芳基取代羧酸离子液体结构与摩擦学性能的构效关系研究-表面技术.pdf

表面技术 第46 卷 第 11 期 ·212 · SURFACE TECHNOLOGY 2017 年11 月 芳基取代羧酸离子液体结构与摩擦学性能的 构效关系研究 孙文静，张帅，董瑞，文平，杨得锁，凡明锦 （宝鸡文理学院 化学化工学院 陕西省植物化学重点实验室，陕西 宝鸡 721013） 摘 要： 目的 研究芳基取代羧酸离子液体的分子结构与其摩擦学性能、物理化学性质之间的构效关系。 方法 分别以 4- 甲基苯乙酸（4-Me-PA ）、4-叔丁基苯乙酸（4-tBu-PA ）、4-苯基丁酸（PB ）、异丁基苯丙酸钠 （布洛芬钠，Ibu ）作为阴离子源，以四丁基氢氧化铵（N4444OH ）、四丁基氯化铵（N4444Cl ）、1-丁基-3- 甲基 咪唑氯盐（C mim ）、1-辛基-3- 甲基咪唑氯盐（C mim ）为阳离子源，通过酸碱中和反应和离子交换反应合 4 8 成了七种芳基取代羧酸离子液体。以市售合成润滑油聚 α-烯烃（PAO10 ）和传统离子液体 1-丁基-3- 甲基咪 唑四氟硼酸盐（L-B104 ）为对照样，对其分子结构与摩擦学性能、物理化学性质之间的构效关系进行了系 统研究。结果 芳基取代羧酸离子液体的热分解温度在 161~217 ℃之间，水解反应的 pH 值保持不变，具有 较高的水解稳定性和热稳定性，对金属基底材料无腐蚀，作为润滑剂使用时，在钢/钢、钢/铜、钢/铝三种摩 擦副上的平均摩擦系数f 和平均磨损体积 V 分别为f 3 3 钢 钢=0.081 ，f 钢 铜=0.067 ，f 钢 铝=0.080 ，V 钢 钢=3.24×10 mm ， / / / / 3 3 3 3 V 钢 铜=22.04×10 mm ，V 钢 铝=22.35×10 mm ，均具有良好的减摩抗磨性能，它们的分子结构对其摩擦学性 / / 能和物理化学性质均具有较明显的影响。结论 芳基取代羧酸离子液体中，阳离子上取代烷基链越长，其热 分解温度越高，运动黏度和黏度指数也越大；阴离子的空间体积越大，相应离子液体的黏度指数越大；它 们在钢/钢、钢/铜、钢/铝摩擦副上均表现出良好的润滑作用。这主要是因为在摩擦过程中离子液体在摩擦副 表面形成了稳定的吸附膜，在这层吸附膜中，阴阳离子的影响作用不同，阳离子对其减摩作用的影响较大， 阴离子对其抗磨作用的影响较大；这层吸附膜的润滑性能还受到黏度的影响，具有适中运动黏度和较大黏 度指数的离子液体作为润滑剂，摩擦学性能更加优异。 关键词： 离子液体；润滑剂；芳香酸；咪唑；季铵盐；布洛芬；摩擦学性能 中图分类号：TG356.16 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2017)03-0212-11 DOI ：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.11.029 Relationship between Structure and Tribological Properties of Aryl-substituted Aromat