离子液体组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种离子液体，其包含：(i)一种或多种无氮有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取代基，和(ii)一种或多种无卤素和无硼的有机阴离子，各自包含带有羧酸根官能团和另一含杂原子的官能团的芳环，这些官能团与芳环共轭且这种共轭体系带有阴离子电荷，并且所述芳环另外带有一个或多个烃基取代基。所述离子液体可用作添加剂以延长暴露于二氧化氮污染的烃质液体的使用寿命和提供摩擦和磨损减小。用寿命和提供摩擦和磨损减小。用寿命和提供摩擦和磨损减小。

【技术实现步骤摘要】
离子液体组合物


[0001]本专利技术涉及一种可用作烃质液体的添加剂的离子液体组合物。该离子液体证实特别有利于限制在高温下工作中由二氧化氮污染引起的烃质液体的化学降解。向烃质液体中加入添加剂量的该离子液体有助于抑制烃质液体被二氧化氮硝化，所述硝化会引发降解。该离子液体还表现出减少由烃质工作液润滑的接触机械部件之间的摩擦或磨损或两者的优点，并在发动机润滑油中运用时提供性质的有利平衡，包括酸度的较慢增长，酸度也促进油的化学降解。

技术介绍

[0002]烃质液体用作各种硬设备(hardware)应用中的工作流体，特别是用作工程零件和装置的润滑剂、保护剂、液压油、润滑脂和传热流体。这些液体的组成和性质根据它们的预期应用进行选择，并且较高分子量的烃质物类的现成可得性使得这些流体能够配制为在高温下工作，特别是在水性流体不再可用的100℃以上。
[0003]这样的烃质液体通常可衍生自石油或合成来源，或衍生自生物材料的加工。特别地，烃质润滑剂和液压油已成为各种应用中的标准，包括汽车和动力传动流体，如发动机润滑油。
[0004]工作液的一个基本性能属性是它们在其使用寿命期间保持有益性质的能力。工作的严酷性对该液体施加物理和化学应变，限制由此造成的液体降解是在它们的选择和配制中的重要考虑因素。工作流体通常在它们的开发和认证中必须满足与维持使用寿命相关的许多性能要求，这在促进降解的相关工作条件下对候选液体进行测试。
[0005]升高的工作温度和化学反应性污染物的存在提高对烃质液体的要求。较高的本体液体温度(bulk liquid temperatures)和反应性污染物的积聚可促进降解反应并导致使用寿命严重缩短，以致周围的硬设备不能充分得到该液体的服务或保护。
[0006]本领域中一般需要通过提供在工作条件下对本体中的化学降解的改进耐受性来改进在升高的本体温度(bulk temperatures)下工作的烃质液体，特别是润滑剂的使用寿命。在包括被烃质工作液浸渍或涂布的被强制接触(forceable contact)的活动件的机构中，也通常需要改进耐磨性和/或减少摩擦。
[0007]基于常规理解，即引起降解的化学反应基本上涉及老化的烃物类与氧的反应(经由自由基途径，其涉及在工作过程中原位形成的过氧化物)，烃质液体的降解，尤其在升高的本体温度下的降解在本领域中通常被称为“氧化”。随时间经过的这些物类的积聚导致不断增加的液体降解以及本体液体性质和使用性能的劣化。在本领域中已经提出各种通常称为“抗氧化剂”的添加剂以抑制这种氧化途径，包括烃可溶性受阻酚和胺，从而减缓随着流体在工作中老化而积聚的氧化降解。
[0008]但是，本申请人的研究工作表征了一种不同的化学降解途径，其表现在不含老化组分的新制备的烃质流体中。这种降解并非由与氧气或过氧化物的反应引发，而是来自在工作中通过污染夹带在液体中的二氧化氮在高温下的直接化学作用。已经发现，二氧化氮
通过与烃质液体的硝化反应引发化学降解，并且这些反应在液体仍然新鲜时就开始的过程中导致该液体的显著分解。二氧化氮还可以在本体液体环境中氧化成硝酸，并导致该液体和其旨在保护的硬设备受到酸性侵蚀。因此，具体需要限制烃质液体中的二氧化氮污染在高温下的降解效应，其会在使用寿命的早期引起劣化，还会加剧由常规氧气驱动的氧化引起的问题。
[0009]在烃质液体在工作期间暴露于二氧化氮源的情况下发生这样的二氧化氮污染。二氧化氮(NO2)通过空气中天然存在的氮气和氧气在暴露于较高温度时的反应形成，通常经过氮氧化物(NO)中间体形成，例如在燃烧反应的过程中。二氧化氮也是衍生自石油或许多生物源的燃料的燃烧产物，两种燃料都含有一定量的结合氮，其在完全燃烧时以二氧化氮的形式释放并可夹带在与其接触的工作液中。这样的暴露在燃烧装置，例如内燃机中特别普遍，内燃机生成二氧化氮并由暴露于排气的烃质液体润滑；特别是在曲轴箱润滑油中，其在停留在气缸区域的发动机表面上的同时与排气发生直接接触，该暴露也通过窜漏的排气发生，其将二氧化氮经过活塞环导入曲轴箱油箱，在此其被润滑剂夹带。
