可相同或互不相同；多個(gè)(CmY2(2m+1))基團(tuán)可相同或互不相同；m為0-6的整數(shù)，
其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。其中，特別優(yōu)選含有氟原子的陰離子。
在上述陰離子A-中，更優(yōu)選PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-以及上式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子；當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)。特別優(yōu)選的陰離子有CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-以及如上表示的陰離子，其中n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)。
式(Zp+)k(Aq-)m表示的用作基礎(chǔ)油的離子液體的實(shí)例有下式表示的物質(zhì) 其中M表示選自H+、Li+、Na+、K+、Pb+和Cs+的陽(yáng)離子；n為0-18的整數(shù)。
式Z+A-表示的用作基礎(chǔ)油的離子液體的具體實(shí)例有四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑、六氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑、六氟磷酸1-己基-3-甲基咪唑、雙(三氟甲磺?；?亞胺化1-丁基-3-甲基咪唑(1-buty1-3-thylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、四氟硼酸烷基吡啶、六氟磷酸烷基吡啶、雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基吡啶、四氟硼酸烷基銨、六氟磷酸烷基銨、雙(三氟甲磺酰基)亞胺化烷基銨、四氟硼酸N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨、六氟磷酸N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨。這類離子液體可單獨(dú)使用或使用其中的兩種或多于兩種的組合。在離子液體的總酸值大于1mgKOH/g的情況下，為了將總酸值調(diào)節(jié)至等于或小于1mgKOH/g，使用兩種或多于兩種離子液體的組合。
在本發(fā)明中，優(yōu)選的離子液體為六氟磷酸烷基吡啶、雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基吡啶、六氟磷酸烷基銨、雙(三氟甲磺酰基)亞胺化烷基銨、六氟磷酸N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨。
通過使用兩種或多于兩種離子液體作為基礎(chǔ)油，可制備具有顯著改進(jìn)的物理特性(粘度指數(shù)、傾點(diǎn)等)的潤(rùn)滑油。在這種情況下，可以任意的比例混合這些類型的離子液體。從達(dá)到混合效果的角度，優(yōu)選將每種離子液體的含量調(diào)節(jié)至等于或大于混合物質(zhì)量的10％。例如所述混合物包含一種Z+和兩種或多于兩種A-，兩種或多于兩種Z+和一種A-，或兩種或多于兩種Z+和兩種或多于兩種A-。
所述混合物的具體實(shí)例有四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺?；?亞胺化1-丁基-3-甲基咪唑的混合物、六氟磷酸烷基吡啶和雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基吡啶的混合物、雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基銨和雙(三氟甲磺?；?亞胺化1-丁基-3-甲基咪唑的混合物、四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨的混合物、六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨的混合物、雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和四氟硼酸烷基吡啶的混合物以及雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和六氟磷酸烷基吡啶的混合物。
其中，優(yōu)選四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨的混合物、六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑和雙(三氟甲磺酰基)亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨的混合物、雙(三氟甲磺酰基)亞胺化N，N-二乙基N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和四氟硼酸烷基吡啶的混合物以及雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和六氟磷酸烷基吡啶的混合物。
