一种油酰氨基酸基离子液体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水基润滑添加剂，具体涉及一种油酰氨基酸基离子液体及其制备方法和应用。

背景技术：

1、传统的油基润滑剂虽然润滑性能好，但存在生物降解性差、环境污染风险高、易燃烧等缺点。相比之下，水基润滑剂（即以水为基础液的润滑体系）因其成本低廉、资源丰富、环境友好、导热系数高、不易燃等显著优势，在金属加工、液压系统等领域展现出广阔的应用前景。

2、然而，水的黏度极低，在摩擦副之间难以形成足够厚度的润滑膜来隔离接触表面。尤其在重载、高速等苛刻工况下，润滑膜极易破裂，容易导致摩擦和磨损加剧。此外，水本身对金属具有腐蚀性，且多数水基添加剂在提供润滑的同时，可能会加速金属表面的腐蚀。

3、此外，现有润滑添加剂不易生物降解，这是由于：①很多添加剂含有苯环或大量支链，这些结构非常稳定，微生物无法将其分解利用；

4、②润滑添加剂的设计目标是耐高温、抗氧化，化学性质越稳定，在自然环境中就越“长寿”，也就越难被微生物分解；

5、③部分添加剂（如某些抗氧化剂）本身对微生物有毒，会直接杀死或抑制降解它们的细菌，导致降解过程无法启动。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种油酰氨基酸基离子液体及其制备方法和应用。本发明提供的油酰氨基酸基离子液体作为水基润滑添加剂，能够显著提升水基润滑液的减摩抗磨性能和抗腐蚀性能，同时具有优异的生物降解性。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种油酰氨基酸基离子液体，结构通式为a+b-，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子；

4、所示有机阳离子具有式i~式v所示结构中的一种或几种，所述有机阴离子具有式vi所示结构：

5、式i，式ii，式iii，

6、式iv，式v；

7、式vi；

8、式vi中，r1为氢或甲基；

9、r为氢、甲基、、、、、、、、、和中的一种或几种。

10、优选的，所述有机阴离子为油酰肌氨酸阴离子、油酰谷氨酸阴离子、油酰甘氨酸阴离子和油酰丙氨酸阴离子中的一种或几种。

11、本发明提供了上述油酰氨基酸基离子液体的制备方法，包括以下步骤：

12、将有机阳离子源、有机阴离子源与水混合，加热反应，干燥后得到油酰氨基酸基离子液体；

13、所述有机阳离子源为赖氨酸、精氨酸、四甲基胍、氢氧化胆碱和四丁基氢氧化铵中的一种或几种；所述有机阴离子源包括油酰氨基酸。

14、优选的，所述有机阳离子源与有机阴离子源中羧基的摩尔比为1:1。

15、优选的，所述有机阳离子源、有机阴离子源与水混合后，有机阳离子源、有机阴离子源的总质量为所得混合液质量的1~50%。

16、优选的，所述加热反应的温度为20~100℃，时间为0.5~36h。

17、本发明提供了上述油酰氨基酸基离子液体作为水基润滑液中抗腐蚀、减摩抗磨添加剂的应用。

18、优选的，所述油酰氨基酸基离子液体在水基润滑液中的添加量为0.1~10wt%。

19、本发明提供了一种水基润滑产品，包括水基基础润滑液，以及上述油酰氨基酸基离子液体。

20、优选的，所述水基基础润滑液包括水、水-乙二醇混合溶液、水-甘油混合溶液和水-聚乙二醇混合溶液中的一种或几种。

21、本发明提供了一种油酰氨基酸基离子液体，结构通式为a+b-，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子。本发明以碱性氨基酸（赖氨酸和/或精氨酸）、胆碱（2-羟基-n,n,n-三甲基乙铵）、四甲基胍或四丁基铵为阳离子，以油酰氨基酸为有机阴离子，能够简单地构建油酰氨基酸基离子液体。这是由于，碱性氨基酸（赖氨酸、精氨酸）、四甲基胍、氢氧化胆碱（2-羟基-n,n,n-三甲基乙铵）或四丁基氢氧化铵均具有一定的碱性，而烷基酰氨基酸分子结构中的羧基具有一定的酸性，两者可以通过简单的酸碱中和反应合成氨基酸基离子液体，制备简单，无复杂的纯化步骤。

