一种高温环保型水基离子液体润滑剂的利记博彩app

本发明属于液体润滑剂技术领域，涉及一种用于热轧环境下的高温环保型水基离子液体润滑剂。

背景技术：

润滑是热轧工艺中十分重要的环节。传统的热轧润滑剂分为以油脂为基的固体润滑剂及以油-水混合物形式存在的液体润滑剂。传统润滑剂虽能满足生产工艺的基本要求，但在使用过程中润滑效果会随轧制温度的升高而急剧下降，同时造成环境污染。随着热轧工艺水平的不断发展，对润滑剂特别是环保型高性能润滑剂提出了更高的要求，传统润滑剂已难以满足当前所需。

在轧制温度较高的热轧环境中，轧辊表面的瞬间温度可高达500-600℃，此类严苛的高温、高压条件下，润滑剂在轧制界面会发生复杂的化学反应，普通润滑剂难以达到理想的润滑效果。因此，需要找到一种在高温、高压条件下兼具抗摩擦、抗磨损、抗氧化、无污染的高性能润滑剂。

离子液体是由一种特定阳离子和阴离子构成且在室温或近于室温下呈液态的熔盐体系。因其具有较高的热稳定性，极低的蒸汽压,低熔点、难挥发、不易燃等特点，在工业领域得到了极大关注。

自2001年离子液体应用到润滑领域以来，离子液体就得到了更为广泛的关注(Ye,C.,Liu,W.,Chen,Y.,Yu,L.:Room-temperature ionic liquids:a novel versatile lubricant.Chem.Commun.21,2244–2245(2001))。离子液体虽表现出较优的润滑性能，但大部分离子液体皆含有氟类阴离子。由于含氟类阴离子在潮湿的环境中会水解产生HF，不仅腐蚀设备，还会对环境造成极大污染。而磷酸酯类离子液体不含氟类阴离子，且对钢/钢摩擦副具有优异的摩擦学性能，这使得磷酸酯离子液体代替传统高温润滑剂成为可能。

该发明以水为基础溶液，以少量离子液体作为添加剂，配制方法简便可行，不仅实现了环境友好，也在润滑效果较为理想的情况下有效减少了润滑工艺成本，是一种值得推广的新型润滑剂。

技术实现要素：

为克服现有热轧润滑剂抗摩擦、抗磨损、抗氧化效果不理想及污染环境的不足,本发明提供一种高温环保型水基离子液体润滑剂，该润滑剂不仅拥有较高的热稳定性及润滑持久性，而且对基底的腐蚀性较低，在热轧环境中能达到较优的润滑效果。

上述发明目的是通过如下的技术方案予以实现的：

一种高温环保型水基离子液体润滑剂的配制及实验方法，组成原料及质量百分比为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐0.5～5％；1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐0.5～5％；防腐蚀剂1～2％；杀菌剂0.01～2％；水90～95％。

优选地，制备离子液体水基润滑剂的方法为：将1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐、防腐蚀剂和杀菌剂加入水中进行溶解，然后震荡、超声处理使其混合均匀，配置成润滑剂。

优选地，该润滑剂的pH值为6～10。

经同步热分析仪测得1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐均在300℃左右发生热分解(升温速率5℃/min，空气气氛)。通过实验可知上述离子液体具有较高的热稳定性，具有作为高温润滑剂的可能。

将少量所发明的润滑剂滴于经打磨抛光后的硅钢试样表面，放入马弗炉中加热至600℃，气氛为空气，保温1h，SEM观察润滑剂对硅钢基底的纯热腐蚀情况。

采用CSM牌高温摩擦磨损试验机评价了所发明的润滑剂的摩擦磨损性能。实验结果表明所发明的润滑剂具有非常低的摩擦系数以及优异的摩擦平稳性，对下试样仅造成非常轻微的腐蚀。

本发明采用了以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：

(1)1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐及1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐作为高温润滑剂，表现出较高的热稳定性，优良的抗摩擦、抗磨损能力。特别的，含离子液体的水基润滑剂具有极佳的抗磨减摩性能，与传统润滑剂相比，摩擦系数大幅减小。这是由于在摩擦过程中，离子液体与金属表面发生复杂的化学反应而形成吸附更为牢固的保护膜，进而避免了摩擦件之间的直接接触，，从而提高了摩擦副的承载能力，同时也使摩擦系数明显降低且更加稳定。

(2)制备离子液体水基润滑剂的制备方法非常简单，易于实验室及工业化生产实现，极大的降低了热轧润滑成本。

(3)该方法制备的水基润滑剂中离子液体的含量很少，因此在提高润滑剂抗磨减摩性能的同时，也保持了水基润滑剂的固有优点，如冷却性好、加工性能好、无污染等。

(4)本发明对基底的腐蚀性很小。

(5)本发明对环境不造成任何污染，是充分保护生产环境的绿色环保型润滑剂。

附图说明

图1-a为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐结构图；

图1-b为1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐结构图。

图2为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐及1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐在空气气氛下的TG曲线图。

