Page 28 - 摩擦学学报2025年第4期
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516                                    摩擦学学报（中英文）                                        第 45 卷

            液体作为水基添加剂，发现离子液体分子中的P和N元                           离子液体Lys-LS和Arg-LS. 图1所示为所合成的2种离
                                                                                    1
            素协同作用使得水溶液具有优良的摩擦学性能，同时                            子液体的分子结构. 采用 H NMR(Bruker，500 MHz)和
            产物的生物降解性强，对环境的影响较小. 张恩惠等                     [8]   傅里叶变换红外光谱仪(FTIR，IR Tracer-100)对所合
            合成了3种不同极性的多肽，将其作为添加剂时能显                            成的离子液体的分子结构进行了表征.
            著提高水-乙二醇溶液的润滑性能. 受氨基酸基离子液
            体在水中的溶解能力所限，当前对于氨基酸型离子液                                        O                 + −O  O
                                                                       +  −O
                                                                                           NH 3
            体添加剂的研究主要集中在水-甘油/乙二醇体系，而                                 NH 3   N             HN  NH  N
            作为纯水基润滑添加剂的研究较少. 此外，目前所发                                       O          H 2 N      O
                                                                H 2 N
            展的氨基酸型离子液体仅阴离子或阳离子为氨基酸                                HO  O               HO  O
            或氨基酸衍生物. 因此，开发绿色、新型的阴阳离子均
            为氨基酸及其衍生物的多功能水润滑添加剂具有重                                       Lys-LS              Arg-LS

            要的理论意义和实际价值.
                                                                 Fig. 1    The molecular structures of Lys-LS and Arg-LS
                本文中以FDA批准的且可生物降解的食品添加                                    图 1    Lys-LS与Arg-LS的分子结构
            剂月桂酰肌氨酸钠和氨基酸为原料，通过简单的质子
            交换反应得到了2种氨基酸基离子液体，并将其用作                            1.3    离子液体的物理化学性能表征
            水润滑添加剂 . 2种离子液体的阴阳离子均为氨基                               采用热失重分析仪(TGA, PT1 000)分析Lys-LS和
                         [26]
            酸及其衍生物，且在水中具有优异溶解性. 对2种离子                          Arg-LS的热稳定性，在N 气氛下，以10 ℃/min的升温
                                                                                    2
            液体作为水基润滑添加剂时的热稳定性、运动黏度、                            速率由室温升至800 ℃. 根据国标GB6144-2010的规
            抗腐蚀性能和摩擦学性能进行了评价. 采用石英晶体                           定，将抛光后的铸铁片分别浸泡于去离子水和含质量
            微天平(QCM)和X射线光电子能谱仪(XPS)研究了氨                        分数为0.10%、0.25%、0.50%、0.75%和1.00%的2种离

            基酸基离子液体作为水基润滑添加剂时的润滑机理.                            子液体水溶液中，在55±2 ℃条件下进行24 h的腐蚀测
            本研究中合成的绿色离子液体有望应用于金属加工                             试. 结束后铸铁片采用无水乙醇冲洗干净并用N 吹
                                                                                                          2
            液和难燃液压液领域，并为新型绿色水基添加剂的设                            干，观察铸铁片表面的腐蚀状况，并与腐蚀标准样品

            计和实际应用提供了理论指导.                                     比较确定铸铁片的腐蚀等级. 采用品氏黏度计测量去

                                                               离子水、不同浓度的Lys-LS溶液和Arg-LS溶液在25
            1    试验部分                                          和40 ℃下的运动黏度.

            1.1    试验材料                                        1.4    摩擦磨损试验
                N-月桂酰肌氨酸钠(98%)、L-赖氨酸(98%)和L-精                      2种氨基酸基离子液体添加剂的摩擦学性能通过
            氨酸(98.5%)均购于上海阿拉丁生化科技股份有限公                         SRV-Ⅴ微动摩擦磨损试验机(德国Optimol公司)进行
            司；无水乙醇(AR)、乙酸乙酯(AR)、盐酸(AR)和丙                       评价. 摩擦副之间的运动方式为球-盘点接触往复运
            酮(AR)均购于上海沪试化工有限公司.                                动，上试样采用硬度为700 HV~800 HV、直径为10 mm

            1.2    离子液体的制备                                     的AISI52100钢球；下试样采用硬度为750 HV~760 HV、
                离子液体制备过程：(1)称取2.933 9 g (10 mmol)              直径为24 mm、厚度为7.9 mm的轴承钢块. 测试条件：
            N-月桂酰肌氨酸钠加入三口烧瓶中，再加入100 mL去                        载荷为100 N、频率为25 Hz、振幅为1 mm、温度为
            离子水作为溶剂，在40 ℃下搅拌30 min至完全溶解.                       25 ℃、时间为30 min. 使用与SRV-V测试仪相连的数
            随后用恒压滴管漏斗向三口烧瓶中逐滴缓慢加入                              据采集系统，自动记录相应的摩擦曲线. 在变频试验
            20 mmol HCl持续搅拌反应2 h. 反应结束后，使用乙酸                   中，频率变化为5 Hz/5 min (5~50 Hz)，每组试验重复
            乙酯进行萃取3次，合并有机相，旋蒸、干燥后，得到                           测量3次. 在试验开始前，钢球和盘分别在丙酮溶液和
            N-月桂酰肌氨酸(N-LS)；(2)将等当量的L-赖氨酸或L-                    无水乙醇溶液中超声清洗30 s，并通过高速N 吹干.
                                                                                                     2
            精氨酸与N-LS加入圆底烧瓶中，再分别加入去离子水                              在摩擦试验结束后，将钢块放入无水乙醇中超声
            和无水乙醇混合溶液(质量比=1:1)作为溶剂，80 ℃搅                       清洗30 s，并通过高速N 吹干. 使用DCM8全自动真彩
                                                                                   2
            拌8 h. 反应结束后，将体系冷却至室温，随后旋蒸除                         共聚焦显微镜观察钢块上磨斑的表面形貌并计算磨
            去溶剂，在室温真空条件下干燥24 h至恒重，得到的                          损体积. 通过钨灯丝扫描电子显微镜(SEM, TESCAN-
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