一種咪唑型離子液體，所述離子液體陽離子組成為：[ATMIM]3+，陰離子為[p?TSA]?、[CH3COO]?、[HSO4]?、[?H2PO4]?、[CF3SO3]?、[CH3SO3]?的任一種或兩種以上的混合物；相對于現有技術，本發明專利技術提供的咪唑型離子液體，陽離子具有3個正電荷，陰離子為3個離子基團，所以其較常規離子液體具有更強的酸性，采用其催化降解聚甲醛具有以下優點：咪唑型離子液體基本無蒸汽壓，無揮發性污染，大大減少溶劑揮發損失，降低環境污染；降解聚甲醛反應條件溫和，降解時間短且降解率高，分解徹底；可節省酸性催化劑用量，減小設備腐蝕性；催化過后易于回收使用，反應后可循環利用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于離子液體
，具體涉及一種咪唑型離子液體及其在降解聚甲醛中的應用。
技術介紹
聚甲醛是一種熱塑性樹脂，也是重要的工程塑料，在熱塑性樹脂中是最堅韌的，其抗熱強度、彎曲強度、耐疲勞性強度均高，耐磨性和電性能優良。聚甲醛已經廣泛應用于電子電氣、機械、儀表、日用輕工、汽車、建材、農業等領域。在很多新領域的應用，如醫療技術、運動器械等方面，聚甲醛也表現出較好的增長態勢。但是在使用過程中，會出現龜裂、變形、粉化等自然老化現象，導致產生大量的廢棄聚甲醛，常規的聚甲醛降解除緩慢的自然風化外，采用強酸為催化劑，強酸的使用對環境造成污染，使用過程中不可避免的揮發對人體和設備也將造成傷害，并且生成的廢渣難于處理。離子液體是一種在室溫或近室溫下以液體形式存在的鹽，它具有許多獨特的性質，如結構可設計、液程范圍寬、接近于零的蒸汽壓、不可燃、具有高的熱穩定性和化學穩定性，易于循環利用等。離子液體目前在分離過程、催化、有機合成、電化學等方面研究已取得許多進展，并被認為是一種綠色合成和清潔生產中具有廣闊應用前景的新型環境友好的綠色介質。其在廢塑料回收利用方面也存在巨大潛力，離子液體可作為催化劑高效降解聚甲醛為相應的單體或化工原料，實現聚甲醛的循環利用。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于為解決現有技術的不足而提供一種咪唑型離子液體及其在降解聚甲醛中的應用。本專利技術的目的是以下述方式實現的：一種咪唑型離子液體，所述離子液體陽離子組成為：[ATMIM]3+，結構式如式（1）所示，陰離子為[p-TSA]-、[CH3COO]-、[HSO4]-、[H2PO4]-、[CF3SO3]-、[CH3SO3]-的任一種或兩種以上的混合物；式（1）。如上所述的咪唑型離子液體的制備方法，包括以下步驟：（1）[ATMIM]Cl3【1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三氯鹽】的制備：取1,2,3-三氯丙烯與N-甲基咪唑混合，兩者摩爾比為1:（3-6）；加入原料質量的0.1%-1.0%的的γ-氧化鋁和0.5‰-10‰的十八烷基三甲基氯化銨，密封，加熱至220-280℃攪拌反應24-72h，冷卻，純化，干燥，得到[ATMIM]Cl3；（2）離子液體的制備：取[ATMIM]Cl3加水溶解，接惰性氣體吹掃，加熱至室溫-80℃，加入含有目標陰離子的原料，[ATMIM]Cl3與目標陰離子的原料摩爾比為1:（3-4），攪拌吹氣反應，直至檢測到無HCl生成，停止反應，純化，得到離子液體。步驟（1）采用乙酸乙酯、氯仿、丙酮或四氯化碳萃取純化。步驟（2）中采用二氯甲烷萃取純化，取水相旋蒸，得到離子液體。如上所述的咪唑型離子液體在降解聚甲醛中的應用。如上所述的咪唑型離子液體降解聚甲醛的方法，包括以下步驟：取聚甲醛與離子液體混合，其質量比為：（2-200）:1，反應溫度為90-150℃，待檢測到無甲醛生成時，停止反應；收集甲醛，并回收離子液體。所降解聚甲醛的聚合度為1000-4000之間，數均分子量為30000-120000。所降解聚甲醛以顆粒形式與離子液體混合，顆粒大小為1.0mm×1.1mm×1.1mm。所述甲醛收集在-30℃以下進行。相對于現有技術，本專利技術提供的咪唑型離子液體，陽離子具有3個正電荷，陰離子為3個離子基團，所以其較常規離子液體具有更強的酸性，采用其催化降解聚甲醛具有以下優點：1.咪唑型離子液體基本無蒸汽壓，無揮發性污染，大大減少溶劑揮發損失，降低環境污染；2.降解聚甲醛反應條件溫和，降解時間短且降解率高，分解徹底；3.可節省酸性催化劑用量，減小設備腐蝕性；4.催化過后易于回收使用，反應后可循環利用。附圖說明圖1是離子液體合成裝置；圖2是聚甲醛分解及收集裝置。具體實施方式實施例1一種咪唑型離子液體，其陽離子組成為：[ATMIM]3+（1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯），結構式如式（1）所示，陰離子為[p-TSA]-、[CH3COO]-、[HSO4]-、[H2PO4]-、[CF3SO3]-、[CH3SO3]-的任一種或兩種以上的混合物；式（1）。