具体实施方式

从以下详细描述和与附图有关的优选实施方案中，本公开的目的、具体优点和新的特征将更加明显，但是本公开不必限于此。此外，在本公开的描述中应当注意，当对与本公开相关的已知技术进行详细描述可能使本公开的主旨不清楚时，将省略该描述。

定义

可以如下定义本公开中使用的术语。

“烃基”是指仅包含碳原子和氢原子的基团，其可以是饱和基团或不饱和基团，并且可为直链、支链或环状基团。在此，“环状”可以包括芳族和非芳族这两者。

“取代的烃基”是指被至少一个取代基取代的烃基。

“杂烃基”为至少一个碳原子被杂原子取代的烃基，并且杂原子的实例可以包括O、S、N、B、Si和P。例如，杂烃基也可以包括芳环中的至少一个碳原子被杂原子取代的杂环。

“取代的杂烃基”是指被至少一个取代基取代的杂烃基。

“烷基”是指饱和的直链或支链烃。例如，(C1-C6)烷基包括1个至6个碳原子的直链或支链基团。烷基的实例可以包括(但不限于)甲基、乙基、丙基、异丙基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-2-丁基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2,2-二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基、2-乙基-1-丁基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基、己基等。

“烯基”是指具有至少一个碳-碳双键的不饱和直链或支链烃。例如，(C2-C6)烯基包括2个至6个碳原子的直链或支链基团。烯基的实例可以包括(但不限于)乙烯基、烯丙基、丁烯基、戊烯基等。

“炔基”是指具有至少一个碳-碳三键的不饱和直链或支链烃。例如，(C2-C6)炔基包括2个至6个碳原子的直链或支链基团。炔基的实例可以包括(但不限于)乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、甲基丙炔基等。

对于“环烷基”，(C3-C6)环烷基是指3个至6个碳原子的单环饱和烃基。环烷基的实例可以包括(但不限于)环己基、环戊基、环丁基和环丙基。

“烷氧基”是指与氧相连的直链或支链烷基(烷基-O-)。例如，(C1-C6)烷氧基包括1个至6个碳原子的烷基。烷氧基的实例可以包括(但不限于)甲氧基、乙氧基、异丙氧基等。

“烷氧基烷基”是指与氧相连并且与第二个直链或支链烷基相连的直链或支链烷基(烷基-O-烷基-)。例如，(C1-C6)烷氧基(C1-C6)烷基包括各自含有1个至6个碳原子的烷基。烷氧基烷基的实例可以包括(但不限于)甲氧基甲基、2-甲氧基乙基、1-甲氧基乙基、2-甲氧基丙基、乙氧基甲基、2-异丙氧基乙基等。

“烷氧羰基”是指与氧相连并且与羰基相连的直链或支链烷基(烷基-O-C(O)-烷基)。例如，(C1-C6)烷氧羰基包括含有1个至6个碳原子的烷基。烷氧羰基的实例可以包括(但不限于)甲氧基羰基、乙氧基羰基、叔丁氧基羰基等。

“烷羰基”是指与羰基相连的直链或支链烷基(烷基-C(O)-)。例如，(C1-C6)烷羰基是指包含1个至6个碳原子的烷羰基。烷羰基的实例可以包括(但不限于)乙酰基、丙酰基、异丙酰基、丁酰基等。

离子液体

根据本公开，离子液体可含有二价阳离和一价阴离子，其中二价阳离子包括双(铵)和/或双(鏻)，一价阴离子包括磺酸根和/或磷酸根。

二价阳离子

与包含一价阳离子的离子液体相比，包含二价阳离子的离子液体的电荷更多并且具有更高的极性。由于包含二价阳离子的离子液体具有强极性，因此包含二价阳离子的离子液体与金属表面具有强相互作用，并且可有利地在经受摩擦的金属表面上形成能够起到保护膜作用的薄膜。

当包含一价阳离子的常规离子液体在金属表面上形成保护膜时，在垂直于金属表面的方向上以双层的形式提供保护膜。由于包含二价阳离子的离子液体具有更强的离子间相互作用，因此当在金属表面上形成保护膜时，能够形成由多层构成的更厚的保护膜(即润滑膜)。

与包含一价阳离子的离子液体相比，包含二价阳离子的离子液体具有更高的液体密度、更高的分解温度(Td)、更高的玻璃化转变温度(Tg)、更高的熔点(Tm)和更高的剪切粘度。

