文献综述
摘要：离子液体近年发展快速，这带动了一大批具有很大应用价值的新型离子液体的发展。离子液体具有熔点低，蒸气压低，极性可以调节和稳定安全这些特性使其在很多领域得到应用，代替传统的有机溶剂广泛应用在生活中。季铵盐离子液体作为一种新型离子液体，其热稳定性和选择性更好，而腐蚀性比较其他离子液体来说较低，尚有的研究不多。除了用于电化学，有机合成以及分离提纯方面，其在摩擦学方向应用前景十分可观。尚有的研究并不多，本文将利用季铵盐离子液体作为添加剂，在经过加工的钛合金表面进行摩擦实验，对比无离子液体表面和有离子液体表面，改变不同转速不同载荷以及不同半径的情况下测量其摩擦损耗情况。通过比较摩擦损耗实验数据，所得实验图像以及材料的磨损量来讨论季铵盐离子液体作为润滑剂其对摩擦学性能的影响，进而得出结论并进行未来该种新型离子液体在摩擦学方向上的应用和研究展望。
关键词：新型离子液体；季铵盐离子液体；摩擦损耗
- 离子液体
离子液体（IonicLiquid）是一种在室温环境下呈现为液体，由特定的一类由体积较大的有机阳离子和体积较小的有机阴离子或无机离子通过分子间力构成，并且只存在正负离子的熔盐体系，因此也称之为室温离子液体（Room-temperatureIonicLiquid）。
相较与其他的固液物质，离子液体看起来类似水或者甘油，但其又是以离子存在形式使得其具有独特的性质，是一类颇有前景的新型材料。比如（1）因为具有不同化学键，其液态的温度区间宽，稳定性高，难燃，导电性能优异。（2）因为反应介质是离子液体，所以反应速度快，产率高。且因为其多呈现弱酸性，同时也具有一定的催化作用。（3）溶解能力强，而且可以改变其阴阳离子调节其对不同溶质的溶解性。（4）粘度大，在常温环境下粘度是水的上百倍之多。（5）熔点低，蒸汽压低、化学和热稳定性良好。（6）挥发性低，对环境友好且可循环利用，可以在高真空系统中应用。现在常作为“绿色”化学溶剂发展。现今倡导绿色化学概念，离子液体因为其优越的性能用以取代易挥发的有毒溶剂，其研究形成一股热潮。
离子液体合成大致可分为两种基本方法sup1;:一步合成法和两步合成法。一步合成法是指由叔胺（如吡啶，吡咯，咪唑类基团）与酯类基团或卤代烃发生亲核反应，或者用叔胺的碱性和酸发生酸碱中和反应得到目标离子液体，此方法操作简单且无副反应副产物，产品产率高且易纯化。当目标离子液体用一步合成法较难实现时，我们就考虑采用两步合成法，这也是现在主要用于制备离子液体的方法，该方法要通过季铵化反应先制备含有目标阳离子的卤盐，再通过用目标阴离子置换卤素离子的方法制备目标离子液体。此方法便于设计不同需求的不同类型的离子液体，操作方便，产品多样。
- 国内外发展现状
1914年，Wikins等研究者合成了一种新型材料，这也是世界上第一种离子液体—硝酸乙基胺。但是由于其性能特别不稳定，在空气中容易发生爆炸，被大家认为是一种危险物质，并没有得到大面积普及应用，在研究和使用上受到了限制，因此接下来的各项研究也就随着应用受限渐渐终止。到了二十世纪中页，Frank Herley以及Tom Wier等人在做电解Al2O3的实验时缺少电解条件，于是他们试着在AICI3中加入了烷基吡啶，他们把两者混合之后对其进行了加热，随着加热进行，两种物质逐渐混合进而融合最后形成了一种透明度很高的液体。1951年他们将研究成果展示给众人，但是那时候并没有得到大家的关注，甚至没有科研人员进行这项研究，因而离子液体的研究又暂停了。后来在上世纪七十年代，科学家Hideto探索有机电化学的时候，他发现将离子液体（AICI3/「N—EtPy」Br）sup2;作为电解液是导电性能特别优越。虽然这结果有了突破性发现，但是由于对离子液体了解匮乏，各项研究处于入门阶段，方法原始原理知识极度稀缺，研究一直停滞不前，并没有很大的成果展现出来。直到1992年，因为合成了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，情况得以改变。这种离子液体熔点很低，稳定性也特别好，在当时引起了不小的冲击。自此后，大量科学家投入对离子液体的研究之中。
时至今日，越来越多的低熔点且稳定性好的离子液体走出实验室面向大众，而其更多性能也被挖掘出来。近20年科研人员对离子液体研究愈加疯狂，同时研究也更加深入，在发掘更多优异性能的同时，如何改善提高原有性能也成为另外一大研究方向，对于功能性离子液体的研究也成为了新方向。实验研究员们对其进行结构设计，合成了可以在不同特定环境下有不同功能的离子液体。
国外的Rob AtKin合成了一种离子液体FAP，其在不同环境中稳定性足够好，而改善其摩擦界面润滑性只需要进行石墨表面的电势能控制达到最佳润滑性能。2001年中科院兰州化学物理研究所的叶承峰课题小组研究发现离子液体用作润滑剂时有很好的润滑性能，这一发现马上受到各方瞩目，引起了广泛的研究。目前我国的研究成果涵盖多个应用领域，刘维民等科学家使用烷基咪唑四氟硼酸盐离子液体进行摩擦磨损实验，发现其摩擦系数与磨损量都很小，润滑效果明显。而后清华大学的解国新等科学家对磷酸盐离子液体进行不同压力下成膜效果的实验，进而得出其满足的润滑规律。而周峰组、王海忠等人合成制备了新型离子液体，前者制备的四丁基烷-氨基酸离子液体无腐蚀性，润滑性能良好；后者制备在低温下流动性也很好的1-正基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐摩擦系数很低，润滑性能良好。
近十几年国内外研究离子液体作为高性能的液体润滑剂的结论层出不穷，大家发现其润滑性能的优异，尤其是ZDDP作为当下使用最广泛的一种重要润滑剂，对于其还仍待开发的功能，现在研究正在不断深入。
- 季铵盐离子液体
季铵盐也称为四级铵盐，因为其由钛离子的四个氢被羟基取代所生成，通式是R-NX，取代基R可以是不同的四个取代基，X多为卤素元素和酸根离子。其性质和无机盐很像，在水中溶解性很强，且其水溶液多能导电。
可以和季铵盐复合成季铵盐离子液体的阴离子有卤化盐和非卤化盐两类，主要就是是否含有卤素元素的区别。
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