一種表面活性有機矽室溫離子液體及合成方法

2023-07-19 17:14:56

一種表面活性有機矽室溫離子液體及合成方法
【專利摘要】一種表面活性有機矽室溫離子液體的分子結構式如下：其中R＝CPH2p+1，P＝1,2,3,4，m＝0-20，n＝0,1。本發明具有反高表面活性、低熔點，純度高且合成過程簡單、無汙染的優點。
【專利說明】一種表面活性有機矽室溫離子液體及合成方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種表面活性有機矽室溫離子液體及合成方法。

【背景技術】
[0002] 表面活性離子液體由於集成了表面活性劑與離子液體的優點，在酶催化、潤滑 齊IJ、傳熱介質和氣體存儲等眾多領域中具有潛在的應用價值。目前，表面活性離子液體 的品種較少，主要以長鏈的烷烴咪唑基、吡啶基離子液體為主（J. Colloid Interface Sci.，2013, 412, 24-30)。然而，此類離子液體普遍表面活性較差且熔點較高。要獲得高表 面活性必須保證烷烴鏈有一定的長度（12?18)，而當烷烴鏈長度大於7時，烷烴鏈之間的 範德華力使分子之間的內聚力增加，導致此類離子液體的熔點急劇升高，大大限制了其應 用範圍。如 Murray S. M. (Angew. Chem. Int. Ed.，2010, 49, 2755)報導了 [C1(lminBF4]的溶點 為-4. 2°C，當烷基鏈長度增加到16時，[C16minBF4]的熔點則升高至49. 6°C。
[0003] 此外，目前表面活性離子液體的合成大多採用兩步法。如專利CN 1417407A公 開了一種含有不飽和雙鍵的室溫離子液體的製備方法，首先，通過季銨化反應合成出含有 N-烴基咪唑陽離子的滷鹽；然後，再用目標陰離子（如醋酸根、硝酸根、四氟硼酸根）置換 出滷素離子來合成目標離子液體。此法操作繁瑣、副產物多、分離提純較為困難，而且合成 過程中的中間體及產物含有滷素，易於水解進而會引發環境和生物水體汙染問題。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種高表面活性、低熔點，純度高且合 成過程簡單、無汙染的表面活性有機矽室溫離子液體及合成方法。
[0005] 本發明提供的表面活性有機矽室溫離子液體的分子結構式如下：
[0006]

【權利要求】
1. 一種表面活性有機矽室溫離子液體，其特徵在於表面活性有機矽室溫離子液體的分 子結構式如下：
其中 R = CPH2p+1，P = 1，2, 3, 4, m = 0-20, η = 0, 1。
2. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於包 括以下步驟： (1) 將環矽氧烷、氨基矽烷及催化劑加入到六甲基二矽氧烷中，通入氮氣，強烈攪拌下， 於103-300°C下反應10-15小時；其中，環矽氧烷、氨基矽烷和六甲基二矽氧烷的摩爾比為 2. 3-3. 3:1:6-10 ;催化劑的摩爾用量為環矽氧烷、氨基矽烷和六甲基二矽氧烷摩爾之和的 1. 5-5% ;反應結束後，加入酸中和催化劑，減壓蒸餾得到氨基聚矽氧烷；通入氮氣的目的是 為了防止氨基矽烷與溶劑中的水分發生水解反應，生成相應的矽醇縮合物。 (2) 氨基聚矽氧烷與短鏈有機酸，在低沸點溶劑作用下，於15-80°C下反應6-10小時； 其中氨基聚矽氧烷與短鏈有機酸的摩爾比為1:1.05-3 ;反應結束後，旋轉蒸發除去溶劑， 真空乾燥3-5小時，得到表面活性有機矽室溫離子液體。
3. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於所 述步驟（1)中環矽氧烷、氨基矽烷和六甲基二矽氧烷的摩爾比為2. 3-3:1:6-8。
4. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（1)中催化劑的摩爾用量為環矽氧烷、氨基矽烷和六甲基二矽氧烷摩爾之和的 2-3%。
5. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於所 述步驟（1)中反應溫度為103-230°C。
6. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於所 述步驟（1)中的催化劑包括鹼金屬碳酸鹽，乙醇胺或烷氧基化合物。
7. 如權利要求6所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於所 述鹼金屬碳酸鹽為碳酸鈉或碳酸鉀；乙醇胺為單乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺；烷氧基化 合物為了甲醇鈉、乙醇鈉或異丙醇鈉。
8. 如權利要求1所述的一種表面活性有機娃室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（1)中的環矽氧烷包括六甲基環三矽氧烷、八甲基環四矽氧烷或十甲基環五矽氧 燒。
9. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（1)中的氨基矽烷包括Y-氨丙基三甲氧基矽烷、Y-氨丙基三乙氧基矽烷、 N-β (氨乙基）-γ -氨丙基二甲氧基娃燒或N-β (氨乙基）-γ -氨丙基二乙氧基娃燒。
10. 如權利要求1所述的一種表面活性有機娃室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟⑴中酸為HC1，HNO3或H 2S04。
11. 如權利要求1所述的一種表面活性有機娃室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（2)中的短鏈有機羧酸為乙酸、丙酸、正丁酸或正戊酸。
12. 如權利要求1所述的一種表面活性有機娃室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述述步驟（2)中的低沸點溶劑為二氯甲烷、乙醚、丙酮或乙酸乙酯。
13. 如權利要求1所述的一種表面活性有機娃室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（2)中反應溫度為35-60°C。
14. 如權利要求1所述的一種表面活性有機矽室溫離子液體的合成方法，其特徵在於 所述步驟（2)中氨基聚矽氧烷與短鏈有機酸的摩爾比為1:1.05-2. 1。
【文檔編號】C08G77/38GK104231274SQ201410415121
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月21日 優先權日:2014年8月21日
【發明者】李萍, 杜志平, 王國永, 王萬緒, 王天壯, 臺秀梅 申請人:中國日用化學工業研究院