含poss耐高溫固態(tài)離子液體及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種含POSS耐高溫固態(tài)離子液體，由羧基七異丁基POSS和氫氧化1?Cn?3?甲基咪唑反應(yīng)制成，其中羧基七異丁基POSS是由氨丙基七異丁基POSS和丁二酸酐制成，氫氧化1?Cn?3?甲基咪唑由溴化1?Cn?3?甲基咪唑通過(guò)強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂交換得到的。本發(fā)明方法提供的離子液體制備方法具有產(chǎn)率高，純度高，穩(wěn)定性好，工藝緊湊，成本低，反應(yīng)時(shí)間短，可大規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明提供的離子液體，是一系列融點(diǎn)在160?180℃之間的POSS基耐高溫固態(tài)離子液體，可用于固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
含POSS耐高溫固態(tài)離子液體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子液體及其制備方法，特別是涉及一種P0SS改性的離子液體及 其制備方法，應(yīng)用于P0SS改性材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 離子液體是由正負(fù)離子組成的融點(diǎn)低于100°C的離子化合物，由于其很好的離子 導(dǎo)電率和較寬的電化學(xué)窗口，因此被廣泛用于電解質(zhì)的研究。隨著電子產(chǎn)品向便攜性和可 穿戴性發(fā)展，電池和超級(jí)電容器的電解質(zhì)也需要具有柔性，因此固態(tài)離子液體參雜鋰鹽所 組成的固態(tài)電解質(zhì)成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。P0SS含有-Si-0-Si-組成的籠型結(jié)構(gòu)，具有很好的 熱穩(wěn)定性。但其耐高溫性、低溫流變學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能還不夠理想，如何更好地發(fā)揮P0SS 的綜合性能，開(kāi)拓其應(yīng)用領(lǐng)域，成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種 含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體及其制備方法，將具有-Si-0-Si-組成的籠型結(jié)構(gòu)的P0SS引入 離子液體，由于剛性的籠型結(jié)構(gòu)有很好的耐熱性，合成了一種具有很好熱穩(wěn)定性的高溫離 子液體，融點(diǎn)在170°c左右，并且在250°C下未出現(xiàn)分解，因此本發(fā)明制備的高溫離子液體能 在170-250°c下使用，在固態(tài)電解質(zhì)上具有一定的應(yīng)用前景。
[0004] 為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0005] -種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體，其結(jié)構(gòu)通式為：
[0006]
[0007]
[0008] 一種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，對(duì)P0SS進(jìn)行改性，利用羧基P0SS與 氫氧化咪唑，通過(guò)酸堿中和反應(yīng)合成，含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法的合成路線 為：
[0009]
[0010] 、、、、、、·'，. . ，
[0011]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法的具體步驟 如下：
[0012] ⑴化合物b的制備：
[0013]以化合物a作為原料，以溴化的卜Cn-3-甲基咪唑作為化合物a，其中n = 2、3、4或5， 即所述化合物a的化學(xué)式為
（=2~5,將化合物a加入去離 子水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂柱，制備化合物b水溶液，將得到的化合物b水溶液通過(guò) 真空冷凍干燥除去其中的去離子水，所得的化合物b為氫氧化的l-Cn-3-甲基咪唑，其化學(xué) 式爻1合物a優(yōu)選采用溴化的l-Cn-3-甲基咪唑，即為11 = 2、3、4、5時(shí)的溴化 1-丙基-3-甲
基咪唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-戊基-3-甲基咪唑或溴化1-己基-3-甲基咪唑；
[0014] (2)化合物d的制備：
[0015]以氨丙基七異丁基P0SS作為化合物c，化合物c化學(xué)式為
其 ^
