離子液體的合成及其摩擦學(xué)性能的研究.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)、制備了三個系列的離子液體，并研究了它們的摩擦學(xué)性能，取得了以下主要結(jié)論： 1．合成了一系列 N-烷基-4-[5-(磺烷基)-1，3，4-噁唑-2-]吡啶四氟硼酸鹽離子液體，并用旋涂的方式將這些離子液體涂在單晶硅的表面上，采用AISI52100型鋼球作為對偶摩擦副，考察了離子液體薄膜的摩擦學(xué)性能。在較低載荷下，離子液體薄膜展現(xiàn)出較好的摩擦學(xué)性能。當(dāng)載荷增大時，摩擦壽命減短，同時摩擦系數(shù)降低。在這些離子液體中，N-乙基-

2、4-[5-(磺乙基)-1，3,4-噁唑-2-]吡啶四氟硼酸鹽的摩擦學(xué)性能最好。在0.5N下其薄膜的摩擦壽命超過4000次，而摩擦系數(shù)只有0.14。因此這種離子液體可以作為一種薄膜潤滑材料。 2．合成了一系列含有三丁基烷基膦鹽和烷基咪唑鹽的對稱的和不對稱的雙離子液體?？疾炝穗p離子液體的熱穩(wěn)定性能，水接觸角和其薄膜的摩擦學(xué)性能并與單離子液體和全氟聚醚進(jìn)行比較。結(jié)果表明雙離子液體具有很好的熱穩(wěn)定性可以在高溫條件下進(jìn)行工作。在相同的摩擦

3、條件下，雙離子液體烷基取代基鏈長的增長使其摩擦學(xué)性能得到有效的提升；陽離子相同時，六氟磷酸鹽具有較強(qiáng)的摩擦學(xué)性能；陰離子相同時，陽離子不對稱的雙離子液體比對稱的雙離子液體減摩和抗磨的能力強(qiáng)；與全氟聚醚和對應(yīng)的單離子液體相比，雙離子液體極大地延長了薄膜的摩擦壽命。摩擦學(xué)性能最好的雙離子液體是1-(1-三丁基膦-己基)-3-甲基咪嘩雙六氟磷酸鹽：其熱分解溫度為445℃；水接觸角為74°；在0.1N下，摩擦壽命為30000次，摩擦系數(shù)為0.1

4、5；在0.5N下，摩擦壽命為10000次，摩擦系數(shù)為0.12；在1.0N下，摩擦壽命為3500次，摩擦系數(shù)為0.1。這種雙離子液體有望成為一種很好的薄膜潤滑劑。 3．合成了一系列胍鹽離子液體并考察了離子液體的熱穩(wěn)定性能，水接觸角和薄膜的摩擦學(xué)性能，并與烷基咪嘩離子液體和全氟聚醚進(jìn)行比較。結(jié)果表明胍鹽離子液體具有很高的熱分解溫度，其親水性取決于本身的結(jié)構(gòu)，陰離子對其親水性影響較大，陽離子影響較小。在相同的摩擦條件下，胍鹽離子液體烷

5、基取代基鏈長的增長使其摩擦學(xué)性能得到有效的提升；陽離子相同時，六氟磷酸鹽具有較好的摩擦學(xué)性能；與全氟聚醚和對應(yīng)的烷基咪唑離子液體相比，胍鹽離子液體極大地延長了薄膜的摩擦壽命。作為薄膜潤滑劑，胍鹽離子液體具有較好的應(yīng)用前景。 4．考察了室溫以及高溫下胍鹽離子液體對于鋼/鋼摩擦體系的摩擦學(xué)性能，結(jié)果表明其摩擦系數(shù)小，磨損體積損失少，抗載荷能力強(qiáng)，摩擦學(xué)性能優(yōu)于常用潤滑油X-1P、PFPE以及常規(guī)離子液體B106。胍鹽離子液體烷基取代鏈長對其