因此，本公开的离子液体因Td高而更加热稳定，此外，由于其高密度和因其分子结构的性质所致的抑制分解的倾向，，因此将本公开的离子液体应用于发生局部加热的领域或润滑剂领域(特别是在高温使用的那些润滑剂)是有利的。特别地，本公开的包含二价阳离子的离子液体具有高剪切粘度，因此在减少由于剪切应力引起的油的粘度损失方面是有效的。具体而言，由于本公开的包含二价阳离子的离子液体具有高粘度，因此在进行剧烈机械运动的区域中减少了油的粘度损失，使得与包含一价阳离子的离子液体相比，本公开的离子液体具有优异的耐磨性。

在示例性实施方案中，本公开的双(铵)可具有以下化学式1的结构。

[化学式1]

在化学式1中，R₁和R₂各自可以独立地为氢、(C1-C20)烃基、取代的(C1-C20)烃基、(C1-C20)杂烃基或取代的(C1-C20)杂烃基，并且R₃可为(CH₂)_n，其中1≤n≤20。

此外，在化学式1中，3个R₁各自独立地彼此相同或不同，并且3个R₂各自独立地彼此相同或不同。

此外，在化学式1中，R₁和R₂可以各自独立地为(C1-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、(C3-C7)环烷基、(C5-C20)杂烷基、(C6-C20)芳基、(C6-C20)芳(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C6-C20)芳氧基、(C1-C10)烷氧羰基(C1-C20)烷基或(C1-C20)烷羰基。

此外，在化学式1中，R₁和R₂可以各自独立地为(C1-C8)烷基，并且R₃可为(CH₂)_n，其中1≤n≤12。

在一个具体实施方案中，双(铵)可以具有以下化学式3的结构。

[化学式3]

在另一示例性实施方案中，本公开的双(磷)可以具有以下化学式2的结构。

[化学式2]

在化学式2中，R₁和R₂可以各自独立地为氢、(C1-C20)烃基、取代的(C1-C20)烃基、(C1-C20)杂烃基或取代的(C1-C20)杂烃基，并且R₃可为(CH₂)_n，其中1≤n≤20。

此外，在化学式2中，3个R₁各自独立地彼此相同或不同，并且3个R₂各自独立地彼此相同或不同。

此外，在化学式2中，R₁和R₂可以各自独立地为(C1-C8)烷基，并且R₃可为(CH₂)_n，其中1≤n≤12。

在一个具体实施方案中，双(磷)可具有以下化学式4的结构。

[化学式4]

将根据本公开的具有化学式1至化学式4的结构的特定阳离子设计为具有特定的链长和结构，因此可以使其与根据本公开的特定阴离子高溶混性地混合。因此，根据本公开的离子液体可具有优异的效果，其中本公开的离子液体的诸如亲水性/疏水性、溶解度、极性、粘度和密度之类的物理化学性质适用于润滑剂。

阴离子

根据本公开的离子液体的阴离子不含卤原子。在本公开的离子液体中，由于将用支链烷基链取代而变大的磺酸根和/或磷酸根引入到阴离子中，从而引起电子离域效应。

通过电子离域，本公开的离子液体可在室温维持液态而不含卤原子，并且可表现出疏水性。此外，由于本公开的离子液体不含卤原子，因此其具有耐腐蚀性和优异的经济效益。

在示例性实施方案中，本公开的磺酸根可具有以下化学式5的结构。

[化学式5]

在化学式5中，R₄可为(C1-C12)烷基。

在另一示例性实施方案中，本公开的磺酸根可以具有以下化学式6的结构。

[化学式6]

在化学式6中，R₁和R₂各自可以独立地为氢、(C1-C20)烃基、取代的(C1-C20)烃基、(C1-C20)杂烃基或取代的(C1-C20)杂烃基。

例如，在化学式6中，R₁和R₂可以各自独立地为(C1-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、(C3-C7)环烷基、(C5-C20)杂烷基、(C6-C20)芳基、(C6-C20)芳(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C6-C20)芳氧基、(C1-C10)烷氧羰基(C1-C20)烷基或(C1-C20)烷羰基。

此外，在化学式6中，R₁和R₂可以各自独立地为(C3-C10)烷基。在一个具体实施方案中，磷酸根可以具有以下化学式8的结构。

[化学式8]

在另一示例性实施方案中，本公开的磷酸根可以具有以下化学式7的结构。

[化学式7]

在化学式7中，R₄和R₅可以各自独立地为氢、(C1-C20)烃基、取代的(C1-C20)烃基、(C1-C20)杂烃基或取代的(C1-C20)杂烃基。

此外，在化学式7中，R₄和R₅可以各自独立地为(C1-C20)烷基、(C2-C20)烯基、(C2-C20)炔基、(C3-C7)环烷基、(C5-C20)杂烷基、(C6-C20)芳基、(C6-C20)芳(C1-C10)烷基、(C1-C10)烷氧基、(C6-C20)芳氧基、(C1-C10)烷氧羰基(C1-C20)烷基或(C1-C20)烷羰基。