[0010]旨在改进发动机的燃料效率和使碳质颗粒物排放最小化的现代发动机和后处理的发展已经导致更高的燃烧温度，通过被称为“NOx
‑
颗粒物折衷(NOx
–
Particulate trade off)”的效应导致在发动机排出废气中产生更高的二氧化氮含量。较高的发动机温度还导致较高的本体润滑剂工作温度，导致会增加由二氧化氮引发的化学降解的条件。
[0011]此外，现代对提高内燃机的燃油经济性的关注导致通过设计活塞环与气缸套表面之间的更大间隙而减少内摩擦的设计，以得到自由运行的发动机(free
‑
running engines)，其中更多的排气通过活塞环吹入曲轴箱，在此其被夹带在本体发动机润滑剂中。
[0012]因此，在高温下工作中暴露于二氧化氮污染的烃质液体面临特定的挑战，其归因于在该液体的寿命早期就起效并且不是由烃的常规氧化引发的化学硝化途径。这一挑战在发动机润滑剂的情况下尤其严重，其中各种工程措施已经增加了在升高的工作温度下二氧化氮夹带到本体润滑剂中的程度。申请人已经确定，所引起的硝化途径在60至180℃的本体液体温度下特别明显，并在110至160℃的本体液体温度下特别严重，这些温度在恶劣工作条件下使用的曲轴箱润滑剂中或在现代的、更热运行的发动机设计中更加易见，因此加剧了这种化学途径对润滑剂降解的影响。
[0013]本专利技术通过运用具有使二氧化氮失活并因此抑制烃质液体的硝化的特定能力的指定离子液体添加剂而提供对这一挑战的解决方案。通过这种作用，该指定离子液体添加剂限制了由硝化引发的化学降解并改进了烃质液体的使用寿命。
[0014]烃质工作液中的化学降解的一个物理后果是在工作过程中的液体粘度增加。这种粘度增加可导致液体不再满足指定的粘度标准，促使其过早更换。本专利技术中定义的离子液体的运用还提供了限制工作中的粘度增长的优点，从而减少了这种随之而来的对使用寿命的限制。
[0015]许多烃质液体，最尤其是润滑剂，如发动机润滑剂，被配制为控制由氧化过程造成的归因于液体中的酸性物类形成的酸度增加和随后的酸性腐蚀或磨损。因此，这样的液体的进一步优点是控制酸性物类在使用寿命期间的积聚。本专利技术中定义的离子液体的运用提供更好地控制液体中的酸积聚的进一步优点，从而在改进的工作液的制备中为配方设计师提供这种额外的益处。
[0016]减少机械装置中的接触表面之间的摩擦和磨损对工程师仍然是持续的挑战，尤其是在更苛刻的物理条件，如升高的温度和压力下。许多这样的系统用烃质液体润滑或保护，所述烃质液体用于提供这样的耐磨性并促进较低摩擦运动。本专利技术离子液体提供减少机械接触表面上的摩擦和/或磨损的进一步优点并可作为用于此用途的添加剂运用，单独或与其用于使二氧化氮污染失活一起。本专利技术中定义的离子液体因此提供优于本领域先前设想用作烃质液体中的添加剂的常规抗氧化剂和其它离子液体的优点组合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体，其包含：(i)一种或多种无氮有机阳离子，各自包含带有阳离子电荷的中心原子或环系和多个侧烃基取代基，和(ii)一种或多种无卤素和无硼的有机阴离子，各自包含带有羧酸根官能团和另一含杂原子的官能团的芳环，这些官能团与芳环共轭且这种共轭体系带有阴离子电荷，并且所述芳环另外带有一个或多个烃基取代基。2.权利要求1的离子液体，其中所述离子液体的各阳离子(i)由带有阳离子电荷的四烃基取代的中心原子或环系组成。3.权利要求1的离子液体，其中所述离子液体的各阳离子(i)是四烷基取代的鏻阳离子。4.权利要求1的离子液体，其中各阳离子(i)是三己基十四烷基鏻阳离子。5.权利要求1的离子液体，其中所述离子液体的各阴离子(ii)是无氮的。6.权利要求1的离子液体，其中所述离子液体的各阴离子(ii)的芳环上的所述一个或多个烃基取代基是一个或多个直链或支化链烷基取代基。7.权利要求5的离子液体，其中所述离子液体的所述一种或多种阴离子(ii)是一种或多种烷基取代的水杨酸根阴离子，其中各阴离子的烷基取代基独立地选自含有12至24个碳原子的烷基。8.权利要求6的离子液体，其中所述离子液体的各阴离子(ii)是无氮的，其中所述离子液体的所述一种或多种阴离子(ii)是一种或多种烷基取代的水杨酸根阴离子，并且其中各阴离子的烷基取代基独立地选自含有12至24个碳原子的烷基。9.一种烃质液体，其包含权利要求1至8任一项的离子液体，其量为相对于烃质液体的重量计最多5.0重量％的离子液体。10.一种用于烃质液体的添加剂浓缩物，其包含权利要求1至8任一项的离子液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：英菲诺姆国际有限公司，
类型：发明
国别省市：