一种环境友好型高温润滑油制造技术

本发明专利技术公开了一种环境友好型高温润滑油，该润滑油通过以下方法制备得到：将双三氟甲磺酰亚胺锂（简称LiTFSI）加入到蓖麻油，在25~80oC下搅拌至澄清。本发明专利技术所述的绿色环保型高温润滑油不仅制备过程简单、环保，而且具有很高的热稳定性和很好的摩擦学特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种绿色可生物降解的环境友好型高温润滑油。
技术介绍
人类曾经使用的润滑剂都是环境友好的和可生物降解的。天然的润滑剂如水、植物油和动物脂肪等被用来使很沉重的工作实施起来更有效率。然而，十九世纪后期，由于天然润滑剂的稳定性和经济原因，石油化学工业的发展逐步取代了天然润滑剂的应用。十几年前，随着人们环境保护意识的增强和石油资源的快速消耗，人们再一次将注意力集中在天然润滑剂上。植物油是潜在的环境友好型润滑剂，与矿物油比较它有诸多优点，例如低的挥发性、更高的粘度指数、更好的润滑性能、耐火性能以及溶解性。蓖麻油是一种从蓖麻中提取出来的非食用的且相对廉价的植物油。它是一种粘性的、淡黄色不易挥发和不干性油。最近几年来，蓖麻油作为润滑剂的研究已经引起人们很大关注，这是因为蓖麻油的润滑性能要比其它的植物油更好，使其更适合作为可生物降解的基础油（如用作航空发动机油，齿轮油和润滑脂中）。另外，蓖麻油作为天然的甘油三酸酯，其组分中含有大量的蓖麻油酸酯(C18:1-OH)，少量的亚油酸酯(C18:2)和亚麻酸酯(C18:3)，这使其热稳定性比其它蔬菜油要好。因此蓖麻油是一种潜在的环境友好型高温润滑剂。随着涡轮发动机、汽车工业、农用机械设备等的快速发展，对于在重载、高速和高温环境下能够有效使用的润滑剂的需求也在逐步增加。因此研究开发在高温环境下能够有效润滑的润滑剂是非常有意义的。尽管许多高效的合成润滑剂如聚α-烯烃（PAO）、聚醚（PAG）和环氧大豆油（ESBO）等被开发出来以满足对高温环境的需求，但关于蓖麻油在当今高温润滑方面的研究应用却未见报道。另外，中国是世界第三大蓖麻油生产国（仅次于印度和巴西），每年生产20万吨，对蓖麻油进行修饰并研究它作为高温润滑剂的应用是非常有意义的。众所周知，蓖麻油的主要成分是三酰基甘油酸酯，于是它的酯基给我们提供了一条进行结构修饰途径。近几年，凡明锦等报道了一种新颖的方法用于在合成酯和多元醇酯中原位制备离子液体添加剂。这种方法显著降低了离子液体的制备过程并降低了离子液体的生产成本。考虑到以上因素，我们在蓖麻油中原位生成离子液体并将它作为钢/钢摩擦副表面的润滑剂，考察它在高温环境下的摩擦学性能。同时将它的摩擦学性能与环氧大豆油做比较，后者是一种可生物降解的，具有很高热稳定性的润滑剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环境友好型高温润滑油。一种环境友好型高温润滑油，其特征在于该润滑油通过以下方法制备得到：将双三氟甲磺酰亚胺锂（简称LiTFSI）加入到蓖麻油中，在25~80oC下搅拌至澄清。所述蓖麻油与双三氟甲磺酰亚胺锂的摩尔比为1:0.5～1:n，其中n代表蓖麻油中所含三酰基甘油酸酯中羰基的个数。本专利技术所述的环境友好型高温润滑油为原位生成的离子液体，其氧化分解温度比蓖麻油本身的氧化分解温度高，对金属铜的腐蚀性能没有因为LiTFSI的添加增强。本专利技术所述的环境友好型高温润滑油在高温200 ℃具有优异的减摩、抗磨性能，在高温200℃的摩擦学性能要优于环氧大豆油（ESBO）。本专利技术所述的环境友好型高温润滑油不仅制备过程简单、环保，而且具有很高的热稳定性和很好的摩擦学特性。附图说明图1为本专利技术实施例1、实施例2和实施例3所得产物结构的核磁共振表征图。图2为蓖麻油（CO）与LiTFSI在摩尔比为1:0、1:0.5、1:1和1:1.5时的氧化分解温度曲线（TGA），其中也给出了双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）和环氧大豆油（ESBO）的分解温度曲线。图3为蓖麻油（CO）以及CO与LiTFSI在不同摩尔比时的摩擦系数和磨损体积数据。图a为CO与LiTFSI在摩尔比分别为1:0、1:0.5、1:1和1:1.5时的摩擦系数曲线；图b为CO与LiTFSI在不同摩尔比时与图a中摩擦系数曲线相对应的磨损体积。