聚離子液體的合成及功能材料體會范文

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在日常生活中，微生物無所不在，而化妝品的原料大多為水分、油脂、蠟類、多元醇和活性成分所組成，可提供微生物良好的養份來源，因此一旦化妝品受到污染后，微生物可能會大量的繁殖，而消費者使用了這些被微生物污染的化妝品后，容易造成紅腫等過敏現象。微生物除?會引起疾病，也會造成食品或其它產品的污染，不僅縮短了使用期限，也間接對人體造成傷害，對民生經濟與健康也造成影響與威脅。

1聚離子液體的特征

1.1離子液體的強極性溶劑特征離子液體的離子性表現為離子基團間的相互作用力為電荷問的庫侖作用力，而一般分子溶劑為分子問的范德華引力。因此離子液體具有幾乎不揮發的特征，這一方面可以減少對環境的污染而被視為綠色溶劑。同時在很寬的溫度范圍內處于液體狀態，離子液體作為溶劑時擴大了操作和控制的溫度范圍。另外，離子液體的可電離特征使得離子液體具有良好的導電性而在電化學領域有著重要應用。離子液體的可電離性使得離子液體作為溶劑具有強極性溶液的特征。水是典型的極性溶劑。表面活性劑在水溶液中能形成膠束等復雜的超分子自組裝結構。表面活性劑在強極性有機溶劑中形成膠束結構也有報道［2］。類似地，聚合物非離子表面活性劑Pluronic1.61、L64和F68在離子液體1－丁基－3甲基咪唑四氟硼酸鹽和1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸鹽中也能形成膠束結構。進一步研究表明，聚乙二醇脂肪醚類非離子表面活性劑(CiEj，其中i表示脂肪醇的碳鏈長度，j表示聚氧乙烯單元數)在離子液體1－丁基－3－甲基咪唑四氟硼酸鹽中形成膠束結構時，其臨界膠束濃度與脂肪鏈長度和聚乙二醇單元數之間的關系與該類非離子表面活性劑在水溶液中形成膠束結構具有類似的變化趨勢，即隨i的增加其CMC降低而隨j的增加其CMC升高。但表面活性劑在該離子液體中的CMC高于其對應的水溶液中的CMC值。這可歸因于離子液體對表面活性劑疏水碳鏈的溶劑化作用比相應的水分子要弱得多。

1.2離子液體的有機溶劑特征一方面，離子液體不但能替代傳統的水－有機溶劑－表面活性劑三元系統中的水形成新型的微乳液系統。另一方面，隨著陰、陽離子有機基團的增大，電荷密度的降低，電荷對稱性的降低，離子液體表現出有機溶劑的特征。離子液體具有非極性有機溶劑的特征，它能替代傳統的水－有機溶劑－表面活性劑三元系統中的有機溶劑形成另一種新型的微乳液。疏水性離子液體1－丁基－3－乙基－咪唑六氟磷酸鹽與水溶液組成互不相溶的兩相系統，在對應的離子液體－水－非離子表面活性劑三元相圖中存在明顯的兩相區。而非離子表面活性劑在水和離子液體中具有濁點分相現象，在溫度低于其對應的濁點時具有較大的互溶度。因此，在靠近表面活性劑的區域形成單相區。隨著表面活性劑和離子液體濃度的降低，單相區微乳液的類型由離子液體包水相(A)轉變為雙連續相(B)和水包離子液體相(C)。

2聚離子液體的合成

2.1一般聚離子聚硫酸乙烯(或稱聚乙烯硫酸，PVS)和順丁烯二酸與甲基丙烯酸的共聚物是代表性的具有輻射防護作用的聚離子。其結構式如下:聚硫酸乙烯:能加速胺照骨髓干細胞的恢復。注射0.25mg/鼠，其效果以恢復指數(TR)表示，即用藥物的受照射骨髓每103個生血細胞中CFU數與不用藥的受照射骨髓中CFU數的比率。一些合成聚離子具有升高外周血中造血干細胞或單核樣細胞的作用。然而，如丙烯酸、甲基丙烯酸等的高聚物是有機玻璃或硬塑料的原料，在體內難以代謝和排出。因而，用以作輻射防護藥研究的不多。近年來，從藥物設計的觀點出發，利用高分子化合物于醫藥領域，即所謂高分子擔持藥(drugincludingpolymers)的研究有較大的進展，在輻射防護藥方面，將有效的氨巰基類分子引入高分子或以交聯的形式形成共聚物，以期達到長效目的的研究有所報道。但大多未有深入的研究，這里主要介紹離子型共聚物的輻射防護效果［4］。

