基于可聚合离子液体的功能高分子材料研究进展

杨雪娇，方岩雄，张焜，黎新明，尹国强，张步宁，崔英德

（1 广东工业大学轻工化工学院，广东 广州 510006；2 仲恺农业工程学院化学化工学院，广东 广州 510225）

室温离子液体指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，一般也称为低温熔融盐[1]。与常规室温液体如水、有机溶剂相比，室温离子液体具有很多独特的性能，如没有可以实测到的蒸气压、具有良好的热稳定性和化学稳定性、不燃烧、良好的离子传导性能、较宽的电化学窗口等，因而在诸如新型溶剂、催化反应、电化学等领域具有重要的应用前景[2]。近年来，人们发现一些阴离子或者阳离子带不饱和化学键的离子液体是一种新型单体，在一定条件下可以发生均聚或者共聚反应，形成高分子主链含有离子液体结构单元的新型高分子材料。鉴于离子液体特殊的电离属性，含有可聚合离子液体结构单元的高分子材料具有特殊的性能，在诸多领域具有潜在的应用前景。本文就基于可聚合离子液体的高分子材料的研究进展进行综述。

1 基于可聚合离子液体的聚合物的合成

可聚合离子液体是化学结构上带有可发生聚合反应的不饱和化学键（一般是乙烯基碳碳双键）的 一类离子液体；根据不饱和化学键所在位置的差异，可聚合离子液体可分为阳离子可聚合型、阴离子可聚合型、交联Ⅰ型（阳离子和阴离子均可聚合）、交联Ⅱ型（阳离子或者阴离子带两个或者更多不饱和化学键）以及交联Ⅲ型（两个或者更多带不饱和化学键的阳离子或者阴离子通过共价键耦合在一起），如图1 所示。

图1 可聚合离子液体的结构

由于可聚合离子液体的阳离子或者阴离子带有不饱和化学键，此类新型单体可以直接通过自由基聚合反应形成高分子聚合物。早在20 世纪70 年代，Salamone 等[3]即通过自由基聚合反应合成了基于1-乙烯基咪唑系离子液体的聚合物，但并未引起人们的重视。20 世纪90 年代，Washiro 等[4]为了合成固体电解质材料，对可聚合离子液体的聚合反应及其聚合产物进行了研究。自由基聚合既可用于合成可聚合离子液体的均聚物，也可合成可聚合离子液体的共聚物或者交联聚合物。本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合以及乳液聚合等工艺均可用于可聚合离子液体的自由基聚合反应。由于简单易行，自由基聚合是可聚合离子液体合成高分子材料最直接的方法，其聚合原理如图2 所示。

图2 自由基聚合法合成可聚合离子液体的聚合物

除自由基聚合之外，活性自由基聚合、原子转移自由基聚合、接枝共聚、点击化学聚合（click reaction）、开环共聚等新型聚合反应手段也适用于可聚合离子液体合成功能高分子材料[5]。

2 基于可聚合离子液体的聚合物的应用

2.1 智能响应性材料

一些功能高分子材料能够对外界环境的变化作出明显响应，被称为“刺激响应性材料”、“环境敏感性材料”或者“智能材料”。可聚合离子液体的聚合物是一种高分子电解质，溶解于某些溶剂而形成的溶液容易受到其他离子（主要是体积较小的无机离子）的影响而出现聚态变化，表现出一定的离子刺激响应性[6]。

典型的温度敏感性材料是N-异丙基丙烯酰胺的聚合物（PNIPAM），能够在接近人体生理温度的条件下发生体积相变。此类高分子材料具有温度敏感性的原因，一般认为是高分子主链与溶剂分子之间的相互作用（如氢键）随温度改变（该温度称为临界温度）而发生了变化，使高分子链的聚态变化而引起其亲水性/憎水性发生变化。一些可聚合离子液体的聚合物也表现出类似的温度敏感性。Kohno和Ohno[7]发现，4-乙烯基苯磺酸-四丁基季膦盐聚合物（PTPSS）的水溶液具有温度敏感性，该溶液在较低温度下为无色透明，在较高温度下则变得浑浊不透明，如图3 所示。典型的温度敏感性材料如PNIPAM 的临界温度是其物质本性，与其溶液浓度无关，但PTPSS 的临界温度则与其溶液浓度及离子强度密切相关：当浓度为20g/L 时，PTPSS 溶液的临界温度为82℃，而浓度逐步增加到50g/L、100g/L、200g/L 时，其临界温度逐步降低为67℃、61℃、52℃。PTPSS 水溶液的这种相变现象完全可逆；而在PTPSS 水溶液中加入无机盐溴化钾（KBr），PTPSS 溶液浓度相同的情况下，其临界温度明显升高。与此相反，在PTPSS 水溶液中加入溴化四丁基季膦盐或者单体4-乙烯基苯磺酸-四丁基季膦盐，PTPSS 溶液浓度相同的情况下，其临界温度明显降低至室温。由于与PTPSS 具有类似的结构，Ohno等[8]还发现甲基丙烯酸-3-磺酸基丙酯-三丁基己基季膦盐的聚合物具有类似的温度敏感性。

