[发明专利]一种咪唑基离子液体及其在碱性阴离子交换膜中的应用

权利要求书

1.一种咪唑基离子液体，其特征在于：其化学结构如下：

其中，R₁为C2-C9的直链烷烃、或为C3、C4的环状烷烃；R₂为C1-C8的直链或支链的链状烷烃。

2.一种权利要求1所述咪唑基离子液体在碱性阴离子交换膜中的应用，其特征在于：碱性阴离子交换膜的制备包括以下制备步骤：

1)咪唑基交联共聚物的合成：

于溶剂中依次加入咪唑鎓盐、苯乙烯和二乙烯基苯、自由基引发剂，磁力搅拌均匀后，在氮气气氛下对所得反应溶液进行冷冻-解冻循环2次以上，之后于65-100℃氮气气氛下对经过冷冻-解冻循环的反应溶液进行加热反应至溶液变为凝胶状固体；

2)咪唑基交联型碱性阴离子交换膜的制备：

将步骤1)所得凝胶状固体置于80-120℃真空干燥箱中干燥3h以上，将其平铺于两层薄膜基体之间，用钢板夹紧热压后，得到咪唑基交联型碱性阴离子交换膜；

所述步骤1)中冷冻-解冻循环，其操作过程为将装有反应液的密封反应管放在液氮中冷冻成固体后对反应管抽真空，抽气时间为5-60分钟；之后将反应管从液氮中取出解冻至反应管中的固体变为液体，即完成一次冷冻-解冻循环；按上述冷冻-解冻过程反复进行2-3次。

3.按照权利要求2所述的应用，其特征在于：

将权利要求2步骤2)所得咪唑基交联型碱性阴离子交换膜置于氢氧化钾或氢氧化钠溶液中浸泡，得到氢氧型咪唑基交联型阴离子交换膜。

4.如权利要求2所述的应用，其特征在于：

步骤1)中所述溶剂为二甲基亚砜、氯仿、乙醇中的一种；

步骤1)中所述自由基引发剂为过氧化二苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯中的一种；

步骤2)中所述薄膜基体为聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯酰胺中的一种。

5.如权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述步骤1)中咪唑鎓盐与苯乙烯的物质量的比为1:4-4:1；

所述二乙烯基苯的物质的量占咪唑鎓盐和苯乙烯物质量之和的0.5-10％；

所述自由基引发剂的物质的量占咪唑鎓盐和苯乙烯物质量之和的0.5-5％；

所述咪唑鎓盐与所述溶剂的质量比为1:2-1:10。

6.如权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述步骤2)中热压温度为100-200℃；热压时间为0.5h以上；热压压力为10-15MPa。

7.如权利要求3所述的应用，其特征在于：

所述氢氧化钾或氢氧化钠溶液的浓度为0.5-4M；浸泡时间为24h以上。

8.如权利要求2所述的应用，其特征在于：

1)咪唑鎓盐的合成：

于溶剂中，依次加入物质的量比为1:2-2:1搅拌使之混合均匀后，使其在40-75℃条件下反应至溶液变为橙色，将所得橙色溶液加入乙酸乙酯沉淀，过滤并干燥至恒重后得咪唑鎓盐；即权利要求1所述咪唑基离子液体；

其中，R₁为C2-C9的直链烷烃，或为C3、C4的环状烷烃；R₂为C1-C8直链或支链的链状烷烃。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：制备过程中，

所述溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜中的一种；所述与溶剂的体积比为1:1-1:15；步骤1)中所述橙色溶液与乙酸乙酯的体积比为1:10-1:30。