一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，所述含脲基的离子液体的阳离子为咪唑鎓且含有脲基，阴离子为卤素阴离子；所述弹性体包括聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体和聚酯弹性体。本发明专利技术通过将不同比例的含脲基离子液体掺入多种弹性体中来调控弹性，原理为：离子液体的功能基团脲基含有多个可形成氢键的位点，多种弹性体的特征基团同样有多个可形成氢键的位点，故两者之间可形成多重氢键，而氢键耦合作用会增强分子间作用力，从而增强弹性体的刚性，降低弹性，因此可以根据离子液体的添加量来自由调控多种弹性体的弹性，以适应材料的使用需求。以适应材料的使用需求。以适应材料的使用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用


[0001]本专利技术属于高分子改性
，具体涉及一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用。

技术介绍

[0002]聚氨酯弹性体是一种多功能多用途的新兴有机高分子材料，被誉为第五大塑料，通常由低聚物多元醇、多异氰酸酯和扩链剂/交联剂反应制得，属于嵌段聚合物，由“软段”和“硬段”构成，其中硬段(来源于异氰酸酯和扩链剂)分散在软段相区(来源于低聚物多元醇)中起到物理交联点的作用。因此，相较其他合成橡胶，聚氨酯弹性体具有更优异的强度和耐磨性，硬度高时仍可保持高伸长率，其应用十分广泛，涵盖冷链、交通、建筑、家居、服装鞋革、机械配件、食品、包装印刷、体育器材、国防军事等领域。
[0003]聚酰胺弹性体由高熔点结晶性硬段(聚酰胺)和非结晶性软段(聚酯或聚醚)组成，硬链段可选用聚己内酰胺6、聚酰胺66、聚十二内酰胺、芳香族聚酰胺等，软链段可选用聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、双端羟基脂肪族聚酯等，其性能取决于硬段类型及两种嵌段的长度。聚酰胺弹性体具有优异的韧性、耐化学性、耐磨性及消音性等优异的性能，所以应用领域广泛，如汽车部件、运动用品、医疗用品、家庭用品、机械工具、玩具、电子、电气工业等制品。
[0004]聚酯弹性体又称聚酯橡胶，是一类含有聚对苯二甲酸丁二醇酯聚酯硬段和脂肪族聚酯或聚醚软段的线型嵌段共聚物，其兼具橡胶优良的弹性和热塑性塑料的易加工性，软硬度可调，设计自由，是热塑性弹性体中倍受关注的新品种。聚酯弹性体与橡胶相比，具有更好的加工性能和更长的使用寿命；与工程塑料相比同样具有强度高的特点，同时柔韧性和动态力学性能更好。聚酯弹性体具有突出的机械强度、优良的回弹性和宽广的使用温度等综合性能，在汽车制件、液压软管、电缆电线、电子电器、工业制品、文体用品、生物材料等领域得到了广泛的应用，其中在汽车工业中的应用最广，占70％以上。
[0005]离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐(<100℃)。从上世纪90年代中期开始，离子液体逐渐引起了化学与材料科学界的关注，在短短的十多年间，离子液体的应用领域已从有机合成、无机合成、催化等扩展到材料科学、环境科学和分析测试等领域。它一般由有机阳离子和无机或有机阴离子构成，常见的阳离子有季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子和吡咯盐离子等，阴离子有卤素离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子等。从理论上讲离子液体可能有1万亿种，目前研究的离子液体中，阳离子主要以咪唑阳离子为主，阴离子主要以卤素离子和其它无机酸离子(如四氟硼酸根等)为主。离子液体具有导电性、难挥发、不燃烧、电化学稳定、电位窗口宽等优点，在有机合成、分离提纯和电化学的领域获得广泛使用。
[0006]离子液体的生命力在于其本身的“可设计性”。离子液体的诸多性质，如熔点、粘度、密度以及溶解能力都可通过改变离子液体的结构而得到调整。因此可将特定的有机官能团引入离子液体的阳离子或阴离子上，根据不同的反应需要设计合成出具有独特结构的
“
功能化”离子液体，例如，在阳离子上引入烯基、羧基、酸基、氰基等官能团。脲基具有多个氢键位点，是独特的官能团，利用离子液体的可设计性，将其引入，可以开发出离子液体的新性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用。脲基具有多个氢键位点，是独特的官能团，利用离子液体的可设计性，将其引入；当弹性体含有氨基甲酸酯、酰胺或酯基，这些基团同样含有多个氢键位点，可以利用这些基团多氢键位点的优势，与脲基形成多重氢键来改性弹性体，通过氢键耦合作用增强分子间作用力，降低弹性，增强模量，从而自由调控多种弹性体的软硬程度，显著改变其弹性，以适应材料的使用需求。
[0008]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0009]一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，所述含脲基的离子液体的阳离子为咪唑鎓且含有脲基，阴离子为卤素阴离子。
