用于織物漂白的離子液體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離子液體，尤其涉及一種用于織物漂白的離子液體，同時(shí)，本發(fā)明 還涉及該離子液體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在染整行業(yè)，雙氧水用作漂白劑，處理過程容易控制，能使紡織品產(chǎn)生均勻而良好 的漂白效果。過氧漂白的效果和穩(wěn)定性好，不會(huì)使織物發(fā)黃，而且無毒、無嗅，對(duì)環(huán)境無污 染，且適用于各種纖維織物的漂白，是很有發(fā)展前途的漂白劑。通常雙氧水漂白需要高溫、 高pH值，且處理時(shí)間長(zhǎng)，以得到較高的纖維白度。但是，這樣劇烈的處理?xiàng)l件會(huì)損害纖維， 使纖維的強(qiáng)力下降。
[0003] 離子液體作為一種新興的綠色有機(jī)溶劑，是由陽離子和陰離子構(gòu)成的一類特殊物 質(zhì)，被認(rèn)為是在自然界中除了水以及有機(jī)溶劑以外的第三種液體。離子液體克服了傳統(tǒng)溶 劑毒性大、揮發(fā)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害等缺點(diǎn)，自20世紀(jì)末以來，其研宄受到了世界各 國(guó)的重視。目前，離子液體已在有機(jī)合成、電化學(xué)、能源、催化、材料等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。開發(fā) 研宄具有活化雙氧水漂白性能的離子液體，對(duì)于染整行業(yè)的發(fā)展具有積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種能夠顯著提高漂白效果、降低 損傷程度的用于織物漂白的離子液體。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的用于織物漂白的離子液體，其陽離子為 [CH2CH2CH2C00HR]+，陰離子為BF4_，其中R代表吡啶或N-甲基咪唑。
[0006] 本發(fā)明的離子液體是作為雙氧水的活化劑，與雙氧水結(jié)合共同用于織物的漂 白，為實(shí)現(xiàn)這一目的，要求離子液體的結(jié)構(gòu)易于與雙氧水結(jié)合，該離子液體的陽離子為 [CH2CH2CH2C00HR]+，R代表吡啶或N-甲基咪唑，吡啶或N-甲基咪唑這兩種芳香環(huán)結(jié)構(gòu)中含 有的大31鍵有利于與織物纖維中含有31鍵結(jié)構(gòu)的物質(zhì)形成較好的結(jié)合，對(duì)織物漂白起到 促進(jìn)結(jié)果；C4的支鏈結(jié)構(gòu)增加了支鏈長(zhǎng)度，在空間位阻上做出了貢獻(xiàn)，更大的空間有利于 雙氧水的結(jié)合效率，C4支鏈作為給電子基團(tuán)，降低芳環(huán)共軛效應(yīng)的影響，從而增加了離子 液體的穩(wěn)定性，降低離子液體熔點(diǎn)，同時(shí)為后續(xù)在側(cè)鏈另一端加入活性基團(tuán)-C00H時(shí)減少 對(duì)-C00H基團(tuán)的影響，提高-C00H的催化漂白活性，提高了陽離子的空間位阻，更易于結(jié)合 水溶液中的過氧化氫；該離子液體的陰離子bf4_具有正四面體結(jié)構(gòu)，增大了陰離子體積，降 低離子液體熔點(diǎn)，增加了雙氧水與離子液體的結(jié)合效率，在增加空間位阻的同時(shí)降低了離 子液體的熔點(diǎn)；在陰陽離子的共同作用下，得到水溶性的離子液體，該離子液體不僅易于與 雙氧水結(jié)合，而且結(jié)合后生成的過羥基自由基由于該離子液體結(jié)構(gòu)價(jià)電的偏移使得氧化活 性更強(qiáng)，從而顯著提高了漂白效果。由于該離子液體易于與雙氧水結(jié)合，降低了漂白織物操 作過程的溫度、PH，減少了過氧化氫在的含量，極大降低了對(duì)織物的損傷影響。此外，由于陰 陽離子的結(jié)構(gòu)特征，使得該離子液體在再生處理過程更穩(wěn)定，有效提高循環(huán)使用率，利于在 織物漂白過程的應(yīng)用。