微振动摩擦磨损试验（SRV）的测量条件：温度，200 oC，载荷100N，频率25Hz，振幅1mm。图4分别给出了蓖麻油（CO）与LiTFSI在摩尔比为1:0.5、1:1和1:1.5时摩擦系数随载荷的变化曲线（图4a）以及不同润滑剂在相同条件下对应的磨损体积（图4b）。SRV测量条件：温度，200 oC，载荷100-500N，频率，25Hz，振幅，1mm。图5分别给出了蓖麻油（CO）与LiTFSI在摩尔比为1:0.5、1:1和1:1.5时摩擦系数随温度的变化曲线（图5a）以及不同润滑剂在相同条件下对应的磨损体积（图5b）。SRV测量条件：温度，25-300 oC，载荷100N，频率，25Hz，振幅，1mm。具体实施方式实施例1在50mL单口烧瓶中加入10g蓖麻油（CO），然后加入13.0 wt %的双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI），在50oC下搅拌至油品澄清，得到蓖麻油与LiTFSI的摩尔比为1:0.5的离子液体。实施例2在50mL单口烧瓶中加入10g蓖麻油（CO），然后加入23.4 wt %的双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI），在50oC下搅拌至油品澄清，得到蓖麻油与LiTFSI的摩尔比为1:1的离子液体。实施例3在50mL单口烧瓶中加入10g蓖麻油（CO），然后加入30.7 wt %的双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI），在50oC下搅拌至油品澄清，得到蓖麻油与LiTFSI的摩尔比为1:1.5的离子液体。结构分析：通过INOVA-400M核磁共振光谱仪测定蓖麻油（CO）以及加入不同摩尔比的LiTFSI后的1H-NMR及13C-NMR谱。结果表明与羰基碳相连的亚甲基（-CH2-）的质子化学位移均向低磁场移动，另外羰基碳中的C原子的化学位移也明显移向低磁场，这些结果表明LiTFSI中的Li+与羰基碳中O原子上的孤对电子形成了配位键，导致羰基C原子更缺电子，从而使得与其相邻的H质子和C原子本身的化学位移向低磁场移动。同时证明了原位离子液体的生成。物理性能评价：蓖麻油（CO）以及CO-LiTFSI复合物体系在摩尔比为1:0.5，1:1和1:1.5时的物理学特性如下表所示，其中a 粘度指数是根据标准GB/T 1995-1998计算得出的；b铜片腐蚀是根据标准GB/T5096-1985测定的（测量温度，120oC；测量时间，3h）。如表所示，原位生成的离子液体的运动粘度均大幅度的增加；粘度指数也随着LiTFSI浓度的增大而增大；另外加入的LiTFSI对油品的腐蚀性能没有影响。热稳定性评价热稳定性是通过STA 449 C Jupiter simultaneous TG-DSC测定。将实施例1，2和3中制备的离子液体 5mg放入样品池中，测试温度从20-800 oC，温度增加速率是10 oC/min，在空气环境下测定。结果如图2所示。加入LiTFSI后的离子液体的热分解温度（Td）均明显提高。表明该原位生成的离子液体具有非常好的热稳定性能。产物的摩擦学性能评价1. 采用德国Optimol油脂公司生产的SRV-IV 微振动摩擦磨损试验机测试蓖麻油（CO）以及它与LiTFSI的摩尔比分别为1:0.5，1:1和1:1.5时生成的离子液体，在200℃，频率25Hz，振幅1mm，载荷100N的工况下长磨30 min时的摩擦系数f，试验所用钢球为F=10 mm的GCr15轴承钢，下试样为F24×7.9mm的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境友好型高温润滑油，其特征在于该润滑油通过以下方法制备得到：将双三氟甲磺酰亚胺锂加入到蓖麻油中，在25~80oC下搅拌至澄清。

【技术特征摘要】
1.一种环境友好型高温润滑油，其特征在于该润滑油通过以下方法制备得到：将双三氟甲磺酰亚胺锂加入到蓖麻油中，在25~80oC下搅拌至澄清。2.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓波，吴新虎，刘维民，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62