多功能聚离子型润滑添加剂的创制及其摩擦机理研究
编号：1337
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更新：2026-04-16 13:11:28
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报告开始：2026年04月28日 16:55 （Asia/Shanghai）
报告时间：20min
所在会议：[EB] 摩擦学表面工程论坛B » [EB2] EB下午场
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摘要
离子液体自2001年被首次应用到润滑领域[1]，因其独特的物理性能（熔点低、挥发性低、热稳定好、不可燃等）和优异的润滑性能，吸引了研究学者的广泛关注。[2-4]与此同时，随着对离子液体润滑剂、润滑添加剂研究的进一步深入，众多多功能离子液体基润滑油添加剂被设计制备出来。[5-7]与传统离子液体相比，不仅表现出优异的减摩抗磨性能，多功能添加剂各官能团之间往往会表现出“协同”作用，还展示出“1+1>2”的润滑性能增益效果。然而，目前所制备的大多数多功能离子液体基润滑油添加剂在非极性烃类油中的溶解性较差，很难长时间稳定分散。
为了解决上述难题，进一步研究离子液体在多功能润滑油添加剂中的应用，我们首先通过后官能化的方式，设计制备了一系列的多功能聚离子液体基润滑油添加剂（PDS-P）。该系列聚离子液体添加剂应用到PAO10中，不仅提升了PAO10的黏温性能，还可将PAO10的摩擦系数、磨损体积分别降至0.1左右以及10 × 10-5 mm3以下。与此同时，与添加相同浓度的商用添加剂（T203, T205）油样相比，添加PDS-P的油样不仅抗磨性能、高温润滑性能更为优异且承载力更强（1600 N vs 550 N vs 1450 N）。
在此研究基础之上，为了进一步提升所设计功能化黏度指数改进剂的增黏性能，设计制备了一系列的双官能化的离子液体单体（NBP-6-NBP，NPi8-6-NPi8，NSP8-6-NSP8，NSP12-6-NSP12），并以此作为“交联剂”和减摩抗磨功能基团与甲基丙烯酸十八烷基酯进行共聚，从而得到了一系列具备减摩抗磨、增黏等功能于一体的聚合物基多功能添加剂。其增黏性能远优于商用添加剂V8-310，当添加量为5 wt%时，可分别将基础油PAO10、500SN的黏度指数从147和98提升至242、197。除此之外，所制备添加剂均表现出优异的减摩抗磨性能。在200 N载荷下可将基础油的摩擦系数降至0.08左右，磨损体积大幅降低80%以上（最低降至 0.417 × 10-4 mm3）。除此之外，与商用添加剂（V8-310、T203、T204）油样相比，添加该系列PILs的油样不仅抗磨性能更为优异，且在高温（150 ~ 225 ℃）、高载（600 ~700 N）及高频条件下承载力与油膜稳定性更强。
综上所述，通过后官能化以及制备官能化离子液体单体的方式制备多功能聚离子液体添加剂，不仅为制备高性能多功能添加剂提供了一种便捷有效的方法，更为提升离子液体类减摩抗磨添加剂在非极性烃类润滑油中的分散稳定性提供了一种解决方案。
参考文献：
[1] C. Ye, W. Liu, Y. Chen, L. Yu, Chem. Commun. 2001, 21, 2244.
[2] I. Minami Molecules 2009, 14, 2286.
[3] F. Zhou, Y. Liang, W. Liu, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2590.
[4] M. Cai, Q. Yu, W. Liu, F. Zhou, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 7753.
[5] M. Cai, Y. Liang, M. Yao, Y. Xia, F. Zhou, W. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 870.
[6] I. Minami, M. Kita, T. Kubo, H. Nanao, S. Mori, Tribol. Lett. 2008, 30, 215-223.
[7] R. Gusain, P. Gupta, S. Saran, O. P. Khatri, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 15318-15328.
为了解决上述难题，进一步研究离子液体在多功能润滑油添加剂中的应用，我们首先通过后官能化的方式，设计制备了一系列的多功能聚离子液体基润滑油添加剂（PDS-P）。该系列聚离子液体添加剂应用到PAO10中，不仅提升了PAO10的黏温性能，还可将PAO10的摩擦系数、磨损体积分别降至0.1左右以及10 × 10-5 mm3以下。与此同时，与添加相同浓度的商用添加剂（T203, T205）油样相比，添加PDS-P的油样不仅抗磨性能、高温润滑性能更为优异且承载力更强（1600 N vs 550 N vs 1450 N）。
在此研究基础之上，为了进一步提升所设计功能化黏度指数改进剂的增黏性能，设计制备了一系列的双官能化的离子液体单体（NBP-6-NBP，NPi8-6-NPi8，NSP8-6-NSP8，NSP12-6-NSP12），并以此作为“交联剂”和减摩抗磨功能基团与甲基丙烯酸十八烷基酯进行共聚，从而得到了一系列具备减摩抗磨、增黏等功能于一体的聚合物基多功能添加剂。其增黏性能远优于商用添加剂V8-310，当添加量为5 wt%时，可分别将基础油PAO10、500SN的黏度指数从147和98提升至242、197。除此之外，所制备添加剂均表现出优异的减摩抗磨性能。在200 N载荷下可将基础油的摩擦系数降至0.08左右，磨损体积大幅降低80%以上（最低降至 0.417 × 10-4 mm3）。除此之外，与商用添加剂（V8-310、T203、T204）油样相比，添加该系列PILs的油样不仅抗磨性能更为优异，且在高温（150 ~ 225 ℃）、高载（600 ~700 N）及高频条件下承载力与油膜稳定性更强。
综上所述，通过后官能化以及制备官能化离子液体单体的方式制备多功能聚离子液体添加剂，不仅为制备高性能多功能添加剂提供了一种便捷有效的方法，更为提升离子液体类减摩抗磨添加剂在非极性烃类润滑油中的分散稳定性提供了一种解决方案。
参考文献：
[1] C. Ye, W. Liu, Y. Chen, L. Yu, Chem. Commun. 2001, 21, 2244.
[2] I. Minami Molecules 2009, 14, 2286.
[3] F. Zhou, Y. Liang, W. Liu, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2590.
[4] M. Cai, Q. Yu, W. Liu, F. Zhou, Chem. Soc. Rev. 2020, 49, 7753.
[5] M. Cai, Y. Liang, M. Yao, Y. Xia, F. Zhou, W. Liu, ACS Appl. Mater. Interfaces 2010, 2, 870.
[6] I. Minami, M. Kita, T. Kubo, H. Nanao, S. Mori, Tribol. Lett. 2008, 30, 215-223.
[7] R. Gusain, P. Gupta, S. Saran, O. P. Khatri, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 15318-15328.
关键字
聚离子液体；多功能；润滑油添加剂；减摩抗磨；增黏
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