一种长链烷基咪唑磷酸酯离子液体及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种长链烷基咪挫憐酸醋离子液体及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着机械工业的发展和可开采利用原油的减少，很多机械对润滑剂的要求越来越 苛刻，在一些持续高溫、低溫条件下，W传统矿物油为基础的润滑油已不能满足发展的需 求。醋类合成润滑油具有优良的粘溫性、良好的热氧化稳定性、润滑性和可生物降解性， 可W更好地满足当前工业发展对于新型润滑材料的要求。其中，新戊基多元醇醋(简称多元 醇醋）主要包括新戊二醇醋、Ξ径甲基丙烷醋和季戊四醇醋，因其特殊的分子结构特点而具 有优异的高低溫性能、黏溫性能、热氧化安定性、润滑性、低挥发性等优点而被广泛应用在 航空器、汽车发动机、制冷和压缩、二冲程发动机油、内燃机柴油、液压油、链银油、冷冻油、 金属加工油、传输油W及纺织皮革助剂的中间体和纺织油剂等领域。
[0003] 多元醇醋主要通过脂肪酸与新戊醇醋化脱水而得。酸常作为醋化反应的催化 剂。工业上常用的催化剂有无机酸及其盐类如硫酸、憐酸；有机酸如烷基苯横酸、憐酸醋； Lewis酸如四烷基铁酸、错酸醋、辛酸锡；金属氧化物如氧化锋、氧化锡。但是存在着产品质 量差、设备腐蚀严重、废酸污染严重等缺点，应用此工艺时产物后处理比较复杂。近年来， 离子液体W优良的性能作为反应溶剂和催化剂得到了广泛研究，在醋化反应方面的应用 也取得了显著效果。
[0004] 根据文献报道，自2002年ColeA.C.等设计合成并提出了具有-SO3H基团的 化0nsted型离子液体，之后的许多化0nsted型离子液体被用作醋化反应的催化剂。Zhou F.Y等合成并用（[MimCsSOs田出SO4])和（[MinASOs田出SO4])做溶剂和催化剂合成芳香簇酸 醋。LiuX.Μ等合成了五种不同阴离子的双丙横酸基咪挫离子液体，催化丙Ξ醇和乙酸的醋 化反应，并考察了阴离子对离子液体催化性能的影响。LiR.J等考察了阴离子为杂多酸根 的横酸基离子液体用于催化合成Ξ径甲基丙烷油酸醋的性能表现，结果表明，所选的杂多 酸离子液体具有较高的催化活性。但是，综上所述的离子液体催化剂在醋化反应结束后需 要分离，而且伴随的副反应较多，同时会有催化剂的残留，对产物性能有影响。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种长链烷基咪挫憐酸醋离子液体及其制备方法和应用。
[0006] 本发明所述的长链烷基咪挫憐酸醋离子液体为1-十四烷基-3-(2-乙基己基)-咪 挫憐酸二异辛醋(记作[TDEHIM]巧EHP])，其结构如下所示：
其制备方法为： 1) N-十四烷基咪挫的合成：将咪挫与氨氧化钢在90°(Μ20Τ揽拌反应20-2化生成咪 挫钢（化Im) 四氨巧喃为溶剂，咪挫钢与漠代十四烧在65乂回流反应15-24h，过滤出去 生成的漠化钢，旋蒸滤液得到粗产物，将粗产物溶解在二氯甲烧中，依次加入活性炭和无水 硫酸儀除杂，过滤，旋蒸，真空干燥得到N-十四烷基咪挫； 2) 离子液体的制备：在氮气气氛下，将上述得到的N-十四烷基咪挫加入到憐酸Ξ异辛 醋中，于130°C~180乂反应10-1化，得到淡黄色离子液体1-十四烷基-3-(2-乙基己基)-咪 挫憐酸二异辛醋。
[0007] 所述咪挫与氨氧化钢的摩尔比为1:1~1:1. 2。
[000引所述咪挫钢与漠代十四烧的摩尔比为1:1~1:1. 2。
[0009] 所述N-十四烷基咪挫与憐酸Ξ异辛醋的摩尔比为1:1~1. 2。
[0010] 所述1-十四烷基-3- (2-乙基己基)-咪挫憐酸二异辛醋离子液体作为Ξ径甲基 丙烷（TMP)与油酸（0A)醋化反应的催化剂的应用，同时可作为反应后产物即Ξ径甲基丙 烧油酸醋的减摩抗磨添加剂。
