本发明涉及润滑剂，具体涉及一种氨基酸基离子型聚合物及其制备方法和作为水基抗菌润滑添加剂的应用。
背景技术：
1、工业机械和设备的稳定运行是确保工业快速发展的关键支撑条件。然而，由于摩擦和磨损，机械设备的长期运行其导致使用寿命减少，甚至发生损坏和停机，影响工业生产。使用合适的润滑剂是解决这一问题的重要手段。润滑剂最关键的属性是可以减少设备的摩擦和磨损，防止设备腐蚀。机械设备使用最多的是矿物基润滑剂，但矿物基润滑剂的广泛使用不可避免地会造成严重的环境污染。润滑剂泄漏和废弃润滑油的不当处理已成为亟待解决的问题。此外，由于矿物油的生物降解性较差，生物降解率低，当这些润滑剂泄漏到环境中时，不可避免地会造成严重的土壤和水污染。
2、以生物基/生物可降解的聚合物材料作为聚阴/阳离子，制备环境友好型的聚离子液体润滑添加剂，是解决环境污染和资源短缺的一种备选方案。聚氨基酸是天然氨基酸单体或其衍生物通过酰胺键连接而成的一类聚合物的统称，具有优良的生物相容性和生物可降解性，在生物医学等领域显示出广泛的应用前景，然而其在摩擦学领域的应用鲜有研究，并且普遍存在合成复杂，成本高昂等问题，大大限制了其在摩擦学领域的应用。因此，开发高性能、低成本的聚氨基酸基绿色减摩抗磨润滑添加剂是该领域的热点之一。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氨基酸基离子型聚合物及其制备方法和作为水基抗菌润滑添加剂的应用。本发明提供的氨基酸基离子型聚合物具备优良的增黏、抗腐蚀、减摩抗磨和抗菌性能，且绿色环保，作为水基抗菌润滑添加剂能够提升水基润滑剂的综合性能。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种氨基酸基离子型聚合物，包括阳离子和阴离子，其特征在于，所述阳离子为ε-聚赖氨酸阳离子，所述阴离子为烷基羧酸阴离子和/或烷基酰氨基酸阴离子；
4、所述阳离子具有式i所示结构：
5、
6、式i中，n＝10～45之间的任意整数。
7、优选的，所述烷基羧酸根阴离子包括乙酸根阴离子、丙酸根阴离子、丁酸根阴离子、戊酸根阴离子、己酸根阴离子、庚酸根阴离子、辛酸根阴离子、癸酸根阴离子、月桂酸根阴离子、油酸根阴离子和异辛酸根阴离子中的一种或几种。
8、优选的，所述烷基酰氨基酸阴离子具有式ii所示结构：
9、
10、式ii中，y为2～6之间的任意整数；
11、r1为氢或甲基；
12、r为氢、甲基、
13、优选的，所述烷基酰氨基酸阴离子包括辛酰谷氨酸阴离子、辛酰肌氨酸阴离子、辛酰甘氨酸阴离子、辛酰天冬氨酸阴离子和辛酰丙氨酸阴离子中的一种或几种。
14、本发明提供了上述氨基酸基离子型聚合物的制备方法，包括以下步骤：
15、将ε-聚赖氨酸、阴离子原料和溶剂混合，进行加热处理，去除溶剂后得到氨基酸基离子型聚合物；
16、所述阴离子原料包括烷基羧酸和/或烷基酰氨基酸。
17、优选的，所述ε-聚赖氨酸分子中氨基官能团与阴离子原料中的有机酸官能团的摩尔比为1～10:1；
18、所述加热处理的温度为30～100℃，时间为2～18h。
19、优选的，所述溶剂为水-乙醇混合液，所述水-乙醇混合液中水与乙醇的体积比为2:8～8:2。
20、本发明提供了上述氨基酸基离子型聚合物作为水基抗菌润滑添加剂的应用。
21、本发明提供了一种水基抗菌润滑剂，包括水基基础润滑液和上述氨基酸基离子型聚合物。
22、优选的，所述水基抗菌润滑剂中氨基酸基离子型聚合物的质量分数为0.1～20％。