图3 4-乙烯基苯磺酸-四丁基季膦盐的聚合物的结构及在水溶液中的温度敏感性

不仅一些可聚合离子液体的均聚物具有温度敏感性，某些可聚合离子液体的共聚物也具有温度敏感性。N-异丙基丙烯酰胺与1-乙基-3-乙烯基咪唑溴化盐的无规共聚物在水溶液中不仅具有温度敏感性，还具有离子强度敏感性。该聚合物中的N-异丙基丙烯酰胺结构单元对其温度敏感性作出贡献，而其离子强度敏感性则来自于1-乙基-3-乙烯基咪唑溴化盐结构单元[9]。改变该聚合物水溶液的温度或者向该聚合物水溶液中加入KBr，该聚合物水溶液并不发生体积相变；只有同时改变该聚合物水溶液的温度并加入KBr，才能诱导体积相变的发生。其原因在于只向该聚合物的水溶液施加一种外界刺激（改变温度或者改变离子强度）的情况下，聚合物的另外一种结构单元可以起到稳定作用。

有些可聚合离子液体的聚合物的温度敏感性并不表现在溶液的体积相变上，Xiong 等[10]发现两端为1-十一丙烯基-3-甲基咪唑溴化盐聚合物、中间为聚环氧丙烯的ABA 型嵌段共聚物的水溶液黏度随温度变化而发生可逆变化。

2.2 高分子分散剂

在水溶液或者有机溶剂溶液中，某些咪唑型可聚合离子液体的聚合物可用作单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯片的分散剂。红外光谱表明，这种分散稳定作用源自咪唑环与纳米管之间的π-阳离子相互作用[11]。Fukushima 等[12]发现，1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化盐的聚合物在水溶液中对碳纳米管、金纳米杆以及银纳米颗粒等纳米材料具有很好的稳定作用。

一些可聚合离子液体的聚合物还可以用作导电聚合物颗粒的分散剂。例如，在非水介质中，1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化盐的聚合物可以高效分散聚吡咯、聚苯胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)[13]。鉴于1-乙烯基-3-乙基咪唑溴化盐的聚合物既对碳纳米管具有分散作用，又对导电聚合物具有分散作用，Antonietti 等[14]采用该聚合物为黏结剂，将单壁碳纳米管与导电高分子结合为一种新型杂化材料。在这种杂化材料中，可聚合离子液体的聚合物在单壁碳纳米管的表面形成特殊的功能层，使单壁碳纳米管在导电聚合物中具有良好的分散性。

2.3 导电高分子材料

离子液体的最大特点是完全由阴离子和阳离子组成，是一种液态的等离子体，具有良好的导电性能。可聚合离子液体聚合成为高分子材料之后，其阴离子和阳离子仍然处于电离状态，因而这种高分子材料是一种固体电解质。在电池中使用这种固体电解质可以克服液体电解质易泄露的缺点，并且容易加工为各种形状，如薄膜、纤维、涂层甚至整个导电电路。Ohno[15]最先研究了基于N-乙烯基咪唑的可聚合离子液体的聚合物，发现与离子液体单体相比，其聚合物的导电能力显著下降，并指出其原因在于聚合物的玻璃化温度大大超过单体的玻璃化温度，并且可移动的自由离子的数量大大减少（一部分离子以共价键的形式结合在高分子主链上，失去自由移动的能力）。

阴离子交换膜是碱性燃料电池中重要的离子传输通道。Qiu 等[16]采用1-乙烯基-3-甲基咪唑碘化盐与苯乙烯、丙烯腈在交联剂二乙烯苯存在下进行光引发原位聚合的方法合成共聚物，再通过阴离子交换技术将碘离子转化为OH-，得到一种含离子液体结构单元的阴离子交换膜。这种阴离子交换膜的碱性离子液体结构单元可以提供OH-传输通道，而憎水性的苯乙烯、丙烯腈结构单元则保证阴离子交换膜具有良好的机械强度。通过调节3 种单体的配比，制备的阴离子交换膜可以达到最优化的阴离子传输性能和力学性能：OH-传输性能在室温下达到10-2S/cm，在60℃以及较高pH 值的介质中也具有良好的化学稳定性。采用3-甲基-4(1-乙烯基)苯基咪唑氯化盐以及双咪唑型离子液体单体替代-乙烯基-3-甲基咪唑碘化盐，也能得到类似或者更好的 结果[17]。