在一个具体实施方案中，在化学式7中，R₄和R₅可以各自独立地为(C3-C10)烷基。

在一个具体实施方案中，磷酸根可以具有以下化学式9的结构。

[化学式9]

将根据本公开的具有化学式5至化学式9的结构的特定阴离子设计为具有特定的链长和结构，因此可以使其与根据本公开的特定阳离子高溶混性地组合。因此，根据本公开的离子液体可具有优异的效果，其中本公开的离子液体的诸如亲水性/疏水性、溶解度、极性、粘度和密度之类的物理化学性质适用于润滑剂。

润滑剂组合物

此外，可以通过将基础油与上述特定离子液体和添加剂以预定的量混合来制备根据本公开的润滑剂组合物。

例如，根据本公开的润滑剂组合物可以包含0.05重量％至20重量％、0.1重量％至5重量％或0.5重量％至5重量％的离子液体。

如果离子液体的量小于0.05重量％，那么离子液体和其他添加剂之间的混溶性可能劣化，或者减磨膜的形成可能变得困难，从而使得难以表现出耐磨性。另一方面，如果离子液体的量超过20重量％，那么难以达到适于润滑性能的润滑剂粘度。

在本公开的润滑剂组合物中使用的基础油可为选自合成油、矿物油和天然油之中的至少一者，并且基础油的类型没有特别地限制。

合成油可选自由脂肪族或芳族的二羧酸、三羧酸或四羧酸和C7至C22醇中的至少一者构成的酯类化合物；聚苯醚或烷基二苯醚或烷基三苯醚；由三羟甲基丙烷、季戊四醇或二季戊四醇和C7至C22脂肪族羧酸构成的酯类化合物；由C7至C22醇和C18二聚酸构成的酯类化合物；复合酯；以及它们的混合物。此外，合成油可以选自聚α烯烃、烷基萘、烷基苯、聚乙二醇、硅油和全氟聚醚。

矿物油的实例通常可以包括通过使由原油的常压蒸馏得到的常压渣油进行脱硫、加氢裂化和分级至所需粘度级别而获得的那些矿物油，以及通过使常压渣油进行溶剂脱蜡或催化脱蜡，并且根据需要进行溶剂萃取和加氢而获得的那些矿物油。此外，矿物油的实例可以包括：通过在制作基础油期间的脱蜡过程中石蜡副产物的加氢异构化而获得的石蜡异构化基础油，其中对常压蒸馏渣油进行进一步真空蒸馏、分级至所需粘度级别、溶剂精制、加氢精制和溶剂脱蜡；以及通过对由Fisher-Tropsch法制备的气-液(GTL)蜡进行异构化而获得的GTL蜡异构化基础油等。

天然油的实例可以包括由源自动物油和植物油的脂肪酸转化的油。动物油的实例可以包括鱼油、牛脂、猪油、羊油、黄油等，并且植物油的实例可以包括葵花籽油、芥花油、棕榈油、玉米油、棉籽油、菜籽油、亚麻籽油、红花油、燕麦油、橄榄油、棕榈油、花生油、杏仁油、扁桃仁油、鳄梨油、橄榄油、山茶油、米糠油、棉籽油、花生油、核桃油、菜籽油、米糠油、亚麻油、芝麻油、大豆油、蓖麻油、可可脂、棕榈仁油等。

如上所述，根据本公开的由特定阳离子和阴离子构成的离子液体由于特定的组合从而可以有效地与基础油混合。

此外，与现有的润滑剂组合物相比，包含根据本公开的离子液体的润滑剂组合物具有优异的耐磨性和耐腐蚀性。

此外，根据本公开的润滑剂组合物还可以包含选自抗氧化剂、金属清洗剂、防腐蚀剂、泡沫抑制剂、降凝剂、粘度调节剂、分散剂和耐磨剂中的至少一种添加剂。

抗氧化剂可以包括烷基化二苯胺、N-烷基化苯二胺、受阻酚、烷基化氢醌、羟基化硫代二苯醚、亚烷基双酚、油溶性铜化合物等。金属清洗剂可以包括金属酚盐、金属磺酸盐、金属水杨酸盐等，并且防腐剂可以包括含有BTA(苯并三唑)的化合物。泡沫抑制剂可以包括聚氧亚烷基多元醇等，降凝剂可以包括聚(甲基丙烯酸甲酯)等，并且粘度调节剂可以包括聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯等。分散剂可以包括聚异丁烯琥珀酰亚胺、聚异丁烯琥珀酸酯、曼尼希碱无灰分散剂等，并且耐磨剂可以包括有机硼酸盐、有机亚磷酸盐、含硫有机化合物、二烷基二硫代磷酸锌、二芳基二硫代磷酸锌、磷硫化烃等。