采用化合物c和丁二酸酐作為原料，按照化合物c: 丁二酸酐的摩爾比例 為1:(1~1.5)的比例各取原料，然后將所稱(chēng)量的化合物C、丁二酸酐分別溶于第一溶劑，分 別得到溶有丁二酸酐的第一溶劑和溶有化合物c的第一溶劑，將溶有丁二酸酐的第一溶劑 倒入燒瓶中，并使溶有化合物c的第一溶劑倒入恒壓滴液漏斗；在室溫?cái)嚢钘l件下，將恒壓 滴液漏斗里的溶液逐滴加入到燒瓶里的溶液中，形成第一反應(yīng)體系溶液，滴加完成后，取下 恒壓滴液漏斗，換成冷凝管，將反應(yīng)瓶置于80°C下的油浴鍋中，攪拌回流l_15h，使第一反應(yīng) 體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，停止反應(yīng)，從產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出第一溶劑，得到化合物d粗 產(chǎn)物;再向化合物d粗產(chǎn)物中加入第二溶劑，然后離心得到澄清液，將澄清液減壓蒸出第二 溶劑，得到化合物d，然后在真空條件下，在60°C下干燥24h，得到化合物d純產(chǎn)物，所得的化 合物d為羧基化七異丁基POSS，其化學(xué)式為：
[0016]
_ 一溶劑優(yōu)選采用四氫呋喃、異 丙醇和甲苯中任意一種溶劑或任意幾種的混合溶劑;第二溶劑優(yōu)選采用環(huán)己烷和石油醚中 任意一種溶劑或二者混合溶劑；
[0017] (3)化合物e的制備：
[0018] 將在所述步驟（1)中制備的化合物b和在所述步驟(2)中制備的化合物d作為反應(yīng) 物，按照化合物b:化合物d的摩爾比例為（1~1.5):1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量 的化合物b溶于第三溶劑中，將所稱(chēng)量的化合物d溶于第四溶劑中，然后將溶有化合物b的第 三溶劑和溶有化合物d的第四溶劑一并加入到燒瓶中，形成第二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪 拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶 劑，得到化合物e粗產(chǎn)物;然后向化合物e粗產(chǎn)物中加入第五溶劑，再通過(guò)溶有化合物e的第 五溶劑進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清液減壓蒸去溶劑，最終得到化合物e純產(chǎn)物，所得 的化合物e即為P0SS基離子液體，其化學(xué)式為：
[0019
第三溶劑優(yōu)選采用甲醇、水和三氯甲烷 中任意一種溶劑或任意幾種的混合溶劑;第四溶劑優(yōu)選采用四氫呋喃、三氯甲烷、氯丙烷和 甲苯中任意一種溶劑或任意幾種的混合溶劑;第二溶劑優(yōu)選采用環(huán)己烷和石油醚中任意一 種溶劑或二者混合溶劑。
[0020] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 1.本發(fā)明制備了含P0SS固態(tài)離子液體，由于P0SS的引入，具有耐高溫的特性，可作 為固態(tài)電解質(zhì)的基質(zhì)，并且反應(yīng)容易，產(chǎn)率高，純度高，穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)明確；
[0022] 2.本發(fā)明制備方法的反應(yīng)容易控制，其工藝緊湊，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)物純度高，產(chǎn)率 高，可以大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一制備的含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的13C NMR圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例一制備的含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的DSC圖。
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例一制備的含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的TGA圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：
[0027] 實(shí)施例一：
[0028]在本實(shí)施例中，一種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，具體步驟如下：
[0029] (1)氫氧化1-己基-3-甲基咪唑的制備：
[0030]以溴化1-己基-3-甲基咪唑?yàn)樵?，以即其化學(xué)式為 其中 .， 1 = 5,將溴化1-己基-3-甲基咪唑加入去離子水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)
， 脂柱，制備氫氧化1-己基-3-甲基咪唑水溶液，將得到的氫氧化1-己基-3-甲基咪唑水溶液 通過(guò)真空冷凍干燥除去其中的去離子水，所得的化合物為氫氧化1-己基-3-甲基咪唑，其化 學(xué)式戈