[0007] 同時(shí)，本發(fā)明的用于織物漂白的離子液體的制備方法是將吡啶或N-甲基咪唑與 溴丁酸酯進(jìn)行加成反應(yīng)，得到中間體；將中間體與濃鹽酸水解反應(yīng)后，與四氟硼酸鈉置換反 應(yīng)，制得用于織物漂白的離子液體。
[0008] 反應(yīng)中采用溴丁酸酯作為原料以引入陽離子中的C4支鏈結(jié)構(gòu)，通過溴丁酸酯中 酯鍵這一惰性基團(tuán)做保護(hù)基，避免-C00H基團(tuán)與吡啶或N-甲基咪唑發(fā)生酸堿反應(yīng)；為去掉 酯基制備最終的-C00H基團(tuán)，選擇用濃鹽酸酸化，利于后續(xù)對(duì)HC1的去除和回收利用。
[0009] 作為對(duì)上述方式的限定，所述溴丁酸酯為溴丁酸乙酯。
[0010] 作為對(duì)上述方式的限定，該制備方法包括以下步驟： a、 中間體的制備：將吡啶或N-甲基咪唑與溴丁酸乙酯按摩爾物質(zhì)量比2攪拌反 應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、用二氯甲烷洗滌、再抽濾、干燥，得到中間體； b、 制備中間離子液體：將步驟a得到的中間體與濃鹽酸攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后去除水 及氯化氫，得到中間離子液體[CH2CH2CH2C00HR]Br; c、 制備目標(biāo)離子液體：將[CH2CH2CH2C00HR]Br與四氟硼酸鈉按摩爾物質(zhì)量比1:1~1. 2 在丙酮溶劑中攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后洗滌、干燥，得到離子液體[CH2CH2CH2C00HR]BF4。
[0011] 首先通過溴丁酸乙酯將C4支鏈結(jié)構(gòu)引入以吡啶或N-甲基咪唑?yàn)榛w的陽離子 中，然后通過酸化還原得到陽離子中的活性基團(tuán)-C00H，避免了直接以-C00H基團(tuán)與吡啶或 N-甲基咪唑會(huì)發(fā)生的酸堿反應(yīng)，從而制備純度較高的離子液體，最后通過與四氟硼酸鈉反 應(yīng)引入陰離子bf4、bf4-陰離子的離子液體均具有較低的熔點(diǎn)，有利于應(yīng)用、合成、運(yùn)輸?shù)入A 段，以及后期的回收循環(huán)利用。
[0012] 作為對(duì)上述制備方法的限定，所述步驟a攪拌反應(yīng)溫度為30-40°C，時(shí)間為l~2h。
[0013] 作為對(duì)上述制備方法的限定，所述步驟b攪拌反應(yīng)溫度為90-95°C，時(shí)間為l~2h。
[0014] 作為對(duì)上述制備方法的限定，所述步驟c攪拌反應(yīng)溫度為30-40°C，時(shí)間為 10~12h〇
[0015] 依據(jù)反應(yīng)產(chǎn)率曲線確定最適的反應(yīng)溫度與反應(yīng)時(shí)間。
[0016] 綜上所述，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，得到的離子液體穩(wěn)定性好，易于與雙氧水結(jié) 合，結(jié)合后應(yīng)用于織物的漂白能顯著提高漂白效果，降低對(duì)織物的損傷，而且使用后可通過 處理實(shí)現(xiàn)再生，循環(huán)應(yīng)用，是一種環(huán)保、高效的雙氧水活化劑，對(duì)于染整行業(yè)的發(fā)展具有積 極推動(dòng)作用。
【附圖說明】
[0017] 圖1 :本發(fā)明實(shí)施例1. 2再生后的離子液體紅外光譜圖； 圖2 :本發(fā)明實(shí)施例2. 2再生后的離子液體紅外光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 實(shí)施例一 本實(shí)施例涉及一種用于織物漂白離子液體的制備方法，具體包括以下步驟： a、中間體的制備：首先由溴丁酸與無水乙醇酯化制備溴丁酸乙酯，再將吡啶、溴丁酸乙 酯按一定摩爾物質(zhì)量比混合，在30-40°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后得到粉紅色固體，抽濾，用 二氯甲烷洗滌，再抽濾3次，真空干燥，得到在室溫下呈粉紅色晶體的中間體； b、 制備中間離子液體：將步驟a得到的中間體與過量濃鹽酸混合，在90 °C條件 下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除水及氯化氫后得到淺粉色中間離子液體 [CH2CH2CH2COOHPy]Br； c、 制備目標(biāo)離子液體：將[CH2CH2CH2COOHPy]Br與四氟硼酸鈉按一定摩爾物質(zhì)量比 混合，以丙酮為溶劑，30-40°C下攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，并用等體積的二 氯甲烷洗滌3次，去掉其中的氯化鈉和過量的四氟硼酸鈉，真空干燥得到目標(biāo)離子液體 [CH2CH2CH2COOHPy]BF4〇
