一种离子液体类微乳液体系的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种无表面活性剂的离子液体类微乳液体系及其聚集体。
【背景技术】
[0002]微乳液是指由互不相溶的两种液体在表面活性剂(有时也需要助表面活性剂)的作用下所形成的澄清、热力学稳定的各向同性体系。微乳液的形成，主要是依靠表面活性剂的稳定作用使得这两种互不相溶的液体得以分散。微乳液体系在化学反应、分离科学和药物载体等领域有着广泛的应用(参考文献1:C.Solans，H.Kunieda， Industrial Applicat1n of Microemuls1ns,Surfactant ScienceSeries, Dekker, New York, 1997.参考文献 2: J.Eastoe，S.Gold, S.Rogers, P.Wyatt, D.C.Steytler，A.Gurgel，R.K.Heenan，X.Fan, E.J.Beckman, R.M.Enick，DesignedC02-Philes Stabilize Water-1n-CarbonD1xide Microemuls1ns.[J].Angew.Chem.1nt.Ed.2006，45，3675-3677.)。在实际应用的过程中，有时只在某些特定阶段中需要用到表面活性剂，而之后的过程中难以将表面活性剂与其它组分进行分离，如何得到稳定性可调控的微乳液体系一直困扰着研究者。
[0003]近年来，以离子液体取代传统微乳液体系中的某一组分，构建新型的离子液体微乳液体系的相关研究引起了我们(参考文献3:Y.A.Gao, J.Zhang, Η.Y.Xu，X.Υ.Zhao,L.Q.Zheng,X.ff.Li, L.Yu, StructuralStudies of1-Butyl-3-methylimidazoliumTetrafluoroborate/TX-100/P-xylene 1nic Liquid Microemuls1ns.[J].Chem.Phys.Chem.，2006，7，1554-1561.参考文献[4:Y.A.Gao，A.Voigt，L.Hilfert，Κ.Sundmacher，Nanodroplet Cluster Format1n in 1nic Liquid Microemuls1ns.[J].Chem.Phys.Chem.，2008，9，1603-1609.参考文献 5:Υ.A.Gao, Ν.Li, L.Q.Zheng, X.Y.Zhao, S.H.Zhang, B.X.Han, ff.G.Hou, G.Z.山东大学硕士学位论文 33 Li, A cyclicvoltammetric technique for the detect1n of micro-reg1ns of bmimPF6/Tween-20/H20 microemuls1ns and their performancecharacterizat1n by UV-Visspectroscopy.[J].Green Chem.，2006，8，43-49.参考文献 6:Υ.A.Gao, Ν.Li, L.Hilfert, S.H.Zhang, L.Q.Zheng, L.Yu, Temperature-1nduced Microstructural Changesin 1nic Liquid-Based Microemuls1ns.[J].Langmuir，2009，25，1360-1365.)和其他科研工作者的兴趣(参考文献7:R.Pramanik, S.Sarkar，C.Ghatak，V.G.Rao，N.Sarkar，1nic Liquid Containing Microemuls1ns:Probe by Conductance, DynamicLight Scattering，Diffus1n-Ordered Spectroscopy NMR Measurements, and Studyof Solvent Relaxat1n Dynamics.[J].J.Phys.Chem.B, 2011, 115, 2322-2330.参考文献 8:R.Atkin, G.G.ffarr, Phase Behav1r and Microstructure of Microemuls1nswith a Room-Temperature 1nic Liquid as the Polar Phase.[J].J.Phys.Chem.B，2007，111，9309-9316.参考文献 9: J.Η.Porada, Μ.Mansueto，S.Laschat, C.Stubenrauch,Microemuls1ns with novel hydrophobic 1nic liquids.[J].Soft Matter, 2011, 7, 6805-6810.参考文献 10:A.Chandran, K.Prakash, S.Senapati,Self-Assembled Inverted Micelles Stabilize 1nic Liquid Domainsin Supercritical C02.