使用不包含下式表示的陽(yáng)離子(咪唑)、F-、Cl-、Br-或BF4-的離子液體用作基礎(chǔ)油可制備無(wú)毒、無(wú)腐蝕的潤(rùn)滑油 其中各R1-R5可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。這種離子液體的具體實(shí)例有六氟磷酸烷基吡啶、雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基吡啶、六氟磷酸烷基銨、雙(三氟甲磺酰基)亞胺化烷基銨、六氟磷酸N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨。其中，優(yōu)選雙(三氟甲磺?；?亞胺化烷基吡啶、雙(三氟甲磺酰基)亞胺化烷基銨和雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨。
在本發(fā)明中，可使用由兩性離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，其中陽(yáng)離子和陰離子通過共價(jià)鍵相連，所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g。所述兩性離子液體的含量為50-100％質(zhì)量，優(yōu)選為70-100％質(zhì)量，更優(yōu)選為90-100％質(zhì)量。
例如所述離子液體用任一下式的結(jié)構(gòu)表示
其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)；至少一個(gè)R1-R12為-(CH2)n-SO3-或-(CH2)n-COO-，其中n為等于或大于0的整數(shù)，使得各烷基的碳原子數(shù)為1-18。
其具體的實(shí)例有1-甲基-1，3-咪唑-N-丁磺酸鹽和N，N-二乙基-N-甲基銨丁磺酸鹽。
從潤(rùn)滑構(gòu)件防腐蝕的角度，需要上述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，優(yōu)選等于或小于0.5mgKOH/g，更優(yōu)選等于或小于0.3mgKOH/g。
從防止因粘度阻力阻止的揮發(fā)損耗和能量損耗的角度，優(yōu)選上述離子液體在40℃下測(cè)得的運(yùn)動(dòng)粘度為1-1,000mm2/s，更優(yōu)選為2-320mm2/s，還更優(yōu)選為5-100mm2/s。
從防止低溫粘度阻力增加的角度，優(yōu)選上述離子液體的傾點(diǎn)等于或小于-10℃，更優(yōu)選等于或小于-20℃，還更優(yōu)選等于或小于-30℃。
從降低基礎(chǔ)油揮發(fā)損耗的角度，優(yōu)選上述離子液體的閃點(diǎn)等于或大于200℃，更優(yōu)選等于或大于250℃，還更優(yōu)選等于或大于300℃。
為了防止隨溫度而變化的粘度過度增加，優(yōu)選上述離子液體的粘度指數(shù)等于或大于80，更優(yōu)選等于或大于100，還更優(yōu)選等于或大于120。
只要不削弱本發(fā)明的效果，本發(fā)明的潤(rùn)滑油可包含添加劑。所述添加劑的實(shí)例有抗氧化劑、油性試劑、極壓添加劑、洗滌分散劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、防銹劑、金屬減活劑和消泡劑。這些添加劑可單獨(dú)使用和使用其中的兩種或多于兩種的組合。
作為抗氧化劑，可使用常規(guī)用于烴基潤(rùn)滑油的胺基抗氧化劑、酚基抗氧化劑和硫基抗氧化劑。這些抗氧化劑可單獨(dú)使用和使用其中的兩種或多于兩種的組合。所述胺基抗氧化劑的實(shí)例有單烷基二苯胺，例如單辛基二苯胺和單壬基二苯胺；二烷基二苯胺，例如4，4′-二丁基二苯胺、4，4′-二戊基二苯胺、4，4′-二己基二苯胺、4，4′-二庚基二苯胺、4，4′-二辛基二苯胺和4，4′-二壬基二苯胺；多烷基二苯胺，例如四丁基二苯胺、四己基二苯胺、四辛基二苯胺和四壬基二苯胺；以及萘胺，例如α-萘胺、苯基-α-萘胺、丁基苯基-α-萘胺、戊基苯基-α-萘胺、己基苯基-α-萘胺、庚基苯基-α-萘胺、辛基苯基-α-萘胺和壬基苯基-α-萘胺。
所述酚基抗氧化劑的實(shí)例有一元酚抗氧化劑，例如2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚和2，6-二叔丁基-4-乙基苯酚；和二元酚抗氧化劑，例如4，4′-亞甲基雙(2，6-二叔丁基苯酚)和2，2′-亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)。
所述硫基抗氧化劑的實(shí)例有2，6-二叔丁基-4-(4，6-雙辛硫基-1，3，5-三嗪-2-基氨基)苯酚；硫代萜(thioterpene)混合物，例如五硫化二磷和蒎烯的反應(yīng)產(chǎn)物；以及硫代二丙酸二烷基酯，例如硫代二丙酸二月桂酯和硫代二丙酸二硬脂酯。
一種或多種抗氧化劑的用量通常占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.01-10％，優(yōu)選為0.03-5％。
所述油性試劑的實(shí)例有脂肪酸化合物，例如脂肪醇、脂肪酸和脂肪酸金屬鹽；酯化合物，例如多元醇酯、脫水山梨糖醇酯和甘油酯；以及胺化合物，例如脂族胺。所述脂肪醇用以下通式(I)表示R18-OH(I)其中R18表示選自具有8-30個(gè)，優(yōu)選10-24個(gè)碳原子的烷基、烯基、烷芳基和芳烷基的基團(tuán)。所述C8-C30烷基的實(shí)例有辛基、壬基、癸基、十一烷基、硬脂基、月桂基和棕櫚基。所述C8-C30烯基的實(shí)例有辛烯基、壬烯基、癸烯基和十八烷烯基例如油基。所述C8-C30烷芳基的實(shí)例有二甲基苯基、二乙基苯基、二丙基苯基、甲基萘基和乙基萘基。所述C8-C30芳烷基的實(shí)例有苯乙基和萘基甲基。其中，優(yōu)選硬脂基和油基。
所述脂肪酸化合物可用以下通式(II)表示(R19-COO)n-X1(II)其中R19表示選自具有8-30個(gè)，優(yōu)選10-24個(gè)碳原子的烷基、烯基、烷芳基和芳烷基的基團(tuán)；X1表示選自H、K、Na、Mg、Ca、Al、Zn、Fe、Cu和Ag的原子。作為R19的C8-C30烷基、烯基、烷芳基和芳烷基的實(shí)例與上述相同，優(yōu)選為硬脂基和油基。X1優(yōu)選為H、K、Al或Zn?！皀”為1-3的整數(shù)。