[0031] (2)羧基化P0SS的制備：
[0032] 采用氨丙基七異丁基P0SS，其化學(xué)式為
采用氨丙基七異丁基P0SS和丁二酸酐作為原料，按照氨丙基七異丁基P0SS: 丁二酸酐的摩 爾比例為1:(1~1.5)的比例各取原料，然后將所稱(chēng)量的氨丙基七異丁基P0SS、丁二酸酐分 別溶于四氫呋喃，分別得到溶有丁二酸酐的四氫呋喃和溶有氨丙基七異丁基P0SS的四氫呋 喃，將溶有丁二酸酐的四氫呋喃倒入燒瓶中，并使溶有氨丙基七異丁基P0SS的四氫呋喃倒 入恒壓滴液漏斗;在室溫?cái)嚢钘l件下，將恒壓滴液漏斗里的溶液逐滴加入到燒瓶里的溶液 中，形成第一反應(yīng)體系溶液，滴加完成后，取下恒壓滴液漏斗，換成冷凝管，將反應(yīng)瓶置于80 °C下的油浴鍋中，攪拌回流l-15h，使第一反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，停止反應(yīng)，從產(chǎn)物體 系中，通過(guò)減壓蒸出四氫呋喃，得到化合物粗產(chǎn)物;再向化合物粗產(chǎn)物中加入環(huán)己烷，然后 離心得到澄清液，將澄清液減壓蒸出環(huán)己烷，得到羧基化P0SS化合物，然后在真空條件下， 在60 °C下干燥24h，得到羧基化P0SS純產(chǎn)物，即為羧基化七異丁基P0SS，其化學(xué)式為：
L〇〇33」 （3)P0SS基離于液體的制備：
[0034] 將在所述步驟(1)中制備的氫氧化1 -己基-3-甲基咪唑和在所述步驟(2)中制備的 羧基化七異丁基P0SS作為反應(yīng)物，按照氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑:羧基化七異丁基P0SS的 摩爾比例為（1~1.5): 1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量的氫氧化1-己基-3-甲基咪 唑溶于甲醇中，將所稱(chēng)量的羧基化七異丁基P0SS溶于四氫呋喃中，然后將溶有氫氧化1-己 基-3-甲基咪唑的甲醇和溶有羧基化七異丁基P0SS的四氫呋喃一并加入到燒瓶中，形成第 二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從 產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶劑，得到P0SS基離子液體粗產(chǎn)物;然后向P0SS基離子液體粗產(chǎn) 物中加入環(huán)己烷，再通過(guò)溶有P0SS基離子液體的環(huán)己烷進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清 液減壓蒸去溶劑，最終得到P0SS基離子液體純產(chǎn)物，其化學(xué)式為：
[0035]
=5〇
[0036]本實(shí)施例制備了一種能在高溫條件下使用的P0SS基室溫離子液體，由羧基七異丁 基P0SS和氫氧化1-U-3-甲基咪唑反應(yīng)制成，其中羧基七異丁基P0SS是由氨丙基七異丁基 P0SS和丁二酸酐制成，氫氧化1-U-3-甲基咪唑由溴化1-U-3-甲基咪唑通過(guò)強(qiáng)堿性陰離子 交換樹(shù)脂交換得到的。本實(shí)施例含P0SS的離子液體的制備方法具有產(chǎn)率高，純度高，穩(wěn)定性 好，工藝緊湊，成本低，反應(yīng)時(shí)間短，可大規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。本實(shí)施例制備的P0SS的籠型剛性 結(jié)構(gòu)具有良好的熱穩(wěn)定性，通過(guò)將P0SS引入到離子液體的陰離子上，最終合成一種能在 170-250 °C下使用的高溫離子液體。
[0037] 實(shí)施例二：
[0038]本實(shí)施例與實(shí)施例基本相同，特別之處在于：
[0039]在本實(shí)施例中，一種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，具體步驟如下：
[0040] (1)氫氧化1-戊基-3-甲基咪唑的制備：
[0041]以溴化1-戊基-3-甲基咪唑?yàn)樵希约雌浠瘜W(xué)式為&其中_ * ? η = 4,將溴化1-戊基-3-甲基咪唑加入去離子水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂柱，制備氫氧 化1-戊基-3-甲基咪唑水溶液，將得到的氫氧化1-戊基-3-甲基咪唑水溶液通過(guò)真空冷凍干 燥除去其中的去離子水，所得的化合物為氫氧化1-戊基-3-甲基咪唑，其化學(xué)式為：
[0042] (2)羧基化P0SS的制備:本步驟與實(shí)施例一相同；
[0043] (3)P0SS基離子液體的制備：
