具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种具有阴离子响应性的离子液体-聚氯 乙烯膜的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 聚氯乙烯（PVC)是一种常用的合成聚合物成膜材料，具有良好的机械性能、热稳 定性、耐溶剂性以及耐微生物腐蚀性。但是由于其低表面能和强疏水性的性质导致它的抗 污染性和生物相容性较差，由其制备的聚合物多孔膜在实际应用的时候容易引起非特异性 蛋白质吸附。前人针对其不足所做的膜改性，都是使PVC膜的表面趋于单一亲水性或单一 疏水性。但是在特定的领域内，需要聚合物膜具有仿生性能和独特的可开关性能，从而在智 能膜领域得到更充分的应用。
[0003] 离子液体本身作为一种绿色环保催化剂和反应溶剂一直受到国内外学者的重视。 而且离子液体本身的结构特征，使其具有结构可调节性，但离子液体在使用过程中的回收 问题一直没能得到解决。
[0004] 为解决上述问题，本发明利用聚氯乙烯表面的卤素 Cl原子与N-甲基咪唑、N-乙 基咪唑或N-丙基咪唑等咪唑类试剂反应制备出聚氯乙烯固载离子液体聚合物，然后得到 一种具有阴离子响应性的离子液-聚氯乙烯润湿开关膜。这种方法省去了繁琐的操作，不 需利用昂贵的仪器，并且不影响离子液体的功能性，所制得的离子液-聚氯乙烯润湿开关 膜在智能开关润湿膜等领域具有广泛的潜在应用价值，尤其在阴离子检测方面具有实际应 用价值。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术中的一些不足，提供一种具有阴离子响应性的离 子液体-聚氯乙烯膜的制备方法。该制备工艺简单，易于操作，不需要昂贵的仪器，易于推 广；且制得的具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜在智能开关润湿膜等领域具有广 泛的潜在应用价值，特别是在阴离子探测方面的应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备方法，包括以下步骤： (1) 聚氯乙烯固载离子液聚合物的制备：将聚氯乙烯、咪唑类试剂溶于溶剂中，在 60-85°C，氩气气氛保护下，反应12-48h，溶液冷却、离心，并用乙醇和去离子水反复洗涤，真 空烘箱内25-50°C真空干燥，制得聚氯乙烯固载离子液体聚合物； (2) 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备：将聚氯乙烯固载离子液体聚 合物和成孔剂溶于有机溶剂，60-85?搅拌至均匀，配成铸膜液；将铸膜液冷却、脱泡、刮膜 后，放入温度为30-65?的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗自然晾干，制得 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜。
[0007] 步骤（1)所述的咪唑类试剂为N-甲基咪唑、N-乙基咪唑或N-丙基咪唑。
[0008] 步骤（I)所述的溶剂为乙醇和水的混合溶剂，体积比为5:1-1: 5。
[0009] 步骤（1)所述的聚氯乙烯和咪唑类试剂的质量比为4:1-1:6。
[0010] 步骤（2)所述的成孔剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇类聚合物、KC1、氯化锂中的一 种或多种。
[0011] 步骤（2 )所述的有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮 和二甲基亚砜中的一种。
[0012] 步骤（2)所述的铸膜液中聚氯乙烯固载离子液聚合物所占比例为8_25wt%。
[0013] -种如上所述的制备方法制得的具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的 应用：用于阴离子检测。
[0014] 检测时，阴离子响应条件为：反应时间为2h，反应溶剂为丙酮/水为1:1，盐的浓度 为0. 15g/ml，反应温度为30°C。
[0015] 所述的盐为 NaCl，NaBF4, KPF6, AgNO3中的一种。
[0016] 本发明的有益效果在于： 1) 与现有技术相比，本发明成功制备了具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜， 该膜具有以下优点：（1)优良的稳定性能；（2)良好的机械性能；（3)良好的自清洁抗污染 性能；（4)离子液体不易流失；（5)阴离子响应性能； 2) 制备工艺简单，易于操作，设备低廉，易于推广。
【附图说明】
[0017] 图1具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的亲水性测定结果； 图2阴离子响应性离子液体-聚氯乙烯膜的离子响应性的稳定性，注： 〇：PVC-mimCl 膜；□ :PVC-mimPF6膜；_ :PVC-mimBF4膜。
【具体实施方式】
[0018] 以下是本发明的几个具体实例，是对本发明的进一步描述，但本发明不限于以下 实施例。
[0019] 实施例1 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备过程： (1) 聚氯乙烯固载离子液体聚合物的制备 将聚氯乙烯粉末分散于乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为5:1，再加入 N-甲基咪挫，聚氯乙烯粉末和N-甲基咪唑的质量比为1:4,氩气保护，70°C反应24h，溶液冷 却、离心，并用乙醇和去离子水反复洗涤，真空烘箱25°C干燥，制备成聚氯乙烯固载离子液 体聚合物粉末； (2) 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备 将聚氯乙烯固载离子液体聚合物粉末和聚乙烯吡咯烷酮溶于二甲基亚砜中，配成聚氯 乙烯固载离子液体聚合物所占比例为15wt%的铸膜液，70°C搅拌至均匀；溶液冷却、脱泡、 刮膜，放入去离子水凝固浴中，温度为50°C，去除溶剂后用去离子水清洗，自然晾干，得到具 有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜。
[0020] 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜在阴离子探测方面的实际应用： 将制备的膜放置在浓度为0. 15g/ml的含有未知阴离子的盐溶液中，溶剂为丙酮/水 (V: v=l: 1)，温度为30°C，反应时间为2h ;然后将反应后的膜用去离子水清洗3次，室温真空 干燥24h ;测试干燥后的膜表面的接触角变化，通过接触角变化和标准接触角变化(如图1 和图2所示)，即可确定未知阴离子的盐溶液中的阴离子类型。
[0021] 实施例2 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备过程： (1) 聚氯乙烯固载离子液体聚合物的制备 将聚氯乙烯粉末分散于乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比为3:1，再加入 N-乙基咪挫，聚氯乙烯粉末和N-乙基咪唑的质量比为1:6,氩气保护下60°C反应48h，溶液 冷却、离心，并用乙醇和去离子水反复洗涤，真空烘箱50°C干燥，制备成聚氯乙烯固载离子 液体聚合物； (2) 具有阴离子响应性的离子液-聚氯乙烯润湿开关膜的制备 将聚氯乙烯固载离子液体聚合物和聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂，60°C搅拌至均匀， 配成聚氯乙烯固载离子液体聚合物所占比例为25wt%的铸膜液；将铸膜液冷却、脱泡、刮膜 后，放入温度为65°C的去离子水凝固浴中，去除溶剂后用去离子水清洗自然晾干，制得具有 阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜。
[0022] 实施例3 具有阴离子响应性的离子液体-聚氯乙烯膜的制备过程： (1) 聚氯乙烯固载离子液体聚合物的制备 将聚氯乙烯粉末分散于乙醇和水的混合溶剂中，乙醇