[发明专利]POSS基季铵盐类离子液体及其制备方法

说明书

本发明公开了一类POSS基季铵盐类离子液体及其制备方法，其结构通式为：本发明通过将耐热结构的POSS通过烷基化反应引入阳离子基团，合成一系列初始分解温度在200℃以上离子液体，可用于电解质，提高电池的安全性能以及使用温度范围。本发明提供的离子液体制备方法具有工艺紧凑，安全性能好，实验操作简单，反应时间短，产物纯度高，产率高，可以大规模生产等特点。

技术领域

本发明涉及一类POSS基季铵盐类离子液体及其制备方法。

背景技术

离子液体指完全由离子组成的，在低于100℃下呈液态的盐，一般由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体具有较宽的液体温度稳定范围、较强溶解能力、较低的蒸汽压、较高的导电性、较强的催化活性、较宽的电化学窗口等优点。这些优点使其在有机合成、电化学、导电材料以及高分子材料制备等方面有广泛的应用。

目前的离子液体通常热稳定差，在150℃左右就会开始分解，极大的限制离子液体在高温条件下的应用。POSS含有-Si-O-Si-组成的笼型结构，具有很好的热稳定性。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术的不足，提供一类能在高温条件下使用的POSS基季铵盐类离子液体。

本发明的目的之二在于提供该例子液体的制备方法。

POSS的笼型刚性结构具有良好的热稳定性，通过将POSS引入到离子液体的阳离子基团上，最终合成一类能在较高温度下使用的离子液体。

为达到上述反应目的，本发明采用的反应机理为：

根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

一类POSS基季铵盐离子液体，其特征在于该离子液体具有以下的结构通式：

其中，Y^-为：

一种制备上述的POSS基季铵盐类离子液体的方法，其特征在于该方法的具体步骤如下(其中)：

a.按化合物a：水溶性碳酸盐：碘乙烷＝1:(3～10):(3～10) 的摩尔比混合溶于第一溶剂中，回流反应2～5天；抽滤得澄清液相，去除第一溶剂，得到化合物b的粗产物；向该粗产物中加入第二溶剂，离心分离得澄清液相，将该澄清液相去除第二溶剂，得到化合物b，其结构式为：

所述的化合物a的结构式为：

所述的第一溶剂为乙腈、四氢呋喃或N或N-二甲基甲酰胺；所述的第二溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷或丙酮；

b.按步骤a所得化合物b：六氟磷酸盐＝1：(1～4)的摩尔比将化合物b和六氟磷酸盐分别溶于第二溶剂和第四溶剂得到两种溶液中，再将该两种溶液搅拌混合均匀，50～70℃下搅拌反应8～24h；抽滤得粗产物c，再加入第二溶剂溶解，离心得澄清液相，将澄清液相去除第二溶剂，得化合物c，即七聚POSS四烷基六氟磷酸盐，该化合物c的结构式为：所述的第四溶剂为去离子水；

或者步骤b替换为：将步骤a所得化合物b和四氟硼酸盐按照1： (1～3)的摩尔比分别溶于第三溶剂和第四溶剂中配置成溶液，再将该两种溶液混合，再45～65℃下搅拌反应6～30h；抽滤得粗产物，将该粗产物溶于第二溶剂中，离心得澄清液相，再去除第二溶剂，得化合物d，即七聚POSS四烷基四氟硼酸盐，其结构式为：

所述的第三溶剂为甲醇或乙醇；