所述多元醇酯的實(shí)例有多元醇(例如新戊二醇、三羥甲基丙烷或季戊四醇)和下式(III)表示的脂肪酸的酯化產(chǎn)物R20-COOH(III)其中R20表示選自具有8-30個(gè)，優(yōu)選8-24個(gè)碳原子的烷基、烯基、烷芳基和芳烷基的基團(tuán)。選自具有8-30個(gè)碳原子且作為R20的烷基、烯基、烷芳基和芳烷基的基團(tuán)的實(shí)例與上述相同，特別優(yōu)選辛基。
所述脫水山梨糖醇酯用以下通式(IV)表示 其中R21-R25表示選自H、OH和CH2OCOR26的基團(tuán)；R26表示具有9-30個(gè)，優(yōu)選10-24個(gè)碳原子的烷基或烯基。作為R26的C9-C30烷基的實(shí)例有壬基、癸基、十一烷基、硬脂基、月桂基和棕櫚基。所述C9-C30烯基的實(shí)例有壬烯基、癸烯基和十八烯基。優(yōu)選的脂肪酸的實(shí)例有月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸和油酸。
所述甘油酯用以下通式(V)表示 其中X2-X4表示OH或OCOR27；R27表示具有8-30個(gè)，優(yōu)選10-24個(gè)碳原子的烷基或烯基。作為R27的C8-C30烷基或烯基的實(shí)例與上述相同。優(yōu)選的脂肪酸的實(shí)例有月桂酸、硬脂酸、棕櫚酸和油酸。
所述脂肪酸胺的實(shí)例有下式(VI)表示的單取代、二取代和三取代胺R28mNH3-m(VI)其中R28表示選自C3-C30(優(yōu)選C8-C24)烷基和烯基、C6-C30(優(yōu)選C6-C15)芳基和芳烷基以及C2-C30(優(yōu)選C2-C18)羥烷基的基團(tuán)；m為1-3的整數(shù)。其中，作為R28的烷基和烯基可為直鏈、支鏈或環(huán)狀的。所述C3-C30烷基和烯基以及C6-C30芳基和芳烷基的實(shí)例與上述相同。所述C2-C30羥烷基的實(shí)例有羥乙基和羥丙基。
從加入的效果來看，這些油性試劑的用量通常占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.1-30％，優(yōu)選為0.5-10％。
所述極壓添加劑的實(shí)例有含硫試劑、含磷試劑、含硫和金屬的試劑以及含磷和金屬的試劑。這些極壓添加劑可單獨(dú)使用或使用其中的兩種或多于兩種的組合。只要其分子中含有硫原子和/或磷原子并具有耐負(fù)荷和耐磨性，可使用任一種極壓添加劑。其分子中含有硫原子的極壓添加劑的實(shí)例有硫化的油脂、硫化的脂肪酸、硫化的酯、硫化的烯烴、二烴基多硫化物、噻二唑化合物、烷基硫代氨基甲?；衔?、三嗪化合物、硫代萜化合物以及硫代二丙酸二烷基酯化合物。
所述硫化的油脂通過油脂(例如豬脂、鯨油、植物油或魚油)與硫或含硫化合物反應(yīng)制備。雖然對(duì)硫含量不特別限制，其含量?jī)?yōu)選為5-30％質(zhì)量。其具體的實(shí)例有硫化的豬脂、硫化的菜子油、硫化的蓖麻油、硫化的豆油和硫化的米糠油。所述硫化的脂肪酸的實(shí)例有硫化的油酸。所述硫化的酯的實(shí)例有硫化的油酸甲酯和硫化的米糠脂肪酸的辛酯。
所述硫化的烯烴的實(shí)例有下式(VII)表示的化合物R29-Sa-R30(VII)其中R29表示C2-C15(優(yōu)選C4-C8)烯基，R30表示C2-C15(優(yōu)選C4-C8)烷基或烯基；a為1-8的整數(shù)，優(yōu)選為1-3。這些化合物通過C2-C15烯烴或其二聚物至四聚物與硫化試劑(例如硫或氯化硫)反應(yīng)制備。優(yōu)選的C2-C15烯烴包括丙烯、異丁烯和二異丁烯。
所述二烴基多硫化物的實(shí)例有下式(VIII)表示的化合物R29-Sb-R30(VIII)其中R31和R32可相同或互不相同，均表示C1-C20(優(yōu)選C4-C18)烷基或環(huán)烷基、C6-C20(優(yōu)選C6-C15)芳基、C7-C20(優(yōu)選C7-C15)烷芳基或C7-C20(優(yōu)選C7-C15)芳烷基；b為2-8的整數(shù)，優(yōu)選為2-4。當(dāng)R31和R32均為烷基時(shí)，該化合物稱為烷基硫醚。
在式(VIII)中，R31或R32表示的基團(tuán)的實(shí)例有甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、環(huán)己基、環(huán)辛基、苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、芐基和乙氧苯基。
優(yōu)選的二烴基多硫化物的實(shí)例有二芐基多硫化物、二壬基多硫化物、二月桂基多硫化物、二丁基多硫化物、二辛基多硫化物、二苯基多硫化物和二環(huán)己基多硫化物。
優(yōu)選使用的噻二唑化合物的實(shí)例有下式(IX)或(X)表示的1，3，4-噻二唑、1，2，4-噻二唑化合物和1，4，5-噻二唑
其中R33-R36均表示氫原子、C1-C20(優(yōu)選C4-C13)烴基；c-f均為0-8的整數(shù)，優(yōu)選為1-4。優(yōu)選的噻二唑化合物的具體實(shí)例有2，5-二(正己基二硫基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(正辛基二硫基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(正壬基二硫基)-1，3，4-噻二唑、2，5-二(1，1，3，3-四甲基丁基二硫基)-1，3，4-噻二唑、3，5-二(正己基二硫基)-1，2，4-噻二唑、3，5-二(正辛基二硫基)-1，2，4-噻二唑、3，5-二(正壬基二硫基)-1，2，4-噻二唑和3，5-二(1，1，3，3-四甲基丁基二硫基)-1，2，4-噻二唑。