将这些添加剂以能够有效赋予润滑剂组合物附加功能的量与基础油混合。

例如，根据本公开的润滑剂组合物可以包含0.1重量％至50重量％、1重量％至40重量％或5重量％至30重量％的至少一种添加剂。

添加剂的代表性有效量示于下表1中。

[表1]

上表1示出了润滑剂组合物中常用的添加剂的典型有效量。表1所示的添加剂的量表示常用的添加剂的有效量和类型，，并且不限制本公开的范围。此外，根据本公开的润滑剂组合物可以包括其他添加剂。

通过以下实施例将更好地理解本公开，不应将这些实施例解释为限制本公开的范围。

实施例1：化合物A(双(铵)阳离子&烷基磺酸根阴离子)的合成

[化合物A]

-方案1

-步骤1

通过将4g(16.4mmol)的1,6-二溴己烷和17.4g(49.2mmol)的三辛胺溶解在120ml的乙腈(CH₃CN)中以制备混合物。将混合物在90℃加热回流3天并使其反应。将反应产物冷却到室温，然后减压除去乙腈，从而得到白色粘性固体。为了除去未反应的三辛胺，向其中添加120ml的己烷，然后在室温搅拌1小时，并且使用过滤器除去滤液。向其中添加120ml的乙醚，然后在室温搅拌1小时，并且使用过滤器除去滤液，由此获得12.5g的白色固体(产率：80％)。

-步骤2

将4.7g(10.6mmol)的双-(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠盐溶解在40ml的水中并搅拌。将在步骤1中合成的5g(5.3mmol)的N,N-六辛基己烷-1,6-二铵溴化物溶解在40ml的乙酸乙酯中，并将所得溶液添加到上述钠盐溶液中。将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置，之后除去水层。用40ml的水对有机层进行两次洗涤，然后减压除去乙酸乙酯，由此获得为无色透明液体的8.3g的化合物A(产率：97％)。化合物A的¹H-NMR谱示于图1。

实施例2：化合物B(双(铵)阳离子&烷基磷酸根阴离子)的合成

[化合物B]

-方案2

-步骤1

与化合物A的步骤1相同。

-步骤2

将2.0g(6.3mmol)的双-(2-乙基己基)磷酸盐溶解在15ml的水中并搅拌。向其中添加0.25g(6.3mmol)的氢氧化钠，并将所得混合物在室温搅拌1小时。将在步骤1中合成的3g(3.15mmol)的N,N-六辛基己烷-1,6-二铵溴化物溶解在30ml的乙酸乙酯中，并将所得溶液添加到上述钠盐溶液中。将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置，之后除去水层。用水(15ml)对有机层进行两次洗涤，然后减压除去乙酸乙酯，由此获得为不透明液体的4.3g的化合物B(产率：95％)。化合物B的¹H-NMR谱示于图2。

实施例3：化合物C(双(鏻)阳离子&烷基磺酸根阴离子)的合成

[化合物C]

-方案3

将2.1g(6.3mmol)的1,12-二溴-十二烷和3.6g(12.6mmol)的三己基膦混合，在氮气氛中于80℃搅拌过夜，并且冷却至室温，然后向反应产物中添加60ml的己烷。向其中添加5.6g(12.6mmol)的双-(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠盐和6ml的水，并将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置。随后，除去水层，并用10ml的水对有机层进行两次洗涤。然后，减压除去己烷，由此获得为淡黄色液体的9g的化合物C(产率：90％)。化合物C的¹H-NMR谱示于图3。

实施例4：化合物D(双(鏻)阳离子&烷基磷酸根阴离子)的合成

[化合物D]

-方案4

将2.1g(6.3mmol)的1,12-二溴-十二烷和3.6g(12.6mmol)的三己基膦混合，在氮气氛中于80℃搅拌过夜，并且冷却至室温，然后向反应产物中添加60ml的己烷。向其中添加4.1g(12.6mmol)的双-(2-乙基己基)磷酸盐、0.5g(12.6mmol)的氢氧化钠和6ml的水，并将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置。随后，除去水层，并用10ml的水对有机层进行两次洗涤。然后，减压除去己烷，由此获得为不透明液体的7.4g的化合物D(产率：85％)。化合物D的¹H-NMR谱示于图4。

