潤滑油としてのイオン液体の設計と評価

离子液体润滑剂的设计与评价

• 批准号: 18045003
• 负责人: 南 一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18045003/
• 关键词: 潤滑剤; トライボロジー; 表面改質; 摩擦調整剤; 耐摩耗剤; トライボ化学; 界面工学; グリーンケミストリー; トライボ化学反応; メカノケミカル反応; 摩擦・摩耗試験; 表面分析; 境界潤滑

イオン液体は現行の合成油と比べて遜色ないトライボロジー特性を示した.このうちN,N-ジエチル-N-メトキシエチル-N-メチルアンモニウム塩では,テトラフルオロボレートアニオン(BF_4^-)誘導体がビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(TFSI)誘導体よりも低い摩擦係数を示した.これは摩擦中にイオン液体と金属面が化学反応をして生じる境界膜の差であると推定した.X線光電子スペクトルでは結合エネルギー684eV付近に金属フッ化物に相当するシグナルが観察されたのでトライボ化学反応でアニオンが分解したことがわかった.飛行時間型二次イオン質量分析(TOF-SIMS)で摩擦面の内外を含む化学マッピングを取得した.BF_4誘導体では摩擦面内部に質量電荷比(m/z)75のフッ化鉄の生成が観察された.さらにm/z11のフラグメントイオンから摩擦面にホウ素が存在していることも示された.これらのフラグメントイオンは摩擦面外ではほとんど検出されなかった.XPSとTOF-SIMSの結果をあわせると,BF_4^-が摩擦材料の主成分である鉄とトライボ反応することがわかった.TFSI^-誘導体で試験した摩耗痕の光学顕微鏡写真を見ると,接触面圧の高い部分(Inner area)と接触圧の低い部分(Border area)で摩耗痕の状態が異なる.これらの領域と摩擦面外を含む化学マッピングを見ると,接触圧の低い領域ではm/z 43のフラグメントイオンが,接触圧の高い領域ではm/z 75のフラグメントイオンが強い強度で検出された.前者は有機フッ化物に特徴的なフラグメントイオンである.接触圧の高い領域ではm/z 32のフラグメントイオンが検出され,これはTFSI^-含まれるイオウに帰属できる.以上の結果から,TFSI^-もBF_4^-と同様にトライボ化学反応を受けて金属フッ化物を与えることがわかった.接触圧の低い領域で観察されたm/z 43のフラグメントイオンは,金属面に吸着したTFSI-か,分解したとしてもC-F結合を保っているので金属フッ化物に至る中間体であると推定した.以上,化学的に安定とされるイオン液体は摩擦場という特殊な条件下で反応し,表面分析ではイオン液体のアニオン部分であるBF_4^-とTFSI^-の反応物が検出された.

离子液体表现出与当前合成油相当的摩擦学特性。其中，在N，N-二乙基-N-甲氧基-N-甲基铵盐中，四氟化阴离子（BF_4^ - ）衍生物表现出比BIS（三氟甲基磺酰基）Imide（TFSI）衍生物的摩擦系数低。据估计，这是离子液体与金属表面之间在摩擦过程中产生的边界膜之间的差异。在X射线光电子光谱中，在684 eV的结合能周围观察到与金属氟化物相对应的信号，因此发现该阴离子通过乳脂化学反应进行了分解。通过类型的次级离子质谱法（TOF-SIMS）获得了包括内部和外部摩擦表面内部和外部的化学映射。在BF_4衍生物中，在摩擦表面观察到具有75的质量比（m/z）的氟化铁的形成。此外，M/Z11的片段离子还表明硼在摩擦表面存在。这些碎片离子在摩擦表面以外几乎没有被检测到。当XP和TOF-SIMS结果合并时，发现BF_4^ - 用铁（Iron）进行了分子，这是摩擦材料的主要成分。查看用TFSI衍生测试的磨损标记的光学显微照片，具有较高接触压力的区域（内部）区域的磨损标记在区域（区域）和接触压力低（边界区域）的区域有所不同。查看包括这些区域和摩擦外平面在内的化学映射，在接触压力低的区域中检测到M/z 43的碎片离子，并且在高接触压力的区域中检测到M/z 75的片段离子。前者是有机氟化物的碎片离子特征。在高接触压力的区域中检测到M/z 32的片段离子，这可以归因于TFSI^ - 中的硫。从上面的结果中可以发现，TFSI^ - 也经历类似于BF_4^的贸易化学反应，以提供金属氟化物。 M/Z在接触压力低的区域观察到。据估计，43个碎片离子要么是在金属表面上吸附的，要么是到达金属氟化物的中间体，因为它们即使分解也可以保留C-F键。以上是在特殊条件下（例如摩擦场）被认为是化学稳定反应的离子液体，并且表面分析检测到离子液体的阴离子部分BF_4^ - 和TFSI^ - 的反应物。

项目成果

イオン液体のトライボロジー特性とトライボ化学反応

离子液体的摩擦学特性和摩擦化学反应

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Kamimura;T.Chiba;N.Watanabe;T.Kubo;H.Nanao;I.Minami;S.Mori;南 一郎;南 一郎
• 通讯作者: 南 一郎

Thermo-Oxidative Stability of Ionic Liquids

离子液体的热氧化稳定性

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Kamimura;T.Chiba;N.Watanabe;T.Kubo;H.Nanao;I.Minami;S.Mori;南 一郎;南 一郎;渡邊 尚子;南 一郎;渡邊 尚子;喜田 守;南 一郎
• 通讯作者: 南 一郎

イオン液体のトライボロジー

离子液体的摩擦学

• 发表时间: 2008
• 作者: I.Minami;M.Kita;T.Kubo;H.Nanao. S.Mori;Ichiro Minami;南一郎
• 通讯作者: 南一郎

Evaluation of Trifluorotris (Pentafluoroethyl) Phosphate Derivatived Ionic Liquids as Lubricants

三氟三（五氟乙基）磷酸酯衍生离子液体作为润滑剂的评价

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Kamimura;T.Chiba;N.Watanabe;T.Kubo;H.Nanao;I.Minami;S.Mori;南 一郎;南 一郎;渡邊 尚子;南 一郎;渡邊 尚子;喜田 守;南 一郎;南 一郎
• 通讯作者: 南 一郎

Ionic Liquids as Advanced Synthetic Lubricants

离子液体作为先进的合成润滑剂

• 发表时间: 2007
• 作者: H.Kamimura;T.Chiba;N.Watanabe;T.Kubo;H.Nanao;I.Minami;S.Mori;南 一郎;南 一郎;渡邊 尚子
• 通讯作者: 渡邊 尚子