23、本发明提供了一种氨基酸基离子型聚合物，包括阳离子和阴离子，所述阳离子为ε-聚赖氨酸阳离子，所述阴离子为烷基羧酸阴离子和/或烷基酰氨基酸阴离子；所述阳离子具有式i所示结构。ε-聚赖氨酸是一种含有15-40个赖氨酸残基的聚合物，具有优异的抗菌活性和较低的生物毒性，已被fda批准的作为食品添加剂使用。本发明以ε-聚赖氨酸作为阳离子，ε-聚赖氨酸具有优异的抗菌活性且毒性低，当用于制备氨基酸基离子型聚合物时，其抗菌活性被保留，赋予氨基酸基离子型聚合物添加剂优异的抗菌活性和低细胞毒性，能提高水基润滑液的运动黏度和抗菌性能，同时能显著抑制由微生物引起的微生物腐蚀。
24、本发明提供的氨基酸基离子型聚合物以ε-聚赖氨酸为阳离子，以烷基羧酸根阴离子或烷基酰氨基酸根阴离子为阴离子，ε-聚赖氨酸的分子结构中的含有大量游离的氨基，其具有一定的碱性，而烷基羧酸或烷基酰氨基酸的羧基具有一定的酸性，聚赖氨酸和脂肪酸通过简单的质子交换(酸碱中和)即可合成氨基酸基离子型聚合物，制备简单，无复杂的纯化步骤，在水基润滑液中具有良好的溶解性。本发明提供的氨基酸基离子型聚合物作为水基润滑添加剂，具备优良的抗菌性能、减摩抗磨性能和抗腐蚀性能，能显著降低摩擦对偶材料的微生物腐蚀。
25、在本发明中，烷基羧酸阴离子、烷基酰氨基酸阴离子做为有机阴离子能有效地吸附到金属摩擦副界面上，提供良好的润滑性能和抗腐蚀能力；氨基酸基离子型聚合物溶解在水基润滑液中能提高基础润滑液的黏度，增强成膜能力，在摩擦过程中，氨基酸基离子型聚合物可以很好地在摩擦副界面处形成边界摩擦润滑膜(物理吸附膜、化学吸附膜和摩擦化学反应膜)，从而起到减摩抗磨作用。
26、此外，本发明仅需一步质子转移反应即可获得氨基酸基离子型聚合物，制备方法极其简单，易于规模化生产；所得氨基酸基离子型聚合物不含磷元素和硫元素，同时具有优异的生物降解性能，是一种绿色润滑添加剂。
1.一种氨基酸基离子型聚合物，包括阳离子和阴离子，其特征在于，所述阳离子为ε-聚赖氨酸阳离子，所述阴离子为烷基羧酸阴离子和/或烷基酰氨基酸阴离子；
2.根据权利要求1所述的氨基酸基离子型聚合物，其特征在于，所述烷基羧酸根阴离子包括乙酸根阴离子、丙酸根阴离子、丁酸根阴离子、戊酸根阴离子、己酸根阴离子、庚酸根阴离子、辛酸根阴离子、癸酸根阴离子、月桂酸根阴离子、油酸根阴离子和异辛酸根阴离子中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的氨基酸基离子型聚合物，其特征在于，所述烷基酰氨基酸阴离子具有式ii所示结构：
4.根据权利要求1或3所述的氨基酸基离子型聚合物，其特征在于，所述烷基酰氨基酸阴离子包括辛酰谷氨酸阴离子、辛酰肌氨酸阴离子、辛酰甘氨酸阴离子、辛酰天冬氨酸阴离子和辛酰丙氨酸阴离子中的一种或几种。
5.权利要求1～4任意一项所述氨基酸基离子型聚合物的制备方法，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述ε-聚赖氨酸分子中氨基官能团与阴离子原料中的有机酸官能团的摩尔比为1～10:1；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为水-乙醇混合液，所述水-乙醇混合液中水与乙醇的体积比为2:8～8:2。
8.权利要求1～4任意一项所述氨基酸基离子型聚合物或权利要求5～7任意一项所述制备方法制备得到的氨基酸基离子型聚合物作为水基抗菌润滑添加剂的应用。
9.一种水基抗菌润滑剂，包括水基基础润滑液和权利要求1～4任意一项所述氨基酸基离子型聚合物或权利要求5～7任意一项所述制备方法制备得到的氨基酸基离子型聚合物。
10.根据权利要求9所述的水基抗菌润滑剂，其特征在于，所述水基抗菌润滑剂中氨基酸基离子型聚合物的质量分数为0.1～20％。
