由伯胺、二羰基衍生物、无机氧化物氢氧化物和SP2-杂化的碳同素异形体形成的加合物制造技术

描述了可由仲胺和二酮的反应产物与其中碳是sp

Adducts formed from primary amines, dicarbonyl derivatives, inorganic oxide hydroxides and SP2-hybrid allotropes of carbon

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由伯胺、二羰基衍生物、无机氧化物氢氧化物和SP2-杂化的碳同素异形体形成的加合物本专利技术涉及由下述物质获得的加合物：仲胺和二酮的反应产物，与其中碳是sp2杂化的碳同素异形体和无机氧化物-氢氧化物。更一般地本专利技术涉及一种加合物，其包括具有吡咯环的分子，其中氮原子带有亲油或亲水取代基，其中碳是sp2杂化的碳同素异形体，和无机氧化物-氢氧化物。在更一般的意义上本专利技术涉及一种加合物，它能在溶度参数不同，或甚至完全不同的介质或者在亲水或亲油的介质中形成含有sp2杂化碳原子的至少一种碳同素异形体的分散体。这些介质可以是低或高粘度的液体或者可以是固体，优选聚合物性质的固体。本专利技术的目的因此是制备一种加合物，它是含有sp2杂化碳原子的碳同素异形体的通用分散剂，即它促进这一碳同素异形体在溶度参数不同，或甚至完全不同的介质或者在亲水或亲油的介质中分散。本专利技术进一步的基本目的如下：影响含有sp2杂化碳原子的碳同素异形体的分散的加合物一定不能在液体介质中和在它与之混合的聚合物基质中释放任何化合物。本专利技术因此涉及一种加合物，其含有伯胺，1,4-二酮，含有sp2杂化碳原子的至少一种碳同素异形体，和无机氧化物-氢氧化物。本专利技术进一步涉及制备前述加合物的方法。已知碳以各种同素异形体形式存在，它们基于形成所述同位素的碳原子的杂化进行同素异形体的分类。在金刚石中，碳原子是sp3杂化的。在其他的同素异形体中，碳原子是sp2杂化的。在这些其他的同素异形体当中，我们可以提及：石墨烯、由若干石墨烯层(从几个单位到数十个)组成的纳米石墨、石墨、富勒烯、纳米环、纳米锥、石墨烯纳米带、单壁或多壁碳纳米管，和炭黑(也称为灯黑)。石墨烯是一层碳原子并由此具有一个碳原子的厚度。石墨、碳纳米管和炭黑由石墨烯层组成。石墨由以约0.34nm的典型间距堆叠在结晶聚集体(aggregate)中的可变数量的石墨烯层组成。堆叠层的数量可以小于10，且可以达到几千。碳纳米管可以被视为由卷起的石墨烯层形成。一个层形成单壁纳米管，和几个层形成多个壁或多壁纳米管。在这些同素异形体的每个中，环作为基本单元存在。这些环典型地可以具有5个或6个碳原子。在这些环中，存在在芳族多环体系上离域的在π轨道中的电子。这是可能的，因为环全部稠合并形成单一体系。芳族多缩合体系的最简单实例是芳族多环(包括：芘、菲、蒽)。具有sp2杂化碳的碳同素异形体构成具有不同平面度的芳族多缩合体系的等价物。为了使体系被定义为芳族，必须存在三个条件：(a)该体系必须是环状的，(b)环原子必须全部具有sp2杂化并且π电子的和必须满足休克尔规则(π＝4n+2，其中n是包括0的整数)，(c)该体系必须是平面的。在石墨烯的情况下，所有要求均满足。在非平面的碳同素异形体，例如富勒烯和碳纳米管的情况下，曲率影响平面性的状况。然而，这些体系仍可以被定义为芳族并它们代表例外。最大感兴趣的基于sp2碳原子的碳同素异形体当然是由若干层石墨烯层(从几个单位到数十个)组成的纳米石墨以及单壁或多壁碳纳米管和炭黑。特别地，炭黑是迄今为止工业上最常用的同素异形体。对石墨烯具有巨大的兴趣，但它的可获得性减少意味着它是仍然很少在工业上使用的产品。其中碳是sp2杂化的碳同素异形体，如碳纳米管、石墨烯、石墨和炭黑，具有导电性和导热性。特别地，碳纳米管和石墨烯具有优异的机械和导电以及导热性能。它们具有纳米尺寸，即数纳米，在石墨烯的情况下是一个尺寸，和在碳纳米管的情况下是两个尺寸。纳米尺寸和特定的几何形状(在石墨烯的情况下，层状，和在纳米管的情况下，管状)给予它们大的表面积并由此能够与它们在其内包埋的基质建立大的界面面积，从而很大程度上影响其性能。碳同素异形体可以分为“纳米的”和“纳米结构的”。