一种聚离子液体有序体及其制备方法_2

文档序号:9779540阅读:来源:国知局
-种所述的聚离子液体有序体的表征方法:a)在所述的聚离子液体有序体的组装 过程中,存在自组装体形成的临界胶束浓度,通过荧光探针技术探测不同浓度下聚离子液 体自组装的行为;
[0030] b)将聚离子液体有序体均匀浇铸在薄纯碳支持膜上,在红外灯照射下干燥20min, 将其置于电子干燥箱中24小时以上除去残余溶剂;待样品制备完成后,利用透射电子显微 镜观察其自组装体的形貌;
[0031] C)当聚离子液体在有机试剂中的质量浓度高达75 %时,利用偏光显微镜和同步辐 射观察到液晶相有序体的组装行为。所述的凝胶状态下已经形成有序体的聚离子液体凝 胶,通过偏光显微镜,观察有序体的液晶相行为,以及利用同步辐射的表征手段对液晶相有 序体结构进行进一步的佐证。
[0032] 一种所述的聚离子液体有序体的应用,将其用作软模板材料或者介孔材料。
[0033] 本发明提出了一种更为简便有效的方法来构建聚离子液体有序体,即先利用常规 的溶液聚合方法制备聚离子液体,进行溶解沉淀干燥处理后,将所得到的聚离子液体溶解 于有机溶剂中,聚离子液体会通过自组装形成有序体。而且随着溶剂的挥发,直至形成固体 粉末,这种有序有序结构依然存在。本方法利用聚离子液体本身的自组装特性形成有序结 构体,为聚合物软模版材料、有序介孔材料等聚合物功能材料的制备提供了新的手段。
[0034] 与现有技术相比,本发明解决了聚离子液体由"先组装后聚合"有序体组装不稳定 的问题,得到了稳定性,机械强度较好的聚离子液体有序体。本发明对于深入理解聚离子液 体自发聚集过程及相关影响因素,对于形成结构可控的有序聚集体,优化制备工艺等有重 要意义。
[0035] 本发明所述的聚离子液体自组装体,具有精确的分子结构,丰富的表面官能团,结 合离子液体的性能,在功能材料上的应用存在潜在的应用价值。本发明所述的制备方法,工 艺简单,简单有效,通过两亲性相互作用以及静电相互作用在有机溶剂中形成有序洋葱状 结构的大分子有序体,且在凝胶状态下出现液晶相层状有序结构体。本发明所述的表征方 法,方法简单,能够准确的反应自组装体的形成过程和形成后的形貌。
[0036]本发明所制备的聚离子液体有序体在软模板材料、介孔材料、有序纳米颗粒、液晶 材料等方面存在广阔的应用前景。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明所述低浓度下聚离子液体有序体的形成机理;
[0038] 图2是本发明实施例1中离子液体的合成路线图;
[0039]图3是本发明实施例2中聚离子液体的合成路线图;
[0040] 图4是本发明实施例2中聚离子液体离子交换的合成路线图;
[0041] 图5是本发明实施例1中离子液体氢谱图;
[0042] 图6是本发明实施例2中聚离子液体氢谱图;
[0043]图7是本发明实施例3中低浓度下不同阴离子配对的聚离子液体有序体形貌图,其 中,PIL-Ci6Br(A,B)PIL-Ci6BF4(C,D)PIL-Ci6PF6(E) ;A,C,E是TEM图,B,D是显微镜图;
[0044] 图8是本发明实施例3中聚离子液体凝胶状态时有序体的偏光显微镜照片和同步 辐射数据;其中,A,B,C分别为PIL-C16BF 4,PIL-C16Br,PIL-C16PF6在二甲基甲酰胺(DMF),正丙 醇,DMF溶剂中凝胶状态时的偏光显微镜图,D为PIL-C 16BF4,PIL-C16Br ,PIL-C16PF6凝胶状态 下的同步辐射一维散射图;
[0045] 图9是本发明实施例3中以BF4-为阴离子聚离子液体改变溶剂时凝胶状态下有序体 的偏光显微镜照片和同步辐射数据;其中,A,B为PIL-C 16BF4分别在氯仿和四氢呋喃的溶剂 中凝胶状态下的偏光显微镜下图片,C为PIL-C 16BF4以四氢呋喃为溶剂时的同步辐射一维散 射谱图;
[0046] 图10是三种不同的配对反离子的聚离子液体固体粉末下的SAXS-维数据图。
【具体实施方式】