Azaceta 等[18]将一系列1-乙烯基-3-烷基（甲基、丙基、全氟癸基）咪唑碘化盐的聚合物与1-乙烯 基-3-丙基咪唑碘化盐混合，制备聚合物-离子液体凝胶型电解质，发现其室温导电性能取决于离子液体的含量，一般为10-3～10-7S/cm。Zhao 等[19]在染料敏化太阳能电池中使用这种电解质，其光电转换效率最高可达3.73%。

Jin 等[20]研究了一种阳离子为二烯丙基二甲基铵、阴离子为二(三氟甲基磺酰)亚胺（TFSI）的可聚合离子液体的聚合物用于锂电池电解质，发现这种聚合物电解质的导电性能超过10-4S/cm，电化学稳定窗口高达5.0V。在Li/LiFePO4电池中使用这种电解质，电池的容量高达140mA·h/g。

接枝共聚是合成可聚合离子液体聚合物的重要手段，蒋春花等[21]通过铈盐引发的自由基接枝共聚反应，将N-乙烯基咪唑四氟硼酸盐（VyImBF）接枝到PVA（聚乙烯醇）高分子链上，合成了一种新型的高电荷密度咪唑类离子液体聚合物电解质PVA-g-VylmBF。该接枝共聚物的枝化结构可以有效降低聚合物的玻璃化温度，改变无定形区的链段运动能力；接枝的离子液体结构可以作为离子源提高电解质中载流子浓度，有利于离子的传输，提高了电导率。PVA-g-VyImBF 接枝共聚物的结构如图4所示。

图4 PVA-g-VyImBF 接枝共聚物的结构

李喜德等[22]以甲基丙烯酸甲酯（MMA）、1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐（VBIMBr）为共聚单体，以氯仿为溶剂，以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，采用自由基溶液聚合法合成了无规共聚物Poly(MMA-co-VBIMBr)，再以此共聚物为基体，以离子液体 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（BMIMBF4）为增塑剂，制备了凝胶型离子液体聚合物电解质，具有优良的热稳定性和机械强度，室温下的离子电导率可达2.77×10-3S/cm，且离子电导率随着温度的升高而迅速增加，电导率-温度曲线符合Arrhenius 方程。

2.4 吸液保液材料

超强吸收性材料一般指能够吸收自身质量数倍甚至上千倍液体的一种新型功能材料，包括高吸水性树脂和高吸油性树脂。高吸水性树脂不仅能够吸水，并且吸收的水在承受压力的条件下也不释放出来，具有超强保水性能，所以也称为超强保水剂；而高吸油性树脂吸收的有机液体在施加压力的条件下很容易释放出来，不具有超强保油性能，限制了这种新型功能材料的应用[23]。一些研究人员发现，某些可聚合离子液体与丙烯酰胺的轻微交联的共聚物不仅对水具有超强吸收作用，对多种有机溶剂也具有超强吸收作用，并且吸收的水或者有机溶剂在承受压力的条件下也不释放出来，具有良好的保液性能。例如，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）与三乙胺（TEA）反应合成AMPS-TEA 可聚合离子液体，再与丙烯酰胺（AAm）在交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的存在下交联共聚，得到的交联共聚物对水以及多种有机溶剂具有超强吸液保液作用，如表1 所示[24]。

分析认为，高吸水性树脂的超强吸水保水机理在于高分子主链具有亲水性，并且交联的亲水性聚电解质可以在水中电离。电离产生的高分子主链上同性离子的静电排斥作用导致交联网络张开，能够容纳大量水分子，使高吸水树脂具有超强吸水性能；而从交联的高分子网络中排出这些水分子，需要克服这种静电排斥作用，需要消耗很大的能量，使高吸水树脂具有超强保水性能。但是，高吸水性树脂在有机溶剂中不能电离，在离子对强烈的静电引力作用下，高分子链之间的静电排斥力消失，交联网络不能张开而趋向塌缩，因而不具备吸收有机溶剂的能力。但是，高分子主链上含离子液体结构单元的交联聚合物，该离子液体结构单元本身呈电离状态，不仅能够在水中电离而显示出超强吸水保水能力，还能够在有机溶剂中电离而显示对有机溶剂的超强吸液保液能力[24]。

2.5 气体吸收材料

由于完全不挥发、对二氧化碳具有很强的吸收能力，并且在一定条件下可以将吸收的二氧化碳释放出来，二氧化碳气体捕获与分离是某些室温离子液体的一个重要用途[25]。Tang 等[26]发现，与离子液体单体相比，某些咪唑型可聚合离子液体的聚合物对二氧化碳具有更高的吸收能力，并且吸收速度更快、吸收过程完全可逆。因此，这种类型的聚合物更适于二氧化碳的工业性捕获、储存或者转化。对多种类型的可聚合离子液体聚合物的研究表明，其二氧化碳吸收能力与离子液体的阳离子密切相关，一般具有如下规律[27]：铵盐>吡啶盐>季 盐>咪 唑盐。