[0044] 將在所述步驟(1)中制備的氫氧化1 -戊基-3-甲基咪唑和在所述步驟(2)中制備的 羧基化七異丁基P0SS作為反應(yīng)物，按照氫氧化1-戊基-3-甲基咪唑:羧基化七異丁基P0SS的 摩爾比例為（1~1.5): 1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量的氫氧化1-戊基-3-甲基咪 唑溶于甲醇中，將所稱(chēng)量的羧基化七異丁基P0SS溶于四氫呋喃中，然后將溶有氫氧化1-戊 基-3-甲基咪唑的甲醇和溶有羧基化七異丁基P0SS的四氫呋喃一并加入到燒瓶中，形成第 二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從 產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶劑，得到P0SS基離子液體粗產(chǎn)物;然后向P0SS基離子液體粗產(chǎn) 物中加入環(huán)己烷，再通過(guò)溶有P0SS基離子液體的環(huán)己烷進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清 液減壓蒸去溶劑，最終得到P0SS基離子液體純產(chǎn)物，其化學(xué)式為：
[0045]
3
[0046] 實(shí)施例三：
[0047] 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：
[0048] 在本實(shí)施例中，一種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，具體步驟如下：
[0049] (1)氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑的制備：
[0050] 以溴化1-丁基-3-甲基咪唑?yàn)樵?，以即其化學(xué)式為
其中
n = 3,將溴化1-丁基-3-甲基咪唑加入去離子水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù) ， 脂柱，制備氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液，將得到的氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑水溶液 通過(guò)真空冷凍干燥除去其中的去離子水，所得的化合物為氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑，其化 學(xué)式關(guān)
[0051] (2)羧基化P0SS的制備:本步驟與實(shí)施例一相同；
[0052] (3)P0SS基離子液體的制備：
[0053 ]將在所述步驟（1)中制備的氫氧化1 - 丁基-3-甲基咪唑和在所述步驟(2)中制備的 羧基化七異丁基P0SS作為反應(yīng)物，按照氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑:羧基化七異丁基P0SS的 摩爾比例為（1~1.5): 1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量的氫氧化1-丁基-3-甲基咪 唑溶于甲醇中，將所稱(chēng)量的羧基化七異丁基P0SS溶于四氫呋喃中，然后將溶有氫氧化1-丁 基-3-甲基咪唑的甲醇和溶有羧基化七異丁基P0SS的四氫呋喃一并加入到燒瓶中，形成第 二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從 產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶劑，得到POSS基離子液體粗產(chǎn)物;然后向POSS基離子液體粗產(chǎn) 物中加入環(huán)己烷，再通過(guò)溶有P0SS基離子液體的環(huán)己烷進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清 液減壓蒸去溶劑，最終得到POSS基離子液體純產(chǎn)物，其化學(xué)式為：
[0054；
[0055] 實(shí)施例四：
[0056] 本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：
[0057]在本實(shí)施例中，參見(jiàn)圖1~3,一種含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，具體步 驟如下：
[0058] (1)氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑的制備：
[0059] 以溴化1-丙基-3-甲基咪唑?yàn)樵希约雌浠瘜W(xué)式3
=2,將溴化1-丙基-3-甲基咪唑加入去離子水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂柱，制備氫氧 化1-丙基-3-甲基咪唑水溶液，將得到的氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑水溶液通過(guò)真空冷凍干 燥除去其中的去離子水，所得的化合物為氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑，其化學(xué)式為：
[0060] (2)羧基化P0SS的制備:本步驟與實(shí)施例一相同；
[00611 (3)P0SS基離子液體的制備：
