[发明专利]一种含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体及其制备方法与应用。所述的含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体的制备方法，包括如下步骤：(1)1‑烷基‑3‑甲基咪唑氢氧化物溶液的制备；(2)向1‑烷基‑3‑甲基咪唑氢氧化物溶液中加入脂肪酸溶液，加热搅拌，待pH＝8时，去除溶剂，纯化，即得。本发明制得的含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体具有较强的疏水性，克服了传统离子液体吸水性强的缺点。另外，这种烷基咪唑阳离子和脂肪酸阴离子可以形成交织层状结构，有利于晶体的紧密堆叠，进而使含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体具有高熔点、高相变潜热和低过冷度的特点。

技术领域

本发明属于相变储能与热管理技术领域，具体涉及一种含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体及其制备方法与应用。

背景技术

热能储存是提高可用热源节能效率的最有前景的方法之一。相变材料(PCMs)是用于热能储存的材料，其在相变循环中伴随着潜热的储存和释放，并且在相变过程中温度保持基本不变。PCMs可以应用于各个领域，包括建筑材料、太阳能存储、电子系统的热管理、食品存储、智能纺织品等。在各种储热技术中，PCMs的使用具有很大的优势，因为它具有高储热密度、小体积变化及较小的温度变化。目前相变材料主要分为有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料。但有机相变材料具有易燃、易挥发等缺点，无机相变材料具有相分离、相偏析和污染环境等缺点。

离子液体是一种由有机阳离子和有机或无机阴离子组成的特殊的盐类，由于大多离子液体的熔点较低，在室温或接近室温下呈液态。作为一种新型材料，其相比于传统的相变材料，具有诸多优点：极低的粘度、具有溶解性好、低蒸汽压、热稳定性好、不易燃、离子电导率高、电化学稳定性好等显著优点。另外离子液体具有可设计性强的优点，可以通过改变阴阳离子的种类，获得具有不同熔点、相变焓和不同功能性的离子液体，可适用于不同环境的对相变材料的要求。

离子液体作为相变储能材料的应用还处于初级阶段，原因有二：首先，离子液体与传统相变材料相比，其相变焓较低，储热能力不高；其次，很多离子液体具有很强的吸水性和过冷度，这导致其重复使用性差，不适合普遍的应用场景。

通常情况下，想要改变相变材料的熔点或者得到一种特定熔点的相变材料需要在相变材料中添加特殊材料或者将两种或两种以上相变材料共混形成共晶相变材料，这两种方法会降低相变材料的储热能力，甚至会出现分相的情况，大大降低其性能。目前尚未见含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体作为熔点可控相变储能材料的相关报道。

发明内容

为解决现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述制备方法制备得到的含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体。

本发明再一目的在于提供上述含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体的制备方法，包括如下步骤：

(1)1-烷基-3-甲基咪唑氢氧化物溶液：将1-甲基咪唑与溴代烷烃混匀后微波间歇加热，纯化，干燥得到1-烷基-3-甲基咪唑化溴离子液体；将1-烷基-3-甲基咪唑化溴离子液体溶于有机溶剂中，得到混合液；将混合液用层析柱过滤，收集滤液，得到1-烷基-3-甲基咪唑氢氧化物溶液；

(2)向步骤(1)制备得到的1-烷基-3-甲基咪唑氢氧化物溶液中加入脂肪酸溶液，加热搅拌，待pH＝8时，去除溶剂，纯化，即得含有脂肪酸基的烷基咪唑类离子液体。

步骤(1)中，所述的溴代烷烃优选为溴代甲烷、溴代乙烷、溴代丙烷、溴代丁烷、溴代戊烷、溴代己烷、溴代辛烷、溴代癸烷、溴代十二烷、溴代十四烷、溴代辛烷和溴代十六烷中的至少一种；更优选为溴代癸烷、溴代十二烷、溴代十四烷、溴代辛烷和溴代十六烷中的至少一种。