离子液体润滑油添加剂的合成及性能研究.pdf

第 卷第 期 年 月应 用 化 工 .收稿日期:修改稿日期:基金项目:辽宁省“兴辽英才”项目科技创新领军人才()辽宁省化学助剂合成与分离省市共建重点实验室资助()作者简介:王娇()女辽宁海城人工程师硕士主要从事有机方法学、助剂合成、化工产品检测方向的研究 电话:.通信作者:宋吉亮()男工程师博士 :.离子液体润滑油添加剂的合成及性能研究王娇黄润华张艳丽宋吉亮(.大连理工大学盘锦产业技术研究院 辽宁省化学助剂合成与分离省重点实验室辽宁 盘锦.大连理工大学 化工学院辽宁 盘锦)摘 要:设计并合成了三种 二氮杂双环.十一碳烯()衍生物脂肪酸型长链离子液体考察了离子液体的油溶性、腐蚀性和抗磨减摩性探讨了这些离子液体作为润滑油添加剂的可行性 结果表明 衍生物脂肪酸型离子液体均具有良好的油溶性、对铜片无腐蚀性同时能够改善油品的抗磨减摩性能 为高品质添加剂研制和开发提供了参考关键词:离子液体添加剂润滑油性能测试中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.().:随着发动机不断向高速和小型增压强化方向的发展机械负荷和热负荷越来越大对润滑油质量的要求也越来越高 目前润滑油添加剂的种类主要包括纳米材料、含特殊元素(、等)以及离子液体等润滑油添加剂 离子液体作为润滑油添加剂的研究较少 年 的团队首次合成了两种油溶性优异的离子液体自此离子液体作为润滑剂添加剂成为新的焦点研究课题本文 设 计 并 合 成 了 三 种 二 氮 杂 双 环.十一碳烯()衍生物脂肪酸新型长链离子液体考察了离子液体的油溶性、腐蚀性和抗磨减摩性测试探讨了这些离子液体作为润滑油添加剂的可信性 实验部分.试剂与仪器二氮杂双环.十一碳烯()、油酸、冰醋酸、咪唑、无水乙醚、四氢呋喃、氢氧化钠(粒)、二氯甲烷、溴代正丁烷、溴代正己烷、溴癸烷、丙酮、石油醚均为化学纯去离子水实验室自制柱层析填料硅胶(目)由青岛美高集团有限公司提供氮气盘锦宇通气体提供除特别说明外试剂均未经纯化直接使用 型电子微量天平(精度为.)电 热 恒 温 鼓 风 干 燥 箱 磁力搅拌器 旋片式真空泵 旋转蒸发仪 型铜片腐蚀测定仪 立式万能摩擦磨损试验机.离子液体的制备.油酸离子液体()在 圆底烧瓶中加入 (.)恒压滴液漏斗中的油酸(.)以 滴/的速度滴加至 中使用磁力搅拌器常温搅拌保持冰水浴温度控制在 以下 滴加结束后常温搅拌 得到黏稠的黄色液体粗产品用四氢呋喃()洗涤减压蒸馏除去四氢呋喃真空第 期王娇等:离子液体润滑油添加剂的合成及性能研究干燥箱 干燥后得到黏稠黄色液体.收率为.己基 油酸离子液体的合成()将.和 丙酮加入 三口瓶中缓慢滴入.溴代正己烷滴加过程温度保持 左右滴加完毕后于 左右搅拌反应 反应完毕后蒸除溶剂冷却到室温得到黄色黏稠液体 将粗产品加入 蒸馏水溶解用乙醚洗涤()取出下层水溶液蒸除水真空干燥得到淡黄色液体密封放入冰箱中冷冻得到溴化 己基 离子液体.进而与油酸钠反应得到 己基 油酸离子液体黄色液体.收率为.癸基 油酸离子液体的合成()将.和 丙酮加入 三口瓶中缓慢滴入.溴代正癸烷滴加过程温度保持 左右滴加完毕后于 左右搅拌反应 反应完毕后蒸除溶剂冷却到室温得到黄色黏稠液体 将粗产品加入 蒸馏水溶解用乙醚洗涤()取出下层水溶液蒸除水真空干燥得到淡黄色液体密封放入冰箱中冷冻得到溴化 癸基 离子液体.