[发明专利]一种羧基功能化聚离子液体的合成方法及其应用

说明书

本发明公开了一种羧基功能化聚离子液体的合成方法及其应用，包括如下步骤：将马来酸酐高聚物溶解在含有机碱的有机溶剂中，得到马来酸酐高聚物/有机碱/有机溶剂的混合溶液；以羟基功能化离子液体为衍生化试剂；在马来酸酐高聚物/有机碱/有机溶剂的混合溶液中加入羟基功能化离子液体，进行马来酸酐的开环反应，得到含有聚离子液体的反应混合液；向反应混合液中加入反溶剂，并依次将聚离子液体沉淀分离、酸化、洗涤纯化和干燥后，获得羧基功能化聚离子液体。本发明具有制备工艺简单、合成容易的特点，能够在工业上广泛应用；同时，本发明方法获得的聚离子液体具有结构可调，应用范围广的特点。

技术领域

本发明属于功能材料领域，特别是涉及一种羧基功能化聚离子液体的合成方法及其应用。

背景技术

聚离子液体(PILs)是指具有离子液体化学基团的功能化聚合物，是一种新型聚电解质，它具有离子液体良好的化学稳定性、低可燃性和高离子导电性等特点，同时还具有聚合物结构可调、良好机械性能和易加工等性质，因此，聚离子液体可广泛应用于非均相催化材料以及功能材料领域，如：气体分离、污水处理、生物技术及电化学等领域。

羧基功能化聚离子液体材料是一种高分子链中同时含有羧基和离子液体基团的一类功能聚合物材料，它同时兼具有羧基和离子液体基团的优良特性，具有广泛的应用，尤其可作为非均相催化材料用于催化CO₂和环氧化合物的环加成反应领域。

聚离子液体的合成方式很多，传统最通常的合成方法是通过离子液体(ILs)单体的直接自由基聚合来合成PILs，适用于含有双键的ILs单体，该方法被广大学者采用。例如，中国发明专利CN201810385245.9公开了一种可溶胀酸性聚离子液体，其制备方法是由含双键的ILs单体通过自由基聚合实现的，并将其作为催化剂用于催化甲酸与烯烃酯化反应，具有很高的催化活性。聚离子液体的合成也可以通过在聚合物链上接枝引入ILs单体形成PILs，兼具离子液体与聚合物的双重优点，一些学者也采用此方法制备了具有一定应用的聚离子液体材料。例如，中国发明专利CN111900465A公开了一种POSS基的聚离子液体，既通过在POSS聚合物上进行季铵化反应合成聚离子液体，进而与双三氟甲烷磺酰亚胺锂通过离子交换反应得到POSS基聚离子液体材料，并作为固态电解质应用于锂离子电池领域具有良好的电化学性能。又如中国发明专利CN2014103917099公开了一种聚乙烯醇固载离子液体1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐吸附材料的制备方法，通过聚乙烯醇直接与离子液体及海藻酸钠混合、加热、搅拌获得的共混材料，该材料对废水中的重金属离子有较好的去除效果。但以上制备方法大都存在制备工艺复杂，合成过程繁琐等问题，严重限制了其工业应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种羧基功能化聚离子液体的合成方法及其应用。本发明具有制备工艺简单、合成容易的特点，能够在工业上广泛应用；同时，本发明方法获得的聚离子液体具有结构可调，应用范围广的特点。

本发明的技术方案：一种羧基功能化聚离子液体的合成方法，包括如下步骤：

(1)将马来酸酐高聚物溶解在含有机碱的有机溶剂中，得到马来酸酐高聚物/有机碱/有机溶剂的混合溶液；

(2)以羟基功能化离子液体为衍生化试剂；

(3)在马来酸酐高聚物/有机碱/有机溶剂的混合溶液中加入羟基功能化离子液体，进行马来酸酐的开环反应，得到含有聚离子液体的反应混合液；

(4)向反应混合液中加入反溶剂，并依次将聚离子液体沉淀分离、酸化、洗涤纯化和干燥后，获得羧基功能化聚离子液体。