一种含硫磷酸酯类离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含硫磷酸酯类离子液体，该离子液体为三己基十四烷基膦O,O′‑二乙基二硫代磷酸酯，其结构式如下：。本发明专利技术还公开了该离子液体的制备方法及其作为高温多元醇酯润滑油减摩抗磨添加剂的应用。本发明专利技术所述离子液体添加到季戊四醇油酸酯（PETO）和三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中，其减摩抗磨性能显著优于商品化的减摩抗磨添加剂TCP。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含硫磷酸酯类离子液体及其制备方法和应用。
技术介绍
随着现代工业的技术发展、进步，机械设备不断向高速、重载和高精度的方向发展。机械设备的飞速发展对其所使用润滑油脂的服役性能提出了更高层次的需求。与此同时，石油资源危机及矿物润滑油带来的环境污染问题越来越受到人们的重视。合成酯类润滑油具有氧化安定性好、热稳定性高、黏温性能和低温性能好、润滑性能优和可生物降解性能高等优点，被广泛用做航空发动机油、内燃机油、压缩机油、冷冻机油、高速齿轮油、金属加工液以及液压油等，是目前应用最广泛的合成油之一。添加剂是润滑油的精髓，直接关系到润滑油功能的实现和保持。然而，值得注意的是，目前常用的添加剂主要针对矿物基础油设计和使用，而针对合成润滑油特别是酯类合成基础油的减摩、抗磨、极压添加剂的研究较少。目前，商品化的只有磷酸三甲酚酯（TCP）被用作多元醇酯类的润滑添加剂。但是，TCP具有很大的毒性而限制了它的大量使用。根据文献调研，AnthonyE.Somers等（AnthonyE.Somersetal.，ACSAppl.Mater.Interfaces,2013,5,11544-11553）合成并考察了十多种不同结构的膦、咪唑和吡啶作为阳离子的离子液体在季戊四醇酯和三羟甲基丙烷酯中的溶解度及摩擦学性能，结果表明几种膦基阳离子离子液体在这两种多元醇酯中表现出一定的减摩抗磨性能。InésOtero等（InésOteroetal.，ACSAppl.Mater.Interfaces,2014,6,13115-13128）研究了八种油溶性离子液体作为三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）润滑油添加剂时的减摩抗磨性能，且比较得出其性能优于常用极压抗磨添加剂二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）。LiliZhu等（LiliZhuetal.，Tribol.Int.(2016),http://dx.doi.org/10.1016/j.triboint.2016.03.004）合成了一种双酚AF基化合物，结果表明此化合物可以与季戊四醇油酸酯（PETO）和三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）混溶，并且在高温200℃和150℃时表现出优异的减摩抗磨性能。除此之外，相关的针对高温多元醇酯类润滑油脂的摩抗磨添加剂的文献几乎很少。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含硫磷酸酯类离子液体及其制备方法和应用。一种含硫磷酸酯类离子液体，其特征在于该离子液体为三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯（记作TTP-DDP），其结构式如下：。如上所述含硫磷酸酯类离子液体的制备方法，其特征在于具体步骤为：将十四烷基三己基溴化膦（TTP-Br）与O,O′-二乙基二硫代磷酸酯在正己烷中混合，然后加入KOH水溶液和蒸馏水，在28-40℃下搅拌5-48h，随后分出有机相，用二次蒸馏水洗涤三次，旋蒸除去正己烷，并将产物真空干燥，得到浅黄色粘稠状液体，即离子液体三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯。所述十四烷基三己基溴化膦与O,O′-二乙基二硫代磷酸酯的摩尔比为1:1~1:1.5。所述KOH水溶液中的KOH与十四烷基三己基溴化膦（TTP-Br）的摩尔比为1:1~1:1.5。如上所述含硫磷酸酯类离子液体作为高温多元醇酯类润滑油减摩抗磨添加剂的应用。所述含硫磷酸酯类离子液体添加到季戊四醇油酸酯（PETO）中的添加量为1wt%～5wt%，最佳添加量为4wt%，在200℃具有优异的减摩抗磨性能。所述含硫磷酸酯类离子液体添加到三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中的添加量为1wt%～5wt%，最佳添加量为4wt%，在200℃具有显著的减摩抗磨性能。本专利技术所述含硫磷酸酯类离子液体添加到季戊四醇油酸酯（PETO）和三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中，其减摩抗磨性能显著优于TCP。