然后与油酸钠反应后处理得到 癸基 油酸离子液体黄色液体.收率为.离子液体性能测试.油溶性测试方法离子液体分别配制.质量分数的油品小样在 的条件下超声分散 观察超声后的溶解性室温下放置 后再观察其溶解情况.润滑油添加剂腐蚀性测试参考/石油产品铜片腐蚀试验方法.抗磨减摩性能测试抗磨减摩性能测试包括摩擦系数和磨斑直径两个方面本实验采用万能摩擦磨损试验机进行四球摩擦磨损实验 按照中国石油化工行业标准/进行润滑油抗磨损性能的测定(四球法)结果与讨论.油溶性结果评价以菜籽油和液体石蜡作为基础油分别配制离子液体含量为.的油品小样在 的条件下超声分散 观察不同离子液体的溶解性 溶液室温静置 后再观察其溶解情况不同含量的、离子液体在两种基础油中都呈现出澄清透明 静置 后未见明显聚沉现象油品仍旧澄清透明油溶性良好说明三种离子液体均可作为润滑油添加剂 在实验过程中观察到 型离子液体在基础油中不需要超声就已充分溶解肉眼未发现有未分散的液滴 同时通过对比可以发现含较长的烷基链离子液体在基础油中的油溶性显著提高该实验结果和预期的一致.铜片腐蚀性测试结果评价铜片腐蚀性测试所用铜片和比色板见图 图 打磨干净的铜片以及比色板.菜籽油为食用级含有维生素 等抗氧化物质在 条件下 几乎没有腐蚀性 液体石蜡虽含有不饱和烃以及少量的硫化物少量的硫化物在一定程度上会促进腐蚀从而导致液体石蜡具有一定腐蚀性但对铜片几乎无腐蚀性考察不同含量.的 种离子在基础油中对铜片的腐蚀情况结果见表 同时考察不同质量分数的离子液体的基础油和空白基础油对铜片在 经过 处理后的颜色变化观察发现各溶液对铜片的腐蚀情况无明显差异 综合实验结果发现 种离子液体均没有腐蚀性和预期实验结果相同表 不同润滑油中铜片腐蚀程度 测试油品腐蚀程度测试油品腐蚀程度测试油品腐蚀程度菜籽调和油菜籽调和油菜籽调和油.菜籽油.菜籽油.菜籽油.菜籽油.菜籽油.菜籽油 菜籽油 菜籽油 菜籽油.菜籽油.菜籽油.菜籽油液体石蜡液体石蜡液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡 液体石蜡 液体石蜡 液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡.液体石蜡注:反应条件:条件下加热 代表图 中比色板 对应的腐蚀程度.抗磨减摩性能测试分别考察了不同含量(.)的 种离子液体在基础油(菜籽油和液体石蜡)中的摩擦系数变化结果见图 由图 可知 型离子液体在两种基础油中均显示出较好的摩擦性其摩擦系数是最低的 这是和实验预期结果有所出入的 离子液体具有更长的烷基链当润滑油在摩擦过程中和摩擦表面反应形成摩擦膜时长烷基链的润滑油添加剂会增加摩擦膜的厚度理论上来说减摩性能会更好 但是应用化工第 卷长链烷基可能导致合成的离子液体稳定性降低从而使得摩擦过程中摩擦膜结构被破坏导致总体减摩的效果不理想 因此长链烷基在形成摩擦膜时虽然会增加膜的厚度但是也会导致摩擦膜的结构不够致密从而降低摩擦膜的强度图 不同润滑油中摩擦系数随润滑油添加剂质量浓度变化图.不同含量(.)