[发明专利]多酸基星形超分子聚合物、其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种多酸基星形超分子聚合物，是以多酸簇合物或多酸基离子微区为核，以酯基长链烷烃或聚甲基丙烯酸长链烷基酯为支链形成的星形超分子聚合物。该星形超分子聚合物可通过多酸簇合物与端基带有阳离子的酯基长链烷烃或者聚甲基丙烯酸长链烷基酯混合发生静电组装而制得，或者首先制备一链段是阳离子链段，另一链段是聚甲基丙烯酸长链烷基酯的两嵌段共聚物，然后将该两嵌段共聚物和多酸簇合物进行静电组装而制得。该星形超分子聚合物在基础油中具有良好的分散性和稳定性，是一种良好的减摩抗磨类润滑油添加剂。

技术领域

本发明属于超分子聚合物技术领域，具体涉及一种多酸基星形超分子聚合物、其制备方法与应用。

背景技术

现代机械工业体系中，几乎所有的动力装备部件均涉及到摩擦、磨损和润滑。摩擦大约消耗了世界上1/3以上的一次性能源，磨损或润滑不良将会导致设备故障或运行失效。中国工程院咨询报告《摩擦学科学及工程应用现状与发展战略研究》指出：我国工业领域应用摩擦学知识，可节约潜力估计为GDP的1.55％。因此，高性能润滑材料是各种动力系统长期高效可靠运行的重要保障，广泛应用于装备制造、交通运输、航空航天等领域。

润滑油由基础油(如聚α-烯烃，PAO)和润滑油添加剂组成，在上述机械相关的减摩抗磨、抗氧化、耐腐蚀、极压等方面发挥着不可或缺的作用。在减摩抗磨类润滑油添加剂领域人们已经取得一些收获。例如，目前广泛使用的减摩抗磨润滑油添加剂包括二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)、二烷基二硫代磷酸钼(MoDTP)、二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC)等有机金属配合物。在摩擦过程中，它们能在摩擦副表面发生摩擦化学反应，形成保护性膜，有效阻碍摩擦副之间的直接接触，从而达到减摩抗磨，节省能源的目的。然而，锌离子对某些合金会产生电化学腐蚀，且基于硫的废气排放不符合日益增长的环保要求。因此，科学家们发展了一系列更为清洁的润滑油添加剂：两亲性小分子、纳米粒子、离子液体、二维纳米片层等。其中，两亲性小分子的润滑机理是亲水端基在摩擦副表面进行配位键合，而疏水尾端则通向基础油中，在摩擦界面自组装形成单层膜或多层膜，进而提供润滑保护。在长链烷烃配位修饰的纳米粒子和片层材料中，润滑性能既来源于摩擦化学反应形成的保护膜，又有带有配位基团的长链烷烃进一步在保护膜表面自组装形成单层膜或多层膜。同时，球形纳米粒子可在摩擦副表面的凹凸不平处滚动，进一步降低界面摩擦，提高抗磨能力。

发明内容

本发明提供一种多酸基星形超分子聚合物，以多酸簇合物(Polyoxometalate，POM)或多酸基离子微区为核，以酯基长链烷烃或聚甲基丙烯酸长链烷基酯为支链，形成星形超分子聚合物。

多酸簇合物是具有确定结构的阴离子型金属簇合物，一般带有几个到几十个负电荷，包括但不限于如下簇合物：

基于W的Keggin型簇合物K₄[SiW₁₂O₄₀]([SiW₁₂O₄₀]^4-，d＝1.0nm)，简称为W₁₂；

基于Ti的富勒烯型簇合物H₆[Ti₄₂(μ₃-O)₆₀(OiPr)₄₂(OH)₁₂)]([Ti₄₂(μ₃-O)₆₀(OiPr)₄₂(OH)₁₂]^6-，d＝1.5nm)，简称为Ti₄₂；