優(yōu)選使用的烷基硫代氨基甲?；衔锏膶?shí)例有下式(XI)表示的化合物 其中R37-R40均表示C1-C20(優(yōu)選C4-C8)烷基；g為1-8的整數(shù)，優(yōu)選為1-3。優(yōu)選的烷基硫代氨基甲?；衔锏木唧w實(shí)例有雙(二甲基硫代氨基甲?；?硫醚、雙(二丁基硫代氨基甲?；?硫醚、雙(二甲基硫代氨基甲?；?二硫化物、雙(二丁基硫代氨基甲?；?二硫化物、雙(二戊基硫代氨基甲?；?二硫化物和雙(辛基硫代氨基甲?；?二硫化物。
所述含硫或磷和金屬的極壓添加劑的實(shí)例有二烷基硫代氨基甲酸鋅(Zn-DTC)、二烷基硫代氨基甲酸鉬(Mo-DTC)、二烷基硫代氨基甲酸鉛、二烷基硫代氨基甲酸錫、二烷基硫代磷酸鋅(Zn-DTP)、二烷基硫代磷酸鉬(Mo-DTP)、磺酸鈉和磺酸鈣。
其分子中含磷的極壓添加劑的典型的實(shí)例有磷酸酯及其胺鹽。所述磷酸酯包括下式(XII)-(XVI)表示的磷酸酯、酸式磷酸酯、亞磷酸酯和酸式亞磷酸酯
其中R41-R51可相同或互不相同，均表示具有4-30(優(yōu)選4-18)個(gè)碳原子的烷基、烯基、烷芳基或芳烷基。
所述磷酸酯的實(shí)例有磷酸三芳基酯、磷酸三烷基酯、磷酸三烷芳基酯、磷酸三芳烷基酯和磷酸三烯基酯。其具體的實(shí)例有磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸芐酯二苯酯、磷酸乙酯二苯酯、磷酸三丁酯、磷酸乙酯二丁酯、磷酸甲苯酯二苯酯、磷酸二(甲苯酯)苯酯、磷酸(乙基苯酯)二苯酯、磷酸二(乙基苯酯)苯酯、磷酸(丙基苯酯)二苯酯、磷酸二(丙基苯酯)苯酯、磷酸三(乙基苯酯)、磷酸三(丙基苯酯)、磷酸(丁基苯酯)二苯酯、磷酸二(丁基苯酯)苯酯、磷酸三(丁基苯酯)、磷酸三己酯、磷酸三(2-乙基己酯)、磷酸三癸酯、磷酸三(十二烷基酯)、磷酸三(十四烷基)酯、磷酸三(十六烷基)酯、磷酸三(十八烷基)酯和磷酸三油醇酯。
所述酸式磷酸酯的實(shí)例有酸式磷酸(2-乙基己酯)、酸式磷酸乙酯、酸式磷酸丁酯、酸式磷酸油醇酯、酸式磷酸二十四烷基酯、酸式磷酸異癸酯、酸式磷酸十二烷基酯、酸式磷酸三癸酯、酸式磷酸十八烷基酯和酸式磷酸異十八烷基酯。
所述亞磷酸酯的實(shí)例有亞磷酸三乙酯、亞磷酸三丁酯、亞磷酸三苯酯、亞磷酸三甲苯酯、亞磷酸三(壬基苯酯)、亞磷酸三(2-乙基己酯)、亞磷酸三癸酯、亞磷酸三(十二烷基酯)、亞磷酸三異辛酯、亞磷酸二苯酯異癸酯、亞磷酸三(十八烷基酯)和亞磷酸三油醇酯。
所述酸式亞磷酸酯的實(shí)例有亞磷酸二丁酯、亞磷酸二(十二烷基酯)、亞磷酸二油醇酯、亞磷酸二(十八烷基酯)和亞磷酸二苯酯。與磷酸酯形成胺鹽的所述胺的實(shí)例有下式(XVII)表示的單取代胺、二取代胺和三取代胺R52hNH3-h(XVII)其中R52表示C3-C30(優(yōu)選C4-C18)烷基或烯基、C6-C30(優(yōu)選C6-C15)芳基或芳烷基、C2-C30(優(yōu)選C2-C18)羥烷基；h為1、2或3；當(dāng)存在多個(gè)R52時(shí)，這些R52可相同或互不相同。在上式(XVII)中，R52表示的C3-C30烷基或烯基可為直鏈、支鏈或環(huán)狀的。
所述單取代胺的實(shí)例有丁胺、戊胺、己胺、環(huán)己胺、辛胺、月桂胺、硬脂胺、油胺和芐胺。所述二取代胺的實(shí)例有二丁胺、二戊胺、二己胺、二環(huán)己胺、二辛胺、二月桂胺、二硬脂胺、二油胺、二芐胺、硬脂基單乙醇胺、癸基單乙醇胺、己基單丙醇胺、芐基單乙醇胺、苯基單乙醇胺和甲苯基單丙醇。所述三取代胺的實(shí)例有三丁胺、三戊胺、三己胺、三環(huán)己胺、三辛胺、三月桂胺、三硬脂胺、三油胺、三芐胺、二油基單乙醇胺、二月桂基單丙醇胺、二辛基單乙醇胺、二己基單丙醇胺、二丁基單丙醇胺、油基二乙醇胺、硬脂基二丙醇胺、月桂基二乙醇胺、辛基二丙醇胺、丁基二乙醇胺、芐基二乙醇胺、苯基二乙醇胺、甲苯基二丙醇胺、二甲苯基二乙醇胺、三乙醇胺和三丙醇胺。
從加入的效果和成本來看，一種或多種極壓添加劑的用量通常占所述組合物總質(zhì)量的約0.01-30％，更優(yōu)選0.01-10％。
所述洗滌分散劑的實(shí)例有金屬磺酸鹽、金屬水楊酸鹽、金屬酚鹽和琥珀酰亞胺。從加入的效果來看，一種或多種洗滌分散劑的用量通常占所述組合物總質(zhì)量的約0.1-30％，優(yōu)選0.5-10％。
所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑的實(shí)例有聚甲基丙烯酸酯、分散型聚甲基丙烯酸酯、烯烴共聚物(例如乙烯-丙烯共聚物)、分散型烯烴共聚物和苯乙烯共聚物(例如苯乙烯-二烯氫化共聚物)。
從加入的效果來看，優(yōu)選一種或多種粘度指數(shù)改進(jìn)劑的用量通常占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.5-35％，優(yōu)選1-15％。
所述防銹劑的實(shí)例有金屬磺酸鹽和琥珀酸酯。從加入的效果來看，一種或多種防銹劑的用量通常占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.01-10％，優(yōu)選0.05-5％。
所述金屬減活劑的實(shí)例有苯并三唑類和噻二唑類。從加入的效果來看，優(yōu)選一種或多種金屬減活劑的用量占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.01-10％，優(yōu)選0.01-1％。
所述消泡劑的實(shí)例有甲基硅油、氟硅油和聚丙烯酸酯。從加入的效果來看，一種或多種消泡劑的用量通常占所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的約0.0005-0.01％。
