[发明专利]一种可重塑可回收聚离子液体网络材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种聚离子液体网络材料，尤其涉及一种可重塑可回收聚离子液体网络材料及制备方法。

背景技术

离子液体是由有机阳离子和有机/无机阴离子组成的，室温下呈液态的熔融盐，具有极低的蒸汽压、热稳定性、高导离子性、宽电化学窗口和高CO₂/轻气体溶解选择性等。目前在有机合成中作为溶剂、催化剂以及电化学、分离与分析等领域得到广泛研究和应用。当前含有离子液体的聚合物膜主要采用浸渍掺杂及化学键等方法将离子液体引入聚合物基体，其一个重要的用途就是作为膜材料用于离子传导和气体分离等。浸渍掺杂得到含离子液体聚合物膜，此类固-液复合结构或者离子-凝胶膜其聚合物基体与离子液体相容性较差，相互作用力低，使用过程中会导致离子液体溢出。离子液体通过化学键结合得到聚离子液体膜，采用自聚或共聚等方法具有可将不同结构的离子液体单元引入，克服了离子液体溢出流失的缺点，是一类新型的聚电解质--聚离子液体。除了链式增长(chain-growth)反应外，还有采用逐步增长(step-growth)聚合方式来获得聚离子液体材料。逐步增长聚合通常得到一些线型聚合物。研究发现，在体系中引入交联结构能增强膜材料的机械强度并且还能稳定掺入的离子液体单体。除了引入双官能的可交联双键外，美国专利US 8,450,498 B2采用环氧-胺反应来获得聚离子液体网络材料。尽管，通过化学计量变化等改变网络材料的交联度来改进增强体系的机械强度，但是材料制备方法并不简单，反应条件苛刻或者反应程度控制不足导致材料存在缺陷。另外，采用这些方法制备的交联的热固性网络材料还面临着一旦存在缺陷就无法进行回收或弥补缺陷。

发明内容

本发明的技术目的是针对聚离子液体网络材料的技术现状，提供了一种热稳定性和机械性能可控、能自支撑成膜、且可重塑可回收的聚离子液体交联网络材料。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种可重塑可回收聚离子液体网络材料，所述聚离子液体网络材料由如下方法制得：

在交联剂多元胺或三元胺的存在下，化合物A与化合物B发生希夫碱动态共价化学反应，经简单溶剂挥发成膜热压制备而成；

化合物A为二元醛或/和二醛基化离子液体，化合物B为二元胺或/和二氨基化离子液体；

所述离子液体的阴离子为Cl^-、Br^-、I^-、BF₄^-、PF₆^-、CF₃SO₃^-、N(CF₃SO₂)₂^-、SO₄^-、NO₃^-或ClO₄^-，二醛基化的离子液体的阳离子为二醛基化咪唑阳离子、二醛基化二咪唑阳离子或二醛基化二吡啶阳离子，二氨基化的离子液体的阳离子为二氨基化咪唑阳离子、二氨基化二咪唑阳离子、或二氨基化二吡啶阳离子，所述二醛基化离子液体或/和二氨基化离子液体投料质量为总投料质量的8-93％。利用反应物中的氨基和醛基发生希夫碱动态共价化学反应，并在三元胺或多元胺存在的情况下，形成交联网络结构，二醛基化离子液体或/和二氨基化离子液体的最佳投料质量为总投料质量的8-93％，其投料量过低，则不能形成聚离子液体材料；投料量过高，材料粘度过大，不易成膜。

作为优选，所述二醛基化咪唑阳离子的结构式选自下式中的一种：

所述二醛基化二咪唑阳离子的结构式选自下列结构式中的一种：

所述二醛基化二咪唑阳离子的结构式选自下列结构式中的一种：

其中，m为1～16的整数，n为1～16的整数，R为烷基。

作为优选，所述二氨基化咪唑阳离子的结构式如下式所示：

所述二氨基化二咪唑阳离子的结构式选自下列结构式中的一种：

所述二氨基化二吡啶阳离子的结构式如下式所示：

其中，n为1～16的整数，R为烷基。

作为优选，所述二元醛的结构式选自下列结构式中的一种：

其中，n为1～16的整数。