Gemini型油溶性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Gemini型油溶性离子液体，该离子液体的通式如下：

Gemini oil-soluble ionic liquids and their preparation methods and Applications

The invention discloses Gemini oil-soluble ionic liquids, which have the following general formulas:

【技术实现步骤摘要】
Gemini型油溶性离子液体及其制备方法和应用
本专利技术涉及一系列Gemini型油溶性离子液体及其制备方法和应用。
技术介绍
工业的飞速发展加速了能源的过快消耗，其中，由润滑失效所导致机械的异常磨损而引起的能源耗费占据了所有一次能源消耗的24%之多。发展高效润滑手段，尤其是高性能润滑剂的使用则是减少摩擦、降低或避免磨损的最有效手段。从绿色环保、节能降耗以及可持续发展的角度考虑，传统高硫磷等含量润滑剂及添加剂的发展正逐渐向无硫、低磷、无磷等绿色环保、高效、长寿命等更为环保和生物相容的角度演变。离子液体作为一类最重要的润滑剂及添加剂，自2001首次报道以后(YeC,LiuW,ChenY,etal.Room-temperatureionicliquids:anovelversatilelubricant[J].ChemicalCommunications,2001(21):2244-2245.)，已经成为全球学术界和工业界的共同研究热点。事实证明，离子液体作为高性能润滑剂及添加剂的确具有非常优良的减摩抗磨性能，并且具有很好的承载能力(PalacioM,BhushanB.Areviewofionicliquidsforgreenmolecularlubricationinnanotechnology[J].TribologyLetters,2010,40(2):247-268;YaoM,FanM,LiangY,etal.Imidazoliumhexafluorophosphateionicliquidsashightemperaturelubricantsforsteel–steelcontacts[J].Wear,2010,268(1-2):67-71;SongZ,YuQ,CaiM,etal.Greenionicliquidlubricantspreparedfromanti-inflammatorydrug[J].TribologyLetters,2015,60(3):38;FanM,ZhangC,GuoY,etal.Aninvestigationonthefrictionandwearpropertiesofperfluorooctanesulfonateionicliquids[J].TribologyLetters,2016,63(1):11.)但是也有很多方面的问题需要我们进一步去研究解决，例如：传统咪唑离子液体制备过程繁琐、高温热稳定性差、成本高、不溶于基础油等等，极大限制其工业应用。为此，研究人员发展了一系列季铵及季磷型的油溶性离子液体，以期解决离子液体合成繁琐及无法作为润滑剂及添加剂的问题（QuJ,TruhanJJ,DaiS,etal.Ionicliquidswithammoniumcationsaslubricantsoradditives[J].TribologyLetters,2006,22(3):207-214;JimenezAE,BermudezMD,CarrionFJ,etal.Roomtemperatureionicliquidsaslubricantadditivesinsteel–aluminiumcontacts:influenceofslidingvelocity,normalloadandtemperature[J].Wear,2006,261(3-4):347-359;FanM,YangD,WangX,etal.Doss–basedQAILs:asbothneatlubricantsandlubricantadditiveswithexcellenttribologicalpropertiesandgooddetergency[J].Industrial&EngineeringChemistryResearch,2014,53(46):17952-17960.）。Gemini表面活性剂又称双子表面活性剂，通过一个连接基将两个极性头基相连，此类表活剂相比于传统的季铵或者季磷盐表活剂，表现出了优异的性能和潜在的应用前景。