CN106380598B - 一种高分子离子液体的合成方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高分子离子液体的制备方法及该高分子离子液体的应用。本发明的制备方法是将有机盐化合物和一定的有机单体通过缩聚反应，直接制备出高分子离子液体。该方法制备步骤少，工艺简单，产率高，适合工业化生产。本发明制备的高分子离子液体属于聚合阳离子，但可以和阴离子表面活性剂混溶，扩大了阳离子聚合物的应用范围。该聚合阳离子具有突出的高效杀菌性，并且低毒，环保。该高分子离子液体可以用作抗静电剂，也可以用作锂离子电池和超级电容器的电解液；该高分子离子液体还可以在生物领域广泛应用。

Description

一种高分子离子液体的合成方法及其应用

技术领域

本发明涉及高分子材料化学技术领域，具体是一类高分子离子液体的制备及应用。

背景技术

近年来，由于离子液体在室温下呈液态，其蒸汽压低，溶解性好，对环境友好而得到广泛研究和应用。一般离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子组成，分子量较小，人们一直想制备分子量大的高分子离子液体。高分子离子液体是高分子与离子液体交叉学科的产物，显示出小分子离子液体不可比拟的优势，但是制备难度非常大。现在制备高分子离子液体的方法有离子液体聚合法和高分子基团离子液体化法。离子液体聚合法是将离子液体单体引入可聚合的基团，然后进行聚合，得到高分子离子液体。但是很多离子液体聚合后，室温呈现为固态而不是液态，失去离子液体的性质。高分子基团离子液体化法是将离子液体接枝到高分子上，形成具有离子液体性质的功能高分子，该方法难度也比较大，多数高分子基团不能被离子液体化，只有少数高分子可以实现，这就限制了其应用范围，直到目前只有很少高分子离子液体被制备成功。开创新的简便的高分子离子液体制备方法迫在眉睫，本发明的方法是将有机盐化合物和一定的单体通过缩聚反应，直接制备出高分子离子液体，可以制备很多高分子离子液体。该方法制备步骤少，工艺简单，产率高，适合工业化生产。聚合阳离子具有突出的高效杀菌性，并且低毒，环保。但是聚合阳离子不能与阴离子表面活性剂混合，由于静电作用，混合后发生沉淀，该特性限制了聚合阳离子（如聚合胍、聚合季铵盐）的应用范围。本发明合成的高分子离子液体解决了阴、阳离子活性剂不能混合的难题，可以使聚合阳离子杀菌剂在日用化学品领域广泛应用；该高分子离子液体也可以用作锂离子电池和超级电容器的电解液；该高分子离子液体还可以在生物领域广泛应用。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一类和阴离子表面活性剂能混溶的高分子离子液体杀菌剂，扩大阳离子聚合物应用范围。该高分子离子液体合成工艺简单，杀菌效率高、成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供的高分子离子液体，可由以下方法制备：己内酰胺与胍盐在真空干燥箱内100度烘干半小时，将摩尔比1:1的己内酰胺与胍盐放入反应釜内，加入少许蒸馏水，通入氮气将空气赶净，氮气保护，然后加热，升温到100℃，己内酰胺开始水解，并与胍开始聚合反应，控制温度缓慢升温，最后温度为200℃，反应时间6小时，聚合反应完毕，降温到25℃，从烧瓶内放出反应好的高分子离子液体到密闭容器中，备用，室温下高分子离子液体为液态。

将高分子离子液体与含有阴离子表面活性剂的溶液混合，不出现沉淀，放置10天以上时间也不出现沉淀。杀菌效果不受阴离子表面活性剂的影响。

优选地，所述胍盐包括：

盐酸胍、硫酸胍、磷酸胍、硝酸胍、硫氰酸胍、碳酸胍、乙酸胍、氨基胍盐酸盐、1-(4-氨丁基)胍硫酸盐、1-甲基胍盐酸盐、硫酸氨基胍、6-胍基己酸盐酸盐、六亚甲基双胍盐酸盐、己联双辛胍、4-羟基异喹胍、1-(5-硝基亚糠基)氨基盐酸胍、N-乙基盐酸胍、亚硝基胍、3-氯苯基胍、N-乙基硫酸胍、十二胍、缩二胍盐酸盐、十二烷基胍单盐酸盐、二乙基胍硫酸盐、 三氨基胍盐酸盐、间碘苯胍硫酸盐、六亚甲基胍盐酸盐、磺胺胍、六亚甲基胍磷酸盐、氨基胍碳酸氢盐、双胍硝酸盐、氯丙胍、甲胍、磷酸氢二胍、N-(3,4-二氯苯基)胍、聚氨丙基双胍、六亚甲基-1,6-二氰胍、磷酸一胍、甲腈咪胍、醋酸十二烷基胍、磷酸三胍、N1硝基胍、磺酸胍、盐酸三氨基胍、丙胍、1-辛基胍半硫酸盐、六甲基氯胍、草酸酰氨基胍、醋酸十二胍、甲基硝基胍、辛酸胍。