[0010]进一步地，所述含脲基的离子液体具有如式(I)所示结构：
[0011][0012]式(I)中，阳离子为咪唑鎓且含有脲基，其中n、m为整数，且1≤n≤4，0≤m≤8；阴离子X
‑
选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
。
[0013]进一步地，所述弹性体包括聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体和聚酯弹性体。
[0014]进一步地，所述含脲基的离子液体通过如下方法制备：
[0015]含端氨基的咪唑类化合物分散于溶剂中得到溶液A；
[0016]单异氰酸酯类化合物分散于溶剂中得到溶液B；
[0017]在10～40℃、氮气或惰性气体气氛条件下将溶液B恒速缓慢滴加到溶液A中，滴加完毕后密封反应4～24h得到含脲基的咪唑化合物混合液；
[0018]在0～10℃、氮气或惰性气体气氛条件下，向生成的含脲基的咪唑化合物混合液中加入一卤代烷，密闭反应24～48h得到所述含脲基的离子液体。
[0019]进一步地，所述溶剂为乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺和N,N
‑
二甲基亚砜中的至少一种；
[0020]所述含端氨基的咪唑类化合物与所述单异氰酸酯类化合物的摩尔比为(0.1～0.3):(0.15～1.5)；
[0021]所述滴加时间为0.5～2h；
[0022]所述含端氨基的咪唑类化合物与所述一卤代烷的摩尔比为(0.1～0.3):(0.2～0.6)。
[0023]进一步地，本专利技术通过如下步骤对所述弹性体弹性进行调控：
[0024]步骤1：将含脲基的离子液体加入到弹性体的预聚物中，搅拌得到混合溶液；
[0025]或
[0026]将弹性体溶解于溶剂中，再加入含脲基的离子液体，搅拌得到混合溶液；
[0027]步骤2：将步骤S1所得混合溶液进行超声处理；
[0028]步骤3：将步骤S2超声处理后的混合溶液倒入模具中，然后鼓风加热。
[0029]进一步地，所述含脲基的离子液体的加入量根据需要而调整比例，包括但不限于加入所述弹性体的0.1～5wt％。离子液体加入量可根据需要进行自由调控，随着离子液体加入量的改变，弹性体的模量和断裂伸长率随之发生变化。
[0030]进一步地，所述搅拌的转速为50～200rpm，时间为24～48h。
[0031]进一步地，所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、丁酮、环己酮、丙酮、乙酸乙酯、甲苯、甲醇、乙二醇、六氟异丙醇、间甲酚、苯酚中的至少一种。
[0032]进一步地，所述超声处理的时间为1～4h，超声处理是为保证混合均匀。
[0033]进一步地，所述鼓风加热的温度为60～120℃，时间为24～72h，以去除溶剂。
[0034]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：
[0035]本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，其特征在于，所述含脲基的离子液体的阳离子为含脲基的咪唑鎓，阴离子为卤素阴离子。2.根据权利要求1所述含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，其特征在于，所述含脲基的离子液体具有如式(I)所示结构：式(I)中，阳离子为含脲基的咪唑鎓，其中n、m为整数，且1≤n≤4，0≤m≤8；阴离子X
‑
选自Cl
‑
、Br
‑
、I
‑
；所述弹性体包括聚氨酯弹性体、聚酰胺弹性体和聚酯弹性体。3.根据权利要求2所述含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，其特征在于，所述含脲基的离子液体通过如下方法制备：含端氨基的咪唑类化合物分散于溶剂中得到溶液A；单异氰酸酯类化合物分散于溶剂中得到溶液B；在10～40℃、氮气或惰性气体气氛条件下将溶液B恒速缓慢滴加到溶液A中，滴加完毕后密封反应4～24h得到含脲基的咪唑化合物混合液；在0～10℃、氮气或惰性气体气氛条件下，向生成的含脲基的咪唑化合物混合液中加入一卤代烷，密闭反应24～48h得到所述含脲基的离子液体。4.根据权利要求3所述含脲基的离子液体在调控弹性体弹性中的应用，其特征在于，所述溶剂为乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、N,N
‑
二甲基甲酰胺和N,N
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二甲基亚砜中的至少一种；所述含端氨基的咪唑类化合物与所述单异氰酸酯类化合物的摩尔比为(0.1～0.3...

【专利技术属性】
技术研发人员：严玉蓉，许斯佳，伍绍吉，王子超，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：