只要不削弱本發(fā)明的效果，本發(fā)明的潤(rùn)滑油可與其他基礎(chǔ)油組合使用。所述其他基礎(chǔ)油可適當(dāng)?shù)剡x自礦物油和合成油。所述礦物油的實(shí)例有通過常壓蒸餾石蠟基原油、中間基原油或環(huán)烷基原油得到的餾出物；通過減壓蒸餾常壓蒸餾的殘余物得到的餾出物；以及通過常規(guī)精制方法由所述餾出液得到的精制油。其具體的實(shí)例有溶劑精制油、加氫精制油、脫蠟油和粘土處理的油。
所述合成油的實(shí)例有低分子量的聚丁烯、低分子量的聚丙烯、C8-C14α-烯烴低聚物及其氫化產(chǎn)品；酯化合物，例如多元醇酯(例如三羥甲基丙烷脂肪酸酯和季戊四醇脂肪酸酯)、二元酸酯、芳族聚丙烯羧酸酯(例如1，2，4-苯三酸酯和1，2，4，5-苯四酸酯)和磷酸酯；烷基芳族化合物，例如烷基苯和烷基萘；硅油；聚苯；烷基取代的二苯基醚；聚苯醚；磷腈化合物；以及氟代烴油(例如氟代烴和全氟聚醚)。
這些其他基礎(chǔ)油可單獨(dú)使用或使用其中的兩種或多于兩種的組合。
為了防止粘度下降和腐蝕，優(yōu)選本發(fā)明的潤(rùn)滑油的含水量等于或小于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的3,000ppm，更優(yōu)選等于或小于500ppm，特別優(yōu)選等于或小于100ppm。優(yōu)選使用不含水的溶劑，以將所述潤(rùn)滑油的含水量調(diào)節(jié)至500ppm。
使用包含在本發(fā)明的潤(rùn)滑油中的離子液體的電性能，通過向所述潤(rùn)滑油施加電場(chǎng)，可有目的地將陽(yáng)離子和陰離子吸附在摩擦表面上，從而形成潤(rùn)滑保護(hù)膜。所述潤(rùn)滑保護(hù)膜能調(diào)節(jié)潤(rùn)滑油的特性(例如摩擦特性)。不特別限定施加電場(chǎng)的方式。例如可使用以下方法，方法(1)用潤(rùn)滑油填充摩擦部位，摩擦部位位于互相滑動(dòng)的兩個(gè)摩擦構(gòu)件之間，用非接觸方法放置電極(例如將摩擦部位夾在電極之間)，隨后對(duì)潤(rùn)滑油施加電壓，和方法(2)用潤(rùn)滑油填充摩擦部位，摩擦部位位于由導(dǎo)電性材料制成并互相滑動(dòng)的兩個(gè)摩擦構(gòu)件之間，向兩個(gè)摩擦構(gòu)件直接施加電壓。從安全性、成本和施加效果來看，施加的電壓通常為約0.1-5×106mV，優(yōu)選0.1-5×103mV，更優(yōu)選0.1-100mV。所施加的電壓可為直流電壓或交流電壓。
使用本發(fā)明的潤(rùn)滑油可制造用于調(diào)節(jié)兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件之間的接觸區(qū)域的潤(rùn)滑特性的潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置。在所述潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置中，本發(fā)明的潤(rùn)滑油存在于兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件之間的接觸區(qū)域，放置電極對(duì)以將所述接觸區(qū)域夾在中間，使得所述電極與所述潤(rùn)滑構(gòu)件接觸或不接觸。
在本發(fā)明的潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)或兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件由非導(dǎo)電性材料制成的情況下，電力線形狀(pattern)為電力線從一個(gè)電極穿透接觸區(qū)域至另一個(gè)電極?；蛘撸c其他電力線形狀相比較，這種電力線形狀占優(yōu)勢(shì)。在兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件由導(dǎo)電性材料制成的情況下，電力線形狀為電力線依次通過一個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件、接觸區(qū)域和另一個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件從一個(gè)電極至另一個(gè)電極?；蛘?，與其他電力線形狀相比較，這種電力線形狀占優(yōu)勢(shì)。
在使用本發(fā)明的潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置時(shí)，用潤(rùn)滑油填充兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件之間的接觸區(qū)域，使用電極對(duì)向所述潤(rùn)滑油施加電場(chǎng)。通過施加電場(chǎng)，形成依次通過一個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件、接觸區(qū)域和另一個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件從一個(gè)電極至另一個(gè)電極的電力線形狀和其他電力線形狀。因此，存在于潤(rùn)滑區(qū)域的潤(rùn)滑油的內(nèi)剪切應(yīng)力隨電壓的變化而變化，導(dǎo)致潤(rùn)滑特性的變化，觀察到的現(xiàn)象是粘度變化。
實(shí)施例下面通過以下的實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，應(yīng)理解的是，這些實(shí)施例不是要限制本發(fā)明。通過以下方法測(cè)定潤(rùn)滑油的特性。
