[发明专利]一种含硫辛酸阴离子聚离子液体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种含硫辛酸阴离子聚离子液体及其制备方法，通过阴离子交换制备了含硫辛酸阴离子的离子液体单体，进一步与含羧基的离子液体单体进行自由基共聚制备得到了含硫辛酸阴离子聚离子液体。该新型聚离子液体同时含有稳定的碳‑碳共价键和可反应的动态硫‑硫共价键，使其具有优异的拉伸、粘合、自修复、导电及pH响应等性能，可用于粘合剂、导电等功能材料。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种含硫辛酸阴离子聚离子液体及其制备方法。

背景技术

近年来，聚离子液体已经在催化、电化学、材料科学等领域得到广泛应用。聚离子液体是一种含有阴离子和阳离子基团的功能性材料，其中一种离子基团被“固定”在刚性主链上，使得其同时具有离子液体和聚合物的特性。而结构稳定的聚离子液体能够克服了小分子离子液体的吸水性和流动性，使其可应用于多数环境中，并提高材料的机械性能。因此，该类功能材料在导电材料、智能响应性材料、吸附分离、催化反应等领域有着广泛应用。目前，具有自修复及可回收性能聚离子液体功能材料的研究仍较少。

硫辛酸(LA, Lipoic acid)作为一种天然小分子，在动物的有氧代谢中起着至关重要的作用，同时也是构筑超分子体系的理想单体，这主要归因于该分子同时存在动态二硫键和羧基，开环聚合后通过羧基之间的氢键作用形成了交联网络结构。因此，利用其动态共价作用和氢键作用，能够赋予材料自愈合和可回收利用等性质。此外，聚硫辛酸柔性链的引入使得材料的网络空间得到扩充，利于载流子在空间中迁移，还可提高材料的导电性。

发明内容

本发明的目的是提供一种含硫辛酸阴离子聚离子液体及其制备方法。

一、含硫辛酸阴离子聚离子液体及其制备

本发明含硫辛酸阴离子聚离子液体，其结构式如下：

其中，m = 20~100；b = 50~200。

本发明含硫辛酸阴离子聚离子液体PIL-LA的制备方法，包括以下步骤：

（1）硫辛酸钠的制备：将氢氧化钠溶于乙醇中，再将硫辛酸加入氢氧化钠乙醇溶液中，室温搅拌4~6h，抽滤得到淡黄色固体即为硫辛酸钠NaLA；硫辛酸与氢氧化钠的摩尔比为1:1~1:1.5。

（2）1-乙烯基-3-乙基咪唑硫辛酸盐离子液体的制备：将溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑盐离子液体溶于无水甲醇中，再加入硫辛酸钠，室温搅拌4~6 h，过滤除去沉淀，将滤液加入到乙醚中沉淀，得到白色沉淀，过滤收集固体，再用甲醇溶解-乙醚沉淀提纯，所得固体真空干燥，得到1-乙烯基-3-乙基咪唑硫辛酸盐离子液体[VImEt]LA；溴化1-乙烯基-3-乙基咪唑盐离子液体与硫辛酸钠的摩尔比为1:1。

（3）溴化1-乙烯基-3-羧甲基咪唑离子液体的制备：将溴乙酸和1-乙烯基咪唑溶于二氯甲烷，在氮气氛下50~60℃回流反应45~50 h，反应结束后，过滤得到白色固体，再经甲醇溶解-乙醚沉淀提纯，真空干燥后得到白色固体产物即为溴化1-乙烯基-3-羧甲基咪唑离子液体[VCImEt]Br；溴乙酸与1-乙烯基咪唑的摩尔比为1:1~1:1.8。

（4）含硫辛酸阴离子聚离子液体的制备：将[VImEt]LA、[VCImEt]Br溶于去离子水中，以过硫酸铵为引发剂，在N₂保护下，于70~80℃下搅拌反应48~72 h，反应结束后，分离沉淀物，经甲醇溶解-去离子水沉淀提纯，真空干燥得到淡黄色的粘性固体即为含硫辛酸阴离子聚离子液体（[VImEt]LA-[VCImEt]Br共聚物聚离子液体），标记为PIL-LA；[VCImEt]Br与[VImEt]LA的摩尔比为1:1~6:1；过硫酸铵与[VCImEt]Br的质量比为1:50~1:100。

合成路线如下：

二、PIL-LA的结构表征及性能