本發(fā)明屬于摩擦學(xué)，具體涉及一種脂肪醇基低共熔溶劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、隨著工業(yè)生產(chǎn)和先進(jìn)制造業(yè)的快速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求顯著提高。然而，頻繁而又長(zhǎng)久的連續(xù)使用，會(huì)不可避免的導(dǎo)致機(jī)械零部件的摩擦和磨損，不利于其正常運(yùn)行，甚至?xí)?duì)機(jī)械設(shè)備的表面結(jié)構(gòu)和使用壽命造成一定的影響。因此，摩擦和磨損等摩擦學(xué)問(wèn)題已成為直接影響機(jī)械系統(tǒng)性能和壽命的關(guān)鍵因素，也成為了機(jī)械故障的主要原因。近年來(lái)，隨著深入的科學(xué)研究，潤(rùn)滑油應(yīng)用于機(jī)械表面可以大幅度的減少摩擦和磨損，降低或消除熱量、傳遞應(yīng)力、分散磨損，從而提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的效率、延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。傳統(tǒng)的潤(rùn)滑油主要來(lái)源于石油分餾及動(dòng)植物油提煉，其生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜，同時(shí)這些潤(rùn)滑油在使用過(guò)程中會(huì)不可避免地產(chǎn)生一些污染物或揮發(fā)性物質(zhì)，導(dǎo)致環(huán)境污染及潤(rùn)滑效果降低等。
2、為了減少對(duì)環(huán)境的影響，科研人員研發(fā)了一種綠色的類(lèi)離子液體溶劑，被稱(chēng)為低共熔溶劑(des)；des是由氫鍵受體(hba)和氫鍵供體(hbd)通過(guò)氫鍵作用而形成的熔點(diǎn)低于各組分的熔點(diǎn)的穩(wěn)定溶劑，熔點(diǎn)的降低主要來(lái)源于hbd和hba之間形成的氫鍵電荷離域。
3、相比于傳統(tǒng)合成潤(rùn)滑油的制備過(guò)程復(fù)雜、成本高昂、易氧化變質(zhì)、毒性及低生物相容性，des具有制備簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、低毒或無(wú)毒、生物相容性好、可降解性及可持續(xù)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于金屬材料加工、納米材料合成、電化學(xué)、催化、及材料提純等方面。此外，des具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如低揮發(fā)性能、低凝固點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性、流變學(xué)性能、對(duì)金屬基底良好的親和力和浸潤(rùn)性及優(yōu)異的抗腐蝕性能，被廣泛應(yīng)用于潤(rùn)滑材料。
4、在摩擦學(xué)領(lǐng)域，des主要作為潤(rùn)滑劑、潤(rùn)滑添加劑和凝膠潤(rùn)滑材料來(lái)發(fā)揮其良好的潤(rùn)滑性能。已報(bào)道的des潤(rùn)滑劑主要是基于氯化膽堿為hba，酰胺、醇類(lèi)及羧酸類(lèi)化合物為hbd，所制備氯化膽堿基des潤(rùn)滑劑具備優(yōu)異的摩擦學(xué)性能。然而，其固有的吸水性能，導(dǎo)致其容易受到環(huán)境水分的影響，故而在高濕度的復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)用性能及使用壽命受到一定的影響和限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種脂肪醇基低共熔溶劑及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的脂肪醇基低共熔溶劑具有良好的疏水性，作為潤(rùn)滑劑使用時(shí)能夠針對(duì)不同摩擦副和工況環(huán)境表現(xiàn)出優(yōu)異的摩擦學(xué)性能。
2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種脂肪醇基低共熔溶劑，包括脂肪醇和季銨鹽；
3、所述脂肪醇中碳原子數(shù)為8～16，所述脂肪醇和季銨鹽中脂肪醇的摩爾百分比為20～80％。
4、優(yōu)選的，所述脂肪醇和季銨鹽中脂肪醇的摩爾百分比為25～70％。
5、優(yōu)選的，所述脂肪醇包括正辛醇、正癸醇、十二烷醇或十六烷醇；
6、所述季銨鹽包括四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、甲基三辛基氯化銨或四辛基溴化銨。
7、優(yōu)選的，所述脂肪醇基低共熔溶劑在25℃條件下的粘度為0.4～0.5pa·s，在鋼基底表面接觸角為5～8°。
8、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述脂肪醇基低共熔溶劑的制備方法，包括以下步驟：
9、按照物料用量配比將脂肪醇和季銨鹽混合，得到所述脂肪醇基低共熔溶劑。
10、優(yōu)選的，所述混合在攪拌的條件下進(jìn)行。
11、優(yōu)選的，所述攪拌的溫度為40～70℃。