表1 AMPS-TEA 与AAm 交联共聚物的吸液性能

对于阳离子相同的一系列离子液体，其聚合物的二氧化碳吸收能力与离子液体的阴离子密切相关，一般具有如下规律[28]：BF4-> PF6-> Tf2N-。

对可聚合离子液体的聚合物吸收二氧化碳的机理研究表明，二氧化碳在聚合物中的储存方式有两种[29]：一是二氧化碳溶解于高分子本体中；二是二氧化碳通过Langmuir 孔洞填充过程填充于高分子主链形成的微孔中。根据这两种机理，离子液体与二氧化碳的亲和性、聚合物本身的自由体积成为影响其二氧化碳吸收性能的关键因素。

可聚合离子液体聚合物的这种二氧化碳吸收性能，使之可用于二氧化碳分离膜材料。在这种条件下，可聚合离子液体聚合物必须具有良好的二氧化碳选择性和高温高压稳定性。作为一种典型的高分子材料，可聚合离子液体聚合物对较高压力具有较好的物理张力，使之能够满足该要求，而目前的缺陷是二氧化碳的通透性还不能满足实用化的要求。

2.6 高分子催化剂

离子液体不仅是化学反应中的良好溶剂，还能加速很多化学反应，是一种良好的催化剂[30]。在一些化学反应中，可聚合离子液体的聚合物可以代替离子液体催化剂，对化学反应起到催化作用。与离子液体催化剂相比，可聚合离子液体聚合物催化剂具有无溶剂反应、容易分离、容易循环使用等优点。Wang 等[31]以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，以双甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂，采用分散聚合法合成了一种离子液体单体BPCl 的纳米聚合物颗粒，如图5 所示。

将这种纳米颗粒直接与底物（烯丙基缩水甘油醚、氧化苯乙烯、氯乙酸甲酯、表氯醇或者环氧丙烷）混合，作为二氧化碳与环氧化合物的环加成反应催化剂，发现在二氧化碳压力为3MPa、140℃下反应3h、没有任何溶剂及其他催化剂加入的条件下，反应具有很高的活性和选择性。该催化剂循环使用6 次，催化活性只有1.5%的损失，表明该离子液体聚合物具有很好的化学结构稳定性和催化活性稳定性。其他一些可聚合离子液体的交联聚合物纳米颗粒如4-乙烯基苯基三丁基季 盐氯化物、3-(2-甲氧基-2-乙氧基)-1-乙烯基咪唑卤化盐也具有类似的作用[32]。

图5 离子液体单体PBCl 交联聚合合成纳米颗粒

除用于二氧化碳的化学固定外，可聚合离子液体的聚合物也可以用作其他一些化学反应的催化剂。Jeon 等[33]采用1-甲基-3-乙烯基咪唑甲硒酸盐的聚合物以及1-乙基-3-乙烯基咪唑甲硒酸盐的聚合物作为苯胺氧化羰基化的非均相催化剂，而Pourjavadi 等[34]则在室温无溶剂条件下使用可聚合离子液体聚合物催化乙醛合成了1,1-联乙酰。Rebeca 等[35]采用乙烯基咪唑型可聚合离子液体合成了一种微凝胶，可作为Friedel-Crafts 烷基化反应的催化剂，如图6 所示。

图6 可聚合离子液体聚合物微凝胶催化Friedel-Crafts 烷基化反应

可聚合离子液体聚合物的催化作用为高分子催化剂的开发开辟了一条新路。

2.7 新型碳材料前体

碳素材料因来源丰富、形式各异、性能优良而在很多领域具有重要的用途。寻找新型前体合成具有优良性能的碳材料是很多研究者最求的课题。离子液体作为碳材料的前体具有许多优点：没有蒸气压，可以避免碳化过程中的挥发损失；呈液体形式并且具有良好的热稳定性，可不采用高压技术即可浸入多孔模板中。而采用可聚合离子液体的聚合物制备碳素材料，则可以将聚合物加工为最终产品所需要的形状。Yuan 等[36]采用在900℃高温的氮气气氛中热解一种可聚合离子液体的聚合物的方法，合成了一种介孔碳材料。这种方法的缺点是需要使用无机盐作为介孔模板剂。

Bo 等[37]以硅溶胶为模板，以乙醇为溶剂，通过1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐的自由基沉淀聚合，在硅核外形成一层聚合物。再经过高温碳化、去除硅核，得到一种厚度仅为5nm 的中空碳微球，具有很大的比表面积、较小的堆积密度、较高的热稳定性和化学稳定性。