[0011] 所述1-十四烷基-3- (2-乙基己基)-咪挫憐酸二异辛醋离子液体用作Ξ径甲基 丙烷与油酸醋化反应的催化剂，其添加量为反应底物总质量的3wt%~7wt%，原料TMP与0A 的摩尔比为1:1~1:4,在140~180乂反应溫度下可获得较好的催化性能。
[0012] 所述1-十四烷基-3- (2-乙基己基)-咪挫憐酸二异辛醋离子液体用作Ξ径甲基 丙烷油酸醋（TMPT0)的减摩抗磨添加剂，其添加量为基础油总质量的3wt%~7wt%，最佳量 为5wt%，在150°C下具有显著的减摩、抗磨性能。
[0013] 本发明所述离子液体具有一定催化活性；同时，所合成的[TDEHIM]巧EH門可溶于 Ξ径甲基丙烷油酸醋，即醋化反应后省略了催化剂的分离，可大大降低工业生产的成本。更 值得注意的是，溶于Ξ径甲基丙烷Ξ油酸醋中的离子液体具有优异的减摩抗磨效果，可显 著提高基础油的摩擦学性能。
【附图说明】
[0014] 图1为用[TDEHIM]巧EH門作催化剂合成Ξ径甲基丙烷油酸醋时，不同反应参数对 醋化活性的影响。
[0015] 图2为本发明所述1-十四烷基-3- (2-乙基己基)-咪挫憐酸二异辛醋离子液体 的热分解溫度曲线。
[0016] 图3为浓度分别为Owt%，3wt%，5wt%和7wt%的[TDEHIM]巧EHP]加入Ξ径甲基丙 烧Ξ油酸醋中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于150°C，频率25化，载荷lOON，振幅1mm的工况下长磨30min摩擦系数随时间变化的关系曲线。
[0017] 图4为浓度分别为Owt%，3wt%，5wt%和7wt%的[TDEHIM]巧EHP]加入Ξ径甲基丙 烧Ξ油酸醋中在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于150°C，频率25化，载荷100N，振幅1mm 的工况下长磨30min磨斑的磨损体积。
[0018]图5为浓度为Owt%，5wt%的[TDEHIM]Q)EH門加入Ξ径甲基丙烷Ξ油酸醋中在 SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于150°C，频率25化，振幅1mm，载荷100-500N的工况下摩 擦系数随载荷变化的关系曲线。
[001引图6为浓度为Owt%，5wt%的[TDEHIM]邮町加入；径甲基丙烷；油酸醋中，在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于150°C，频率25化，振幅1mm，载荷100-500N的工况下磨 斑的磨损体积。
[0020] 图7为[TDEHIM]Q)EHP]添加浓度分别为Owt%，5wt%的Ξ径甲基丙烷Ξ油酸醋中， 在SRV-IV微振动摩擦磨损试验机上于150°C，频率25化，载荷100N，振幅1mm的工况下长 磨30min磨斑的扫描电镜图（SEM)，其中曰，b是基础油TMPT0长磨后磨斑的沈Μ图（80x和 400x)，C，d是添加 5wt%[TDEHIM]Q)EHP]的TMPT0 长磨后磨斑的沈Μ图（80x和 400x)。
【具体实施方式】
[00川 实施例1 在不断揽拌时，等摩尔的咪挫与氨氧化钢在110乂反应24h生成咪挫钢（化Im);w四氨 巧喃为溶剂，咪挫钢与等摩尔的漠代十四烧在65乂回流反应2地，过滤出去生成的漠化钢， 旋蒸滤液得到粗产物N-十四烷基咪挫。将粗产物溶解在二氯甲烧中，依次加入活性炭和无 水硫酸儀除杂。过滤，大部分二氯甲烧通过旋蒸除去，剩余少量在60°C真空干燥除去，最终 得到想要的产物N-十四烷基咪挫。在氮气气氛下，将上述得到的N-十四烷基咪挫加入到等 摩尔的憐酸Ξ异辛醋中，150乂氮气保护下反应12h，得到淡黄色离子液体[TDEHIM]巧EHP]， 分子量为698. 6,产率83%。
[002引 实施例2 在不断揽拌时，等摩尔的咪挫与氨氧化钢在110乂反应24h生成咪挫钢（化Im);W四氨 巧喃为溶剂，咪挫钢与等摩尔的漠代十四烧在65乂回流反应1地，过滤出去生成的漠化钢， 旋蒸滤液得到粗产物N-十四烷基咪挫。将粗产物溶解在二氯甲