22、本发明提供的油酰氨基酸基离子液体作为水润滑添加剂，能显著提高水基润滑液的减摩、抗磨和抗腐蚀性能。这是由于，油酰氨基酸有机阴离子分子结构包含一个极性的“头部”和一个长链的“尾部”，在水中溶解性良好。极性头部能牢固地吸附在金属表面，而长链尾部则会在金属表面形成一层厚实且致密的润滑保护膜，这层膜可以有效将两个接触面隔开，避免直接摩擦，提供良好的减摩和抗磨性能。此外，此保护膜能有效地将金属表面和润滑液隔离开，大大提高了金属的抗腐蚀能力。进一步的，油酰氨基酸基离子液体中的活性氮元素能与摩擦基底发生摩擦化学反应，生成一层牢固的摩擦化学反应膜，有效降低摩擦系数和磨损体积，并大幅度提高润滑液的极压承载性能。

23、本发明提供的油酰氨基酸基离子液体具有良好的生物降解性能，其分子中含有酯键或酰胺键，这些键能被自然界中的微生物酶（如酯酶、蛋白酶）识别并水解，将大分子拆解成小分子。此外，本发明离子液体具有氨基酸骨架，氨基酸是生命体的基本单元，其结构对微生物天然友好，容易被分解利用。

24、此外，本发明提供的油酰氨基酸基离子液体中的离子液体阴阳离子均为低毒性可降解的组分，安全无毒，绿色环保，是一种环境友好型的离子液体，分子结构中不含磷元素和硫元素，避免了对环境的污染；本发明油酰氨基酸基离子液体兼容性好，在酸性和碱性配方中均能保持稳定和有效，这为水基润滑产品配方设计提供了极大的灵活性。此外，本发明油酰氨基酸基离子液体除了作为水基润滑添加剂，还能作为表面活性剂使用，可以帮助乳化其他成分、清洁金属表面，实现“一剂多能”。

25、本发明提供了上述油酰氨基酸基离子液体的制备方法，此法仅需一步简单的中和反应即可获得，制备方法极其简单，不需要离子交换、分离、纯化等复杂步骤，易于规模化生产。

1.一种油酰氨基酸基离子液体，其特征在于，结构通式为a+ b- ，其中a+代表有机阳离子，b-代表有机阴离子；

2.根据权利要求1所述的油酰氨基酸基离子液体，其特征在于，所述有机阴离子为油酰肌氨酸阴离子、油酰谷氨酸阴离子、油酰甘氨酸阴离子和油酰丙氨酸阴离子中的一种或几种。

3.权利要求1或2所述的油酰氨基酸基离子液体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机阳离子源与有机阴离子源中羧基的摩尔比为1:1。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述有机阳离子源、有机阴离子源与水混合后，有机阳离子源、有机阴离子源的总质量为所得混合液质量的1~50%。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为20~100℃，时间为0.5~36h。

7.权利要求1或2所述的油酰氨基酸基离子液体或权利要求3~6任意一项所述制备方法制备得到的油酰氨基酸基离子液体作为水基润滑液中抗腐蚀、减摩抗磨添加剂的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述油酰氨基酸基离子液体在水基润滑液中的添加量为0.1~10wt%。

9.一种水基润滑产品，其特征在于，包括水基基础润滑液，以及权利要求1或2所述的油酰氨基酸基离子液体或权利要求3~6任意一项所述制备方法制备得到的油酰氨基酸基离子液体。

10.根据权利要求9所述的水基润滑产品，其特征在于，所述水基基础润滑液包括水、水-乙二醇混合溶液、水-甘油混合溶液和水-聚乙二醇混合溶液中的一种或几种。