Aqueous-salt solutions of polymerised imidazolium ionic liquid: structural behaviour and physicochemical properties

Abstract

Существенный интерес к полимеризованным ионным жидкостям (поли-ИЖ), мономерами которых являются ионные жидкости, вызван сочетанием свойств ионных жидкостей и полиэлектролитов. Это расширяет области применения поли-ИЖ: ведутся разработки о внедрении поли-ИЖ в литиевые и цинковые аккумуляторы ввиду их высокой ионной проводимости, термической и электрохимической стабильности. В медицинской химии поли-ИЖ применяют в составе систем доставки лекарственных препаратов и генетического материала в клетки. Несмотря на значительный прогресс в области применения растворов таких полиэлектролитов, актуальными остаются вопросы, посвященные структурным свойствам растворов. Целью данной работы является выявление особенностей структурного поведения водных и водно-солевых растворов поли-ИЖ, поли-(1-бутил-3-винилимидазолия бромид), с помощью методов вискозиметрии, тензиометрии и фотонно-корреляционной спектроскопии. Определены коэффициенты поступательной диффузии (гидродинамические радиусы частиц), значения динамической вязкости и поверхностного натяжения для разных концентраций поли-ИЖ и концентраций соли в растворе. На основании полученных новых данных установлены концентрационные диапазоны линейной приведенной вязкости водно-солевых растворов и сделаны выводы о поверхностной активности поли-ИЖ, качестве растворителя и структурном поведении поли-ИЖ в водных и водно-солевых растворах при разбавлении.

Significant interest in polymerized ionic liquids (PILs), the monomers of which are ionic liquids, is caused by the combination of the properties of ionic liquids and polyelectrolytes. This expands the area of applications of PILs: that is under investigation to introduce PILs into lithium and zinc batteries due to their high ionic conductivity, thermal and electrochemical stabilities. In medicinal chemistry, PILs are used for drug (or genetic material) delivery systems. Despite significant progress in the application of such polyelectrolyte solutions, a discovering their structural properties remain relevant. The aim of this work is to identify the features of the structural behavior of aqueous and aqueous-salt solutions of PIL, poly-(1-butyl-3-vinylimidazolium bromide), by means of viscosimetry, tensiometry and photon correlation spectroscopy. Translational diffusion coefficients (hydrodynamic radius of particles), values of dynamic viscosity and surface tension for the solutions with different concentrations of PIL and salt are determined. Based on the new data obtained, the concentration ranges of linear reduced viscosity of aqueous-salt solutions were established and the conclusions were drawn concerning the surface activity of PIL, the quality of the solvent and the structural behavior of PIL in dilute aqueous and aqueous-salt solutions.