2.2聚離子液體的合成聚離住子液體(ionicliquids)是由帶正電的有機陽離子及帶負電的陰離子所組成的鹽類，并且在100℃以下呈現液態的有機熔鹽。其具有寬廣的電位、熔點范圍廣、低蒸氣壓、低毒性、不易揮發、高極性、熱穩定性佳，在一些反應中具有催化性，可回收再使用，即使在高溫真空系統中也不易損失，并且易于保存，可減少對環境造成的污染，因此有綠色溶劑(greensolvent)之稱，目前已廣泛應用于電化學、催化和分離萃取等各領域。用聚合物基質把治療性因子包裹起來不僅可以保護藥物的穩定，還可以持續釋放，尤其是小顆粒材料，如微球體和微膠囊有較好的應用前景，設計的小顆粒允許重復用藥，既可以經過注射也可以通過口服途徑給藥。微膠囊和微球體形式的聚合物運輸載體系統已經成為藥物科學的研究焦點。用生物可降解聚合物制備膠囊和微球體可以避免用藥后手術清除載體材料(如殼聚糖、藻酸鹽和黃酸鹽)、合成性生物可降解聚合物，如乳酸和羥基乙酸的共聚物、乳酸和酰胺的共聚物等聚合材料都到廣泛的研究。此外，不同陰、陽離子的組合，亦會對離子液體的物、化性質產生明顯的不同;主要是陽離子的對稱性愈低，會影響晶體的堆棧性，使熔點降低，而分子間的氫鍵會使熔點提高;陰離子會影響離子液體的酸堿度，故可以改變不同的陰離子來調控離子液體的酸堿度。離子液體在酯化反應中扮演著催化劑與溶劑的角色，因而可以減少使用大量的有機溶劑。離子液體可具有路易斯酸或布忍斯特酸的特性，因此有液體酸催化劑的高密度反應活性。然而離子液體在反應中是均相，但在反應結束后會與產物分離，因而可以很容易將產物分離出來，剩下的離子液體即可繼續重復使用［6］。聚離子液體是將一般離子液體加以聚合起來，其具有陽離子或陰離子重復單位的聚合鏈及獨特性的大分子結構。聚離子液體不只有一般離子液體的優點，其加工性、耐久性與機械穩定性更是優于一般離子液體。聚咪唑離子液體具有容易制備、耐高溫、無污染及催化活性高等特點，因此聚離子液體是可以作為一種新型的催化劑，是可大量生產且對環境無污染的化工材料，并使用于酯化反應中有很好的應用前景。

3聚離子液體合成的功能材料應用

雙陽離子離子液體單體對于所使用的這五種菌都沒有抑制的能力，而雙陽離子聚離子液體對金黃色葡萄球菌及白色念珠菌的抑制效果較佳，對大腸桿菌、枯草桿菌及綠膿桿菌是沒有抑制效果的，推測其原因可能與聚合物的電荷密度較單體高，有助于與菌體的吸附作用，以利抗菌作用，而對于革蘭氏陽性菌與真菌的抑制效果較好，可能與革蘭氏陽性菌、真菌、革蘭氏陰性菌的細胞壁結構組成不同有關，革蘭氏陽性菌的細胞壁主要成分為肽聚醣和臺口酸組成，而真菌主要多為基丁質所組成，革蘭氏陰性菌則是由肽聚醣、脂蛋白、外膜與脂多醣類等物質所組成，相較下后者的細胞壁較復雜，而影響了抗菌的結果。當分子量越高時，穿透細胞壁會更困難，尤其是對于革蘭氏陰性菌。對于白色念珠菌的抑制結果推測原因當化合物末端陽離子為1－甲基吡咯烷結構時抑菌效果較末端陽離子為芳香環佳因共振使芳香環電荷分散降低抑菌效果，而末端陽離子為三乙基胺時因三乙基胺比環狀結構能較有力的進入細菌的細胞內使細胞膜內物質外漏造成細菌死亡，使抑菌效果較佳。烷基碳鏈的長短和改變陽離子的種類都會影響抗菌能力，碳鏈增加時，抗菌性能也隨著增加。改變不同陽離子時，電荷密度較集中的化合物對于抗菌能力有較好的效果。雙陽離子聚離子液體的制備容易，成本低，耐高溫，其熱裂解溫度最高可達到268℃，對熱的安定性高，未來能夠應用于須經高溫制造之容器與包材中，可減少添加在產品中的防腐劑成分，降低消費者使用產品后有過敏的現象發生。

4結論

在陰離子為HSO－4的聚離子液體催化劑有較好的催化效果，而陽離子碳鏈長度不同，催化能力并沒有明顯的變化;在催化劑回收再使用方面，經過五次的使用，雖然產率略有下降，不過也維持在70%以上。然而不管是直鏈型或是側鏈型的聚離子液體催化劑，都有不錯的催化效果。

作者：姜勝星 單位：湖北工程學院化學與材料科學學院