具有表面活性功能的離子液體及其製備方法

2023-11-12 03:28:32 2

專利名稱：具有表面活性功能的離子液體及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一類具有表面活性功能的離子液體及其製備方法，特指一類以環己亞胺、哌啶、吡咯烷、I-甲基咪唑為陽離子，十二烷基苯磺酸根為陰離子的功能化離子液體，該離子液體可應用於促進氣體水合物的形成；屬於化工技術領域。
背景技術：
離子液體(room-temperatureionic liquids 簡寫為 RTILs 或 ILs)又被稱為「室溫熔融鹽」或「室溫離子液體」，是指由特定的有機陽離子和無機或有機陰離子構成，在室溫或稍高於室溫的條件下為液體的化合物，是近年來湧現出的一類備受關注的新型的「綠色溶劑」與催化劑。離子液體具有液態範圍寬，較好的穩定性，可以忽略不計的蒸汽壓，不易燃，相比於傳統材料，其最大的優勢體現在其可設計性，其熔點、密度以及溶解能力等理化性質均可以通過改變陰、陽離子的結構得到調整。功能化離子液體，是指將功能性基團引入·到離子液體中，賦予其專一的特性而使之與溶解於其中的溶質產生相互作用，從而實現過程的優化。氣體水合物是分子氣體(甲烷、乙烷、二氧化碳等)或揮發性液體在一定的溫度和壓力下與水作用形成的一種類似於冰的非化學計量的籠形晶體化合物。在氣體水合物中，水分子之間由較強的氫鍵結合形成點陣結構，氣體分子利用與水分子之間的分子間作用力填充於點陣間的籠，而氣體和水之間沒有化學計量關係。由於氣體在轉化為水合物後體積明顯減小，有人提出了用合成氣體水合物來儲運天然氣的設想。而水合物的生成過程十分困難，因此，水合物應用技術目前面臨的關鍵技術問題是大規模水合物的快速合成。當前，一般都通過攪拌即機械強化的方法來提高水合物形成速度，雖然可以得到令人滿意的生成速率，但水合物漿狀物的生成過程中能耗較大，而且攪拌生成的水合物含有大量靜態水。為了提高水合物的生成速率，根據水合物的結構與形成機理提出了熱力學和動力學兩種方法，而這兩種方法都是通過向體系中加入添加劑實現的，其中，熱力學方法是向水合物生成體系中加入環烷烴(如環戊烷和甲基環己烷)以佔據水合物結構中未被佔據的空腔，使形成的水合物結構改變，能量降低，提高水合物晶體的空腔填充率，達到促進水合物的生成和提高水合物的穩定性的目的，降低甲烷水合物的生成條件，使生成的水合物更穩定。動力學方法目前主要是向水合物生成體系中添加表面活性劑，降低液體表面張力，促使氣體更容易進入液相，從而加快水合物的形成速率。本發明所涉及的離子液體含有5 7元環的亞胺類基團和表面活性劑基團，是功能化的離子液體，能夠縮短氣體水合物的誘導時間，降低水合物形成壓力，提高水合物形成溫度。

發明內容
本發明提供一種以環己亞胺、哌唆、吡咯烷、I-甲基咪唑為陽離子，十二烷基苯磺酸根為陰離子的具有表面活性功能的離子液體的製備方法。
本發明所述的具有表面活性功能的離子液體，其具有如下化學結構式
權利要求
1.具有表面活性功能的離子液體，其特徵在於具有如下化學結構式
2.權利要求I所述的具有表面活性功能的離子液體上述離子液體的製備方法，其特徵在於按照下述步驟進行 (1)在O 35°C的溫度下劇烈攪拌下緩慢地將環己亞胺、哌啶、吡咯烷或I-甲基咪唑滴加到溶有1，3-丙烷磺酸內酯的甲苯溶液中，滴畢，於30 70 °C下反應2 8 h，過濾後濾餅用有機溶劑洗滌並烘乾，得到其內鎗鹽； (2)將內鎗鹽溶於水中，滴加等摩爾的十二烷基苯磺酸水溶液，60 95°C水浴條件下反應2 30 h，反應物經過濾，減壓蒸餾除水後，用乙醚及甲醇洗滌後再次減壓蒸餾，得到具有表面活性功能的離子液體。
3.根據權利要求2所述的具有表面活性功能的離子液體上述離子液體的製備方法，其特徵在於步驟(I)中環己亞胺、哌啶、吡咯烷或I-甲基咪唑與1，3-丙烷磺酸內酯的摩爾比為 1:1 1:1. 5。
全文摘要
本發明具有表面活性功能的離子液體及其製備方法，屬於化工技術領域。公開了一類具有表面活性功能的離子液體，還公開了上述離子液體的製備方法，將吡咯烷、哌啶或環己亞胺分別與磺酸內酯反應接入磺酸基團後，得到亞胺類含氮雜環內鎓鹽，用乙酸乙酯洗滌處理後，烘乾，然後將內鎓鹽溶入水，加入十二烷基苯磺酸水溶液後水浴加熱，產物經蒸餾除水，提純後得到具有表面活性功能的離子液體。此類離子液體，由於既含有表面活性基團十二烷基苯磺酸根，又含有5～7元環的亞胺類基團，可降低液體表面張力，對於氣體水合物的生成具有良好的促進作用，可縮短水合物的誘導時間，降低了甲烷、二氧化碳等水合物的形成壓力，提高水合物的形成溫度。
文檔編號C07C309/31GK102887873SQ20121033554
公開日2013年1月23日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者李工, 徐小軍, 佟惠娟 申請人:常州大學