文献综述：
离子液体在高分子材料中的应用
黄飞隆
摘要：
与传统的高分子材料有机增塑剂相比，离子液体具有难挥发、毒性小、增塑效果好等优点。本文综述了国内外离子液体作为增塑剂在高分子材料中的应用，并对今后发展趋势做了预测。
关键词：离子液体 高分子材料 增塑 功能化 正文
随着“绿色化学”这一概念的提出，它要求我们化学工作者在科研及生产过程中要做到反应原料的绿色化、反应溶剂的绿色化、催化剂的绿色化、反应中间过程的绿色化以及产物的绿色化[1-2]。
离子液体便是在这绿色化学大的背景下发展起来的一类新型的反应介质及功能“软”材料[3-4]。离子液体是由特定阳离子和阴离子构成的在室温或近于室温下呈液态的物质[5],在这种液体中不存在中性分子，100%全是阴、阳离子。另外其与经典熔盐的最大区别在于其可以在温度较低的情况下稳定存在，其主要是通过改变阴、阳离子的结构，使得在室温温度下，阴、阳离子不仅可以在晶格上做振动，同时又可以做平动或转动，这样就会破坏有序的晶格结构，从而实现静电引力及晶格能的大大降低，使得这类离子化合物在室温下可以实现液体状态
[6-7]
。
目前，在我们所已知的离子液体中，其阳离子(见图1)主要有[8]：烷基季铵
阳离子[NRxH4-x]+、烷基季磷阳离子[PRxH4-x]+、N-烷基吡啶阳离子[RPy]+和烷基取代的咪唑阳离子[R1R2im]+或[R1R2R3im]+。其阴离子主要有[9]：有机阴离子（如：AlCl4-、PF6-、BF4-、CF3COO-、C4F9SO3-、（CF3SO2）2N-等）及无机阴离子（如：Cl-、Br-、NO3-等）。
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阳离子：
R1R4NR3R2
R1R4PR3R2NRR1NNR2图1 常见离子液体阳离子
离子液体具有许多优良的特性，主要有[10-15]： ⑴ 室温下大多以液态形式存在且液态温度范围较宽。 ⑵ 其蒸汽压极低且挥发性较小，不易燃易爆也不易氧化。 ⑶ 溶解能力强。
⑷ 电化学稳定电位窗口较宽且具有较高的电导率。 ⑸ 其阴阳离子结构具有可调整性。
离子液体的最大特点在于其阴、阳离子结构的可设计性，常被称为“设计者溶剂”[13]；这种将功能官能团连接到离子液体的阴、阳离子上，从而满足专一性的要求，实现离子液体的功能化，即称之为功能化离子液体。与普通离子液体相比，这类离子液体在极性、黏度、熔点等方面更具自己的优势，更加符合实际需求，更具应用研究价值[17]。
当前，关于离子液体在高分子材料中的应用并不是很多，主要有以下一些。 张普玉[18]等合成了离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 ([bmim]PF6) ,并对其进行了表征。用TG、DSC和偏光显微镜等手段研究了[bmim]PF6对聚乳酸的增塑作用,并比较了它与聚乙二醇300(PEG300)的增塑效果。热重分析结果表明, PEG300作增塑剂时,由于其热降解温度较低,聚乳酸热稳定性变差;离子液体[bmim]PF6 作增塑剂时,由于其热失重温度高于聚乳酸热降解温度,用其增塑的聚乳酸热稳定性变好。当[bmim]PF6 的质量分数从2%增加到10%时,聚乳酸材料的玻璃化转变温度(Tg)随之降低,当加入质量分数为10%的[bmim]PF6时,聚乳酸材料的Tg降至40℃。偏光显微镜观察看出,加入[bmim]PF6后聚乳酸分子链段的活动能力增强,促进了聚乳酸的结晶,且随其用量增加,结晶度增加。
娄帅[19]等采用溶液共混法将离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 ([bmim]PF6)用作聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 的增塑剂, 用DSC和TG等方法测定了增塑前后聚合物的玻璃化转变温度和热稳定性，并对离子液体的增塑机理进
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行了初步的探讨。结果表明, 离子液体[bmim] PF6 能够显著地降低PMMA的玻璃化温度, 提高PMMA的热稳定性能, 使得该聚合物具有了更宽的使用温度范围。
Mark P. Scott[20]等合成了咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 ([bmim]PF6)、1-己基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐 ([hmim]PF6)，作为增塑剂添加到聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）中，并与传统邻苯二甲酸酯增塑剂（DOP）对比，探讨了玻璃态转化温度Tg、塑化模量、热稳定性等。结果表明，与传统的增塑剂DOP相比，咪唑类离子液体能将聚合物的玻璃态转化Tg控制在一个很宽的范围内，在高温下能减少挥发，并且塑化模量与传统的DOP相近，热稳定性更好。
Mustafizur Rahman[21]等研究了季铵盐类、咪唑类、季磷盐类离子液体在聚氯乙烯（PVC）中的增塑作用，与传统的增塑剂相比较，这些离子液体能更好的降低聚氯乙烯（PVC）的玻璃态转化温度，具有良好的热稳定性，以及很好的浸出和迁移抵抗性。
Ana M.A. Dias[22]等将季磷盐类离子液体作为增塑剂加入到聚氯乙烯PVC中，研究了其生物细胞毒性，结果表明添加了三己基十四烷基磷双腈亚胺盐（[P6,6,6,14][dca]）、三己基十四烷基磷双三氟甲基磺酸亚胺盐（[P6,6,6,14][Tf2N]）、四丁基磷溴盐（[P4,4,4,4][Br]）、四丁基磷氯盐（[P4,4,4,4][Cl]）的PVC对Caco-2细胞都没有毒性，尽管纯[P6,6,6,14][dca]降低了HepG2细胞的生存能力，此外添加有[P4,4,4,4][Br]和[P4,4,4,4][Cl]的PVC材料有溶血性。 而[P6,6,6,14][Tf2N]在血液相容性、浸出和渗透方面具有良好的应用前景。
Lin Guo[23]等制备了一种新的用于转移六价铬的聚合物膜，这种膜中加入烷基甲基咪唑六氟磷酸盐（[Cnmim][PF6]）或者烷基甲基咪唑四氟硼酸盐（[Cnmim][PF6]）作为增塑剂，结果表明，离子液体的加入增大了膜的粗糙度进而增大了膜用于六价铬转移的有效接触面积与接触角，与未加入IL的膜相比，渗透系数增大 4倍， 其中以1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[C8mim][BF4]）的增塑效果最好。
Abdulkader Sankri[24]等研究了1-丁基-3-甲基咪唑氯盐[bmim]Cl最热塑性淀粉的增塑作用，结果表明，添加离子液体的聚合物除了具有一些吸水性之外，
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[bmim]Cl是一种比甘油更好的增塑剂，由于离子液体的存在导致了淀粉分子链之间的氢键数量的剧减，使得热塑性淀粉具有更好的拉伸性能，较低的杨氏模量。
目前用于高分子材料增塑的离子液体大部分为结构简单、未功能化的离子液体，因此研究功能化的离子液体对高分子材料的增塑作用和机理是今后研究的趋势，可以预见特定功能化的离子液体对高分子材料具有更好的增塑作用。
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