Page 88 - 《摩擦学学报》2021年第5期

第 5 期 马琳, 等: 胆碱杂环二酸离子液体水润滑添加剂的制备及结构-性能关系研究 677

表 4 腐蚀试验中铸铁条在腐蚀前后表面粗糙度的变化情况
Table 4 The variations in the surface roughness of the cast iron bars before and after the corrosion tests

Surface roughness soaked in different ionic liquid solution，R a /μm
Corrosion tests
H 2 O [Ch] 2 [2,5-Fdc] [Ch] 2 [2,5-Tdc] [Ch] 2 [2,3-Pydc] [Ch] 2 [2,6-Pydc] [Ch] 2 [3,4-Pydc] [Ch] 2 [3,5-Pydc] [Ch] 2 [2,3-Pyadc]
Before the corrosion tests (0.2 mol/L) 0.436 0.655 0.537 0.440 0.481 0.531 0.637 0.502
After the corrosion tests (0.2 mol/L) 1.634 0.685 0.687 0.537 0.506 0.684 0.674 0.559
Before the corrosion tests (1.667 mol/L) − 0.691 0.471 0.549 0.475 0.475 0.623 0.606
After the corrosion tests (1.667 mol/L) − 0.724 0.506 0.743 0.509 0.535 0.689 0.592

糙度增大幅度相对较小，表明铸铁条表面被腐蚀的程 表明其毒性最强. [Ch] [3,4-Pydc]的EC50值最大，表明
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度较轻. 综上所述，[Ch] [Hdc]可显著降低水对金属基 其毒性最弱. [Ch] [Hdc]对海虾的LC50大小依次为
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底材料的腐蚀性. [ C h ] 2 [ 3 , 4 - P y d c ] > [ C h ] 2 [ 2 , 3 - P y d c ] > [ C h ] 2 [ 2 , 3 -

3.5 毒性 Pyadc]>[Ch] [3,5-Pydc]>[Ch] [2,5-Fdc]>[Ch] [2,5-Tdc]>
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测定离子液体添加剂对水生生物的生态毒性对 [Ch] [2,6-Pydc]. 同样，[Ch] [2,6-Pydc]的LC50值最小，
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于判断其环境友好性十分重要 [29-35] . 海虾被世界经济 毒性最强. [Ch] [3,4-Pydc]的数值最大，毒性最弱. 从
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合作与发展组织(OECD)认定为检测化学品毒性的生 以上数据来看，[Ch] [Hdc]对不同生物的毒性存在一
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物指标；藻类对多种污染物非常敏感，也被推荐用于 定地差异，但总的来说，呋喃二酸和噻吩二酸离子液
监管测试. 在本文中采用上述两种水生生物为试验对 体添加剂的毒性要远远高于其他杂环二酸离子液体
象，以传统离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐 添 加 剂 (2,6-位 的 吡 啶 二 酸 离 子 液 体 除 外 ). 对 比
(L-B104)为参照样，对[Ch] [Hdc]的毒性进行了评价， [Ch] [2,5-Fdc]和[Ch] [2,5-Tdc]的EC50、LC50数据可
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毒性测试结果列于表5中. 知，硫元素的引入比氧元素的引入使得杂环二酸离子
液体对绿藻和海虾的毒性明显增大. 分子式相同分子
表 5 [Ch] 2 [Hdc]和L-B104对海虾和绿藻的LC50和EC50值 结构不同的吡啶二酸离子液体对试验中受试物的毒
Table 5 The LC50 and EC50 values of [Ch] 2 [Hdc] and L- 性差异较大，2,6-位的吡啶二酸离子液体的毒性要远
B104 on brine shrimp and green algae
远高于其他吡啶二酸离子液体，而3,4-位的吡啶二酸
Green algae Brine shrimp
Lubricant 离子液体的毒性要低于其他吡啶二酸离子液体. 我们
EC50/(mg/L) HR LC50/(mg/L) HR
L-B104 49.260 +++ 90.560 +++ 推测吡啶环上羧基的空间位置的不同是导致此结果
[Ch] 2 [2,5-Fdc] 9 328.030 + 7 155.510 + [36]
的主要原因 . 此外，对比[Ch] [2,3-Pydc]和[Ch] [2,3-
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[Ch] 2 [2,5-Tdc] 3 634.350 + 5 039.360 +
Paydc]的EC50、LC50数据可知，氮杂环上更多氮原子
[Ch] 2 [2,3-Pydc] 22 988.340 + 14 867.430 +
[Ch] 2 [2,6-Pydc] 4 012.920 + 134.650 ++ 的引入仅能使[Ch] [Hdc]的毒性略微增加，但影响效
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[Ch] 2 [3,4-Pydc] 42 386.990 + 26 767.340 +
果并不显著. 总的来说，本试验中所合成的[Ch] [Hdc]
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[Ch] 2 [3,5-Pydc] 31 864.230 + 10 025.250 +
[Ch] 2 [2,3-Pyadc] 21 604.410 + 12 299.770 + 水润滑添加剂的毒性远小于传统离子液体(L-B104)，
Notes: Hazard ranking (HR) was used to evaluate the toxicity of the ILs: 对试验生物体基本无毒害作用.

0.1~1 mg/L, highly toxic (+++++); 1~10mg/L, moderately toxic (++++);
10~100 mg/L, slightly toxic (+++); 100~1 000 mg/L, practically harmless 4 结论
(++); greater than 1 000 mg/L, relatively harmless (+).
a. 水中添加[Ch] [Hdc]添加剂后其运动黏度明显
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表中数据表明，无论是以绿藻还是以海虾为研究 增加，且添加浓度越高其运动黏度越大. 当添加剂的
对象，试验测得[Ch] [Hdc]的半数有效浓度(EC50)和 添加浓度相对较低时，不同结构的添加剂对水溶液的
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半数致死浓度(LC50)值远远大于L-B104，前者的值要 黏度的影响差异不明显. 但当添加剂添加浓度相对较
比后者大两个数量级，该结果表明[Ch] [Hdc]对绿藻 高时，这种差异会变得较为显著. 水中添加结构对称
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和海虾的毒性显著小于L-B104. [Ch] [Hdc]对绿藻的 性较高、极性较小的吡啶二酸离子液体，其黏度变化
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EC50大小依次为[Ch] [3,4-Pydc]>[Ch] [3,5-Pydc]>Ch] 2 值相对较小；反之，添加结构对称性较低、极性较大的
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[2,3-Pydc]>[Ch] [2,3-Pyadc]>[Ch] [2,5-Fdc]>[Ch] [2,6- 吡啶二酸离子液体，其黏度变化值相对较大. 这是由
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Pydc]>[Ch] [2,5-Tdc]. [Ch] [2,5-Tdc]的 EC50值 最 小 ， 于分子极性较大时，分子间相互作用力较大，导致溶
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