12、優(yōu)選的，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為400～600rpm。
13、優(yōu)選的，所述攪拌的時(shí)間為0.5～2h。
14、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述脂肪醇基低共熔溶劑或上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的脂肪醇基低共熔溶劑在摩擦潤(rùn)滑領(lǐng)域中作為潤(rùn)滑劑的應(yīng)用。
15、本發(fā)明提供了一種脂肪醇基低共熔溶劑，包括脂肪醇和季銨鹽；所述脂肪醇中碳原子數(shù)為8～16，所述脂肪醇和季銨鹽中脂肪醇的摩爾百分比為20～80％。本發(fā)明以季銨鹽為氫鍵受體(hba)，以長(zhǎng)鏈(碳原子數(shù)為8～16)脂肪醇為氫鍵供體(hbd)，同時(shí)控制脂肪醇和季銨鹽的比例通過(guò)氫鍵受體與氫鍵供體之間形成復(fù)雜的氫鍵網(wǎng)絡(luò)，得到凝點(diǎn)低于組分材料的低共熔溶劑。由于本發(fā)明中所采用的脂肪醇和季銨鹽具有長(zhǎng)碳鏈結(jié)構(gòu)，可賦予其一定的疏水性質(zhì)和親油特性。相比于現(xiàn)有的低共熔溶劑(des)潤(rùn)滑劑，本發(fā)明提供的脂肪醇基低共熔溶劑具有良好的疏水性、對(duì)鋼基底具有優(yōu)異的浸潤(rùn)性、低凝固點(diǎn)、高熱穩(wěn)定性能、低粘度系數(shù)和高浸潤(rùn)性等特點(diǎn)，作為潤(rùn)滑劑使用時(shí)能夠在復(fù)雜工況下(如高負(fù)載、高濕度應(yīng)用環(huán)境及不同摩擦副材質(zhì))降低摩擦系數(shù)的同時(shí)顯著降低對(duì)摩擦副表面的磨損，表現(xiàn)出優(yōu)異的減摩抗磨性能。此外，本發(fā)明提供的脂肪醇基低共熔溶劑具備優(yōu)異的力承載性能，在高載荷(100～300n)及長(zhǎng)時(shí)間摩擦實(shí)驗(yàn)中能夠保持低摩擦系數(shù)和低磨損體積。本發(fā)明提供的脂肪醇基低共熔溶劑可作為一種低粘度、高性能新型綠色潤(rùn)滑材料，在摩擦學(xué)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮極大的作用，進(jìn)一步拓展新型低共熔溶劑的簡(jiǎn)易制備及其在摩擦或相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。
16、本發(fā)明提供了上述技術(shù)方案所述脂肪醇基低共熔溶劑的制備方法，包括以下步驟：按照物料用量配比將脂肪醇和季銨鹽混合，得到所述脂肪醇基低共熔溶劑。本發(fā)明采用常見(jiàn)的綠色且廉價(jià)的脂肪醇和季銨鹽為原料，采用簡(jiǎn)單的攪拌加熱方法混合，通過(guò)氫鍵供體和氫鍵受體之間通過(guò)形成復(fù)雜的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而獲得低凝點(diǎn)、低粘度、高熱穩(wěn)定性及高浸潤(rùn)性能的綠色高性能低共熔溶劑。本發(fā)明采用的原料綠色無(wú)污染，制備過(guò)程快速簡(jiǎn)單、合成條件溫和、易于操作，并且制備過(guò)程中最大限度的避免了對(duì)環(huán)境的污染，是一種環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)的制備方法。
1.一種脂肪醇基低共熔溶劑，其特征在于，包括脂肪醇和季銨鹽；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脂肪醇基低共熔溶劑，其特征在于，所述脂肪醇和季銨鹽中脂肪醇的摩爾百分比為25～70％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述脂肪醇基低共熔溶劑，其特征在于，所述脂肪醇包括正辛醇、正癸醇、十二烷醇或十六烷醇；
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述脂肪醇基低共熔溶劑，其特征在于，所述脂肪醇基低共熔溶劑在25℃條件下的粘度為0.4～0.5pa·s，在鋼基底表面接觸角為5～8°。
5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述脂肪醇基低共熔溶劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述制備方法，其特征在于，所述混合在攪拌的條件下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述制備方法，其特征在于，所述攪拌的溫度為40～70℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述制備方法，其特征在于，所述攪拌的轉(zhuǎn)速為400～600rpm。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述制備方法，其特征在于，所述攪拌的時(shí)間為0.5～2h。
10.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述脂肪醇基低共熔溶劑或權(quán)利要求5～9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的脂肪醇基低共熔溶劑在摩擦潤(rùn)滑領(lǐng)域中作為潤(rùn)滑劑的應(yīng)用。