本發(fā)明屬于潤(rùn)滑材料，尤其涉及一種烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體及其制備方法和在液壓油和齒輪油應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、風(fēng)力發(fā)電是現(xiàn)代可再生能源技術(shù)的重要組成部分，且我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)連續(xù)多年穩(wěn)居全球第一，風(fēng)電機(jī)組大多裝備于戈壁、沙漠、海上等風(fēng)力資源充沛的地域，苛刻的運(yùn)行環(huán)境，使得其齒輪及液壓系統(tǒng)的主要部件的可靠性問(wèn)題一直是業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。齒輪系統(tǒng)中齒輪及軸承的微點(diǎn)蝕現(xiàn)象非常普遍，如果不加以控制會(huì)導(dǎo)致齒輪精度破壞及軸承失效，引起整體齒輪箱的故障。作為齒輪系統(tǒng)的潤(rùn)滑劑，為滿足低速高負(fù)荷齒輪的極壓抗磨要求，大多數(shù)齒輪油含有高活性的含硫極壓添加劑，但是這些含硫極壓劑會(huì)降低金屬抗疲勞能力，促進(jìn)微點(diǎn)蝕的產(chǎn)生，亟需要一種能夠改善齒輪油抗微點(diǎn)蝕性能的添加劑。此外作為液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)及潤(rùn)滑介質(zhì)，大多數(shù)液壓油以zddp作為抗磨劑，但長(zhǎng)期使用，因接觸水分會(huì)產(chǎn)生油泥堵塞液壓系統(tǒng)過(guò)濾器，從而降低系統(tǒng)效率、控制精度、噪音和振動(dòng)，嚴(yán)重甚至導(dǎo)致設(shè)備故障停機(jī)，改善含鋅液壓油過(guò)濾性的添加劑也會(huì)受到人們的重視。

2、離子液體具揮發(fā)性低，熱穩(wěn)定性及反應(yīng)活性高，表面吸附能力強(qiáng)以及結(jié)構(gòu)和性能可控的優(yōu)點(diǎn)，尤其是可以通過(guò)離子液體的結(jié)構(gòu)的功能化設(shè)計(jì)，使得設(shè)計(jì)的離子液體在本身特性基礎(chǔ)上引入特定的功能化官能團(tuán)，有可能滿足各種潤(rùn)滑系統(tǒng)的苛刻工況需求，具有多功能潤(rùn)滑添加劑的巨大潛力。jun?qu等人合成一種磷酸鏻離子液體可有效降低接觸面微點(diǎn)蝕及振動(dòng)，表明離子液體作為變速箱齒輪油添加劑對(duì)微點(diǎn)蝕的抑制作用。專(zhuān)利cn202011272916.4公開(kāi)了一種半合成液壓油組合物，添加了一種硫辛酸膽堿離子液體，目的在于改善含鋅液壓油的抗磨及抗腐蝕性。專(zhuān)利202310264781.4公開(kāi)了一種蓖麻油酸三辛胺離子液體能夠提高含鋅液壓油的減摩、抗磨及抗乳化性。到目前為止，并沒(méi)有出現(xiàn)一種能夠改善齒輪油抗微點(diǎn)蝕并且同時(shí)能夠改善含鋅液壓油過(guò)濾性的潤(rùn)滑添加劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體及其制備方法和在液壓油和齒輪油應(yīng)用，所述烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體可以作為添加劑，能夠改善齒輪油的抗微點(diǎn)蝕性能及含鋅液壓油的過(guò)濾性能。

2、本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體，所述離子液體的分子式為：

4、

5、其中r1為c10-16直鏈烷基，r2、r3為c6-12直鏈及支鏈烷基或氫。

6、本發(fā)明還提供了所述烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體的制備方法，包括如下步驟：以二甲苯為溶劑，加入烷基丁二酸酐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌到140-150℃后，開(kāi)始緩慢滴加等摩爾的二乙烯三胺，回流脫水3-5h后降溫至50-70℃，再緩慢滴加等摩爾的烷基磷酸酯，繼續(xù)攪拌2-4h，然后通過(guò)80-120℃減壓蒸餾2h及50-70℃真空干燥8-12h后得到產(chǎn)物。

