本申请涉及氢气压缩机，尤其涉及一种氢压机用离子液体的合成及筛选方法。
背景技术：
1、离子液体，作为一种全部由离子组成的液体，具有独特的物理化学性质，使其在氢压机的应用中发挥了重要作用。离子液体的使用不仅可以提高氢压机的能量效率，还能显著减少磨损，这是因为离子液体作为润滑剂和制冷剂，能够在氢压机的运行中提供有效的润滑和冷却效果。
2、研究离子液体在氢环境下离子液体构效关系是筛选氢气压缩机可用的离子液体的必要数据基础，基于此才能对离子液体压缩过程中离子液体的表现进行有效预测。氢气压缩机的高频率运行导致了离子液体温度与压力的循环改变，温度和压力的变化，会使得离子液体的结构发生变化，进而使得离子液体在氢气压缩机中的使用效果发生变化，因此分析离子液体在氢环境下的分子结构和摩擦学性质之间的关系，是筛选压缩机用离子液体的必要理论基础和数据支撑。目前对于离子液体构效关系的研究学界已有一定的成果，但都集中在润滑和溶剂行业。对于氢气环境下的离子液体构效关系尚无公开的研究资料。
技术实现思路
1、本申请提供一种氢压机用离子液体的合成及筛选方法，用以解决背景技术中提到的上述问题。
2、一方面，本申请提供一种氢压机用离子液体的合成方法，包括如下步骤：
3、步骤一：将卤代烷、n-甲基咪唑与溶剂一混合，进行n-烷基化反应，得到烷基咪唑鎓卤化物混合液；
4、步骤二：将烷基咪唑鎓卤化物混合液通过旋蒸去除溶剂一，得到中间产物烷基咪唑鎓卤化物；
5、步骤三：将中间产物烷基咪唑鎓卤化物与提供阴离子的金属盐及溶剂二混合，进行离子交换反应，得到离子液体混合液；提供阴离子的金属盐为双(三氟甲烷磺酸)亚胺金属盐或六氟磷酸钾；
6、步骤四：对离子液体混合液进行纯化，得到咪唑类离子液体；
7、卤代烷中的卤素为氟、氯、溴中的一种或几种，卤代烷中烷烃为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷中的一种；卤代烷与n-甲基咪唑的摩尔比为1:1～1:3。
8、可选的，溶剂一为乙腈、丙酮、丁酮、石油醚及乙酸乙酯中的一种或几种；溶剂一的质量为卤代烷与n-甲基咪唑质量之和的20～200％。
9、可选的，n-烷基化反应的温度为20～90℃，时间为2～24h。
10、可选的，咪唑鎓卤化物与提供阴离子的金属盐的摩尔比为1:1～1:3。
11、可选的，双(三氟甲烷磺酸)亚胺金属盐为双(三氟甲烷磺酸)亚胺锂盐和/或双(三氟甲烷磺酸)亚胺锌盐。
12、可选的，溶剂二为乙腈、丙酮、丁酮、石油醚和乙酸乙酯中的一种或几种；溶剂二的质量为咪唑鎓卤化物与提供阴离子的金属盐质量之和的40～200％。
13、可选的，离子交换反应的温度为20～90℃，时间为10～60h。
14、另一方面，一种氢压机用离子液体的筛选方法，对通过上述方法制备的咪唑类离子液体进行筛选，包括如下步骤：
15、(1)高温高压循环处理：取不同碳链长度、不同阴离子的咪唑类离子液体，并对咪唑类离子液体进行高温高压循环处理，得到高温高压处理后离子液体；
16、(2)结构及特性检测：通过红外光谱仪、热重仪的方法对高温高压处理后离子液体进行结构及特性检测；
17、(3)摩擦测试：对上述不同碳链长度、不同阴离子的咪唑类离子液体分别在大气环境下和氢气环境中进行摩擦性能测试；
18、(4)筛选氢压机用离子液体：根据结构及特性检测结果，同时结合摩擦测试结果，选择高温高压下结构变化小、且摩擦学性能稳定的离子液体为氢压机用离子液体。
19、可选的，高温高压循环处理过程包括：
20、升温阶段：将咪唑类离子液体置于高温高压反应釜中，且保证反应釜密闭环境，在常温常压下升温至200℃；
21、升压阶段：升温阶段结束后，增压至15mpa；
22、保温保压阶段：在200℃、15mpa的条件下保温保压2h；
23、泄压降温阶段：对高温高压反应釜泄压至常压，再自然冷却至常温。
24、可选的，摩擦测试的条件为：采用旋转模块，转速60r/min，载荷10n，摩擦半径5mm，时间为30min。