附图说明图1为本专利技术所述硫磷酸酯离子液体（记作TTP-DDP）的热分解温度曲线。图2为浓度分别为0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%和5wt%的TTP-DDP加入到季戊四醇油酸酯（PETO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min时摩擦系数随时间变化的关系曲线。图3为浓度分别为0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%和5wt%的TTP-DDP加入到季戊四醇油酸酯（PETO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min后下试样钢块上磨斑的磨损体积。图4为浓度分别为3wt%TCP和4wt%TTP-DDP加入到季戊四醇油酸酯（PETO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min时摩擦系数随时间变化的关系曲线。图5为浓度分别为0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%和5wt%的TTP-DDP加入到三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min时摩擦系数随时间变化的关系曲线。图6为浓度分别为0wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%和5wt%的TTP-DDP加入到三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min后下试样钢块上磨斑的磨损体积。图7为浓度分别为4wt%TCP和4wt%TTP-DDP加入到三羟甲基丙烷油酸酯（TMPTO）中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于200℃，200N，频率50Hz，载荷振幅1mm的工况下长磨30min时摩擦系数随时间变化的关系曲线。具体实施方式实施例1在150mL三口烧瓶中加入29.67g（0.05mol）十四烷基三己基溴化膦，60g正己烷，之后加入10.36g（0.05mol）O,O′-二乙基二硫代磷酸酯，然后加入KOH水溶液（KOH0.05mol）和蒸馏水，室温（25℃）下连续搅拌反应8h。反应完后，分离有机相，用二次水洗涤，95℃下干燥24h，得到25.40g浅黄色粘稠状液体，即三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯（记作TTP-DDP），分子量为668.5，产率76%。实施例2在150mL三口烧瓶中加入29.67g（0.05mol）十四烷基三己基溴化膦，60g正己烷，之后加入10.36g（0.05mol）O,O′-二乙基二硫代磷酸酯，然后加入KOH水溶液（KOH0.05mol）和蒸馏水，30℃下连续搅拌反应16h。反应完后，分离有机相，用二次水洗涤，95℃下干燥24h，得到27.41g浅黄色粘稠状液体，即三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯（记作TTP-DDP），分子量为668.5，产率82%。实施例3在150mL三口烧瓶中加入29.67g（0.05mol）十四烷基三己基溴化膦，60g正己烷，之后加入10.36g（0.05mol）O,O′-二乙基二硫代磷酸酯，然后加入KOH水溶液（KOH0.05mol）和蒸馏水，38℃下连续搅拌反应48h。反应完后，分离有机相，用二次水洗涤，95℃下干燥24h，得到30.08g浅黄色粘稠状液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含硫磷酸酯类离子液体，其特征在于该离子液体为三己基十四烷基膦O,O′‑二乙基二硫代磷酸酯，其结构式如下：。

【技术特征摘要】
1.一种含硫磷酸酯类离子液体，其特征在于该离子液体为三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯，其结构式如下：。2.如权利要求1所述含硫磷酸酯类离子液体的制备方法，其特征在于具体步骤为：将十四烷基三己基溴化膦与O,O′-二乙基二硫代磷酸酯在正己烷中混合，然后加入KOH水溶液和蒸馏水，在28-40℃下搅拌5-48h，随后分出有机相，用二次蒸馏水洗涤三次，旋蒸除去正己烷，并将产物真空干燥，得到浅黄色粘稠状液体，即离子液体三己基十四烷基膦O,O′-二乙基二硫代磷酸酯。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述十四烷基三己基溴化膦与O,O′-二乙基二硫代磷酸酯的摩尔比为1:1~1:1.5。4.如权利要求2所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓波，朱丽丽，
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