本发明技术方案的本质特征在于胍盐和己内酰胺之间发生缩聚反应而形成聚合胍盐，该聚合物可以在室温下以液态存在，即为聚合离子液体。该种合成高分子离子液体的方法成本低廉，简便易行，适合工业化生产。

本发明合成的高分子离子液体不但可以用作杀菌抑菌剂在工业、农业和日常生活中广泛应用，而且可以和阴离子表面活性剂混合，扩大了其应用范围。还可以用作抗静电剂，用作锂离子电池和超级电容器的电解质，用作生物材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

称取1摩尔己内酰胺和1摩尔盐酸胍，20克蒸馏水，将水和己内酰胺、盐酸胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气保护。边加热边搅拌，当温度升高到95℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温2小时，最后升温到200℃保温1小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

实施例2：

称取1摩尔己内酰胺和1摩尔硝酸胍，30克蒸馏水，将水和己内酰胺、硝酸胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气保护。边加热边搅拌，当温度升高到90℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温3小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

实施例3：

称取2摩尔己内酰胺和2摩尔硫酸胍，50克蒸馏水，将水和己内酰胺、盐酸胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气。边加热边搅拌，当温度升高到98℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温2小时，最后升温到200℃保温1小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

实施例4：

称取1摩尔己内酰胺和1摩尔碳酸胍，30克蒸馏水，将水和己内酰胺、碳酸胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气。边加热边搅拌，当温度升高到92℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温2小时，最后升温到200℃保温1小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

实施例5：

称取1.5摩尔己内酰胺和1.5摩尔醋酸胍，30克蒸馏水，将水和己内酰胺、醋酸胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气。边加热边搅拌，当温度升高到90℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温2小时，最后升温到200℃保温1小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

实施例6：

称取2摩尔己内酰胺和2.1摩尔盐酸氨基胍，60克蒸馏水，将水和己内酰胺、盐酸氨基胍依次加入烧瓶内，密封烧瓶，缓慢加热，同时向烧瓶内通入氮气，先用氮气将空气赶净，然后继续通入氮气。边加热边搅拌，当温度升高到95℃时保温1小时，继续缓慢升高温度到170℃，再保温1小时，升温到190℃保温2小时，最后升温到200℃保温1小时，合成完成。然后停止加热，自然降温到50℃，从烧瓶中放出到密闭容器中，保存。

Claims (5)

1.一种高分子离子液体，其特征在于，数均分子量在5000以上，在0℃—200℃范围内为液态；其合成原料为己内酰胺和胍盐，包括：盐酸胍、硫酸胍、磷酸胍、硝酸胍、硫氰酸胍、碳酸胍、乙酸胍、氨基胍盐酸盐、1-(4-氨丁基)胍硫酸盐、1-甲基胍盐酸盐、硫酸氨基胍、6-胍基己酸盐酸盐、六亚甲基双胍盐酸盐、己联双辛胍，4-羟基异喹胍、1-(5-硝基亚糠基)氨基盐酸胍、N-乙基盐酸胍、亚硝基胍、3-氯苯基胍、N-乙基硫酸胍、十二胍、缩二胍盐酸盐、十二烷基胍单盐酸盐、二乙基胍硫酸盐、三氨基胍盐酸盐、间碘苯胍硫酸盐、六亚甲基胍盐酸盐、磺胺胍、六亚甲基胍磷酸盐、氨基胍碳酸氢盐、双胍硝酸盐、氯丙胍、甲胍、磷酸氢二胍、N-(3,4-二氯苯基)胍、聚氨丙基双胍、六亚甲基-1,6-二氰胍、磷酸一胍、甲腈咪胍，醋酸十二烷基胍、磷酸三胍、N1硝基胍、磺酸胍、盐酸三氨基胍、丙胍、1-辛基胍半硫酸盐、六甲基氯胍、草酸酰氨基胍、醋酸十二胍，甲基硝基胍，辛酸胍。

2.如权利要求1所述的高分子离子液体，其特征在于，己内酰胺与胍盐的摩尔比为1：0.8—1：1.2。

3.如权利要求1所述的高分子离子液体，其特征在于，合成温度范围：100℃—200℃，合成时间：6—10小时。

4.如权利要求1、2所述的高分子离子液体，其特征在于，它可以和阴离子表面活性剂任意比例混合而不出现沉淀。

5.如权利要求1、2所述的高分子离子液体，其特征在于，它可以用作杀菌剂和抑菌剂，它可以用作抗静电剂、用作电解质、用作生物材料。