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FUELS & LUBES INTERNATIONAL
Quarter Two 2015
“离子液有无限的组合，能为你创造出你所需的化学性质，”德州大学阿灵顿工程
学院的教授兼副系主任Pranesh Aswath说。
在过去的十年中，离子液（IL）或液体
盐，作为一种在众多行业有着广泛应用的材
料，日益受到关注，这些行业包括制药、润
滑油、生物基/可再生能源和航空业用到的先
进能量电池。
但是，热情必须面对现实。 “虽然有些离子
液已经商业化供应，但对于用量大、价格低的应
用而言还是太贵，”美国纽约Manlius的Dodds
and Associates总裁David Dodds说。Dodds
在有机化学领域有数十年的经验，为处于创业
初期的制药和生物技术公司提供技术顾问和管
理服务。
Aswath同意。“一般而言，在目前阶段，离
子液还很贵，且没有被大规模使用。还有许多挑
战需要解决，如兼容性和可溶性问题等，”他说。
什么是离子液？
简而言之，离子液是含有阴离子和阳离
子的盐。但是，离子液具有独特而有趣的性
质。在室温下，它们是液体状态的盐，熔点
低于摄氏100度，电离度大于99%。因为它
们相对是极性材料，它们不容易与溶剂、非
极性物质或分子混合。
“相对于其他材料，离子液的蒸汽压和
挥发性较低，具有很大的优势，” Aswath
说，“另一个优点是具有可调性。”
离子液体的化学性质可调意味着它们可
以拥有你所需要的功能团。这样，这些功能
团的核心部分的结构是你所需要的结构，而
其外周结构则可以是亲水的或亲脂的。
替代ZDDP之争
二烷基二硫代磷酸锌，简称ZDDP是添
加剂行业的顶梁柱。“它非常便宜，具有抗
摩擦和抗氧化两个特性，” Aswath说。“在美
国，ZDDP市场规模约为2.5-3亿美元，全球
市场规模约为此三倍。”
Aswath一直与多国的多家机构在进行合
作，开发专有的离子液化学品。最近发表的
专利应用题为“离子液与其他用于抗磨和/或降
低摩擦应用的离子液和/无灰硫代磷酸盐的协
同混合”，其最终目标是替代ZDDP用作润滑
油添加剂。其共同发明人是Nicole Doerr，他
是奥地利Wiener-Neusdtadt AC2T实验室的
主任科学家，这家实验室提供了离子液。更
近一点，美国伊利若州美国阿贡国家实验室
的研究员Ali Erdemir加入了联合工作组，以
寻找他们研究中所用的离子液的正确组合。
他们从头开始研究一种优异的抗磨降摩
添加剂来替代ZDDP，后者会使催化转化器
中毒。Aswath及其合作者开发的专有化合
物是一种至少由一种离子液与至少一种无灰
抗磨化合物的混合物。这种无灰抗磨化合物
可以是第二个离子液，或一种无灰的硫化磷
酸盐化合物。该混合物在润滑油中被稀释到
25%。
Oak Ridge国家实验室的一个小组正在
对离子液用作下一代低粘度、高效燃油发动
机润滑的抗磨添加剂进行研究。小组由美国
田纳西州Oak Ridge实验室材料科学和技术
部的高级研发科学家Jun Qu领导。他们所采
用的方法与Aswath不同，他们使用现有的、
全配方的油品与离子液进行混合以提高其性
能。他们正在开发油溶性的离子液，以作为
用于低粘度发动机油的下一代、无灰、抗磨
添加剂。
Aswath承认，离子液不可能在近期成为
主要的添加剂，但长期而言有这种可能。
壳牌也在与Oak Ridge国家实验室进行
合作。离子液要成为成功的润滑油添加剂，
关键在于最终价格，要在成本上最具竞争
力。Aswath预计ZDDP只会是因为其在催化
转化器内沉积导致排放增加而减少使用或最
终被淘汰。“法规没有限制ZDDP的用量，而
离子液的无尽可能
作者：
Cristine Villena Amurao
是出于限制排放，” 他说。排放的大小取决于
催化转化器的效率，而这又取决于其表面的
沉积物数量。
“ZDDP是催化转化器中形成沉积物的主
要来源，ZDDP分解后会在催化转化器表面形
成玻璃样沉积，降低其效率。这是在发动机
油中减少磷用量的主要因素。”
任何要在把商业化的产品投入市场的比
赛中获胜的人只有一个目标：利用其抗磨性
和减摩性，及作为腐蚀抑制剂量和/或清净剂
优于ZDDP的性能，将离子液用作添加剂。这
可能是未来离子液最具成本效率和价格竞争
力的应用，且作为一种即用型产品，更容易
渗透润滑油市场。
目前离子液的工业应用
虽然还不为人所周知，也没有被广泛应
用，但它已现身今天的市场。伊士曼化工是第
一家实现离子液商业化的公司。在将3,4-环氧
丁-1-烯（3,4-epoxy but-1-ene）异构化为2,5
二氢呋喃以生产四氢呋喃的工艺中，碘化磷离
子液用作溶剂，然后用作工艺溶剂及中间体来
制备聚合物。1996-2004年间，伊士曼在美国
德州Longview有一家年产1400吨离子液的工
厂，后来因为四氢呋喃需求下降而停产。
总部位于法国巴黎的IFP Energies
专题报道
照片由巴斯夫提供