[0062] 將在所述步驟(1)中制備的氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑和在所述步驟(2)中制備的 羧基化七異丁基P0SS作為反應(yīng)物，按照氫氧化1-丙基-3-甲基咪唑:羧基化七異丁基P0SS的 摩爾比例為（1~1.5): 1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量的氫氧化1-丙基-3-甲基咪 唑溶于甲醇中，將所稱(chēng)量的羧基化七異丁基P0SS溶于四氫呋喃中，然后將溶有氫氧化1-丙 基-3-甲基咪唑的甲醇和溶有羧基化七異丁基P0SS的四氫呋喃一并加入到燒瓶中，形成第 二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從 產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶劑，得到P0SS基離子液體粗產(chǎn)物;然后向P0SS基離子液體粗產(chǎn) 物中加入環(huán)己烷，再通過(guò)溶有P0SS基離子液體的環(huán)己烷進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清 液減壓蒸去溶劑，最終得到P0SS基離子液體純產(chǎn)物，其化學(xué)式為：
[0063]
=2〇
[0064] 本發(fā)明上述實(shí)施例制備了含P0SS離子液體，反應(yīng)容易，產(chǎn)率高，純度高，并且穩(wěn)定 性好，包含有結(jié)構(gòu)明確、有機(jī)溶解性好的POSS單體，賦予了離子液體耐高溫的特性，并且由 于P0SS含有的側(cè)鏈較長(zhǎng)，同時(shí)也使合成的離子液體在室溫下具有很好的流動(dòng)性。本發(fā)明上 述實(shí)施例制備方法，其工藝緊湊，反應(yīng)時(shí)間短，產(chǎn)物純度高，產(chǎn)率高，可以大規(guī)模生產(chǎn)。
[0065]實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：
[0066]本發(fā)明上述實(shí)施例利用羧基P0SS與氫氧化咪唑通過(guò)酸堿中和反應(yīng)合成具有耐高 溫的室溫離子液體。在實(shí)施例一中，參見(jiàn)圖1~3,圖1為離子液體化合物的核磁共振圖譜，1Η NMR(CDC1 3，298K，500MHz) :δ(ρρπι) = 10.89(s，lH，-NCHN-)，S7.19(d，2H，-CHCH-)，6.01((1, 1H,-NH-),4.32(t,2H,-NCH 2-),4.12(s,3H,-NCH3),3.27(q,2H,-NHCH2-) ,2.68(t,2H,-CH2⑶0-)，2 · 55(t，2H，-CH2CO-)，1 · 92 (m，2H，-NCH2CH2-)，1 · 87 (m，7H，-CH-)，1 · 63 (m，2H，-NHCH2CH2-)，1 · 35 (m，6H，-CH2CH2CH2CH3)，0 · 98 (d，42H，-CH(CH3)2)，0 · 91 (t，3H，-CH3)，0 · 62 (d，16H，-SiCH2-)，根據(jù)氫原子實(shí)際出峰位置和積分比可以推出POSS-ILs離子液體成功合 成。圖2為化合物的示差掃描量熱(DSC)曲線圖，從圖中可以看出化合物的融點(diǎn)為166.4°C， 表明化合物常溫下為固態(tài)離子液體。圖3為化合物的熱重分析曲線圖，從圖中可以看出化合 物在低于249.7°C的溫度范圍內(nèi)未出現(xiàn)分解，表明化合物在高溫下有很好的熱穩(wěn)定性。本發(fā) 明上述實(shí)施例通過(guò)將具有-Si-0-Si-組成的籠型結(jié)構(gòu)的P0SS引入離子液體，由于剛性的籠 型結(jié)構(gòu)有很好的耐熱性，合成了一種具有很好熱穩(wěn)定性的高溫離子液體，融點(diǎn)在170°C左 右，并且在250°C下未出現(xiàn)分解，在固態(tài)電解質(zhì)上具有一定的應(yīng)用前景。本發(fā)明上述實(shí)施例 離子液體制備方法具有產(chǎn)率高，純度高，穩(wěn)定性好，工藝緊湊，成本低，反應(yīng)時(shí)間短，可大規(guī) 模化工業(yè)生產(chǎn)。本發(fā)明上述實(shí)施例制備的離子液體是一種融點(diǎn)在160-180°C之間的P0SS基 耐高溫固態(tài)離子液體，可用于固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域。
[0067]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以 根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下 做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的， 只要不背離本發(fā)明含P0SS耐高溫固態(tài)離子液體及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬 于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含POSS耐高溫固態(tài)離子液體，其特征在于，其結(jié)構(gòu)通式為：2. -種POSS基耐高溫的室溫離子液體的制備方法，其特征在于，對(duì)POSS進(jìn)行改性，利用 