[发明专利]一种哌嗪类复合离子液体、制备方法及其在溶解芳纶1313中的应用

说明书

本发明属于离子液体合成和应用领域，具体涉及一种哌嗪类复合离子液体的制备方法，及其应用于催化降解溶解芳纶1313，所述制备方法包括如下步骤：步骤1：氯代烷(R₁Cl)和N‑甲基哌嗪在甲苯溶液中进行反应制备得到所述式I离子液体；步骤2：氯代烷(R₂Cl)和N‑甲基哌嗪在甲苯溶液中进行反应，再经过滤(产品为固体)或分液(产品为液体)、浓缩后，室温下加入HY(阴离子酸)，反应后完成，干燥后得到所述式II离子液体；步骤3：式I和式II离子液体混合后，升温搅拌，干燥后即得到复配离子液体。

技术领域

本发明属于离子液体合成和应用领域，具体涉及一种哌嗪类复合离子液体的制备方法，及其应用于催化降解溶解芳纶1313。

背景技术

芳纶1313全称为聚间苯二甲酰间苯二胺纤维，是一种聚酰胺纤维。是芳纶中的一种。

芳纶全称“芳香族聚酰胺纤维”，是一种新型特种高分子纤维，具有良好或优异的机械性能、阻燃、耐热性能、稳定的化学性质、耐辐射性、耐摩擦性等，广泛应用于各个领域，如刹车片、密封垫，光纤防护、高温过滤袋、汽车胶管、轮胎、动力传送带、胶鞋鞋底、防切割手套等。目前，全球芳纶产能约15万吨。芳纶主要分为两种，对位芳酰胺纤维(PPTA，芳纶1414)和间位芳酰胺纤维(PMIA，芳纶1313)。

目前芳纶1313产量远远大于1414，而使用后废弃的芳纶1313在220℃下长期加热不老化，在超过370℃的温度下才开始分解，400℃左右开始碳化。随着芳纶产能的增加，芳纶废弃物的逐步增加，将导致废渣越积越多，势必将造成环境的污染。

离子液体是一种在室温或近室温(100℃以下)下以液体形式存在的盐，是一种绿色合成和清洁生产中具有广阔应用前景的新型环境友好的绿色介质。它具有许多独特的性质，如结构可设计、液程范围宽、接近于零的蒸汽压、不可燃、具有高的热稳定性和化学稳定性，易于循环利用等。离子液体目前在分离过程、催化、有机合成、电化学等方面研究已取得许多进展。

离子液体在芳纶的回收利用方面存在巨大潜力，离子液体可作为催化降解溶解芳纶1313为相应的单体或低聚物，实现芳纶1313的绿色循环利用。目前尚没有报道离子液体应用于催化降解和溶解芳纶1313。

发明内容

本发明的目的就在于为提供一种新型的哌嗪类复合离子液体，并提供了所述离子液体的制备方法。将制备得到的哌嗪类复合离子液体应用于催化降解和溶解芳纶1313中，填补了此项空白，并具有较高的效率。

本发明的目的是以下述方式实现的：

本发明公开一种哌嗪类复合离子液体，所述复合离子液体由式I和式II两种离子液组成：

其中，所述R₁和R₂各自独立的为C₂-C₈直链烷基，R₁与R₂可以相同，也可以不同；Y为阴离子。

所述阴离子为[p-TSA]^-、[HSO₄]^-或[CF₃SO₃]^-；

优选的，所述哌嗪类复合离子液体中式I和式II两种离子液的摩尔配比为1：(1～9)。

优选的，所述的R₁为乙基或丁基，R₂为乙基或丁基，所述阴离子Y为[HSO₄]^-，此时在相同的比例条件下所述哌嗪类复合离子液体对芳纶1313催化降解溶解效果最佳。

优选的，所述哌嗪类复合离子液体中式I和式II两种离子液的摩尔配比为1：(1～2)，此时在相同结构的复合物条件下，所述哌嗪类复合离子液体对芳纶1313催化降解溶解效果最佳。