图3为所发明润滑剂在600℃下对基底的腐蚀情况。

图4为干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下，在不同实验载荷下的摩擦系数曲线图。

图5-a为5N载荷时，干摩擦条件下的钢球磨斑直径图；

图5-b为5N载荷时，添加所发明润滑剂条件下的钢球磨斑直径图。

图6-a为10N载荷时，干摩擦条件下的钢球磨斑直径图；

图6-b为10N载荷时，添加所发明润滑剂条件下的钢球磨斑直径图。

图7-a为实验载荷5N时，干摩擦条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征；

图7-b为实验载荷5N时，添加所发明润滑剂条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征。

图8-a为实验载荷10N时，干摩擦条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征；

图8-b为实验载荷10N时，添加所发明润滑剂条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。

本发明解决其技术问题所采的具体措施是：

步骤一：通过TGA表征其热稳定性。取约10mg 1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐置于铂金坩埚中，在空气气氛中以5℃/min进行升温，得到TG曲线，分析其热稳定性。

1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐热稳定性测量同步骤一。

图1-a、图1-b分别是1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐的结构图。图2为1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐、1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐在空气气氛下的TG曲线图。

通过TG曲线可知，两种离子液体均在300℃左右开始分解，600℃后分解结束。通过TGA分析可以得出结论：1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐及1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐作为高温润滑剂具有较强的热稳定性。

步骤二：称取质量百分比为1～2％防腐蚀剂、0.01～2％杀菌剂加入90～95％水中，强力搅拌12小时，使防腐蚀剂和杀菌剂充分溶于水中，得到用于制备水基润滑剂的溶液。

步骤三：称取质量百分比为0.5～5％的1-乙基-3-甲基咪唑二甲基磷酸盐及质量百分比为0.5～5％的1,3-二甲基咪唑磷酸二甲酯盐加入上述水基溶液进行溶解，然后震荡、超声处理使其混合均匀，并将其装入带有盖子的锥形瓶中备用。

步骤四：沾取少量溶液于直径为3.5mm的圆柱体硅钢试样上，通过马弗炉加热至600℃，保温1h后空冷至室温取出，扫描电镜观察硅钢基底表面形貌。可知溶液对基底的腐蚀性较低。

图3是所发明润滑剂在600℃下对基底的腐蚀情况。

步骤五：采用CSM牌高温摩擦磨损试验机评价所发明的润滑剂的摩擦磨损性能。实验润滑条件分别为干摩擦(不添加润滑剂)及添加离子液体润滑剂。摩擦形式为球-盘旋转式摩擦。实验上试球为直径10mm高速钢球，下试样为直径55mm，高度3mm的无取向硅钢盘。

摩擦实验条件为：实验温度600℃，转速为300rpm(相对滑移速度0.5m/s)、实验负荷5N/10N、实验时间35min，摩擦循环次数为10000次。每次试验前用刮尺在球、盘接触部位滴加润滑剂2滴(约0.2mL)。试块摩擦系数由自动记录仪给出。

为直观表征该润滑剂润滑效果，与干摩擦作对比，实验结果如图5～8所示。

图4为干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下，在不同实验载荷下的摩擦系数曲线图。与干摩擦相比，离子液体润滑剂的添加使摩擦系数均大幅降低。在低载(5N)时，平均摩擦系数最高降低62.5％(0.525→0.197)；在高载(l0N)时，平均摩擦系数最高降低52.9％(0.573→0.27)。这说明在高低负载情况下，所发明润滑剂均具有良好的润滑性能。

图5-a、5-b分别为5N载荷时，干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下的钢球磨斑直径图；图6-a、图6-b分别为10N载荷时，干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下的钢球磨斑直径图。与干摩擦相比，离子液体润滑剂使磨损量明显降低。在低载(5N)时，钢球磨斑直径最高降低19.4％(2.01→1.62mm)；在高载(l0N)时，钢球磨斑直径降低量为40.0％(2.53→1.62mm)。这说明在高低负载情况下，离子液体的添加均可有效提高润滑剂的抗磨损性能。

图7-a和图7-b分别为实验载荷5N时，干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征；图8-a和图8-b分别为实验载荷10N时，在干摩擦及添加离子液体润滑剂条件下，摩擦实验后摩擦副表面的微观特征。对比电子显微镜图片可以直观看出，离子液体润滑剂条件下，摩擦副表面更加平整，犁沟明显变浅。由此得出结论，离子液体的添加可以有效改善摩擦副磨损及其表面粗糙度情况。

显然，本发明的上述实施案例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。