(1)運(yùn)動(dòng)粘度根據(jù)JIS K2283中規(guī)定的“Kinematic viscosity test for petroleumproducts(石油產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試)”方法測(cè)定。
(2)粘度指數(shù)根據(jù)JIS K2283中規(guī)定的“Kinematic viscosity test for petroleumproducts(石油產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試)”方法測(cè)定。
(3)傾點(diǎn)根據(jù)JIS K2269測(cè)定。
(4)總酸值根據(jù)JIS K2501中規(guī)定的“Lube oil neutralization test(潤(rùn)滑油中和測(cè)試)”方法，使用電位計(jì)測(cè)定。
(5)閃點(diǎn)根據(jù)JIS K2265的C.O.C.方法測(cè)定。
(6)含水量根據(jù)JIS K2275測(cè)定。
(7)質(zhì)量減少5％的溫度使用差熱分析儀，在10℃/分鐘的升溫條件下測(cè)定試樣的質(zhì)量從初始質(zhì)量減少5％的溫度。質(zhì)量減少5％的溫度較高說明耐蒸發(fā)和耐熱性優(yōu)異。
(8)腐蝕性能將切成窄條的鐵片(純度99.9％)浸泡在各試樣(10ml)中，于100℃下靜置3小時(shí)。隨后，觀察該鐵片的外觀，計(jì)算浸泡前后該鐵片的質(zhì)量差異。
(9)摩擦特性(I)在室溫、負(fù)荷20N、滑動(dòng)速度0.5m/s和測(cè)試時(shí)間30分鐘的條件下，使用pin disk tester(購(gòu)自CSEM)進(jìn)行ball-on-disk摩擦試驗(yàn)。使用由SUJ-2制備的試樣(球(ball)和圓盤(disk))。測(cè)定平均摩擦系數(shù)(μ)和球的磨耗痕徑。平均摩擦系數(shù)(μ)和球的磨耗痕徑較小說明摩擦特性優(yōu)異。
(10)摩擦特性(II)在75℃、負(fù)荷20N、頻率1Hz和滑動(dòng)距離5mm的條件下，使用ball-on-disk型相互摩擦試驗(yàn)機(jī)，評(píng)價(jià)施加電壓或不施加電壓時(shí)摩擦系數(shù)的變化。使用由SUJ-2制備的試樣(球和圓盤)。施加電壓(100mV)，測(cè)定試驗(yàn)5分鐘后和15分鐘后的平均摩擦系數(shù)(μ)。
(11)基礎(chǔ)油的離子濃度在20℃下測(cè)定離子液體1-4的密度和分子量(Mw)，用以下關(guān)系式計(jì)算各離子濃度[離子液體的密度(g/cm3)/離子液體的分子量(Mw)(g/mol)]×1000。得到離子液體1-4的密度和分子量(Mw)分別為1.283g/cm3和197.97g/mol(離子液體1)、1.453g/cm3和416.36g/mol(離子液體2)、1.420g/cm3和426.40g/mol(離子液體3)和1.208g/cm3和226.02g/mol(離子液體4)。
實(shí)施例切膜帶試驗(yàn)1本試驗(yàn)采用以下所述的樹脂制劑在擠出流延機(jī)上進(jìn)行。將薄膜流延到冷卻(驟冷)輥上。隨后將薄膜切成帶并在退火烘箱中拉伸6或7X至5mm帶。帶的拉伸和退火同時(shí)進(jìn)行。在制造過程進(jìn)行15分鐘后采樣并測(cè)試?yán)鞆?qiáng)度。將250mm長(zhǎng)的寬度為5.0mm的帶在十字頭分離速度為200mm/min的通用拉伸試驗(yàn)機(jī)上拉伸。結(jié)果見表2。
所用材料PP-1聚丙烯均聚物，熔體指數(shù)(MI)為3g/10min(ASTM D-1238，230℃，采用2.16Kg質(zhì)量)，得自Titan Petrochemical(M)Sdn Bhd。
EMA-1乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物，含24％重量的丙烯酸甲酯，MI為2g/10min(ASTM D-1238，190℃，使用2.16Kg質(zhì)量)。
碳酸鈣為填充劑樹脂制劑對(duì)比實(shí)施例C1PP-1(99％)+CaCO3(1％)實(shí)施例2PP-1(89％)+CaCO3(1％)+EMA-1(10％)實(shí)施例3PP-1(94％)+CaCO3(1％)+EMA-1(5％)表2

表1-2

(注)離子液體1四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑離子液體2雙(三氟甲磺酰基)亞胺化丁基吡啶離子液體3雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨離子液體4四氟硼酸1-丁基-3-甲基咪唑
聚α-烯烴1-癸烯低聚物多元醇聚酯三羥甲基丙烷C8、C10脂肪酸酯芳香酯偏苯三酸三(正辛酯)全氟聚醚Fomblin MO3(購(gòu)自Solvat Solexis)胺基抗氧化劑4，4-二丁基二苯胺(4，4-dibutyldiphenylamine)TCP磷酸三(甲苯酯)DBDS二芐基二硫化物毒性采用有毒有害物質(zhì)檢驗(yàn)法規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)價(jià)毒性，(大鼠，口服)LD50為30-300mg/kg的化合物認(rèn)為是有毒物質(zhì)。
從表1可見，實(shí)施例1-5的潤(rùn)滑油試樣盡管粘度低，但閃點(diǎn)等于或大于300℃，通過差熱分析(DTA)測(cè)定質(zhì)量減少5％的溫度高，說明這些潤(rùn)滑油試樣不易揮發(fā)且耐熱性優(yōu)異。此外，實(shí)施例1-5的潤(rùn)滑油試樣的摩擦系數(shù)小且球磨耗痕徑小，說明這些潤(rùn)滑油試樣的摩擦特性優(yōu)異。
相反，比較實(shí)施例1-7的潤(rùn)滑油試樣盡管耐熱性和耐磨性優(yōu)異，但所含離子液體的總酸值大于1mgKOH/g，非常易腐蝕。因此，這些試樣不適于用作金屬制品的潤(rùn)滑油。
