基于低临界溶解温度相行为实现离子液体凝胶的温敏响应及其可逆调节
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国家自然科学基金面上项目(22478259);四川省自然科学基金面上项目(2026NSFSC0083)


Thermoresponsive and Reversible Modulation of Ionic Liquid Gels via Lower Critical Solution Temperature Behavior
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    摘要:

    具有刺激响应性的聚合物在离子液体中能够智能响应温度变化。 文中将这种体系应用于凝胶、掺入不同种类金属盐研究了聚(甲基丙烯酸苯乙酯)(PPhEtMA)在 1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐(C2MIM[TFSI])和 1,3-二甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺(C1MIM[TFSI])混合离子液体的相转变行为,深入探究了凝胶内部 PPhEtMA 温敏响应相变过程。 结果表明,金属盐不同阴、阳离子掺杂可影响低临界溶解温度相行为(LCST)体系焓值,不同程度地提升 PPhEtMA 在离子液体中的相变温度,掺入 1 mol / L 的 NaOTF、1 mol / L 的 LiOTF 和 1 mol / L 的 Mg(OTF)2 凝胶,其相变温度分别为 67 ℃,83 ℃ 和 96 ℃;通过凝胶相变前后 FT-IR 谱图可知,凝胶温敏响应的关键在于升温导致PPhEtMA 中苯环与离子液体中咪唑基团的 π-cation 键断裂,Li+与聚合物 PPhEtMA 的 O??C 作用减弱,促使聚合物析出聚集,形成微相分离结构。

    Abstract:

    Stimuli-responsive polymers that can achieve intelligent temperature response in ionic liquids have already received widespread attention. In this paper, such a system was applied to gels, incorporating different metal salts to investigate the phase transition behavior of poly(phenethyl methacrylate) (PPhEtMA) in a mixed ionic liquid of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis ( trifluoromethanesulfonyl) imide ( C2MIM [ TFSI ]) and 1,3- dimethylimidazolium bis ( trifluoromethanesulfonyl ) imide ( C1MIM [ TFSI ]), and to deeply explore the thermoresponsive phase transition process of PPhEtMA inside the gel. The results show that doping with different metal salt anions and cations can affect the enthalpy of LCST system and increase the phase transition temperature of PPhEtMA in the ionic liquid to varying degrees; the phase transition temperatures of gels incorporating 1 mol / L NaOTF, 1 mol / L LiOTF, and 1 mol / L Mg ( OTF)2 are 67 ℃, 83 ℃, and 96 ℃, respectively. FT-IR measurements before and after the phase transition reveal that the key to the thermoresponsive behavior of the gel lies in the fact that heating causes the π-cation interactions between the phenyl rings of PPhEtMA and the imidazolium groups of the ionic liquid to break, and the interaction between Li+ and the O??C groups of PPhEtMA also weakens, thereby promoting the precipitation and aggregation of the polymer and the formation of a microphase-separated structure.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

杨淏然, 王彩虹.基于低临界溶解温度相行为实现离子液体凝胶的温敏响应及其可逆调节[J].高分子材料科学与工程,2026,42(5):157-165. Haoran Yang, Caihong Wang. Thermoresponsive and Reversible Modulation of Ionic Liquid Gels via Lower Critical Solution Temperature Behavior[J]. Polymer Materials Science & Engineering,2026,42(5):157-165.

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