含二硫代氨基甲酸酯侧链的离子液体的合成及其对钢钢摩擦副的摩擦学性能研究.pdf

第六届佥目表面工程学术会议 兰州 2006年8月 含二硫代氨基甲酸酯侧链的离子液体的合成及其对钢／钢摩擦 副的摩擦学性能研究 张定军，刘流，陈建敏，周惠娣，梁永民 中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室 甘肃兰州730000 摘 要：合成了几种含二硫代氨基甲酸酯侧链的新型离子液体，采用SRV型摩擦磨损试验机评价 所合成的离子液体作为钢，钢摩擦副润滑剂的摩擦学性能。结果表明，所合成的离子液体作为润滑 剂对钢／钢摩擦副具有优良的抗磨减摩性能。表面分析表明，在摩擦过程中所合成的离子液体在摩 擦副表面形成吸附润滑膜，从而有效地起到了抗磨减摩作用。 关键词：离子液体；二硫代氨基甲酸酯；润滑剂；摩擦学性能 近年来，离子液体作为潜在的高性能润滑剂引起了人们的极大关注。离子液体具有优良的减摩 抗磨性能，极低的挥发性，很高的热稳定性、离子密度和离子导电性，不可燃及熔点低，同时具有 低毒性，是一种理想的高性能环境友好润滑剂【140】。初步研究表明：对于钢／钢摩擦副，在室温、100 ℃或真空下，烷基咪唑氟硼酸盐离子液体都能起到很好的润滑作用，在相同条件下，离子液体的抗 磨减摩效果优于磷腈X一1P和全氟聚醚。另外，通过分子内或分子间复合，可得到高性能、多功效 的润滑剂u卜圩J。二硫代氨基甲酸酯及其衍生物是一类有效的多功能润滑油添加剂，表现出许多重要 的摩擦学性能，如良好的极压、抗磨、减摩、抗氧化、抗腐蚀、防腐防锈等。同时它可在高温，高 载，超高真空，强氧化和强辐射的条件下实现有效的润滑，在摩擦学领域得到了广泛的应用。 可以预期，在离子液体分子中引入二硫代氨基甲酸酯侧链有助于提高其摩擦学性能，可望得到 高性能的润滑剂。基于以上思想，本工作在离子液体侧链上引入了N，N烷基二硫代氨基甲酸酯 官能团，合成了4种包含二硫代氨基甲酸酯的眯唑衍生物离子液体，并选择传统的3．甲基．1．己基 咪唑六氟磷酸盐离子液体(记为ILl6)作对比，利用OptimolSRV型摩擦磨损试验机初步考察了其 作为钢／钢摩擦副润滑剂的摩擦学行为，并探讨了其润滑作用机理。 1实验部分 1．1离子液体的合成 S i ¨ cs2．KOH BrCH2(CH2)nCH2B( CH2(CH2)nCH2Br ‘。 R剖—一卜S R2NH——————卜R，N一(j—SK C2HsOH ，==、 等卜@一一邸一L№】Bf三 卜@一㈣卿一L№]啄 图1目标离子液体的合成路线及其分子结构 图1示出了含二硫代氨基甲酸酯侧链离子液体的制备反应方程式及其分子结构通式。将产物分 ● 第六届佥田表面工程学，I逸}议 兰州 2006年8月 氨基甲酸酯)-辛基)一咪唑六氟磷酸盐(简记为C8．8)。所合成的离子液体的结构经红外、核磁共振谱 和元素分析得以表征。 1．2摩擦磨损试验 采用OptimolSRV型摩擦磨损试验机评价所合成的室温离子液体的摩擦学性能，摩擦副接触形 式为球．盘点接触，选用频率25Hz，振幅lmm，试验时问30min，试验温度为室温。上试球为直径 10 盘接触部分滴加所合成的润滑剂2滴(约0．2m1)。采用表面显微轮廓仪测定试盘磨损量。试验前后， 60—90℃)超声清洗。 所有的样品用石油醚(b．D．：P 1．3钢球磨损表面分析 试验结束后，将试盘浸于石油谜中超声清洗2次，各15 Q激光源，通过能量