溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑型离子液体的制备及聚合性研究

以N-乙烯基咪唑、溴代十六烷为原料,经亲核取代反应合成溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑([HDVIM]Br)离子液体。并以该离子液体为单体,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,制备聚离子液体p[HDVIM]Br。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振仪(¹H NMR)和元素分析、凝胶色谱仪(GPC)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)及电导率对其进行结构与性能测试与分析。结果表明,[HDVIM]Br具有可聚性,且为无定形非晶结构。[HDVIM]Br的电导率随温度升高逐渐增大,随着浓度增加而增加;溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑离子液体聚合物p([HDVIM]Br)的数均分子量为3.68×101H NMR)和元素分析、凝胶色谱仪(GPC)、热重分析仪(TGA)、X-射线衍射仪(XRD)及电导率对其进行结构与性能测试与分析。结果表明,[HDVIM]Br具有可聚性,且为无定形非晶结构。[HDVIM]Br的电导率随温度升高逐渐增大,随着浓度增加而增加;溴化1-十六烷基-3-乙烯基咪唑离子液体聚合物p([HDVIM]Br)的数均分子量为3.68×10⁴ g/mol。     

溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑离子液体的电化学性能

合成了溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑([VAIM]Br)离子液体,采用FTIR、¹H NMR、TG及DSC进行了表征,并系统研究了[VAIM]Br的电化学性能。结果表明:在298.15～323.15 K内,[VAIM]Br的电导率(σ)与温度符合Arrhenius方程,电导活化能随[VAIM]⁺上烷基链的增长而降低。分别以水、甲醇和乙醇为溶剂的[VAIM]Br溶液的电导率均随浓度的增大而显著增大,且σ(水)>σ(甲醇)>σ(乙醇)。通过电导法确定了[VAIM]Br在水、甲醇、乙醇中的临界胶束浓度,分别约为6.8×10^-6、1.5×10^-5、2.0×10^-5 mol·L^-1,表面活性优异。[VAIM]Br的电化学窗口在1.6～2.5 V,其电化学稳定性随[VAIM]⁺上烷基链的增长而逐渐降低。     

溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑离子液体/环氧丙烯酸酯阻燃涂层性能研究

以1-乙烯基咪唑和不同的溴代烷烃(1-溴乙烷、1-溴丙烷、1-溴丁烷)为原料,通过N-烷基化反应制备出溴化1-乙烯基-3-烷基咪唑类离子液体([VAIM]Br),即:溴化1-乙烯基3-乙基咪唑([VEIM]Br),溴化1-乙烯基-3-正丙基咪唑([VPIM]Br),溴化1-乙烯基-3-正丁基咪唑([VBIM]Br)。将[VAIM]Br离子液体、丙烯酸胺、丙烯酸与环氧丙烯酸酯(EA)复合,经UV光固化制备了3种阻燃涂层([VEIM]Br/EA、[VPIM]Br/EA、[VBIM]Br/EA),并通过红外、紫外、极限氧指数仪、垂直燃烧仪及力学性能测定仪等手段对样品的性能进行表征。结果表明:[VBIM]Br/EA涂层综合性能较佳,当[VBIM]Br添加量为3. 5 g时,涂层的阻燃性能最佳。此时涂层的极限氧指数为32、燃烧级别V-0、残炭率35. 2%(500℃下马弗炉煅烧)和硬度为6H,且涂层具有较高的透光性,可见光区域(500～800 nm)内,其透过率为88%～91%。     

1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐离子液体合成

按照两步法合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([Bmim]PF6),探讨了时间、温度、溶剂、反应物配比等对中间体1-丁基-3-甲基咪唑溴盐([Bmim]Br)以及离子液体[Bmim]PF6产率的影响。结果表明,反应物配比为(1∶1.1)~(1∶2),温度70℃,反应30 h,中间体产率为95.91%;中间体中加入等摩尔KPF6,25℃下反应10 h后,离子液体产率为97.26%。     