Yuan 等[38]以烷基乙烯基咪唑或者烷基乙烯基吡啶溴化盐的聚合物为原料，采用电纺丝技术制备了一种碳纤维。他们首先通过1-乙烯基咪唑或者4-乙烯基吡啶的聚合物与溴代烷烃反应，生成烷基乙烯基咪唑或者烷基乙烯基吡啶溴化盐的聚合物，再用二氰胺阴离子取代溴离子，以三聚硫氰酸为交联剂，在一种自由基引发剂ACVA 的存在下通过电纺丝技术制成纤维。这种纤维在1000℃高温的真空环境中碳化，得到直径为0.2～2mm 的碳纤维，其电导率达到200～300S/cm。这种碳纤维的制造工艺如图7 所示。

图7 可聚合离子液体聚合物制备碳纤维

采用高温碳化法，以可聚合离子液体的聚合物为原料制备新型碳材料，丰富了碳素材料的内容。

2.8 多孔材料

多孔聚合物在诸多领域具有重要的用途，如离子交换树脂、液相色谱、金属回收、化妆品等。Texter等[39]以1-(2-丙烯酰氧十一烷基)-3-甲基咪唑溴化盐[C11MIm+][Br-]在水溶液中作为乳化剂分散稳定甲基丙烯酸甲酯（MMA）的微乳液，再以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂在60℃下引发聚合反应，得到一种透明的聚合物凝胶。将该凝胶置于KPF6的水溶液中，凝胶收缩并且变得不透明；随后用NaBr水溶液处理，又成为半透明的凝胶。扫描电子显微镜观察发现，透明的聚合物凝胶没有多孔性的结构，而不透明的凝胶具有孔径为3～8mm 的多孔结构，半透明的凝胶表现为不透明凝胶所具有的微孔被关闭，分别如图8 所示。

图8 [C11MIm+][Br-]与MMA 微乳液的聚合物凝胶、KPF6水溶液处理后的凝胶以及NaBr 水溶液处理后的凝胶的微孔结构

产生这种结构的原因在于聚合反应之前，离子液体单体处于MMA 微滴与水溶液的界面上；聚合之后，离子液体单体的亲水性部分突出到凝胶的水相。用KPF6水溶液处理该凝胶，使亲水性的Br-被憎水性的PF6-替代，凝胶本体在MMA 聚合物核的界面处收缩，产生多孔结构；随后用NaBr 水溶液处理，憎水性的PF6-被亲水性的Br-替代，凝胶本体在MMA 聚合物核的界面处重新溶胀，产生多孔结构被关闭的现象。

以水-丙醇混合物为溶剂，以1-(2-丙烯酰氧十一烷基)-3-甲基咪唑四氟硼酸盐[C11MIm+][BF4-]为原料，采用上述类似的方法，也可以得到能够在水凝胶-多孔材料之间可逆转换的材料。这一类型的新材料有望在药物释放系统、组织工程支架、防火泡沫板、抗菌过滤等领域获得应用。

2.9 基于可聚合离子液体的高分子材料在生物学中的应用

鉴于离子液体在水溶液中的毒性取决于阳离子以及阴离子的毒性[40]，一些阳离子和阴离子均具有生物安全性的可聚合离子液体，其聚合物在生物医学领域具有重要的应用前景。Zhang 等[41]首先以氯仿为溶剂，AIBN 为引发剂，采用自由基聚合法合成了3-丁基-1-乙烯基咪唑溴化盐的聚合物，再通过离子交换、与L-脯氨酸中和的方法，合成了3-丁 基-1-乙烯基咪唑-L-脯氨酸的聚合物用作基因载体， 其合成手段如图9 所示。

图9 3-丁基-1-乙烯基咪唑-L-脯氨酸的聚合物的合成

PI（细胞荧光染色）实验表明，3-丁基-1-乙烯基咪唑-L-脯氨酸的聚合物完全没有细胞毒性。聚合物对DNA 具有很高的结合能力，而负载于聚合物的DNA 不被酶催化降解。不需要借助其他手段的情况下，3-丁基-1-乙烯基咪唑-L-脯氨酸的聚合物把负载的DNA 转移到HeLa 细胞中，并且DNA 能够得到成功地表达。

Lee 等[42]将葡萄糖氧化酶固定在采用可聚合离子液体1-乙烯基-3-乙基咪唑-二(三氟甲基磺酰)亚胺（TFSI）的聚合物微粒上，制作了一种葡萄糖生物传感器，在水相以及非水介质中均对葡萄糖具有良好的测试效果。