25、本申请提供的氢压机用离子液体的合成及筛选方法，实现了通过对氢压机运行环境进行模拟，筛选适合氢压机使用的离子液体的结构，提高了制备氢压机用离子液体的效率，相比于现有技术，具有如下有益效果：
26、(1)通过选取不同碳链长度的卤代烷作为烷基化试剂与n-甲基咪唑进行n-烷基化反应，得到中间产物烷基咪唑鎓卤化物，将中间产物烷基咪唑鎓卤化物与双(三氟甲烷磺酸)亚胺金属盐或六氟磷酸钾在溶剂二中进行离子交换，得到离子液体混合液，最后通过纯化，得到不同碳链长度、不同阴离子的咪唑类离子液体。方便研究不同结构的咪唑类离子液体用于氢压机的疲劳寿命，同时筛选适用于氢压机的离子液体。
27、(2)通过将离子液体在密闭环境下进行高温高压循环处理，得到高温高压处理后离子液体。通过红外光谱仪、热重仪对高温高压处理后离子液体进行结构及特性检测，分析高温高压对离子液体结构特性的影响。最后对离子液体分别在大气环境下和氢气环境中进行摩擦性能测试，根据结构及特性检测结果，同时结合摩擦测试结果，选择高温高压下热稳定性好、结构变化小、且摩擦学性能稳定的离子液体为氢压机用离子液体，这样的离子液体能够在氢压机运行过程中保持稳定的物理化学性质。同时能够持续保持对氢压机的润滑、导热作用，进而有助于氢压机的长期稳定运行。
28、(3)通过设置多个高温高压循环，模拟氢压机中的环境，并分析氢压机在运行环境下，对离子液体的构效的影响，进而能够预测不同碳链长度、不同阴离子的离子液体用于氢压机的疲劳寿命，分析离子液分子结构和摩擦学性质之间的关系，进而能够筛选出适合氢压机的离子液体。这样通过对氢压机运行环境进行模拟，提前预测适合氢压机使用的离子液体的结构，大大减少了在寻找适用于氢压机的离子液体过程中的工作量，有助于操作人员根据离子液体结构与氢压机环境下离子液体物理化学性质和摩擦学性能之间的关系，筛选符合氢压机使用的离子液体，提高了制备氢压机用离子液体的效率。
1.一种氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述溶剂一为乙腈、丙酮、丁酮、石油醚及乙酸乙酯中的一种或几种；所述溶剂一的质量为所述卤代烷与所述n-甲基咪唑质量之和的20～200％。
3.根据权利要求1所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述n-烷基化反应的温度为20～90℃，时间为2～24h。
4.根据权利要求1所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述咪唑鎓卤化物与所述提供阴离子的金属盐的摩尔比为1:1～1:3。
5.根据权利要求4所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述双(三氟甲烷磺酸)亚胺金属盐为双(三氟甲烷磺酸)亚胺锂盐和/或双(三氟甲烷磺酸)亚胺锌盐。
6.根据权利要求1所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述溶剂二为乙腈、丙酮、丁酮、石油醚和乙酸乙酯中的一种或几种；所述溶剂二的质量为所述咪唑鎓卤化物与所述提供阴离子的金属盐质量之和的40～200％。
7.根据权利要求1-6任一项所述的氢压机用离子液体的合成方法，其特征在于，所述离子交换反应的温度为20～90℃，时间为10～60h。
8.一种氢压机用离子液体的筛选方法，其特征在于，对通过上述权利要求1-7任一项所述的方法制备的所述咪唑类离子液体进行筛选，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的氢压机用离子液体的筛选方法，其特征在于，所述高温高压循环处理过程包括：
10.根据权利要求9所述的氢压机用离子液体的筛选方法，其特征在于，所述摩擦测试的条件为：采用旋转模块，转速60r/min，载荷10n，摩擦半径5mm，时间为30min。
