离子液体及其制备方法、表面修饰的二氧化硅及其应用技术

本申请涉及功能材料领域，提供了一种离子液体及其制备方法、表面修饰的二氧化硅及其应用。所述咪唑盐类离子液体，其特征在于，其结构通式如下式1所示：式1中，X

【技术实现步骤摘要】
离子液体及其制备方法、表面修饰的二氧化硅及其应用


[0001]本申请属于功能材料
，尤其涉及一种离子液体及其制备方法，以及一种表面修饰的二氧化硅及其应用。

技术介绍

[0002]二氧化硅球形粉体由于热膨胀系数低，同时具有高耐热、高耐湿等优点，被广泛用作填料填充到聚合物和有机树脂基体中，以降低复合材料的热膨胀系数。复合材料热膨胀系数的大小与二氧化硅填料的填充量有关，二氧化硅的填充量越高，复合材料的热膨胀系数越低。但随着二氧化硅填充量的增大，二氧化硅容易团聚，不能均一地分散于有机树脂之中，从而引起一系列的问题。
[0003]大量研究与实践表明，采用硅烷偶联剂对氧化硅进行表面改性能极大地提高二氧化硅的分散性。硅烷偶联剂改性二氧化硅提高分散性的一个重要原因在于，硅烷偶联剂与二氧化碳表面的羟基位点键合，在二氧化硅表面偶联了一层与有机树脂官能团类似的官能基团。基于相似相溶原理，二氧化硅就能够很好的分散于有机树脂基体之中。如在一些研究工作中，有研究工作者采用KH
‑
560硅烷偶联剂修饰二氧化硅，来改善二氧化硅与有机树脂基体材料的相溶性。这种方法得到的二氧化硅填料，修饰成分单一，重复性好，易于对修饰结果进行验证分析，且成本低。此外，还有研究工作者尝试将多种单官能团硅烷偶联剂修饰二氧化硅，如同时采用KH
‑
550氨基硅烷偶联剂与环氧硅烷偶联剂对二氧化硅纳米粒子进行表面修饰。相较于单独采用KH
‑
560硅烷偶联剂修饰二氧化硅，这种方法修饰二氧化硅，可以同时将两种或多种单官能团硅烷偶联剂接枝于氧化硅表面，增加接枝官能团种类。而且，将该方法得到的二氧化硅纳米粒子加入到酚醛有机树脂中后，可以提高有机树脂的耐热性能和机械性能。尽管如此，上述方法改性二氧化硅纳米粒子时，由于氧化硅表面改性位点羟基的数量有限，偶联接枝后表面的官能团数较少，表面接枝的官能团数仍然有限，修饰后的二氧化硅与有机树脂基体的相溶性不够，限制了氧化硅在有机树脂中的分散性；同时，由于二氧化硅纳米粒子表面的位阻效应，环氧基团的接枝密度并不高，总体修饰修饰效果并不理想。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种离子液体及其制备方法，以及一种表面修饰的二氧化硅及其应用，旨在解决现有的表面修饰的二氧化硅表面接枝官能团数量受限，接枝密度不高，导致二氧化硅表面修饰效果不好，影响二氧化硅与有机树脂之间的相容性的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]本申请第一方面提供一种咪唑盐类离子液体，其结构通式如下式1所示：
[0007][0008]式1中，X
‑
为离子液体阴离子，R1、R2各自独立地选自碳原子数为1～6的基团，R3选自含不饱和官能团的基团，R
41
、R
42
、R
43
各自独立地选自碳原子数为1～4的烷基。
[0009]本申请提供的咪唑盐类离子液体，具有两个含氮位点，一个含氮位点连接硅氧烷基，从而使得咪唑盐类离子液体可以通过硅氧烷基的水解接枝到二氧化硅表面，实现对对二氧化硅的表面修饰；另一个含氮位点连接含有不饱和官能团的基团，由此，通过咪唑盐类离子液体中的不饱和官能团丰富二氧化硅表面接枝官能团的类型，并提高二氧化硅表面的单一硅羟基位点官能团的接枝密度，从而提高二氧化硅与有机树脂之间的相容性。
[0010]在一种可能的实现方式中，所述碳原子数为1～6的基团包括
‑
CH2‑
、
‑
C2H4‑
、
‑
C3H6‑
、
‑
C4H8‑
、
‑
C5H
10
‑
、
‑
C6H
12
‑
、
‑
C2H2‑
、
‑
C3H4‑
、
‑
C4H6‑
、
‑
C5H8‑
、
‑
C6H
10
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
C2H2O
‑
、
‑
C3H4O
‑
、
‑
C4H6O
‑
、
‑
C5H8‑
O、
‑
C6H
10
O
‑
中的一种。这些基团具有合适的碳链长度，有利于硅氧烷基的水解接枝，且可以降低多支链的硅氧烷基对R3的空间位阻，提高不饱和官能团与有机树脂的接触概率，从而改善修饰有咪唑盐类离子液体的二氧化硅与有机树脂之间的相容性。其中，当咪唑盐类离子液体含有
‑
C2H2‑
、
‑
C3H4‑
、
‑
C4H6‑
、
‑
C5H8‑
、
‑
C6H
10
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
C2H2O
‑
、
‑
C3H4O
‑
、