[0047] 下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解,本发 明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落 入本发明保护范围。
[0048] 在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等 均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常 规方法。
[0049] 实施例1:
[0050] 离子液体单体的制备方法如下,合成路线图见图2:
[00511 a)在装有回流冷凝管、温度计和氮气导管的三口瓶中加入1-乙烯基咪唑,1-溴十 六烷(重量比1:1.5),适量无水乙醇,0.1 g对苯二酚。通氮气保护,70-75°C搅拌反应24h,得 到淡黄色溶液。
[0052] b)得到的产物用乙醇溶解,乙酸乙酯沉淀的方法重复3-5次后得到白色沉淀,70°C 置于真空烘箱除去溶剂得到产物。
[0053] c)将以上得到的离子液体单体C16Br溶解在氘代二甲亚砜DMS〇-d6中,利用核磁对 离子液体单体进行表征,表征结果如图5所示。
[0054] 实施例2:
[0055]聚离子液体具体合成例(合成路线如图3):
[0056] a)在装有回流冷凝管、温度计和氮气导管的三口瓶中加入N-乙烯基-N-十六烷基 咪唑单体(IL-C16Br),AIBN(摩尔比100:1)并与适量无水乙醇混合呈淡黄色均匀溶液,通氮 气保护,75-80°C搅拌反应24h,得到黄棕色溶液。
[0057] b)得到的产物用乙醇溶解,丙酮沉淀重复3-5次后得到PIL-C16Br。
[0058] c)将得到的聚离子液体PIL-C16Br溶解在氘代二甲亚砜(DMS〇-d6)中,利用核磁对 聚离子液体进行表征,表征结果如图6所示。
[0059] d)室温下取少量PIL-C16Br溶于适当溶剂(质量分数5% ),与NaBF4水溶液混合,得 到沉淀,经烘干,得到BF4^为配对阴离子的聚离子液体。
[0060] e)同样,在室温下取少量PIL-C16Br溶于适当溶剂(质量分数5% ),与KPF6水溶液混 合,得到沉淀,经烘干,得到PFfT为配对阴离子的聚离子液体。聚离子液体离子交换过程如图 4〇
[0061 ]实施例3低浓度下聚离子液体有序体的制备
[0062]将实施例2中制备的聚离子液体按照5mg/ml的质量浓度溶解在有机溶剂当中; [0063] a)以Br-为阴离子的聚离子液体溶解在正丙醇溶剂中,在磁石搅拌下,使两组分充 分复合,实现自组装,得到有序体。
[0064] b)以BF4-为阴离的聚离子液体溶解在氯仿溶剂当中,在磁石搅拌下,使两组分充 分复合,实现自组装,得到有序体。
[0065] c)以PF6-为阴离子的聚离子液体溶解在氯仿溶剂中,在磁石搅拌下,使两组分充 分复合,实现自组装,得到有序体。
[0066]通过透射电镜表征聚离子液体自组装体的形成,如图7所示。控制配置的浓度为 5mg/ml,观察到了典型的球形自组装有序体,在显微镜下观察到球形自组装有序体分散性 良好。值得注意的是,烷基链是C16的聚离子液体PIL-C16Br的聚集体其内部呈现出明显的有 序洋葱状层状结构。图7显示了阴离子交换后以BF 4-为阴离子的聚离子液体聚集体的形貌, 也呈现出类似的情况,聚离子液体有序体内部结构呈现出明显的有序洋葱状层状结构。阴 离子为PF fT的聚离子液体的TEM结构如图所示7,很明显只能观察到云团状结构,洋葱状结构 并不存在。
[0067]实施例4贮藏时间对聚离子液体自组装体稳定性的影响
[0068] 首先,控制总质量浓度为5mg/ml的条件下,对于样品PIL-C16Br, PIL-C16BF4在溶液 中静置7天后,进行透射电镜表征。发现静置7天后,同样能观察到洋葱状的层状结构,表明 所制备的层状有序结构具有良好的稳定性。
[0069] 利用动态光散射测定不同样品的粒径,在总质量
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1