离子液体催化碳酸二甲酯合成醚

分别以氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Cl)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Br)、溴化1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]Br)、1-丁基-3-甲基四氟硼酸盐([Bmim]BF_4)、氯化四丁基胺(Bu_4NCl)和溴化四丁基胺(Bu_4NBr)等离子液体为催化剂,考察其催化碳酸二甲酯(DMC)与不同酚的甲基化反应。结果表明,[Bmim]Cl是较好的催化剂。在酚、DMC和离子液体的物质的量之比为1:2:0.5,反应温度为150℃,反应时间为5 h时,目的产物原料酚O原子上的甲基化产物的收率可达90%以上,未发现C原子上的甲基化副产物生成,且反应后[Bmim]Cl的结构没有发生变化。     

BMIMBF_4/P(MMA-VBIMBr)凝胶型离子液体聚合物电解质的合成与性能

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)和1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐(VBIMBr)为单体,通过自由基溶液聚合制备了无规共聚物聚(甲基丙烯酸甲酯-1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)[P(MMA-VBIMBr)],并以此聚合物为基体,离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(BMIMBF4)为增塑剂,制备了BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)凝胶型离子液体聚合物电解质,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热重分析(TG)和电化学交流阻抗(EIS)等方法对聚合物和聚合物电解质的性质进行了研究。结果表明,聚合物电解质膜具有优良的热稳定性和机械强度;当BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)质量配比为2时,离子电导率高达2.77×10-3S/cm(20℃),且离子电导率随着温度的升高而迅速增加,电导率-温度曲线符合Arrhenius方程。     

溴化1-乙烯基-3-正丁基咪唑功能化离子液体的合成及其聚合性、导电性等研究

采用一步法合成了具有2.75 V电化学窗口、可聚性及导电性的1-乙烯基-3-正丁基咪唑([BVIM]Br)功能化离子液体,偶氮二异丁腈(AIBN)引发聚合,获得了淡黄色固态的聚离子液体P[BVIM]Br,平均分子量为3.11×103,且为典型的无定形非晶结构,具有一定的离子导电性。[BVIM]Br-乙醇二元体系的导电性随温度升高而增大;随着浓度的增加,其导电率先增加后降低。[BVIM]Br的热分解温度为205℃,具有相对较好的热稳定性。     

溴化1-乙烯基-3-正丁基咪唑功能化离子液体的合成及其聚合性、导电性等研究

采用一步法合成了具有2.75 V电化学窗口、可聚性及导电性的1-乙烯基-3-正丁基咪唑([BVIM]Br)功能化离子液体,偶氮二异丁腈(AIBN)引发聚合,获得了淡黄色固态的聚离子液体P[BVIM]Br,平均分子量为3.11×103,且为典型的无定形非晶结构,具有一定的离子导电性。[BVIM]Br-乙醇二元体系的导电性随温度升高而增大;随着浓度的增加,其导电率先增加后降低。[BVIM]Br的热分解温度为205℃,具有相对较好的热稳定性。     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[Emim]BF_4离子液体的制备和表征

以N-甲基咪唑、溴乙烷和四氟硼酸钠为原料,按照两步法制备了离子液体1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([Emim]BF4),考察了反应时间、温度、溶剂等对中间体[Emim]Br以及离子液体[Emim]BF4产率的影响,结果表明,反应物N-甲基咪唑与溴乙烷的摩尔比1∶1.5,温度70℃,反应8 h,中间体产率为87.4%;中间体中加入等摩尔NaBF4,25℃下反应10 h,离子液体产率为91.1%。     

溴化1-辛基-3-甲基咪唑离子液体的制备

以N-甲基咪唑和1-溴代辛烷为原料合成出溴化1-辛基-3-甲基咪唑[OMIM]Br。研究了反应时间、反应温度及N-甲基咪唑与1-溴代辛烷的物质的量比(原料比)对[OMIM]Br收率的影响,产物结构经~1H NMR表征。实验确定的最佳工艺条件是:反应时间12 h,N-甲基咪唑与1-溴代辛烷物质的量比1:1.3,反应温度80℃,收率为93.32%。