實(shí)施例6-15用表2所列的各組分制備潤(rùn)滑油，評(píng)價(jià)各試樣的上述特性。結(jié)果示于表2。
表2-1

表2-2

(注)離子液體5四氟硼酸N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨離子液體6雙(三氟甲磺酰基)亞胺化丁基吡啶胺基抗氧化劑4，4-二丁基二苯胺TCP磷酸三(甲苯酯)DBDS二芐基二硫化物由表2可見，與使用單一的潤(rùn)滑油相比，組合使用兩種類型的離子液體提高了粘度指數(shù)和傾點(diǎn)。
實(shí)施例16-17和比較實(shí)施例8和9用表3所列的各組分制備潤(rùn)滑油，評(píng)價(jià)各試樣的上述特性。結(jié)果示于表3。
表3

(注)離子液體3雙(三氟甲磺?；?亞胺化N，N-二乙基-N-甲基(2-甲氧基乙基)銨胺基抗氧化劑4，4-二丁基二苯胺TCP磷酸三(甲苯酯)由表3可見，對(duì)實(shí)施例16和比較實(shí)施例8進(jìn)行比較，對(duì)實(shí)施例17和比較實(shí)施例9進(jìn)行比較，說明通過對(duì)其施加電場(chǎng)可改進(jìn)潤(rùn)滑油的摩擦特性。
工業(yè)適用性本發(fā)明的潤(rùn)滑油適用于內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)距變換器、徑向軸承、滾動(dòng)軸承、護(hù)油軸承、流體軸承、壓縮機(jī)、鏈條傳動(dòng)、齒輪、液壓電路、真空泵、時(shí)鐘零件、硬盤裝置、冰箱、切割、碾壓、金屬拔絲、滾軋、鍛造、熱處理、熱介質(zhì)、冷卻介質(zhì)、冷卻劑、洗滌劑、減震器、防腐蝕、制動(dòng)器構(gòu)件、密封裝置和航空裝置(例如航空飛行器和人造衛(wèi)星)。
權(quán)利要求
1.一種潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含由陽(yáng)離子和陰離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，所述離子液體的離子濃度等于或大于1mol/dm3。
2.權(quán)利要求1的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，所述潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的所述離子液體作為基礎(chǔ)油。
3.權(quán)利要求1或2的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用下式表示(Zp+)k(Aq-)m其中Zp+表示陽(yáng)離子；Aq-表示陰離子；p、q、k、m、p×k和q×m均為1-3的整數(shù)，滿足p×k＝q×m；當(dāng)k或m等于或大于2時(shí)，Z或A可相同或互不相同。
4.權(quán)利要求3的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用式Z+A-表示，其中Z+表示陽(yáng)離子，.A-表示陰離子，所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，所述潤(rùn)滑油包含50-100％質(zhì)量的所述離子液體作為基礎(chǔ)油。
5.權(quán)利要求4的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體為兩種或多于兩種離子液體的混合物。
6.權(quán)利要求5的潤(rùn)滑油，其中所述混合物包含一種Z+和兩種或多于兩種A-，兩種或多于兩種Z+和一種A-，或兩種或多于兩種Z+和兩種或多于兩種A-。
7.權(quán)利要求4-6中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陽(yáng)離子Z+用任一下式的結(jié)構(gòu)表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
8.權(quán)利要求7的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陽(yáng)離子Z+用任一下式的結(jié)構(gòu)表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
9.權(quán)利要求4-8中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自BF4-、PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、C6H5SO3-、CH3(C6H4)SO3-、I-、I3-、F(HF)n-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)3C-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-、B(CmY2(2m+1))4-、P(CmY2(2m+1))6-以及下式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子，當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；多個(gè)(CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz基團(tuán)可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)；其中Y2為氫原子或氟原子，當(dāng)存在多個(gè)Y2時(shí)，這些Y2可相同或互不相同；多個(gè)(CmY2(2m+1))基團(tuán)可相同或互不相同；m為0-6的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