作为生物医学上使用的高分子材料，可聚合离子液体的聚合物首先必须具有良好的生物相容性。

2.10 其他应用

除上述功能高分子材料之外，人们还在积极探索可聚合离子液体的聚合物在多个领域的应用。由于离子液体具有很强的极性，可聚合离子液体的聚合物有望成为一种微波吸波材料[43]。Shen 等[44]研究了一系列含有咪唑阳离子或者季铵盐阳离子的可聚合离子液体的聚合物，发现与普通高分子材料相比，这些聚合物具有更高的介电常数和介电损耗因子。

研究发现，在不施加电压的情况下，AMPS（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸）-季铵盐离子液体的聚合物的接触角约为90°，表现出明显的憎水性；但在施加一定电压的情况下，其接触角减小到约47°，从不浸润状态转化到浸润状态，使该材料有望用于一种智能绝缘开关[45]。

Li 等[46]在DMF（N,N-二甲基甲酰胺）溶剂中采用1-对乙烯基苯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的聚合物稳定单壁碳纳米管，然后将此悬浮液逐滴滴加到电极基材上，制备了一种二氧化碳传感器，发现这种传感器对二氧化碳体积分数的探测极限达到ppt（万亿分之一）级别，是迄今为止探测限最低的二氧化碳传感器。痕量二氧化碳的存在即可部分改变1-对乙烯基苯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的聚合物的物理状态，由此而产生的电阻变化对单壁碳纳米管的增效作用非常敏感，使这种传感器具有极高的探测极限。

Kadokawa 等[47]研究了一系列含荧光染料罗丹明结构单元的咪唑型可聚合离子液体的聚合物，发现这类聚合物可在较宽波长范围内发光。通过调节高分子主链上不同荧光染料结构单元的比例，可以得到发光颜色可调的聚合物。

作为一种优良溶剂，离子液体在色谱分析中可用作气相色谱的固定相、高效液相色谱的固定相以及流动相添加剂、毛细管电泳的电解质添加剂 等[48]，但作为毛细管气相色谱固定相时，其选择性和热稳定性不能令人满意。陈晓燕等[49]合成了1-乙烯基-3-苄基咪唑-二(三氟甲基磺酰)亚胺盐（VBIm-NTf2）可聚合离子液体，经毛细管柱内聚合制得了聚合离子液体poly(VBIm-NTf2)色谱柱。与VBIm-NTf2色谱柱相比，poly(VBIm-NTf2)色谱柱具有更好的选择性和热稳定性，对Grob 试剂、醇混合物、酯混合物和苯系物等表现出良好的分离能力，并且色谱峰峰形窄、对称。poly(VBIm-NTf2)色谱柱在250℃下老化6h 后仍具有良好的分离能力和选择性，表明采用可聚合离子液体进行柱内聚合是改善离子液体气相色谱固定相的热稳定性和选择性的有效途径。

3 结 语

作为完全由阴阳离子所组成的盐，阳离子或者阴离子带不饱和键的离子液体是一种新型功能单体，可通过均聚或者共聚反应而合成高分子材料。鉴于可聚合离子液体的种类多、阴离子与阳离子的组合具有可设计性、离子液体具有特殊的电离属性，主链含离子液体结构单元的高分子材料将具有种类多、性能特殊等特点，有望在多个领域展现广阔的应用前景。

[1] Weingartner H. Understanding ionic liquids at the molecular level：Facts，problems，and controversies[J]. Angew. Chem. Int. Ed. Engl.，2008，47：654-670.

[2] 李雪辉，李榕，陈学伟，等. 碱性离子液体的研究进展[J]. 工业催化，2007，15（5）：1-5.

[3] Salamone J C，Israel S C，Taylor P，et al. Polyvinylimidazolium salts of varying hydrophilic-hydrophobic character[J]. Journal of Polymer Science Polymer Symposium， 1974，45：65-73.

[4] Washiro S，Yoshizawa M，Nakajima H，et al. Highly ion conductive flexible films composed of network polymers based onpolymerizable ionic liquids[J]. Polymer，2004，45：1577-1582.

[5] Cheng S，Beyer F L，Mather B D，et al. Phosphonium-containing ABA triblock copolymers：Controlled free radical polymerization of phosphonium ionic liquids[J]. Macromolecules，2011，44：6509-6517.

[6] Mecerreyes D. Polymeric ionic liquids：Broadening the properties and applications of polyelectrolytes[J]. Progress in Polymer Science，2011，36：1629-1648.

[7] Kohno Y，Ohno H. Key factors to prepare polyelectrolytes showing temperature-sensitive lower critical solution temperature-type phase transitions in water[J]. The Australian Journal of Chemistry，2012，65：91-94.

[8] Kohno Y，Ohno H. Ionic liquid/water mixtures：From hostility to conciliation[J]. Chemical Communications，2012，48：7119-7130.

