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離子液體（IL）是以離子形式存在的液體，定義為100℃以下或者室溫下以液體形式存在的鹽，被認為是一種綠色的溶劑和催化劑。歷史上第一個離子液體被認為是1914年由Paul Walden制得的硝酸乙基銨（[C2H5NH3][NO3]，EAN)。
根據陽離子的不同，離子液體可分為咪唑鹽、吡咯鹽、季銨鹽、季鱗鹽、吡咯烷鹽、哌啶鹽。根據陰離子的不同，離子液體可以分為三氯化鋁型、非三氯化鋁型及其他特殊型。
部分離子液體國內外生產商
離子液體應用于阻燃的可行性
可行性
絕大多數離子液體的熱分解溫度集中在170~430 ℃ (450~700 K）之間，較高的熱分解溫度，使其添加到聚合物中提高了復合材料的熱穩定性。
陰離子為鹵素離子、四氟硼酸根離子和六氟磷酸根離子等的離子液體中含有鹵素、氮、磷、硼等阻燃元素，為其發揮阻燃作用提供了可能。
離子液體對Friedel-crafts 烷基化等反應有催化作用，如果聚合物在分解的過程中發生此反應，離子液體可以改善殘炭含量，并可能降低煙氣產生。
此外，離子液體的結構可設計性也為其阻燃改性提供了基礎，一是通過結構設計可以將更多的阻燃元素引入其中，二是引入易成炭結構單元，促進炭層產生阻止熱量和氣體交換。
離子液體的固化行為
依據阻燃理論，將阻燃元素直接引入到聚合物分子結構中能提高原子的利用效率，實現本征阻燃。許多研究關注了離子液體對環氧樹脂的固化行為和阻燃性能的雙重影響。具體而言，離子液體化學結構中的富電子基團在環氧開環和環氧預聚過程中通過親核加成參與了環氧樹脂的三維網絡形成，這些富電子基團包括咪唑環、季磷、季銨。
截圖來源：中國知網
以咪唑環為例，咪唑基離子液體對環氧樹脂的固化行為具有顯著影響，由于共軛效應，咪唑環內氮原子的電子云密度增大。在環氧固化的過程中，富電子的氮原子參與進攻環氧基團，然后通過質子轉移生成氧負離子，氧負離子繼續進攻剩余的環氧基團，最后生成環氧三維網絡。
離子液體阻燃聚合物材料
離子液體阻燃優勢
高度靈活的分子設計性：離子液體種類繁多，阻燃元素，如磷、氮、硼等容易被引入到陰離子或陽離子結構中;
離子液體與部分聚合物之間存在良好的界面相互作用，可以有效提高添加物在聚合物中的分散性和相容性，更大程度提高阻燃效果；
離子液體易于和無機材料結合，實現更好的協同阻燃效果。在阻燃聚合物的研究中所使用的離子液體幾乎為有機離子液體。
此外，聚離子液體的開發與在阻燃領域的應用也得到了關注。聚離子液體表現出聚合物和離子液體的共同特點。聚離子液體作為聚合物阻燃劑具有低遷移率、高阻燃元素含量、基體良好的相互作用等優勢。
離子液體協同無機材料
離子液體與無機材料的相互作用是離子液體協同無機材料提升聚合物阻燃性能的必要前提。研究表明，離子液體與無機材料之間不僅能通過化學鍵合方式構建雜化體材料，還可以通過靜電吸附、氫鍵、π-π堆疊形式實現物理吸附結合（非化學鍵作用)。
離子液體可以通過靜電作用吸附在片層的內部和表面。同時，由于離子液體的高熱穩定性，離子液體較傳統有機表面活性劑更能提升納米材料和復合材料的熱穩定性。添加物的良好分散性，不僅有利于提高材料的熱性能，還能避免了燃燒過程中的熱島效應，同時保證了在燃燒過程中片層結構在抑制可燃物溢出、助燃物滲入的阻隔效應。
阻燃聚合物材料
截圖來源：中國知網
咪唑離子液體也可通過π-π共軛或陽離子-T吸引作用與碳材料，如碳納米管、石墨烯等結合。離子液體修飾的碳材料可以在極性較大的聚合物基體，如聚乳酸、全氟代聚合物等材料中實現很好的分散，也可以與生物纖維素形成很好的相互作用力。
同樣，咪唑離子液體與氮化硼表面存在強烈的共軛效應和氫鍵作用，使離子液體得以附著在剝離的氮化硼表面。利用這一特點，使用離子液體剝離氮化硼能明顯提高環氧樹脂的阻燃性能，同時氮化硼還賦予復合材料更加優異的導熱性能，提高了環氧樹脂作為電子封裝材料的應用范圍。
值得注意的是，含有雜多酸的離子液體對于提升膨脹阻燃效率具有顯著效果。
離子液體阻燃的多功能化
離子液體還可用于提取聚合物中的阻燃劑，提高阻燃聚合物材料的使用效率和循環壽命。此外，我們還能看到一些含有離子對的特殊聚合物。由于結構中的離子配對結構和阻燃元素，復合材料具有高孔隙率、低導熱系數、優異的阻燃能力等特點。依據這些特點，這些聚合物還可作為載體和支架,在催化、光熱轉換等研究領域表現出更加獨特的一面。
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