事实上，在水溶液状态这类表活剂更容易在表面或者界面上进行组装，形成一层有序的吸附膜，受此启发，我们试想能否发展一类油溶性Gemini表面活性剂体系，而作为润滑剂或者基础油的添加剂，增加其在摩擦副表面的界面吸附和组装，从而更有益于摩擦化学的发生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一系列Gemini型油溶性离子液体及其制备方法和应用。本专利技术所述Gemini型油溶性离子液体的阳离子为带有不同链长的双季铵盐、双季磷盐，阴离子为带有不同烷基链长的磷酸酯官能团。本专利技术在之前功能性油溶性离子液体的工作基础上，结合Gemini表面活性剂的分子设计，发展了新型Gemini型油溶性离子液体。本专利技术通过分子设计避免了S元素的引入，通过改变链长，使得该分子体系尽量做到低磷，通过构建分子内N/P及P/P协同，使得该体系表现出了优异于传统添加剂(T204、T306)的减摩抗磨特性。Gemini型油溶性离子液体，其特征在于该离子液体的通式如下：，式中X代表N原子或P原子，R、R1分别独立选自C1-C18的烷基；R2为丁基或者异辛基；n为2-18的整数。所述R、R1分别独立选自甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、辛基、异辛基、癸基、异癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基中的任意一种。本专利技术所述的离子液体如：NP-14-2-14:n=2，X=N，R=十四烷基，R1=甲基，R2=异辛基，；NP-16-2-16:n=2，X=N，R=十六烷基，R1=甲基，R2=异辛基，；NP-18-2-18:n=2，X=N，R=十八烷基，R1=甲基，R2=异辛基，；P8-P888-2-P888：n=2，X=P，R=R1=辛基，R2=异辛基，；P4-P888-2-P888:n=2，X=P，R=R1=辛基，R2=丁基，。本专利技术所述离子液体的制备反应方程式如下：或，DBPNa代表二丁基磷酸酯钠、DEHPANa二异辛基磷酸酯钠盐。反应方程式中，二丁基磷酸酯钠(DBPNa)、二异辛基磷酸酯钠盐(DEHPANa)根据文献(D.Jiang,L.T.Hu,D.P.Feng.TribolLett(2011)41:417–424)及专利201510789114.3合成。Gemini型油溶性离子液体的制备方法，其特征在于具体步骤为：X为P原子的制备方法：三烷基膦和二溴代烷于惰性气体保护下以乙腈为溶剂，加热回流反应12-24个小时，冷却至室温，旋除溶剂，用石油醚洗涤，干燥后得到Gemini离子液体的二溴化合物；之后加入DEHPANa或者DBPNa，乙腈作溶剂60-90摄氏度搅拌反应12-24小时，反应结束后，减压蒸除溶剂，油状物用二氯甲烷溶解，多次水洗除去未反应的DEHPANa或DBPNa，之后干燥有机相，减压蒸出溶剂得到淡黄色液体，即为Gemini型油溶性离子液体；X为N原子的制备方法：烷基二胺和溴代烷于惰性气体保护下以乙腈为溶剂，加热回流反应12-24个小时，冷却至室温析出白色粉末，减压过滤，用石油醚洗涤白色粉末，干燥后得到Gemini离子液体的二溴化合物；之后加入DEHPANa或者DBPNa本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Gemini型油溶性离子液体，其特征在于该离子液体的通式如下：

【技术特征摘要】
1.Gemini型油溶性离子液体，其特征在于该离子液体的通式如下：，式中X代表N原子或P原子，R、R1分别独立选自C1-C18的烷基；R2为丁基或者异辛基；n为2-18的整数。2.如权利要求1所述的离子液体，其特征在于所述R、R1分别独立选自甲基、乙基、丙基、丁基、异丁基、戊基、异戊基、辛基、异辛基、癸基、异癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基中的任意一种。3.如权利要求1或2所述Gemini型油溶性离子液体的制备方法，其特征在于具体步骤为：X为P原子的制备方法：三烷基膦和二溴代烷于惰性气体保护下以乙腈为溶剂，加热回流反应12-24个小时，冷却至室温，旋除溶剂，用石油醚洗涤，干燥后得到Gemini离子液体的二溴化合物；之后加入DEHPANa或者DBPNa，乙腈作溶剂60-90摄氏度搅拌反应12-24小时，反应结束后，减压蒸除溶剂，油状物用二氯甲烷溶解，多次水洗除去未反应的DEHPANa或DBPNa，之后干燥有机相，减压蒸出...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，于强亮，蔡美荣，张朝阳，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