离子液体(IL)是一种具有低熔点的有机或无机盐类物质,其性质强烈地受反离子的影响。通过离子交换反应可改变离子液体的反离子,从而改变其理化性质,如溶解性、亲疏水性、玻璃化转变温度、热稳定性等。微凝胶是三维交联的聚合物胶体粒子,其中环境响应性微凝胶尤其受到研究者的关注。它们能随外界环境如温度、pH、离子强度、电场、磁场等的变化而发生体积的溶胀或收缩,在控制释放系统、催化技术、分离技术、纳米反应器、酶固定、生物传感器和表面涂层等领域均有潜在的应用价值。环境响应性微凝胶通常选用N,N’,-亚甲基双丙烯酰胺(BIS),二乙烯基苯(DVB),二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)等作为化学交联剂或通过离子相互作用、氢键等物理方式交联得到。若在环境响应性微凝胶中引入离子液体,那么这类离子微凝胶将同时兼具微凝胶和离子液体的特征,微凝胶和离子液体的协同作用使其具有新的功能特性,因而拓宽了它的应用前景。然而,在文献中鲜有报道交联网络带有离子液体结构的微凝胶,仅有的几篇有关聚离子液体微凝胶的文献所报道的微凝胶也存在尺寸不均一、粒径较大等诸多问题。基于上述原因,本论文提出了一种合成具有均一尺寸分布和离子液体结构基团的温敏性离子微凝胶的新方法。通过离子交换,设计具有新型结构的交联剂,和进一步季铵化等方式可使微凝胶具有功能性,可应用于染料废水处理、可降解模板、金属离子检测等领域。1.采用一锅法和两步法分别制备了具有离子液体结构基团的温敏性离子微凝胶：(1)以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)为主单体,1-乙烯基咪唑(VIM)或4-乙烯基吡啶(4VP)为共单体,在无皂乳液聚合的同时进行原位季铵化交联,成功获得了一种具有窄分布的温敏性离子微凝胶。1,4-二溴丁烷和1,6-二溴己烷作为交联剂,与共聚物中的叔胺基团进行季铵化反应,从而形成交联的网络和温敏性的离子微凝胶。这些离子微凝胶在水溶液中存在温敏行为和离子液体的特性,可通过离子交换反应将其反阴离子置换成氟硼酸根(BF4-)或三氟甲基磺酸根(PFM-)。基于反离子的特性,离子交换反应后该离子微凝胶可在水中或其他有机溶剂中稳定分散。通过控制季铵化程度,改变共单体、交联剂或反离子的种类和加入量,可有效调控离子微凝胶的尺寸、温敏行为和溶胀性能。此外,该离子微凝胶对阴离子染料(例如甲基橙,MO)显示出了很好的包封和释放能力。(2)首先通过NIPAm与VIM或4VP的自由基无规共聚获得了温敏性的线性共聚物P(NIPAm-co-VIM)或P(NIPAm-co-4VP)。接着,将共聚物水溶液加热到其最低临界溶液温度以上,加入1,4-二溴丁烷、1,5-二溴戊烷或1,6-二溴己烷,通过溴代烷烃与咪唑或吡啶叔胺间的季铵化反应形成离子交联网络,将塌缩的聚合物形状固定下来获得微凝胶。通过选择合适的季铵化反应温度和交联剂可有效调控微凝胶的尺寸、溶胀性能和均匀性。该微凝胶可通过离子交换反应将水中的重金属离子盐(如重铬酸钾,K2Cr207)吸附于表面。也可通过进一步季铵化反应将其他可季铵化的功能性结构引入微凝胶中。2.在交联结构中引入可水解的酯键,获得可降解的温敏性离子微凝胶：以NIPAm和VIM为单体,可降解的二(4-溴丁酸)对苯二酚酯或二(2-溴丙酸)-1,6-己二醇酯为季铵化交联剂,在70。C下通过无皂乳液聚合法制备了可降解温敏性离子微凝胶。采用各种表征手段系统地探索了微凝胶降解前后的尺寸、形态和性质以及降解的机理。获得的微凝胶呈球形,且粒径分布较窄,具有温敏性和可控降解性。微凝胶降解是由交联剂的酯键水解造成的,其降解速率可通过改变微凝胶分散液的pH值进行调节。由二(4-溴丁酸)对苯二酚酯作为交联剂得到的微凝胶在中性环境中也会自发降解,根据季铵化程度的不同,寿命通常为44-53h。该微凝胶的降解过程由两个步骤组成：交联剂的酯键水解形成苯酚基团和酚基被氧化为醌。在不同温度下以该可降解温敏性离子微凝胶为模板可制得具有不同形态的纳米二氧化硅。3.可检测水中痕量重金属离子的温敏性离子微凝胶：通过一锅法合成了4-(2-偶氮吡啶)-间苯二酚(PAR)功能化的温敏性离子微凝胶。该微凝胶呈球形,粒径约为166nm,分布较窄,且在水溶液中具有温敏性。该微凝胶可在水溶液中高选择性和高灵敏度地检测痕量的重金属离子,例如Cu2+、Mn2+、Pb2+、Zn2+和Ni2+。在不同痕量重金属离子存在下,该微凝胶呈现肉眼可辨的特征颜色。紫外光谱法对各种重金属离子的检测限(DL)为：pH=3时,Cu2+为38 nM；pH=7寸,Cu2+为12 nM；pH=11时,Mn2+、Pb2+、Zn2+和Ni2+分别为14 nM、79 nM、20 nM和21 nM,低于(或接近于)美国U.S.EPA标准对这些重金属离子在饮用水中的安全限值。