[發明專利]一種力學性能優良、高透光且自愈合的離子液體凝膠的制備方法

在審

• 申請號: 201610821124.5
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN106632775A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 楊建海;劉建輝;劉通秀;陳詠梅;汪頤勛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C08F120/54
• 分類號: C08F120/54;C08F120/58;C08F220/54;C08F220/58;C08F220/28;C08F2/48;C08J3/09;C08L33/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 安彥彥

技術領域

本發明涉及一種離子液體凝膠，具體涉及一種力學性能優良、高透光且自愈合的離子液體凝膠的制備方法。

背景技術

離子液體在室溫或室溫附近呈現液體狀態的有機熔融鹽，由陰陽離子構成，也稱為低溫熔融鹽。離子液體具有蒸汽壓低、電導率高、電化學窗口寬、熱穩定性好等獨特的物理化學性質，已經引起學術界和工業界的興趣與廣泛關注。

通過將離子液體聚合的方法可以得到聚離子液體。按照化學結構，聚離子液體可分為以下幾類：(1)聚陽離子型離子液體，即陽離子以共價鍵與聚合物主鏈相連；(2)聚陰離子型離子液體，即陰離子以共價鍵與聚合物主鏈相連；(3)兩性型聚離子液體，即陽離子和陰離子都通過共價鍵與聚合物主鏈相連。由于離子液體固有的流動性，使其在實際的應用中經常并不方便使用，而離子液體的聚合剛好克服了離子液體的流動性的缺點，并將其可以導電的特性與高分子聚合物的各種優良特性巧妙地結合起來，近年來引起了學者們越來越多的關注。因為合成離子液凝膠的初始原料可以是單體、聚合物或者是單體和聚合物的混合體，所以其制備過程也各有特點，典型的合成方法為：自由基聚合、澆鑄法和離子液體自聚。例如Kenta Fujii等成功合成了四臂聚乙二醇離子液體凝膠，以作為一種獨立的高電導率的離子液體聚合物體系，可以在較低的固含量的條件下打到一定的力學性能，并且具有和離子液體凝膠相似的電導率，證實了固態材料下達到和液態電解質相似電導率的可能性，并且斷裂拉伸強度在35KPa左右。

但在已報道的文獻中，普遍存在力學性能不足(抗拉強度和斷裂伸長率較小)的缺陷，透光率較低等不足，關于離子凝膠自愈合的研究尚無文獻報道。此外，離子凝膠也存在著透光率不足的問題。

發明內容

本發明為克服現有技術中的問題，目的在于提供一種力學性能優良、高透光且自愈合的離子液體凝膠的制備方法，基于有機高分子聚合以及自由基引發的機理，通過光引發或熱引發的方式，將一種或多種單體聚合，以制備新型的離子液體凝膠。所得產品同時具備高強度和高伸長率，而且具有優異的透光性能，自愈合性能，以作為一種新型材料，具有良好的應用前景。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種力學性能優良、高透光且自愈合的離子液體凝膠的制備方法，向離子液體中加入單體和光引發劑，混合均勻，排除氧氣后加入到透光的容器中，在紫外燈下照射后，得到離子液體凝膠；其中，單體包括自交聯乙烯基單體，單體的質量為離子液體、單體和光引發劑總質量的0.5％～60％，光引發劑的量為單體摩爾量的0.1％～10％；

或通過以下方法制備：向離子液體中加入單體和熱引發劑，混合均勻，排除氧氣后加入到模具中，攪拌下混合均勻，然后在0℃～60℃進行熟化0.5h～48h，得到離子液體凝膠；其中，單體包括自交聯乙烯基單體，單體的質量為離子液體、單體和熱引發劑總質量的0.5％～60％，熱引發劑的量為單體摩爾量的0.1％～10％。

本發明進一步的改進在于，所述單體還包括丙烯酸、丙烯酸的衍生物、丙烯酰胺、丙烯酰胺的衍生物中的一種或多種。

本發明進一步的改進在于，所述丙烯酸的衍生物為甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯一種或多種；丙烯酰胺的衍生物為N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥乙基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺和N，N-二甲基丙烯酰胺中的一種或多種。

本發明進一步的改進在于，所述自交聯乙烯基單體為N，N-二甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺或N-羥乙基丙烯酰胺。

本發明進一步的改進在于，所述光引發劑為α-酮戊二酸、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、2-羥基-2-甲基-1-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮、苯甲酰甲酸甲酯、2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基氧化膦、N-羥乙基丙烯酰胺、2-羥基-甲基苯基丙酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-1-[4-(甲硫基)苯基]-1-丙酮或2-二甲氨基-2-芐基-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮；照射的時間為2min～9h。

本發明進一步的改進在于，所述離子液體為吡啶類離子液體、吡咯烷類離子液體、一取代咪唑類離子液體、二取代咪唑類離子液體或三取代咪唑類離子液體。