一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，将烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯，在110～140℃，0.7～1.5MPa下反应20～24h，得到二烷基咪唑碳酸氢盐反应液；将二烷基咪唑碳酸氢盐反应液与二氰胺金属盐在30～100℃下进行反应得到二烷基咪唑二氰胺盐反应液；将二烷基咪唑二氰胺盐反应液过滤、负压脱水、再过滤，得到所述的二烷基咪唑二氰铵盐。本发明专利技术以烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯和二氰胺金属盐为原料，通过两步反应合成目标产物。本发明专利技术的反应周期短，各步反应条件温和，后处理工艺简单，重复性和稳定性好，卤素含量低，不会对金属电极材料造成腐蚀，适用于电子器件中，适合推广应用。

Preparation and application of a dialkylimidazole dicyandiammonium salt

【技术实现步骤摘要】
一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法及其应用
本专利技术属于化学材料
，涉及一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法及其应用。
技术介绍
离子液体完全由阴阳离子所组成，且在室温或接近室温下呈现液态，也称为低温熔融盐。离子液体具有较高的熔点、粘度以及强的腐蚀性，离子液体与传统熔融盐的主要区别是它的熔点较低，因而可以用来代替传统的有机溶剂和电解质，作为化学反应与电化学体系的新型绿色介质。且随着对离子液体领域更深层次的探索和开发，其在太阳电池，燃料电池、催化剂甚至医学领域都存在着巨大的应用。二烷基咪唑二氰胺盐是低熔点化合物，在室温情况下为液体，与水混溶并具有较低的粘度(对于离子液体来说)，这有效避免了由于粘度过大在过滤、倾析和溶解过程中的处理困难而导致的反应速率降低和竞争性单分子副反应。相对低粘度的离子液体潜在市场巨大。目前市面上的二烷基咪唑二氰胺盐合成是以卤代二烷基咪唑盐与二氰胺金属盐反应制得，原料中有大量卤素离子残留在离子液体中，在通电情况下会对金属电极材料造成腐蚀，因此不适用于电子器件中。寻找一种二烷基咪唑二氰胺盐的制备方法，所得产品具有极低的卤素离子含量，是目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种所得产品中卤素离子含量低的二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法及其应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的一个目的是提供一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，包括如下步骤：(1)、将烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯，在110～140℃，0.7～1.5MPa下反应20～24h，得到二烷基咪唑碳酸氢盐反应液；(2)、将步骤(1)得到的二烷基咪唑碳酸氢盐反应液与二氰胺金属盐在30～100℃下进行反应得到二烷基咪唑二氰胺盐反应液；(3)、将步骤(2)得到的二烷基咪唑二氰胺盐反应液过滤、负压脱水、再过滤，得到所述的二烷基咪唑二氰铵盐。优选地，步骤(1)中所述的烷基咪唑为选自甲基咪唑、乙基咪唑、丙基咪唑、丁基咪唑中的任意一种或几种。优选地，步骤(1)中所述的烷基咪唑、所述的甲醇、所述的碳酸二甲酯的投料摩尔比为1：5～6：1～1.5，进一步优选为1:5.5～6:1.3～1.5。优选地，步骤(1)所述反应在水的存在进行，所述的水的投料质量为所述的碳酸二甲酯投料质量的30％～60％。进一步优选地，所述的水的投料质量为所述的碳酸二甲酯投料质量的40％～50％。优选地，步骤(1)中反应温度在120～130℃，反应压力在0.8～1.0MPa。优选地，步骤(2)中所述的二氰胺金属盐为选自二氰胺锂、二氰胺钠、二氰胺钾中的任意一种或几种。优选地，所述的二氰胺金属盐与所述的二烷基咪唑碳酸氢盐的投料摩尔比为1～2:1，进一步优选为1.4～1.7:1。优选地，步骤(2)中的反应温度为80～100℃。优选地，步骤(2)的具体实施方式为：将所述的二氰胺金属盐加入水中，升温至50～70℃使所述的二氰胺金属盐溶解，然后加入所述的二烷基咪唑碳酸氢盐反应液，在30～100℃下反应2～4h，得到所述的二烷基咪唑二氰胺盐反应液。本专利技术的另一个目的是提供一种上述制备方法制得的二烷基咪唑二氰胺盐，所述的二烷基咪唑二氰胺盐的结构通式为其中R1表示碳原子数为1～4的烷基。本专利技术的第三个目的是提供一种所述的二烷基咪唑二氰铵盐在电解液中的应用。优选地，所述的电解液包括电解质盐和溶剂，所述的电解质盐为所述的二烷基咪唑二氰铵盐，所述的溶剂为选自乙二醇、环丁砜、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯中的任意一种或多种的组合。由于以上技术方案的实施，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：本专利技术以烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯和二氰胺金属盐为原料，通过两步反应合成目标产物。本专利技术的反应周期短，各步反应条件温和，后处理工艺简单，重复性和稳定性好，卤素含量低，不会对金属电极材料造成腐蚀，适用于电子器件中，适合推广应用。具体实施方式下面的实施例为用来说明本专利技术的几个具体实施方式，但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例一：1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐(1)、向压力釜中投入乙基咪唑800g、碳酸二甲酯1125g、甲醇1600g和水500g。设置加热温度130℃，反应压力在0.8～0.9MPA之间，反应时间为24小时，得到1-乙基-3-甲基咪唑碳酸氢盐水溶液(测得1-乙基-3-甲基咪唑阳离子含量44％)。(2)、二氰铵钠100g，加入250g去离子水，升温至60℃，待二氰铵钠全部溶解，向其中缓慢滴加1-乙基-3-甲基咪唑碳酸氢盐水溶液283.4g，滴加结束升温至90℃保温3小时。(3)、将反应液降至室温，抽滤得到湿滤渣(碳酸钠与碳酸氢钠)144g，滤液进行负压脱水。脱水完成后二次过滤，得到湿滤渣(碳酸钠与碳酸氢钠)40g，滤液即为1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐177.3g。液相色谱检测产品纯度99.5％，收率达到86％。离子色谱检测：氯离子含量＜10ppm。经ICP检测：Fe离子：0.8ppm、Pb离子：0.4ppm。电解液的配制，将上述1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐配制成质量分数为25％的丁内酯/乙二醇(丁内酯：乙二醇的质量比为9:1)体系电解液，测试其30℃电导率为27mS/cm。实施例二：1.3-二甲基咪唑二氰胺盐(1)、向压力釜中投入1-甲基咪唑684g、碳酸二甲酯1125g、甲醇1600g和水500g。设置加热温度130℃，反应压力在0.8～0.9MPA之间，反应时间为24小时，得到1.3-二甲基咪唑碳酸氢盐水溶液(测得1.3-二甲基咪唑阳离子含量41.15％)。(2)、二氰铵钠100g，加入250g去离子水，升温至60℃，待二氰铵钠全部溶解，向其中缓慢滴加1.3-二甲基咪唑碳酸氢盐水溶液264.8g，滴加结束升温至90℃保温3小时。(3)、将反应液降至室温，抽滤得到湿滤渣(碳酸钠与碳酸氢钠)152g，滤液进行负压脱水。脱水完成后二次过滤，得到湿滤渣(碳酸钠与碳酸氢钠)38.6g，滤液即为1.3-二甲基咪唑二氰胺盐143.8g。液相色谱检测产品纯度99.6％，收率达到88.2％。离子色谱检测：氯离子含量＜10ppm。经ICP检测：Fe离子：0.5ppm、Pb离子：0.6ppm。电解液的配制，将上述1.3-二甲基咪唑二氰胺盐配制成质量分数为25％含量的丁内酯/乙二醇(丁内酯：乙二醇的质量比为9:1)体系电解液，测试其30℃电导率为25.4mS/cm。实施例三：1-正丁基-3-甲基咪唑二氰铵盐(1)、向压力釜中投入1-正丁基咪唑1032.8g、碳酸二甲酯1125g、甲醇1600g和水500g。设置加热温度130℃，反应压力在0.8～0.9MPA之间，反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)、将烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯，在110～140℃，0.7～1.5MPa下反应20～24h，得到二烷基咪唑碳酸氢盐反应液；/n(2)、将步骤(1)得到的二烷基咪唑碳酸氢盐反应液与二氰胺金属盐在30～100℃下进行反应得到二烷基咪唑二氰胺盐反应液；/n(3)、将步骤(2)得到的二烷基咪唑二氰胺盐反应液过滤、负压脱水、再过滤，得到所述的二烷基咪唑二氰铵盐。/n