的 种离子液体在基础油(菜籽油和液体石蜡)中的磨斑直径变化见图 由图 可知加入不同含量不同种类的离子液体后都明显地降低了钢球的磨损情况具体趋势和减摩 的 趋 势 大 致 相 同 其 中 离 子 液 体 的 含 量.时 型添加剂对磨斑直径的影响最好随着添加剂含量的增多 型离子液体对磨斑直径大小的影响更加有优势并且这种现象在菜籽油中更加明显 主要是长链烷基改变了离子液体的油溶性 添加剂在最长的烷基链和油酸结构的双重作用下在油中分散得更好相对有更好的抗磨减摩效果图 不同基础油中磨斑直径随润滑油添加剂质量浓度变化图.结论本实验通过一步法制备了三种 衍生物脂肪酸型离子液体通过离子液体的油溶性、腐蚀性和抗磨减摩性能测试探讨了这些离子液体作为润滑油添加剂的可行性()三种 衍生物脂肪酸型离子液体均具有良好的油溶性可作为润滑油添加剂()三种 衍生物脂肪酸型离子液体在铜片腐蚀实验中均表现出无腐蚀性对铜片的影响可忽略不计表明了含氮杂环和脂肪酸型离子液体不具备腐蚀性属于环境友好型添加剂()三种 衍生物脂肪酸型离子液体在抗磨减摩性能测试时加入不同含量不同种类离子液体后摩擦系数和磨斑直径均有所降低说明三种离子液体的加入能够改善油品的抗磨减摩性能()本实验验证了离子液体作为润滑油添加剂的可行性为日后添加剂的研发提供科研方向和思路参考文献:陈莲英章文贡.纳米润滑材料研究及应用.化学通报():.():./.():.():.:.(下转第 页)第 期唐瑞源等:焦炭水蒸气催化气化反应特性研究催化剂上焦炭被完全转化 而在流化床反应器中焦炭催化气化 的转化率也仅为.这可能是由于流化床反应器的结构不够优化、气/固相接触效率低 因此为了保证碱性催化剂上焦炭充分转化催化剂上焦炭催化气化时间应至少控制在 左右 并且对于催化剂表面积炭应采用催化剂两段再生的方式即先通过气化剂除掉碱性催化剂上大部分焦炭获得富 合成气然后再通过纯氧燃烧的方式除掉残留的焦炭实现碱性待生剂的催化活性恢复 结论通过流化床和水蒸气热重分析仪对碱性待生剂表面积炭进行催化气化的优化条件为:气化温度为 气化反应时间至少 进水蒸汽速率为./时可基本消除内外扩散对焦炭催化气化性能的影响 产品气以 组成为主(含量约)水蒸气/氧气混合气为气化剂可显著提高焦炭催化气化转化率同时氧气的加入会影响合成气组成合成气中 和 含量降低含量升高参考文献:.():.():.():.李庆峰房倚天张建民等.石油焦水蒸气气化过程孔隙结构和气化速率的变化.燃料化学学报():.:.盖希坤卢艺邢闯等.石油焦水蒸气催化气化反应特性.石油学报(石油加工)():.牛永红吴会军王忠胜等.高温水蒸气生物质催化气化研究进展.应用化工():.:():.():.李港辉庞赟佶翟茂森等.气氛下生物质焦炭颗粒催化气化表观动力学研究.应用化工():.:.:.():.“”.():.盖希坤卢艺杨瑞芹等.碳水蒸气气化反应新机理探讨.化学世界():.(上接第 页).():.龙玉鑫陈立功.含氮硼酸酯润滑油添加剂的合成及摩擦学 性 能 研 究 .应 用 化 工():.屈孟男姚亚丽何金梅等.减摩抗磨类新型润滑油添加剂的研究进展.化工进展():.雷照李旭田成光等.膦酸酯润滑油添加剂的合成及摩擦学性能.应用化工():.:():./.():.():.:.应安国.型功能离子液体的制备及其在 加成和 缩合反应中的应用.杭州:浙江大学:.陈艳.强碱性离子液体的合成及其在有机合成中的应用.济南:济南大学:.