羧基POSS與氫氧化咪唑，通過(guò)酸堿中和反應(yīng)合成，含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法 的合成路線為：3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于，合成的具 體步驟如下： (1)化合物13的制備： 以化合物a作為原料，以溴化的l-Cn-3-甲基咪唑作為化合物a，其中η = 2、3、4或5，即所 述化合物a的化學(xué)式為將化合物a加入去離子 水潤(rùn)過(guò)的強(qiáng)堿性陰離子交換樹(shù)脂柱，制備化合物b水溶液，將得到的化合物b水溶液通過(guò)真 空冷凍干燥除去其中的去離子水，所得的化合物b為氫氧化的l-Cn-3-甲基咪唑，其化學(xué)式 為：(2) 化合物(1的制備： 以氨丙基七異丁基POSS作為化合物c，化合物c化學(xué)式為 實(shí) 中s采用化合物c和丁二酸酐作為原料，按照化合物c:丁二酸酐的摩爾比例 為1:(1~1.5)的比例各取原料，然后將所稱(chēng)量的化合物C、丁二酸酐分別溶于第一溶劑，分 別得到溶有丁二酸酐的第一溶劑和溶有化合物c的第一溶劑，將溶有丁二酸酐的第一溶劑 倒入燒瓶中，并使溶有化合物c的第一溶劑倒入恒壓滴液漏斗；在室溫?cái)嚢钘l件下，將恒壓 滴液漏斗里的溶液逐滴加入到燒瓶里的溶液中，形成第一反應(yīng)體系溶液，滴加完成后，取下 恒壓滴液漏斗，換成冷凝管，將反應(yīng)瓶置于80°C下的油浴鍋中，攪拌回流l_15h，使第一反應(yīng) 體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，停止反應(yīng)，從產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出第一溶劑，得到化合物d粗 產(chǎn)物;再向化合物d粗產(chǎn)物中加入第二溶劑，然后離心得到澄清液，將澄清液減壓蒸出第二 溶劑，得到化合物d，然后在真空條件下，在60°C下干燥24h，得到化合物d純產(chǎn)物，所得的化合物d為羧基七異丁基POSS，其化學(xué)式為 (3) 化合物6的制備： 將在所述步驟（1)中制備的化合物b和在所述步驟(2)中制備的化合物d作為反應(yīng)物，按 照化合物b:化合物d的摩爾比例為（1~1.5):1的比例分別稱(chēng)取反應(yīng)物，然后將所稱(chēng)量的化 合物b溶于第三溶劑中，將所稱(chēng)量的化合物d溶于第四溶劑中，然后將溶有化合物b的第三溶 劑和溶有化合物d的第四溶劑一并加入到燒瓶中，形成第二反應(yīng)體系溶液，在室溫下攪拌2-15h，使第二反應(yīng)體系溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，從產(chǎn)物體系中，通過(guò)減壓蒸出溶劑， 得到化合物e粗產(chǎn)物;然后向化合物e粗產(chǎn)物中加入第五溶劑，再通過(guò)溶有化合物e的第五溶 劑進(jìn)行離心，得到上層清液，將上層清液減壓蒸去溶劑，最終得到化合物e純產(chǎn)物，所得的化 合物e即為POSS基離子液體，其化學(xué)式爻4.根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于，在所述步 驟⑴中，化合物a為溴化的l-Cn-3-甲基咪唑，即為η = 2、3、4、5時(shí)的溴化1-丙基-3-甲基咪 唑、溴化1-丁基-3-甲基咪唑、溴化1-戊基-3-甲基咪唑或溴化1-己基-3-甲基咪唑。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于:在所述步 驟(2)中，所述第一溶劑采用四氫呋喃、異丙醇和甲苯中任意一種溶劑或任意幾種的混合溶 劑。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于:在所述步 驟(2)中，所述第二溶劑采用環(huán)己烷和石油醚中任意一種溶劑或二者混合溶劑。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于:在所述步 驟(3)中，所述第三溶劑采用甲醇、水和三氯甲烷中任意一種溶劑或任意幾種的混合溶劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于:在所述步 驟(3)中，所述第四溶劑采用四氫呋喃、三氯甲烷、氯丙烷和甲苯中任意一種溶劑或任意幾 種的混合溶劑。9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述含POSS耐高溫固態(tài)離子液體的制備方法，其特征在于:在所述步 驟(3)中，所述第二溶劑采用環(huán)己烷和石油醚中任意一種溶劑或二者混合溶劑。
【文檔編號(hào)】C07D233/58GK106008586SQ201610340275
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】付繼芳, 尚大鵬, 陸琦, 宗培松, 殷金濤, 陳立亞, 余文琪
【申請(qǐng)人】上海大學(xué)