当化学物质具有至少一个小于100nm的尺寸时其被定义为“纳米的”。碳同素异形体如富勒烯、碳纳米管、石墨烯和纳米石墨是所谓的“纳米的”同素异形体。石墨烯是一层sp2杂化的碳原子，它具有一个碳原子的厚度并由此具有纳米尺寸。碳纳米管具有数纳米的直径。如上所述，由结晶聚集体形成石墨，而结晶聚集体本身由堆叠的石墨烯层形成。当堆叠的石墨烯层的数量低，从小于10到数十时，在与层正交的方向上结晶聚集体的尺寸范围为数nm到数十纳米。这些石墨因此被称为纳米石墨。另一方面，超过一个世纪用于增强聚合物材料和用于许多其他应用的炭黑是“纳米结构的”。事实上，它由具有纳米尺寸的初级颗粒组成，所述初级颗粒结合，以形成这些初级颗粒通过共价键保持在一起的聚集体。混合炭黑与聚合物基质的行为典型的以及使用所述基质典型的热机械应力不能使该聚集体分离成初级组分。聚集导致在初级颗粒之间产生孔隙，从而产生炭黑的特定的结构。孔隙的数量越大，该结构越大。这产生了纳米结构填料的定义。炭黑聚集体具有大于100nm的尺寸。然后聚集体通过范德华力结合以产生附聚体(agglomerate)，然而附聚体可以通过热机械应力被分离成初始聚集体。由于它们的性能，碳同素异形体用于聚合物、塑料或弹性体基质中以及用于液体介质中，所述液体介质然后形成涂覆层。它们促进它们在其内包埋的材料的机械增强和导热性及导电性。当使用“纳米”碳同素异形体时，上述性能的改进特别好。而且，在聚合物基质中碳同素异形体具有显著的阻燃效果。在聚合物基质的情况下，碳同素异形体可以直接混合在所述基质中，通过常规的混合技术形成最终产品，或者它们可以形成预分散体的一部分，典型地碳同素异形体在预分散体中的浓度大于在最终产品中使用的浓度。类似地，在液体介质中的分散体的情况下，碳同素异形体可以形成待用于形成涂覆层的最终配方的一部分，或者可以包括在用于制备各种配方的“母料分散体”中。在采用刚才提及的包含碳同素异形体的所有组合物的情况下，目的是获得同素异形体的最佳的分布和分散。在液体介质中的分散体的情况下，目的是首先获得所述分散体的稳定性，从而防止同素异形体的沉降。在极性介质内的碳纳米管分散体情况下和在非极性介质内的分散体情况下，这一个目的均是所追求的。这些分散体的不稳定性导致在工业规模上缺少应用的开发。特别是对于“纳米”碳同素异形体来说，已经识别了这些问题。在聚合物复合材料的情况下，目的特别地是确保同素异形体与基质的最佳相互作用，和在材料的使用条件下的稳定相互作用。事实上，在含有碳同素异形体的聚合物复合材料的情况下可能出现的最大问题是所述同素异形体与聚合物基质的相互作用不足。特别是对于“纳米”碳同素异形体来说，已经观察到这一问题。这导致同素异形体的性能没有充分地转移到复合材料上并导致所述同素异形体的分散体不稳定，所述同素异形体倾向于形成聚集体，同时伴随最终材料性能的显著损害。正如已经提及的，分散体需要在低粘度的液体介质(极性和非极性二者)中稳定。低粘度的极性介质可以是常用的溶剂，特别地环境友好的那些溶剂，例如水，醇，酮，酯和酰胺。醇的实例是乙醇和异丙醇，酮的实例是丙酮和甲乙酮，酯的实例是乙酸乙酯，和酰胺的实例是N-甲基吡咯烷酮。显然，这些溶剂的特征在于不同的极性。然而，可期望在非极性烃溶剂，例如己烷，庚烷，环己烷以及芳烃，例如甲苯中制备分散体。尽管这些溶剂中的一些可能不是环境友好的，但可能需要在例如能溶解各类聚合物材料的这些溶剂中制备碳同素异形体的分散体。而且，如上所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可由下述物质获得的加合物：d)式(I)的化合物与式(II)的化合物的反应产物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.09 IT 1020160001130701.