环境友好型氨基酸基离子液体作为水润滑添加剂的摩擦学机制研究

孙学敏1,2, 刘骁2, 郭平霞2, 陈强2, 白艳艳2,3, 于强亮2, 杨淑燕1, 蔡美荣2, 周峰3(1.青岛理工大学 机械与汽车工程学院 摩擦学与表面工程实验室；2. 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室；3. 中国科学院兰州化学物理研究所 固体润滑国家重点实验室)

摘要: 本文中以美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准的食品添加剂月桂酰肌氨酸钠和氨基酸为原料，采用简单的质子交换反应合成了2种氨基酸基离子液体Lys-LS和Arg-LS，并将其用作水基润滑添加剂. 利用SRV-V微动摩擦磨损试验机和全自动真彩共聚焦显微镜考察了2种离子液体添加剂的摩擦学性能，并采用扫描电镜(SEM)、石英晶体微天平(QCM)和X射线光电子能谱仪(XPS)深入探究了其润滑机理. 研究结果表明：2种氨基酸基离子液体添加剂具有良好的热稳定性且可以显著抑制铸铁在水中的腐蚀. 与去离子水相比，当Lys-LS和Arg-LS的添加质量分数为0.5%时，水基润滑液的摩擦系数和磨损体积分别降低了约70%和85%，具有显著的减摩抗磨效果. 机理分析结果表明，离子液体在界面处形成的摩擦化学反应膜与物理/化学吸附膜协同作用，有效地阻止了滑动摩擦副之间的直接接触，进而赋予水基润滑液优异的摩擦学性能. 2种润滑添加剂制备简单，安全无毒且绿色环保，有望作为水基金属加工液和难燃液压液的关键润滑添加剂使用.

关键词: 氨基酸基离子液体; 水基润滑添加剂; 摩擦学性能; 润滑机理; 环境友好型添加剂