如上所述的咪唑型離子液體的制備方法，包括以下步驟：（1）[ATMIM]Cl3【1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三氯鹽】的制備：取1,2,3-三氯丙烯與N-甲基咪唑，加入水熱反應釜，兩者摩爾比為1:（3-6）；加入原料質量的0.1%-1.0%的的γ-氧化鋁和0.5‰-10‰的十八烷基三甲基氯化銨作催化劑，密封，加熱至220-280℃攪拌反應24-72h，冷卻，采用乙酸乙酯、氯仿、丙酮或四氯化碳萃取純化，干燥，得到[ATMIM]Cl3；（2）離子液體的制備：取[ATMIM]Cl3加水溶解，接惰性氣體吹掃，惰性氣體可為氮氣或氬氣等，加熱至室溫-80℃，加入含有目標陰離子的原料，其摩爾比為1:（3-4），繼續攪拌吹氣反應，直至檢測到無HCl生成，停止反應，采用二氯甲烷萃取純化，取水相80℃旋蒸，得到離子液體。本專利技術提供的咪唑型離子液體，陽離子具有3個正電荷，陰離子為3個離子基團，所以其較常規離子液體具有更強的酸性，可應用在催化降解聚甲醛上。其催化降解聚甲醛的方法，包括以下步驟：取聚甲醛與離子液體該降解裝置內混合，其質量比為：（2-200）:1，反應溫度為90-150℃，待檢測到無甲醛生成時，停止反應；收集甲醛，稱量甲醛重量，稱量反應物重量，計算降解率，可更換甲醛吸收裝置，在該降解裝置內再次加入聚甲醛，重復降解，以實現離子液體的循環使用。所降解聚甲醛的聚合度為1000-4000之間，數均分子量為30000-120000；所降解聚甲醛最好以顆粒形式與離子液體混合，顆粒大小為1.0mm×1.1mm×1.1mm。降解反應式如式（2）所示：式（2）其中，Ils（CAT）為離子液體催化劑。反應結束后，聚甲醛的降解率按公式計算：聚甲醛的降解率=（W0-W1）/W0×100%其中，W0表示加入的聚甲醛的初始質量，W1表示未降解的聚甲醛質量。本專利技術以超強酸離子液體為催化劑，可在溫和的條件下，實現快速高效、高轉化率的催化降解聚甲醛的過程。實施例2本實施例提供的離子液體為[ATMIM][HSO4]3（1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三硫酸氫鹽），陽離子為【1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯】3+，陰離子為[HSO4]-，其制備方法及催化聚甲醛的方法如下：1、[ATMIM]Cl3（1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三氯鹽）的制備取145.41g（1.00mol）的1,2,3-三氯丙烯，和396.45g（4.50mol）的N-甲基咪唑，加入水熱反應釜，加入3.00g的γ-氧化鋁和1.00g的十八烷基三甲基氯化銨，密封，加熱至280℃攪拌反應48小時，冷卻至室溫，每次使用400mL乙酸乙酯清洗抽濾三次，所得白色固體在真空干燥箱內使用五氧化二磷在80℃干燥36小時，最終得到白色固體產品254.8g，收率65.0%。2、[ATMIM][HSO4]3（1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三硫酸氫鹽）的制備取39.20g所制備的[ATMIM]Cl3加入三口瓶1，加入500mL水，攪拌使其溶解，接氬氣吹掃，加熱至30℃緩慢滴加30.0g濃硫酸（98.0%），滴加完畢繼續攪拌吹氣，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種咪唑型離子液體，其特征在于：所述離子液體陽離子組成為：[ATMIM]3+，結構式如式（1）所示，陰離子為[p?TSA]?、[CH3COO]?、[HSO4]?、[?H2PO4]?、[CF3SO3]?、[CH3SO3]?的任一種或兩種以上的混合物；?式（1）。
【技術特征摘要】
1.一種咪唑型離子液體，其特征在于：所述離子液體陽離子組成為：[ATMIM]3+，結構式如式（1）所示，陰離子為[p-TSA]-、[CH3COO]-、[HSO4]-、[H2PO4]-、[CF3SO3]-、[CH3SO3]-的任一種或兩種以上的混合物；式（1）。2.如權利要求1所述的咪唑型離子液體的制備方法，其特征在于包括以下步驟：（1）[ATMIM]Cl3【1,2,3-（3-N-甲基咪唑基）-1-丙烯三氯鹽】的制備：取1,2,3-三氯丙烯與N-甲基咪唑混合，兩者摩爾比為1:（3-6）；加入原料質量的0.1%-1.0%的的γ-氧化鋁和0.5‰-10‰的十八烷基三甲基氯化銨，密封，加熱至220-280℃攪拌反應24-72h，冷卻，純化，干燥，得到[ATMIM]Cl3；（2）離子液體的制備：取[ATMIM]Cl3加水溶解，接惰性氣體吹掃，加熱至室溫-80℃，加入含有目標陰離子的原料，[ATMIM]Cl3與目標陰離子的原料摩爾比為1:（3-4），攪拌吹氣反應，直至檢測到無HCl生成，停止反應，純化，得到離子...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李凱明，李偉，董志勇，鮑超，鄭勇，張君芳，
申請(專利權)人：林州市科能材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：河南;41
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