[发明专利]主链含咪唑的离子液体聚合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，涉及一类新型对称功能团的离子液体聚合物及其合成方法，尤其涉及一种主链含咪唑的离子液体聚合物及其合成方法。

背景技术

离子液体作为一种绿色溶剂与催化剂，由于具有不挥发、不燃烧、几乎无蒸汽压，受热不会膨胀，导电性好等特性，被广泛应用于电化学、有机合成、催化及萃取分离等领域。近些年来，离子液体在高分子领域中的应用也越来越受到重视，将离子液体所具有的特性与高分子材料相结合对开发新型功能高分子材料具有重要意义。含有离子液体结构的聚合物由于具有良好的导电性，在固体电解质方面有着广阔的应用前景。目前，含有离子液体的聚合物主要是侧链上悬挂离子液体结构的聚合物，如单体为甲基丙烯酸的聚乙二醇酯，是在聚乙二醇另一端连有咪唑离子液体；单体为甲基丙烯酸的烷基酯，在烷基酯的另一端连有咪唑离子液体；以氯化1-乙烯基-3-乙基咪唑离子液体、氯化1-乙烯基-2-正丁基咪唑离子液体为单体，得到侧链上含有咪唑离子液体型的聚合物等等，此类离子液体聚合物都有一定的导电性。但是，在主链上含咪唑的离子液体聚合物及其制备方法，目前尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种主链上含咪唑的离子液体聚合物。

本发明的另一目的是提供一种主链含咪唑的离子液体聚合物的合成方法。

一、主链上含咪唑的离子液体聚合物

本发明主链上含咪唑的离子液体聚合物，其化学结构式如下：

n＝9～20，聚合物的分子量为3700～8100。

二、主链上含咪唑的离子液体聚合物的制备

本发明离子液体聚合物的制备方法，是先以咪唑分别与氯乙酸甲酯、2-氯乙醇合成氯化1，3-二(2-羟基乙基)咪唑离子液体和氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体，然后以这两种离子液体为单体，在催化剂SnCl₂作用下通过熔融缩聚的方法，合成新型主链含咪唑的离子液体聚合物聚离子液体。

其具体合成包括以下工艺步骤：

①氯化1，3-二(2-羟基乙基)咪唑离子液体——[hhIm]⁺Cl^-的合成

将咪唑与2-氯乙醇以1∶2～1∶2.2的摩尔比混合，加入总量2～2.5倍摩尔量的无水乙醇、0.05～0.07倍摩尔量的金属钠，在搅拌下，于-1～2℃反应7～8小时，然后升温至10～60℃，反应40～48h后，过滤得到浅黄色的液体，蒸去甲醇溶剂和未反应完的2-氯乙醇，然后于0～-2℃冷冻40～48小时，用乙酸乙酯洗涤即得。其反应方程式如下：

将氯化1，3-二(2-羟基乙基)咪唑离子液体溶于甲醇中，向其中加入氯化1，3-二(2-羟基乙基)咪唑离子液体质量8～10倍活性炭，在搅拌下放置40～48小时，过滤，将滤液蒸去部分溶剂，于0～-1℃下静置40～48h，结晶，过滤，得到纯化的氯化1，3-二(2-羟基乙基)咪唑离子液体。

单体[hhim]⁺Cl^-离子液体的核磁表征如下：

¹H-NMR(400MHz，δ，ppm；溶剂为D₂O)

a1(δ＝7.4-7.5H1)b1(δ＝6.79-6.93H4)c1(δ＝3.87H4)d1(δ＝3.59H4)e1(δ＝4.6H1)

其中a1、b1、c1、d1、e1分别表示所标注H的位置。

单体离子[hhim]⁺Cl^-的红外光谱数据如下：

3107.89cm^-1为咪唑环上c-H振动吸收峰，2947.58cm^-1 2845cm^-1为咪唑环上亚甲基上的c-H振动吸收峰，1573.80cm^-1为咪唑环上c＝H振动吸收峰，3313.77cm^-1为-OH的振动吸收峰。

②氯化1，3-二(2-甲氧基-2-氧乙基)咪唑离子液体——[eeIm]⁺Cl^-的合成