[9] Men Y，Li X H，Antonietti M，Yuan J. Poly(tetrabutylphosphonium 4-styrenesulfonate)：A poly(ionic liquid) stabilizer for graphene being multi-responsive[J]. Polymer Chemistry，2012，3：871-873.

[10] Xiong Y，Liu J，Wang Y，et al. One-step synthesis of thermosensitive nanogels based on highly crosslinked poly(ionic liquid)s[J]. Angewandte Chemie，2012，51：9114-9118.

[11] Bellayer S，Gilman J，Eidelman N，et al. Preparation of homogeneously dispersed multiwalled carbon nanotube/polystyrene nanocomposites via melt extrusion using trialkyl imidazolium compatibilizer[J]. Adv. Funct. Mater.，2005，15：910-916.

[12] Fukushima T，Kosaka A，Ishimura Y，et al. Molecular ordering of organic molten salts triggered by single-walled carbon nanotubes[J]. Science，2003，300：2072-2074.

[13] Wu B，Hu D，Kuang Y，et al. Functionalization of carbon nanotubes by an ionic-liquid polymer：Dispersion of Pt and PtRu nanoparticles on carbon nanotubes and their electrocatalytic oxidation of methanol[J]. Angew. Chem. Inter. Ed.，2009，48：4751-4754.

[14] Antonietti M，Shen Y，Nakanishi T，et al. Single-wall carbon nanotube latexes[J]. ACS Appl. Mater. Inter.，2010，2：649-653.

[15] Ohno H. Design of ion conductive polymers based on ionic liquids[J]. Macromolecular Symposium，2007，249-250：551-556.

[16] Qiu B，Lin B，Qiu L，et al. Alkaline imidazolium- and quaternary ammonium-functionalized anion exchange membranes for alkaline fuel cell applications[J]. Journal of Material Chemistry，2012，22：1040-1045.

[17] Deavin O I，Murphy S，Ong A L，et al. Anion-exchange membranes for alkaline polymer electrolyte fuel cells：Comparison of pendent benzyltrimethylammonium- and benzylmethylimidazolium-head- groups[J]. Energy and Environmental Science，2012，5：8584-8597.

[18] Azaceta E，Marcilla R，Sanchez-Diaz A，et al. Synthesis and characterization of poly(1-vinyl-3-alkylimidazolium) iodide polymers for quasi-solid electrolytes in dye sensitized solar cells[J]. Electrochimica Acta，2010，56：42-46.

[19] Zhao J，Shen X，Yan F，et al. Solvent-free ionic liquid/poly(ionic liquid) electrolytes for quasi-solid-state dye-sensitized solar cells[J]. Journal of Material Chemistry，2011，21：7326-7330.

[20] Jin X ， Tao J ， Yang Y. Synthesis and characterization of poly(1-vinyl-3-propylimidazolium) iodide for quasi-solid polymer electrolyte in dye-sensitized solar cells[J]. Journal of Applied Polymer Science，2010，118：1455-1461.

[21] 蒋春花，王宏宇，齐力，等. PVA 接枝离子液体聚合物电解质的制备及性能[J]. 高等学校化学学报，2013，34（1）：231-235.

[22] 李喜德，刘洪涛，刘开宇，等. BMIMBF4/P(MMA-VBIMBr)凝胶型离子液体聚合物电解质的合成与性能[J]. 应用化工，2014，43（5）：781-784.

[23] 尹国强，崔英德，廖列文，等. 高吸油性树脂的合成与应用[J]. 化工生产与技术，2002，9（5）：25-28.

[24] Weng Tingting，Guo Jianwei，Li Xinming，et al. Synthesis of the polymerizable room temperature ionic liquid AMPS-TEA and superabsorbency for organic liquids of its copolymeric gels with acrylamide[J]. Designed Monomers and Polymers，2014，17（2）：140-146.

[25] Tang J，Tang H，Sun W，et al. Poly(ionic liquid)s as new materials for CO2absorption[J]. Journal of Polymer Science Part A：Polymer Chemistry，2005，43：5477-5489.

[26] Blasig A，Tang J，Hu X，et al. Magnetic suspension balance study of carbon dioxide solubility in ammonium-based polymerized ionic liquids：Poly(p-vinylbenzyltrimethyl ammonium tetrafluoroborate) and poly([2-(methacryloyloxy)ethyl] trimethyl ammonium tetrafluoroborate)[J]. Fluid Phase Equilibrium，2007，256：75-80. [27] Mineo P G，Livoti L，Giannetto M，et al. Very fast CO2response and hydrophobic properties of novel poly(ionic liquid)s[J]. Journal of Material Chemistry，2009，19：8861-8870.