[0019] 該制備方法的反應(yīng)分子式如下：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于織物漂白的離子液體，其特征在于：其陽離子為[CH2CH2CH2COOHr]+,陰離子 為BF4_，其中R代表吡啶或N-甲基咪唑。
2. -種用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于：將吡啶或N-甲基咪唑與 溴丁酸酯進(jìn)行加成反應(yīng)，得到中間體；將中間體與濃鹽酸水解反應(yīng)后，與四氟硼酸鈉置換反 應(yīng)，制得用于織物漂白的離子液體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于：所述溴 丁酸酯為溴丁酸乙酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于，該方法 包括以下步驟： a、 中間體的制備：將吡啶或N-甲基咪唑與溴丁酸乙酯按摩爾物質(zhì)量比2攪拌反 應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后抽濾、用二氯甲烷洗滌、再抽濾、干燥，得到中間體； b、 制備中間離子液體：將步驟a得到的中間體與濃鹽酸攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后去除水 及氯化氫，得到中間離子液體[Ch2CH2CH2COOHR]Br; c、 制備目標(biāo)離子液體：將[CH2CH2CH2C00HR]Br與四氟硼酸鈉按摩爾物質(zhì)量比1:1~1. 2 在丙酮溶劑中攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后洗滌、干燥，得到離子液體[CH2CH2CH2C00HR]BF4。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于：所述步 驟a攪拌反應(yīng)溫度為30-40°C，時(shí)間為l~2h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于：所述步 驟b攪拌反應(yīng)溫度為90-95°C，時(shí)間為l~2h。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于織物漂白的離子液體的制備方法，其特征在于：所述步 驟c攪拌反應(yīng)溫度為30-40°C，時(shí)間為10_12h。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于織物漂白的離子液體，其陽離子為[CH2CH2CH2COOHR]+，陰離子為BF4－，其中R代表吡啶或N-甲基咪唑。同時(shí)，本發(fā)明提供的該離子液體的制備方法是將吡啶或N-甲基咪唑與溴丁酸酯進(jìn)行加成反應(yīng)，將得到的中間體與濃鹽酸水解反應(yīng)后，與四氟硼酸鈉置換反應(yīng)制得，制得的離子液體穩(wěn)定性好，易于與雙氧水結(jié)合，結(jié)合后應(yīng)用于織物的漂白能顯著提高漂白效果，降低對(duì)織物的損傷，而且使用后可通過處理實(shí)現(xiàn)再生，可循環(huán)應(yīng)用。
【IPC分類】D06L3-02, C07D233-58, C07D213-20
【公開號(hào)】CN104761487
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510077947
【發(fā)明人】王亞楠, 吳軍玲, 段二紅, 張連兵
【申請(qǐng)人】河北科技大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年2月14日