[发明专利]一种高密度离子液体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种以多氟烷基磺酰亚胺为阴离子、N-取代咪唑为阳离子的高密度离子液体及其制备方法 

背景技术

离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子构成的、在室温下或室温附近呈液体状态的有机盐类[Chem.Biotechnol.1997，2，351]。它从传统的高温熔盐演变而来，但与常规的离子化合物有着很大的不同。离子液体的结构具有很大的可设计性，可以通过修饰或改变阴阳离子的结构或种类来调节离子液体的物理化学性能，以满足特定应用的需要[J.AIChE.J.2001，47，11，2384；Coord.Chem.Rev.2004，248，2459；Nature，1999，399，6731，28]。 

阴离子的类型会在很大的程度上影响离子液体的熔点、热稳定性、密度和粘度等性能。目前已知的离子液体中，能同时满足密度大、热稳定性好、凝固点低等要求的离子液体数量是非常少的(J.Org.Chem.2004，63，6511)。有的离子液体虽然能满足密度大的要求，但是它们要么在室温下呈固态，要么对水敏感，要么毒性和腐蚀性强(J.Phys.Chem.1998，102，8858)，因此无法满足一些特殊环境下的应用。密度大、热稳定性好、凝固点低、粘度高的液体是非常好的浮选剂和陀螺仪润滑剂。传统的氟烷基卤代烷或氟烷基卤代苯尽管也可以达到很高的密度，但是在室温下呈固体(US3668262，US3651155，US4307259，US4740640，US4808760，US4835304，US5177252，US5248432)仍不能满足特殊环境下的应用，并且它们的结构不易修饰。 

基于此，我们从离子液体出发，筛选了一系列结构新颖的阴离子，合成了以多氟烷基磺酰亚胺为阴离子的离子液体，并研究了它们的物理性质。我们发现，这些离子液体不仅密度大、热稳定性好、凝固点低，而且粘度高，因此具有很好的应用价值。 

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种高密度离子液体， 

本发明的目的还提供一种以多氟烷基磺酰亚胺盐和N-取代咪唑盐为原料，通过阴离子交换，合成高密度离子液体的方法。 

本发明所述的离子液体是由多氟烷基磺酰亚胺阴离子和N-取代咪唑阳离子组成的，所述的多氟烷基磺酰亚胺阴离子和N-取代咪唑阳离子的摩尔比为1∶1。这类离子液体不仅熔点低，分解温度高，而且密度可以达到2g/ml以上。 

所述的高密度的离子液体可以为 所述的Y为H、F、Cl或I；m为1～6的自然整数；n为1或2；Z为H、Cl、Br或I；k的取值为1～6的自然整数，所述的R为C₁～C₄的烷基和苄基，R_f为C₁～C₄的全氟烷基溴；推荐R为CH₃、CH₃CH₂、n-C₃H₇或n-C₄H₉；推荐R_f为CF₂Br或CF₂CF₂Br；X为Cl、Br或I。。 

所述的多氟烷基磺酰亚胺盐是由多氟烷基磺酰亚胺与碱或无机盐作用制备的。所述的多氟烷基磺酰亚胺盐可经分离纯化或不经分离纯化，直接与N-取代咪唑盐反应，即可制备高密度离子液体。所述的多氟烷基磺酰亚胺盐与N-取代咪唑盐的摩尔比为1∶0.5～5。