本项目的核心理念是通过制备具有不同功能基团的功能化离子液体和表面功能化的硅、不锈钢、铜、铝等材料,研究不同结构功能化离子液体润滑剂在这些材料表面的自组装行为,获得不同功能化离子液体润滑剂在不同性质材料表面进行自组装的结构和规律,并对自组装以后材料表面物理化学性质的变化进行系统研究。进一步研究所制备功能化离子液体润滑剂在不同结构材料表面的润滑性能,将所获得的摩擦学数据与离子液体润滑剂在该系列材料表面的自组装行为和规律进行统一考察,获得材料表面结构-功能化离子液体结构-自组装行为-摩擦学性能的关系。从而为进一步设计具有不同功能的特种离子液体润滑材料提供理论支持。
Lubrication;Ionic Liquid;Functionalization;Self-Assembly;Tribology
在2012-2014年度,本基金项目按照计划书开展了研究工作并完成了计划书中提出的研究任务。具体研究工作主要围绕新型离子液体润滑剂的制备、表征、摩擦学性能以及离子液体润滑剂结构和性能的关系及其表界面行为展开。具体取得的研究结果如下 (1)、通过将锂盐加入到PEG基础油中原位生了[Li(PEG)]X离子液体,该类离子液体在PEG中具有良好的溶解度并在钢/钢摩擦副试验中展现出优良的减磨抗磨性能。进一步的研究发现,该类离子液体的减磨抗磨性能要优于传统的1-乙基-3-甲基-咪唑氟硼酸盐等离子液体。 (2)、在上述研究工作基础上,我们系统研究了基于均三唑或环三磷腈-锂盐功能化离子液体润滑油添加剂。该类离子液体润滑油添加剂可以在聚醚、聚酯等基础油中原位合成并有效的改善基础油的摩擦学性能。 (3)、成功的设计并制备出一系列酚基、苯并三唑等官能团化的离子液体润滑剂。我们进一步对其作为基础油添加剂的摩擦学性能、表界面行为以及抗氧化、抗腐蚀性能等进行了深入的探索,从而发展出一类高效的抗氧化、抗腐蚀离子液体润滑脂。摩擦学性能测试表明,该类功能化离子液体润滑油添加剂较传统的己基甲基咪唑氟磷酸盐离子液体具有更为优良的性能。 (4)、通过离子液体结构的调节,我们成功制备出了多种具有不同结构的多磷酸酯类离子液体,通过与传统离子液体润滑剂的复配,获得了一系列在室温和高温条件下均具有优良极压性能的复合离子液体润滑剂。相应的室温极压从1060 N提高到1400-1900 N,150 度条件下的极压从390 N提高到1400-1700 N。 (5)、在已有工作基础上,就三氮唑功能化离子液体等为代表的合成润滑剂的合成、纯化、物理化学表征、界表面行为以及抗腐蚀性能进行研究。该类离子液体展现出了较常规离子液体具有更为优良的性能,同时还具有非常好的抗腐蚀性能。 (6)、研究了以TEMPO为添加剂的润滑剂的摩擦学性能,证明TEMPO衍生物作为添加剂可以有效的改进基础油的摩擦学性能,同时可以增强基础油抗原子氧性能,同时进一步对其摩擦过程中的界表面行为进行了探索。研究表明,TEMPO衍生物分子中的自由基基团是实现抗原子氧辐射的关键结构。 上述研究工作在国际刊物上发表和接受研究论文7篇,申请中国发明专利1件。