7、所述烷基丁二酸酐的分子式為：

8、

9、其中r1為c10-16直鏈烷基。

10、進(jìn)一步的，所述烷基丁二酸酐為十二烯基丁二酸酐、十四烯基丁二酸酐或十六烯基丁二酸酐，優(yōu)選十六烯基丁二酸酐。

11、進(jìn)一步的，所述烷基磷酸酯的分子式為

12、

13、其中r1、r2為c6-12直鏈及支鏈烷基或氫。

14、進(jìn)一步的，所述烷基磷酸酯為二（2-乙級(jí)己基）磷酸酯。

15、本發(fā)明還提供了一種包含所述離子液體的風(fēng)電齒輪油，包括以下組份：離子液體0.1-1.0wt%、齒輪油復(fù)合劑1.8-2.2?wt?%，基礎(chǔ)油余量。所述離子液體為上述方案所述的制備方法所制備的離子液體。

16、進(jìn)一步的，所述齒輪油復(fù)合劑選自雅富頓h3339、路博潤(rùn)lz5060和中石油rhy?4024的一種或多種。

17、進(jìn)一步的，所述基礎(chǔ)油選擇pao8，pao40及巴斯夫多元醇酯tmtc，質(zhì)量比為40：58：2，目的是為了調(diào)配150粘度等級(jí)齒輪油產(chǎn)品，其中巴斯夫多元醇酯tmtc為了改善添加劑在pao基礎(chǔ)油中的溶解性。

18、本發(fā)明還提供了所述風(fēng)電齒輪油的制備方法，包括以下步驟：

19、按照成分配比，將離子液體、齒輪油復(fù)合劑和基礎(chǔ)油在60?℃下攪拌混合1?h，然后降溫至常溫，即得到風(fēng)電齒輪油。

20、本發(fā)明還提供了一種包含所述離子液體的風(fēng)電液壓油，包含以下組份：離子液體0.001-0.02?wt?%、液壓油復(fù)合劑0.8-1.0wt?%，基礎(chǔ)油余量。所述離子液體為上述方案所述的制備方法所制備的離子液體。

21、進(jìn)一步的，所述液壓油復(fù)合劑選自雅富頓h521、路博潤(rùn)lz5703、中石油rhy?5012和錦州康泰kt55012a的一種或多種。

22、進(jìn)一步的，基礎(chǔ)油選擇ii類(lèi)基礎(chǔ)油:臺(tái)塑基礎(chǔ)油150n和500n，質(zhì)量比為3:2，目的是為了調(diào)配46粘度等級(jí)液壓油產(chǎn)品。

23、進(jìn)一步的，所述離子液體的含量為0.003-0.01wt?%。

24、本發(fā)明還提供了所述風(fēng)電液壓油的制備方法，包括：

25、按照成分配比，將離子液體、液壓油復(fù)合劑和基礎(chǔ)油在60?℃下攪拌混合1?h，然后降溫至常溫，得到風(fēng)電液壓油。

26、本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

27、本發(fā)明一方面利用磷酸脂胺鹽離子液體自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的吸附性能，有著優(yōu)異的抗磨、減摩以及良好的防銹性能的優(yōu)點(diǎn)，另一方面通過(guò)功能化設(shè)計(jì)將長(zhǎng)直鏈烷基丁二酸酐引入到磷酸酯胺鹽離子液體中，二元羧酸酰胺結(jié)構(gòu)與金屬或金屬離子具有極強(qiáng)的親和（或螯合）作用，（具體指的哪一部分）一方面可以使得磷酸酯胺鹽離子液體在金屬表面的吸附性能得到進(jìn)一步增強(qiáng)，可以與齒輪油中高活性含硫添加劑產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，部分抑制含硫添加劑與金屬表面的反應(yīng)，另外長(zhǎng)直鏈烷基結(jié)構(gòu)插入到吸附層中，使得磷酸酯胺鹽離子液體原有的邊界吸附膜更為緊密和厚實(shí)，起到明顯的減摩效果，同樣有助于抑制微點(diǎn)蝕的形成。另一方面，基于二元羧酸酰胺結(jié)構(gòu)與金屬離子的較強(qiáng)的螯合作用，可以螯合含鋅液壓油接觸水可能產(chǎn)生的zn2+、ca2+等金屬離子，同時(shí)引入的長(zhǎng)直鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)，可以提高表面膠束的增溶能力，從而抑制含鋅液壓油接觸水產(chǎn)生的油泥，進(jìn)而改善了含鋅液壓油的過(guò)濾性能。