10.權(quán)利要求9的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自PF6-、CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-、((CnF(2n+1-x)Hx)Y1Oz)2N-以及下式表示的陰離子，其中Y1表示碳原子或硫原子；當(dāng)存在多個(gè)Y1時(shí)，這些Y1可相同或互不相同；n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)；當(dāng)Y1為碳原子時(shí)，z為1-3的整數(shù)，當(dāng)Y1為硫原子時(shí)，z為0-4的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
11.權(quán)利要求10的潤(rùn)滑油，其中形成所述離子液體的陰離子A-選自CnH(2n+1)OSO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)SO3-、(CnF(2n+1-x)Hx)COO-、NO3-、CH3SO3-、(CN)2N-、HSO3-以及下式表示的陰離子，其中n為1-6的整數(shù)；x為0-13的整數(shù)， 其中各R13-R17可相同或互不相同，表示選自氫原子和(CnF(2n+1-x)Hx)的基團(tuán)；n和x如上定義。
12.權(quán)利要求4-11中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體不包含下式表示的陽(yáng)離子、F-、Cl-、Br-或BF4-， 其中各R1-R5可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)。
13.一種潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含由兩性離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，其中陽(yáng)離子和陰離子通過共價(jià)鍵相連，所述離子液體的總酸值等于或小于1mgKOH/g，含量為50-100％質(zhì)量。
14.權(quán)利要求13的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體用下式表示 其中各R1-R12可相同或互不相同，表示選自氫原子、可含有醚鍵的C1-C18烷基以及C1-C18烷氧基的基團(tuán)；至少一個(gè)R1-R12為-(CH2)n-SO3-或-(CH2)n-COO-，其中n為等于或大于0的整數(shù)，使得各烷基的碳原子數(shù)為1-18。
15.權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體在40℃下測(cè)得的運(yùn)動(dòng)粘度為1-1,000mm2/s。
16.權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的傾點(diǎn)等于或小于-10℃。
17.權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的粘度指數(shù)等于或大于80。
18.權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述離子液體的閃點(diǎn)等于或大于200℃。
19.權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油包含至少一種選自抗氧化劑和極壓添加劑的物質(zhì)。
20.權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，其中所述潤(rùn)滑油的含水量等于或小于所述潤(rùn)滑油質(zhì)量的500ppm。
21.一種調(diào)節(jié)潤(rùn)滑特性的方法，其特征在于所述方法包括向權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油施加電場(chǎng)。
22.一種潤(rùn)滑特性調(diào)節(jié)裝置，所述裝置用于調(diào)節(jié)兩個(gè)潤(rùn)滑構(gòu)件之間的接觸區(qū)域的潤(rùn)滑特性，其特征在于所述裝置使用引入所述接觸區(qū)域的權(quán)利要求1-20中任一項(xiàng)的潤(rùn)滑油，所述裝置包括將所述接觸區(qū)域夾在中間的電極對(duì)，所述電極與所述潤(rùn)滑構(gòu)件接觸或不接觸，并且所述電極向所述接觸區(qū)域施加電場(chǎng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種粘度小、蒸汽壓低的潤(rùn)滑油，該潤(rùn)滑油不易燃、耐熱性好。該潤(rùn)滑油的摩擦特性等同于常規(guī)的烴基潤(rùn)滑油，可在非常嚴(yán)格的條件(例如高溫和真空)下長(zhǎng)時(shí)間使用。所述潤(rùn)滑油包含由陽(yáng)離子和陰離子形成的離子液體作為基礎(chǔ)油，所述離子液體的離子濃度等于或大于1mol/dm
文檔編號(hào)C10N20/02GK1863896SQ200480029489
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者森誠(chéng)之, 上村秀人 申請(qǐng)人:出光興產(chǎn)株式會(huì)社, 森誠(chéng)之