一种可由下述物质获得的加合物：d)式(I)的化合物与式(II)的化合物的反应产物：其中X选自：其中：R5和R6独立地选自氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C22直链或支链烷基-芳基、C2-C22直链或支链烯基-芳基、C2-C22直链或支链炔基-芳基、杂芳基；或者R5或R6独立地为：其中m＝0、1、2和n＝1-30其中若R5或R6中仅仅之一是：其中m＝0、1、2和n＝1-30则另一个选自氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基；或者R5和/或R6是：其中n＝0、1、2、3和R7、R7′、R7"独立地选自C1-C4烷基；C1-C4氧-烷基；或者R5和/或R6是：其中n是0至10的整数；和R8和R8′独立地选自氢、C1-C4烷基；或者R5和/或R6是：其中n是1至10的整数；或者R5和/或R6是：和R15选自：氢、C1-C22直链或支链烷基、C2-C22直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C22直链或支链烷基-芳基、C2-C22直链或支链烯基-芳基、C2-C22直链或支链炔基-芳基、C2-C22直链或支链酰基-烷基、C3-C22直链或支链酰基-烯基或酰基-炔基、酰基-芳基、具有C2-C22直链或支链酰基-烷基的酰基-烷基-芳基、具有C3-C22直链或支链酰基-烯基的酰基-烯基-芳基、具有C3-C22直链或支链酰基-炔基的酰基-炔基-芳基、杂芳基；或者R5和/或R6是：和R19选自：氢、C1-C22直链或支链烷基、C2-C22直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C22直链或支链烷基-芳基、C2-C22直链或支链烯基-芳基、C2-C22直链或支链炔基-芳基、杂芳基；R9选自：氢、烷基、芳基、苄基、胺、烷基胺、芳基胺、苄基胺、氨基芳基；R10、R11、R12、R13和R14独立地选自：氢、C1-C18烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、1-(4-氨基环己基)亚甲基；其中n＝1-1000，m＝1-1000，y＝0-1，z＝0-1和其中R16选自：氢、甲基；以及R17和R18选自：氢、C2-C30直链或支链烷基、烯基或炔基、芳基、C2-C30烷基-芳基、C2-C30直链或支链烯基-芳基、C2-C30直链或支链炔基-芳基、杂芳基；e)含sp2杂化碳原子的碳同素异形体；f)无机氧化物氢氧化物。2.权利要求1的加合物，其中所述含sp2杂化碳原子的碳同素异形体选自：石墨烯、由若干石墨烯层组成的纳米石墨、石墨、富勒烯、纳米环、纳米锥、石墨烯纳米带、单壁或多壁碳纳米管、炭黑。3.前述权利要求一项或多项的加合物，其中所述碳同素异形体包括选自下述中的官能团：-含氧官能团，优选羟基、环氧基；-含羰基的官能团，优选醛基、酮基、羧酸基；-含氮原子的官能团，优选胺基、酰胺基、腈基、重氮盐、亚胺基；-含硫原子的官能团，优选硫基、二硫基、硫醇基、砜基、亚磺酸基和磺酸基。4.前述权利要求一项或多项的加合物，其中所述氧化物-氢氧化物选自二氧化硅、层状硅酸盐、纤维状硅酸盐、具有层状结构的铝和镁的混合氧化物、氧化铝。5.前述权利要求的加合物，其中所述层状硅酸盐具有0.1至30nm，优选0.5至15nm，更优选0.8至2nm的单层厚度。6.前述权利要求的加合物，其中所述层状硅酸盐选自：蛇纹石、高岭土、滑石、叶蜡石、蒙脱石、例如蒙脱土、膨润土、贝得石、绿脱石、铬岭石、锂蒙脱石、氟-锂蒙脱石、合成锂皂石、皂石、斯皂石、锌蒙脱石、蛭石、云母、例如绿鳞石、锂云母、白云母、金云母、绿泥石、坡缕石、海泡石、水铝英石、伊毛缟石和水滑石。7.一种加合物的制备方法，该方法包括在氧气存在下，通过供应热能和/或机械能和/或光子辐射能到所得混合物中，使式(III)的化合物与碳同素异形体和无机氧化物氢氧化物反应：其中R1、R2、R3、R4独立地选自：氢、C1-C3烷基、C2-C18直链或支链烯基或炔基、芳基、C1-C18直链或支链烷基-芳基、C2-C18直链或支链烯基-芳基、C2-C22直链或支链炔基-芳基、杂芳基；和X选自：其中：R5和R6独立地选自：氢、C1-C18烷基，C2-C18直链或支链烯基或炔基、芳基，C1-C22直链或支链烷基-芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·S·嘉里博提，V·巴贝拉，
申请(专利权)人：倍耐力轮胎股份公司，米兰综合工科大学，
类型：发明
国别省市：意大利,IT