[28] Mineo P G，Livoti L，Lo Schiavo S，et al. Fast and reversible CO2quartz crystal microbalance response of vinylimidazolium-based poly(ionic liquid)s[J]. Polymer Advances in Technology，2012，23：1511-1519.

[29] Fang W，Luo Z，Jiang J. CO2capture in poly(ionic liquid) membranes：Atomistic insight into the role of anions[J]. Physical Chemistry Chemical Physics：PCCP， 2013，15：651-658.

[30] Pourjavadi A，Hosseini S H，Soleyman R. Crosslinked poly(ionic liquid) as high loaded dual acidic organocatalyst[J]. Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2012，365：55-59.

[31] Xiong Y，Wang Y，Wang H，et al. A facile one-step synthesis to ionic liquid-based crosslinked polymeric nanoparticles and their application for CO2fixation[J]. Polymer Chemistry，2011，2：2306-2315.

[32] Zhao P，Leng Y，Wang J. Heteropolyanion-paired crosslinked ionic copolymer：An efficient heterogeneous catalyst for hydroxylation of benzene with hydrogen peroxide[J]. Chemical Engineering Journal，2012，204-206：72-78.

[33] Jeon E H，Nguyen M D，Chung C I，et al. Polymer-supported methylselenite for the oxidative carbonylation of aniline[J]. Applied Catalysis A：General，2007，332：65-69.

[34] Pourjavadi A，Hosseini S H，Soleyman R. Crosslinked poly(ionic liquid) as high loaded dual acidic organocatalyst[J]. Journal of Molecular Catalysis A：Chemical，2012，365：55-59.

[35] Rebeca Marcilla，Marta Sanchez-Paniagua，Beatriz Lopez-Ruiz，et al. Synthesis and characterization of new polymeric ionic liquid microgels[J]. Journal of Polymer Science Part A ： Polymer Chemistry，2006，44（13）：3958-3965.

[36] Yuan J，Giordano C，Antonietti M. Ionic liquid monomers and polymers as precursors of highly conductive，mesoporous，graphitic carbon nanostructures[J]. Chemical Materials，2010，22：5003-5012.

[37] Bo X，Bai J，Ju J，et al. Highly dispersed Pt nanoparticles supported on poly(ionic liquids) derived hollow carbon spheres for methanol oxidation[J]. Journal of Power Sources，2011，196：8360-8365.

[38] Yuan J，Marquez A G，Reinacher J，et al. Nitrogen-doped carbon fibers and membranes by carbonization of electrospun poly(ionic liquid)s[J]. Polymer Chemistry，2011，2：1654-1657.

[39] Yan F，Texter J. Solvent-reversible poration in ionic liquid copolymers[J]. Angewandte Chemie，2007，46：2440-2443.

[40] Bernd Jastorff，Kerstin Molter，Peter Behrend，et al. Progress in evaluation of risk potential of ionic liquids-basis for an eco-design of sustainable products[J]. Green Chem.，2005，7：362-372.

[41] Zhang Y，Chen X，Lan J，et al. Synthesis and biological applications of imidazolium-based polymerized ionic liquid as a gene delivery vector[J]. Chemical Biology & Drug Design，2009，74：282-288.

[42] Lee S，Ringstrand B S，Stone D A，et al. Electrochemical activity of glucose oxidase on a poly(ionic liquid)-Au nanoparticle composite[J]. ACS Applied Materials & Interfaces，2012，4：2311-2317.

[43] Lepez M S P，Mecerreyes D，Lepez-Cabarcos E，et al. Amperometric glucose biosensor based on polymerized ionic liquid microparticles[J]. Biosensors & Bioelectronics，2006，21：2320-2328.

[44] Tang J，Radosz M，Shen Y. Poly(ionic liquid)s as optically transparent microwave-absorbing materials[J]. Macromolecules，2007，41：493-496.

[45] Ricks-Laskoski H L，Snow A W. Synthesis and electric field actuation of an ionic liquid polymer[J]. J. Am. Chem. Soc.，2006，128：12402-12403.

[46] Li Y，Li G，Wang X，et al. Poly(ionic liquid)-wrapped single-walled carbon nanotubes for sub-ppb detection of CO2[J]. Chemical Communications，2012，48：8222-8224.

[47] Wakizono S，Yamamoto K，Kadokawa Ji. Tunable multicolour emissions of polymeric ionic films carrying proper fluorescent dyemoieties[J]. Journal of Material Chemistry，2012，22：10619-10624.

[48] 高微，于泓，周爽. 色谱分析中离子液体的应用及其测定[J]. 色谱，2010，28（1）：14-22.

[49] 陈晓燕，卢凯，齐美玲，等. 聚合离子液体毛细管气相色谱固定相的性能评价[J]. 色谱，2009，27（6）：750-754.