雙陽離子型聚離子液體 高端裝備多功能潤滑添加劑新進展

現代高端裝備向高速、重載、智能化、電氣化快速發展，對潤滑油提出了寬溫域、高載荷、電場適配的嚴苛要求。傳統主流添加劑 ZDDP 高溫易分解產生有害物質，無法滿足智能化電場調控需求；常規離子液體存在制備繁瑣、潤滑性能單一的短板；現有聚離子液體（PILs）研究多局限于單一功能優化，對界面吸附、電場響應潤滑機理的認知仍存在明顯不足。

基于此，煙臺先進材料與綠色制造山東省實驗室陳強、蔡美榮團隊聯合青島理工大學楊淑燕團隊，成功合成三種基于雙陽離子型離子液體單體的交聯聚離子液體（PILs），系統評估其理化特性、黏溫性能與摩擦學行為，為新型高性能多功能潤滑添加劑開發提供了完整的理論與實驗支撐。

一、材料合成與結構特征

研究團隊通過自由基共聚法，制備出三種交聯聚離子液體共聚物，分別命名為PS(NPi8-6-NPi8)、PS(NSP8-6-NSP8)、PS(NSP12-6-NSP12)。

材料呈顆粒狀形貌，陰離子烷基鏈越長，顆粒堆積越致密；

PS (NPi8-6-NPi8) 因單體空間位阻大分子量相對較小，另外兩種產物具有相近的較高分子量。

二、核心性能表現

1. 優異的粘溫與剪切穩定性

在 500SN 基礎油中僅添加 5wt% 的 PS (NSP12-6-NSP12)，油品粘度指數較基礎油提升 101%，性能顯著優于商業添加劑 V8-310；該產物在寬溫度范圍內保持良好的剪切穩定性，可有效維持油膜連續性。

2. 卓越的極壓抗磨性能

變載測試中，三種 PILs 均可承受 600N 以上的極端載荷，無潤滑失效；而空白基礎油與商業添加劑 V8-310 在 250N 載荷下即發生潤滑失效。形貌表征證實，PILs 潤滑后的磨損表面光滑平整，無明顯犁溝，磨損量顯著降低。

3. 強電場下穩定的潤滑響應

實驗證實，外加電場可調控摩擦界面的離子分布：100N 載荷下，鋼基底接正極（陰離子富集）時，各體系摩擦系數均有下降，證明陰離子吸附膜起主導潤滑作用；200N 高載荷下，PS (NSP12-6-NSP12) 憑借長烷基鏈的空間屏蔽效應，穩定界面離子分布，抵抗電場對吸附平衡的破壞，在強電場干擾下仍保持優異且穩定的摩擦學性能。

三、潤滑機理揭示

通過 XPS 與 ToF-SIMS 精細表征，研究團隊明確了核心潤滑機理：PILs 潤滑體系在摩擦過程中，于磨損表面生成了富含 FeS、SO?2?、PO?3?的復合摩擦化學膜，可有效覆蓋金屬基底，大幅減少氧化磨損，實現長效減摩抗磨。

本研究成功合成了兼具多尺度潤滑特性的多功能聚離子液體潤滑添加劑，通過離子液體功能基團與長烷基鏈的協同作用，同時實現了增粘提效、極壓抗磨、強電場穩定潤滑三大核心性能，為高端裝備用新型高性能潤滑油的開發奠定了堅實的理論與實驗基礎。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1039/d5ta07462b

原文作者：

Jian Qin, Qiang Chen, Lin Fan, Shuyan Yang, Yongqiang Wang, Xuemin Sun, Xiao Liu, Pingxia Guo, and Meirong Cai. 

DOI: 10.1039/d5ta07462b