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聚离子液体（polymeric ionic liquids，PILs），是一种重复单元中含有离子液体（ILs）单元的聚合物，因其能够同时兼具ILs的高度可设计性和聚合物的固态属性等其它优良性质，近年来已在高分子化学、纳米复合材料、电化学及能源、医学等领域得到应用。ILs向PILs转变过程中，PILs几乎能够继承ILs全部特性，如离子电导率，热稳定性，可调节溶液特性等，最重要的是ILs单元与聚合物多变的搭配造成广阔的可选择性，赋予了PILs更多的聚合方式以及极强的可设计性。在设计PILs的结构时，包括聚合物链主链/侧链或拓扑结构的组成、阴/阳离子不同种类的选择、离子对的密度及其在聚合物链中的位置均可以设计，这一特点大大的扩展了PILs的种类库，且PILs还可以复合其它材料在广阔的领域发挥应用。
本课题的研究内容设计合成了拓扑结构的PILs，即侧链型的超支化、线型PILs及主链型PILs，这两类分别以聚酯为骨架和阳离子为骨架的两类新型聚离子液体，均以咪唑基团为阳离子，研究不同阴离子结构对其性能的影响，并对其应用进行初步探索。另外，研究了其中一种温敏型聚离子液体的温度响应行为。
本文首先合成了以聚酯为骨架的新型超支化PILs：通过偏苯三酸酐和环氧氯丙烷得到超支化聚酯，再与N-甲基咪唑通过季铵化反应，合成得到Clˉ为阴离子的超支化PILs。通过将偏苯三酸酐换为邻苯二甲酸酐，经过相同过程，得到线型PILs，对线型与支化结构的聚酯和PILs进行对比。并将超支化PILs进行阴离子交换得到阴离子分别为BF4ˉ、SiF6ˉ、DBSˉ及TPBˉ的PILs，比较了阴离子对超支化PILs的热稳定性、玻璃化转变温度（Tg）及亲/疏水性的调控效果。
第二部分设计合成了以咪唑阳离子为主链骨架的新型PILs。分别通过咪唑（IM）、苯并咪唑(BIM)、2-苯基咪唑(PIM)和环氧氯丙烷的开环反应，得到了Poly[ECH-IM]Cl，Poly[ECH-BIM]Cl，Poly[ECH-PIM]Cl三种以咪唑基团为阳离子主链型PILs，对这三种PILs进行阴离子交换得到阴离子分别为BF4ˉ、SiF6ˉ、DBSˉ及TPBˉ的三个系列的PILs，每个系列中阳离子相同而阴离子不同。对具有相同阴离子Cl的Poly[ECH-IM]Cl，Poly[ECH-BIM]Cl，Poly[ECH-PIM]Cl对比发现主链中引入苯环降低了PILs的热稳定性；而单独每个系列内部对比发现，不同阴离子的结构对PILs的热稳定性及Tg有明显差异。主链的苯环结构及位置、阴离子结构对紫外吸收峰强、峰位置有不同影响。
在第二部分的Poly[ECH-BIM]Cl合成中，出现了与Poly[ECH-IM]Cl和Poly[ECH-PIM]Cl的合成不一样的现象。Poly[ECH-BIM]Cl的反应液表现出可重复的UCST型温度响应行为，故以Poly[ECH-BIM]Cl和Poly[ECH-IM]Cl的合成为基础，合成得到的共聚物Copolymer-1、Copolymer-2、Copolymer-3，这几种共聚物均发生UCST行为，通过对其温度响应行为进行研究发现：通过简单的改变单体投料比例可以控制??-??堆叠密度，以合成具有不同响应温度及自组装形态的PILs，几种PILs可自组装为具有高度规整性的不同的微米结构(0~10μm)，另外聚离子液体的浓度也会影响其响应温度，这使其在将来的应用方面可能发挥出较大作用。
本课题的研究内容设计合成了拓扑结构的PILs，即侧链型的超支化、线型PILs及主链型PILs，这两类分别以聚酯为骨架和阳离子为骨架的两类新型聚离子液体，均以咪唑基团为阳离子，研究不同阴离子结构对其性能的影响，并对其应用进行初步探索。另外，研究了其中一种温敏型聚离子液体的温度响应行为。
本文首先合成了以聚酯为骨架的新型超支化PILs：通过偏苯三酸酐和环氧氯丙烷得到超支化聚酯，再与N-甲基咪唑通过季铵化反应，合成得到Clˉ为阴离子的超支化PILs。通过将偏苯三酸酐换为邻苯二甲酸酐，经过相同过程，得到线型PILs，对线型与支化结构的聚酯和PILs进行对比。并将超支化PILs进行阴离子交换得到阴离子分别为BF4ˉ、SiF6ˉ、DBSˉ及TPBˉ的PILs，比较了阴离子对超支化PILs的热稳定性、玻璃化转变温度（Tg）及亲/疏水性的调控效果。
第二部分设计合成了以咪唑阳离子为主链骨架的新型PILs。分别通过咪唑（IM）、苯并咪唑(BIM)、2-苯基咪唑(PIM)和环氧氯丙烷的开环反应，得到了Poly[ECH-IM]Cl，Poly[ECH-BIM]Cl，Poly[ECH-PIM]Cl三种以咪唑基团为阳离子主链型PILs，对这三种PILs进行阴离子交换得到阴离子分别为BF4ˉ、SiF6ˉ、DBSˉ及TPBˉ的三个系列的PILs，每个系列中阳离子相同而阴离子不同。对具有相同阴离子Cl的Poly[ECH-IM]Cl，Poly[ECH-BIM]Cl，Poly[ECH-PIM]Cl对比发现主链中引入苯环降低了PILs的热稳定性；而单独每个系列内部对比发现，不同阴离子的结构对PILs的热稳定性及Tg有明显差异。主链的苯环结构及位置、阴离子结构对紫外吸收峰强、峰位置有不同影响。
在第二部分的Poly[ECH-BIM]Cl合成中，出现了与Poly[ECH-IM]Cl和Poly[ECH-PIM]Cl的合成不一样的现象。Poly[ECH-BIM]Cl的反应液表现出可重复的UCST型温度响应行为，故以Poly[ECH-BIM]Cl和Poly[ECH-IM]Cl的合成为基础，合成得到的共聚物Copolymer-1、Copolymer-2、Copolymer-3，这几种共聚物均发生UCST行为，通过对其温度响应行为进行研究发现：通过简单的改变单体投料比例可以控制??-??堆叠密度，以合成具有不同响应温度及自组装形态的PILs，几种PILs可自组装为具有高度规整性的不同的微米结构(0~10μm)，另外聚离子液体的浓度也会影响其响应温度，这使其在将来的应用方面可能发挥出较大作用。