【技术特征摘要】
1.一种二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)、将烷基咪唑、甲醇、碳酸二甲酯，在110～140℃，0.7～1.5MPa下反应20～24h，得到二烷基咪唑碳酸氢盐反应液；
(2)、将步骤(1)得到的二烷基咪唑碳酸氢盐反应液与二氰胺金属盐在30～100℃下进行反应得到二烷基咪唑二氰胺盐反应液；
(3)、将步骤(2)得到的二烷基咪唑二氰胺盐反应液过滤、负压脱水、再过滤，得到所述的二烷基咪唑二氰铵盐。


2.根据权利要求1所述的二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的烷基咪唑为选自甲基咪唑、乙基咪唑、丙基咪唑、丁基咪唑中的任意一种或几种。


3.根据权利要求1所述的二烷基咪唑二氰胺盐的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的烷基咪唑、所述的甲醇、所述的碳酸二甲酯的投料摩尔比为1：5～6：1～1.5。


4.根据权利要求1所述的二烷基咪唑二氰胺盐的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述反应在水的存在进行，所述的水的投料质量为所述的碳酸二甲酯投料质量的30％～60％。


5.根据权利要求1所述的二烷基咪唑二氰铵盐的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，蒋达伟，王冰桐，顾新红，卢建龙，任齐都，施苏萍，
申请(专利权)人：江苏国泰超威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32