‑
C4H6O
‑
、
‑
C5H8‑
O、
‑
C6H
10
O
‑
时，咪唑盐类离子液体接修饰二氧化硅后，还能提高二氧化硅表面的单一硅羟基位点官能团的接枝密度和丰富官能团类型，一定程度增加二氧化硅与有机树脂之间的相容性。当然，由于R1、R2中的不饱和官能团受到的空间位阻较大，对二氧化硅与有机树脂之间的相容性的改善作用不如R3对二氧化硅与有机树脂相容性的改善作用显著。
[0011]在一种可能的实现方式中，所述R1、所述R2各自独立地选自
‑
CH2‑
、
‑
C2H4‑
、
‑
C3H6‑
、
‑
C4H8‑
、
‑
C5H
10
‑
或
‑
C6H
12
‑
。R1、R2为上述基团时，形成的咪唑盐类离子液体易于制备，且空间位阻较小，有利于实现咪唑盐类离子液体与二氧化硅的接枝，并进一步促进不饱和基团与有机树脂的接触，进而使得经咪唑盐类离子液体修饰的二氧化硅与有机树脂之间的相容性提高。
[0012]在一种可能的实现方式中，所述不饱和官能团包括
‑
CH＝CH
‑
、
‑
C(O)
‑
、羧酸酯基、苯基、多硫烃基中的至少一种。咪唑盐类离子液体接枝在二氧化硅表面后，R3中的上述不饱和官能团能够改善二氧化硅与有机树脂之间的相容性，特别是当，R3中含有多个不饱和官能团时，二氧化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种咪唑盐类离子液体，其特征在于，其结构通式如下式1所示：式1中，X
‑
为离子液体阴离子，R1、R2各自独立地选自碳原子数为1～6的基团，R3选自含不饱和官能团的基团，R
41
、R
42
、R
43
各自独立地选自碳原子数为1～4的烷基。2.如权利要求1所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述碳原子数为1～6的基团包括
‑
CH2‑
、
‑
C2H4‑
、
‑
C3H6‑
、
‑
C4H8‑
、
‑
C5H
10
‑
、
‑
C6H
12
‑
、
‑
C2H2‑
、
‑
C3H4‑
、
‑
C4H6‑
、
‑
C5H8‑
、
‑
C6H
10
‑
、
‑
CO
‑
、
‑
C2H2O
‑
、
‑
C3H4O
‑
、
‑
C4H6O
‑
、
‑
C5H8‑
O、
‑
C6H
10
O
‑
中的一种。3.如权利要求2所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述R1、所述R2各自独立地选自
‑
CH2‑
、
‑
C2H4‑
、
‑
C3H6‑
、
‑
C4H8‑
、
‑
C5H
10
‑
或
‑
C6H
12
‑
。4.如权利要求1所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述不饱和官能团包括
‑
CH＝CH
‑
、
‑
C(O)
‑
、羧酸酯基、苯基、多硫烃基中的至少一种。5.如权利要求4所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述R3选自
‑
COCH2CH＝CH2、
‑
CH＝CHCH2CH2COCH＝CH2、
‑
C(COCH3)＝CHCH＝CHCH3、
‑
CH＝CHCH2CH2COOCH＝CH2或
‑
C6H5‑
COCH2CH＝CH2。6.如权利要求1所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述R
41
、所述R
42
、所述R
43
各自独立地选自甲基或乙基。7.如权利要求1所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述X
‑
选自双(五氟乙基磺酰基)亚氨基阴离子、卤素阴离子中的一种。8.如权利要求1至7任一项所述的咪唑盐类离子液体，其特征在于，所述咪唑盐类离子液体包括如下结构：
9.一种咪唑盐类离子液体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供如下式2所示的咪唑型离子液体(R
41
O)(R
42
O)(R
43
O)SiR1C3H3N2与有机物A
‑
R2‑
R3，其
中，A为卤素，R1、R2各自独立地选自碳原子数为1～6的基团，R3选自含不饱和官能团的基团，R
41
、R
42
、R
43
各自独立地选自碳原子数为1～4的烷基；在惰性气氛或真空条件下，将所述咪唑型离子液体(R
41
O)(R
42
...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐伟娜，刘成杰，曾志雄，杨永斌，王宁，朱朋莉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：