技術(shù)特征：

1.一種烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體，其特征在于：所述離子液體的分子式為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體，其特征在于：所述r1為十二烯基、十四烯基或十六烯基，優(yōu)選十六烯基。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體，其特征在于：所述r2、r3為2-乙級(jí)己基。

4.一種權(quán)利要求1所述的烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：以二甲苯為溶劑，加入烷基丁二酸酐，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱攪拌到140-150℃后，開(kāi)始緩慢滴加等摩爾的二乙烯三胺，回流脫水3-5h后降溫至50-70℃，再緩慢滴加等摩爾的烷基磷酸酯，繼續(xù)攪拌2-4h，然后通過(guò)80-120℃減壓蒸餾2h及50-70℃真空干燥8-12h后得到產(chǎn)物。

5.一種包含權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的離子液體的風(fēng)電齒輪油，其特征在于：包括以下組份：離子液體0.1-1.0wt%、齒輪油復(fù)合劑1.8-2.2?wt?%，基礎(chǔ)油余量；

6.一種如權(quán)利要求5中所述的風(fēng)電齒輪油的制備方法，包括以下步驟：

7.一種包含權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的離子液體的風(fēng)電液壓油，其特征在于：包含以下組份：離子液體0.001-0.02?wt?%、液壓油復(fù)合劑0.8-1.0wt?%，基礎(chǔ)油余量；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的風(fēng)電液壓油，其特征在于：所述離子液體的含量為0.003-0.01wt?%。

9.一種如權(quán)利要求7或8任一項(xiàng)中所述的風(fēng)電齒輪油的制備方法，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于潤(rùn)滑材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種烷基丁二酸酐改性磷酸酯胺鹽離子液體及其制備方法和在液壓油和齒輪油中的應(yīng)用。本發(fā)明將長(zhǎng)直鏈烷基丁二酸酐引入到磷酸酯胺鹽離子液體中，二元羧酸酰胺結(jié)構(gòu)與金屬或金屬離子具有極強(qiáng)的親和或螯合作用，一方面可以使磷酸酯胺鹽離子液體在金屬表面的吸附性能得到進(jìn)一步增強(qiáng)，可以與齒輪油中高活性含硫添加劑產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，部分抑制含硫添加劑與金屬表面的反應(yīng)，另外長(zhǎng)直鏈烷基結(jié)構(gòu)插入到吸附層中，使得磷酸酯胺鹽離子液體原有的邊界吸附膜更為緊密和厚實(shí)，起到明顯的減摩效果，同樣有助于抑制微點(diǎn)蝕的形成。另一方面，基于二元羧酸酰胺結(jié)構(gòu)與金屬離子的較強(qiáng)的螯合作用，可以螯合含鋅液壓油接觸水產(chǎn)生的金屬離子，同時(shí)引入的長(zhǎng)直鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)，可以提高表面膠束的增溶能力，從而抑制含鋅液壓油接觸水產(chǎn)生的油泥，進(jìn)而改善了含鋅液壓油的過(guò)濾性能。

技術(shù)研發(fā)人員：鄭東東,祖慶年,莊文昌,萬(wàn)紅日,張?zhí)焓?br/>受保護(hù)的技術(shù)使用者：徐州工程學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2