实施例5：化合物E(双(铵)阳离子&烷基磺酸根阴离子)的合成

-方案5

-步骤1

通过将1,6-二溴己烷(4g，16.4mmol)和N,N-二乙基苄胺(5.35g，32.8mmol)溶解在乙腈(CH₃CN，80ml)中，从而制备混合物。将混合物于90℃加热回流3天以使其反应。将反应产物冷却到室温，然后减压除去乙腈，从而得到白色粘性固体。向其中添加120ml的己烷，然后在室温搅拌1小时，并且使用过滤器除去滤液。向其中添加120ml的乙醚，然后在室温搅拌1小时，并且使用过滤器除去滤液，由此获得7.9g的白色固体(产率：85％)。

-步骤2

将双-(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠盐(7.8g，17.5mmol)溶解在水(20ml)中并搅拌。将在步骤1中合成的N,N-二苄基-N,N-四乙基己烷-1,6-二铵溴化物(5g，8.8mmol)溶解在乙酸乙酯(40ml)中，并将所得溶液添加到上述钠盐溶液中。将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置，之后除去水层。用水(20ml)对有机层进行两次洗涤，然后减压除去乙酸乙酯，由此获得为无色透明液体的10.6g的化合物E(产率：96％)。

化合物E的NMR数据如下。

¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ7.25(m,4H),,7.22(m,2H),7.16(m,4H),4.5(s,4H),3.85(m,8H),3.55(q,2H),3.28-3.22(m,12H),2.85(q,2H),2.75(q,2H),1.89(m,4H),1.71(m,4H),,1.55(m,8H),1.31-1.25(m,32H),1.19(m,8H),0.99(m,12H),0.88(m,,12H)

实施例6：化合物F(双(铵)阳离子&烷基磷酸根阴离子)的合成

[化合物F]

-步骤1

与化合物E的步骤1相同。

-步骤2

将双-(2-乙基己基)磷酸盐(2.0g，6.3mmol)溶解在水(15ml)中并搅拌。向其中添加氢氧化钠(0.25g，6.3mmol)，并将所得混合物在室温搅拌1小时。将在步骤1中合成的N,N-二苄基-N,N-四乙基己烷-1,6-二铵溴化物(1.8g，3.15mmol)溶解在乙酸乙酯(30ml)中，并将所得溶液添加到上述钠盐溶液中。将所得混合物在室温搅拌过夜，然后静置，之后除去水层。用水(15ml)对有机层进行两次洗涤，然后减压除去乙酸乙酯，由此获得为不透明液体的3.0g的化合物F(产率：92％)。

化合物F的NMR数据如下。

¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ7.25(m,4H),,7.22(m,2H),7.16(m,4H),4.50(s,4H),3.45(m,8H),3.28-3.22(m,12H),1.71(m,4H),1.55(m,8H),1.31-1.19(m,44H),0.99(m,12H),0.88(m,12H)

实施例7：磨损试验

<样品信息>

-参照物：粘度级别为5W-30的机油

-ZDDP(二硫代磷酸锌)：用于减少磨损的常规添加剂

-化合物A：在实施例1中制备的包含二价阳离子和一价阴离子的离子液体

[化合物A]

-化合物A'：包含一价阳离子和一价阴离子的离子液体

[化合物A']

<HFRR(高频往复试验机)试验>

对上述样品进行HFRR试验。在球-盘模式下，在500g的负荷和100℃的温度进行90min的HFRR试验。试验结束后，使用显微镜测量磨痕的尺寸，并且其结果示于图5。

在60℃进行同样的HFRR试验。其结果示于图6。

<结果>

参考图5，与不包含离子液体的参照润滑剂制品相比，包含含有二价阳离子和阴离子的离子液体的润滑剂制品在减少磨损方面是有效的。此外，与使用ZDDP作为减少磨损的常规添加剂的润滑剂制品相比，使用包含二价阳离子和阴离子的离子液体的润滑剂制品表现出优异的减磨效果。

参考图5和6，在60℃的低温和100℃的高温这两种温度下，与使用包含一价阳离子和阴离子的离子液体的润滑剂制品相比，使用包含二价阳离子和阴离子的离子液体的润滑剂制品表现出优异的减磨效果。

尽管为了说明的目的公开了本公开的实施方案，但是本领域技术人员将理解，在不脱离如所附权利要求中公开的本公开的范围和精神的情况下，能够进行各种修改、添加和替换。