[J].J.Am.Chem.Soc., 2010, 132, 12511-12516.参考文献 11:Y.ff.Lian, K.S.Zhao, Study of micelles and microemuls1ns formed in a hydrophobic1nic liquid by a dielectric spectroscopy method.1.1nteract1n and percolat1n.[J].Soft Matter, 2011，7，8828-8837.)。与普通离子液体的溶解性能不同，低临界溶液温度(Lower Critical Solut1n Temperature,LCST)温敏性离子液体在与水混合后,会出现LCST相转变，即低温时，可与水混溶，当温度升高到LCST相转变的温度后，它会难溶于水而发生相分离。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于构筑一种无表面活性剂，仅由LCST型离子液体和水两种组分组成的新型离子液体类微乳液体系。这个体系的形成不需使用表面活性剂，也不需使用任何易挥发的有机物，具有相当大的经济效益和环境效益。据我们所知，这是迄今为止发现的具有微乳液特征的组成最简单的体系。
[0005]所述新型离子液体类微乳液体系由离子液体和水组成；按质量份数，离子液体占15%-65%。实验证实，离子液体的质量份数低于15%时体系中并不能形成聚集体。在[P4444] [CF3C00]浓度较低的情况下，与水混合形成的是一个真溶液体系。
[0006]所述离子液体选自四正丁基鱗三氟乙酸盐[P4444] [CF3C00]，四正丁基鱗三甲基苯磺酸盐[p4444] [TMBS]，四正丁基鱗二甲基苯磺酸盐[P4444] [DMBS]中的一种。
[0007]所述新型离子液体类微乳液体系可形成聚集体，当离子液体为四正丁基鱗三氟乙酸盐[P4444] [CF3C00]，且含量为40wt%时，283.15K-300.15K的温度范围内，可通过调节体系温度来控制聚集体的尺寸范围为10-90nm。
[0008]所述新型离子液体类微乳液体系可形成聚集体，当离子液体为四正丁基鱗三氟乙酸盐[p4444] [CF3C00]，在298.15K温度下，通过调节体系中离子液体质量百分比20%-50%，来控制聚集体的尺寸为5.3-31nm。
[0009]所述新型离子液体类微乳液体系可形成聚集体，可增溶非极性物质，从而自身尺寸发生改变。当离子液体为四正丁基鱗三氟乙酸盐[P4444] [CF3C00]，在298.15K-303.15K温度范围内，所增溶的非极性物质为甲苯，氯仿，其中甲苯的增溶量为大于0-3wt%，体系中聚集体的尺寸改变范围为ll_86nm。所述增溶量是指所增溶的非极性物质与离子液体类微乳液体系(是指离子液体和水)的质量比。
[0010]本发明具有如下优点:
[0011]1、与传统离子液体微乳液体系相比，本发明所述的离子液体类微乳液体系无表面活性剂参与，但是却具有微乳液特征，不需使用任何易挥发的有机物，具有相当大的经济效益和环境效益；这是迄今为止发现的具有微乳液特征的组成最简单的体系。
[0012]2、本发明所述离子液体类微乳液体系具有增溶非极性物质(如甲苯、氯仿)的能力，通过温度的调控，可实现甲苯等非极性物质在水相中的含量变化，进而在多相催化，药物缓释，等领域得到潜在的应用；并为新的萃取方法提供思路。
【附图说明】
[0013]图1不同[P4444] [CF3C00]含量时[P4444] [CF3C00]/H20 二元体系的相转变温度。
[0014]图2 不同温度时，[P4444] [CF3C00]在[P補][CF3C00]/H20 二元体系(40wt% [P4444][CF3C00])中形成的聚集体的粒径分布图:283.15K,:288.15K,:293.15K,:298.15K,:300.15K.。
[0015]图3不同[P4444] [CF3C00]含量时，[P4444] [CF3C00]/H20 二元体系中聚集体的平均粒径随温度的变化。
[0016]图4 添加不同量的甲苯时，[P4444] [CF3C00]/H20 二元体系(40wt% [P4444] [CF3C00])中聚集体的平均粒径随温度的变化。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
[0018]四正丁基鱗三氟乙酸盐[P4444] [CF3C00]离子液体的制备:
[0019]将1.lmol的三氟醋酸(CF3C00H)水溶液用滴液漏斗逐滴加入到1.0mol [P4444] [OH]水溶液中，室温搅拌4h。反应液用二氯甲烷4次萃取，合并二氯甲烷层。减压蒸馏除去溶剂，70°C真空干燥24h，最终得到透明粘稠状液体即为产物。经核磁谱图得到的信息以及元素分析结果NMR( δ /ppm):2.19-2.25 (dd, 8H PCH2)，1.3