溶胶‑凝胶衍生组合物制造技术

本发明专利技术涉及获得自至少一种第一前体和至少一种第二前体的溶胶‑凝胶衍生材料，以及获得自该溶胶‑凝胶衍生材料的含有多个烷基甲硅烷氧基取代基的溶胶‑凝胶衍生组合物。溶胶‑凝胶衍生材料由含有至少一种第一烷氧基硅烷前体与至少一种第二烷氧基硅烷烷氧基硅烷前体的混合物的反应介质在酸性或碱性溶胶‑凝胶条件下、优选碱性溶胶‑凝胶条件下制得。烷氧基硅烷前体混合物在如四氢呋喃(THF)等任何适宜的溶剂中形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及获得自至少一种第一前体和至少一种第二前体的溶胶-凝胶衍生材料，以及获得自该溶胶-凝胶衍生材料的含有多个烷基甲硅烷氧基取代基的溶胶-凝胶衍生组合物。溶胶-凝胶衍生材料由含有至少一种第一烷氧基硅烷前体与至少一种第二烷氧基硅烷烷氧基硅烷前体的混合物的反应介质在酸性或碱性溶胶-凝胶条件下、优选碱性溶胶-凝胶条件下制得。烷氧基硅烷前体混合物在如四氢呋喃(THF)等任何适宜的溶剂中形成。【专利说明】溶胶-凝胶衍生组合物相关申请的交叉引用本申请要求于2011年8月2日提交的名称为“ SOL-GEL DERIVED MATERIALSOBTAINED FROM MIXED PRECURSORS”的61/514，465号美国临时申请的权益，在此通过引用明确地将其完整并入。
本专利技术大体涉及化学领域。更具体而言，本专利技术涉及具有吸附剂和其他有用性质的溶胶-凝胶衍生组合物以及可用于制备该组合物的溶胶-凝胶衍生材料。
技术介绍
7，790，830号美国专利公开了除其他用途以外可用作吸附剂材料的溶胀性溶胶-凝胶。不过，仍然存在对于下述其他溶胶-凝胶组合物的明确的需求，所述其他溶胶-凝胶组合物具有可变的溶胀性，例如，当该溶胶-凝胶衍生材料暴露于少于可以引起溶胶-凝胶衍生材料完全溶胀的量的吸附物时，具有更大或者更快速的体积变化；具有溶胶-凝胶衍生材料的选择性反应性；具有增强的吸附选定吸附物的能力，具有提取如金属离子和带电有机化合物等溶质的能力。
技术实现思路
现在，根据本专利技术，已找到满足这些和其他需求的溶胶-凝胶衍生材料和组合物。在一些方面中，溶胶-凝胶衍生材料获得自至少一种具有下式(I)的第一前体和至少一种具有下式(2)的第二前体:(RO)x(R2)y Si ((R1) Si (R2)y (OR)丄(I)`其中，X为2、3或4, y为0、1或2, z为O或I,其中x+y+y的总和为4,并且各个R独立地为C1~C6烷基，R1为烷基或芳香族桥连基，并且各个R2分别为有机基团；(RO)3-S1-(CH2)n-Ar-(CH2)n1-S1-(OR)3 (2)其中，η和m分别为I~8的整数，Ar为单芳香环、稠合芳香环或多芳香环，并且各个R独立地为如上定义的烷基。在某些方面中，R为甲基或乙基。在某些方面中，，各个R2独立地为含有至多约30个碳的脂肪族或非脂肪族烃。并且在某些方面中，所述烃为直链烃、支链烃、环状烃或芳香烃，其中，在某些方面中，所述烃取代有伯胺、仲胺、叔胺、硫醇、异氰酸酯、氨基甲酸酯、醇、烯烃、吡啶、卤素、卤代烃或其组口 ο并且在其他方面中，含有多个烷基甲硅烷氧基取代基的溶胶-凝胶衍生组合物获得自至少一种对应于下式的前体:((R5)3O-S i)2_R6 (4)其中，R5为甲基或乙基，并且R6为甲基、乙基、丙基或丁基。在某些方面中，所述前体为二( 三乙氧基甲娃烷基)乙烧。并且在某些方面中，所述烷基甲娃烷氧基取代基对应于下式:_(0)w-S1-(R3)4_w其中，R3独立地为含有至多约30个碳的烃，w为1~3的整数，并且，在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基包含选自硫、氧、氮、磷或卤素原子或其组合的至少一种杂原子。在某些方面中，所述第二前体为二(三烷氧基甲硅烷基烷基)苯。并且在某些实施方式中，所述二(三烷氧基甲硅烷基烷基)苯为1，4_ 二(三甲氧基甲硅烷基甲基)苯(BTB)、二(三乙氧基甲硅烷基乙基)苯(BTEB)或其混合物。在其他方面中，含有多个烷基甲硅烷氧基取代基的溶胶-凝胶衍生组合物则获得自该溶胶-凝胶衍生材料。在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基对应于下式:-(0) W-S1-(R3) 4-w其中，R3独立地为含有至多约30个碳的烃，w为1~3的整数，并且在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基包含选自硫、氧、氮、磷或卤素原子或其组合的至少一种杂原子。并且在其他方面中，所述溶胶-凝胶衍生组合物获得自二(三乙氧基甲硅烷基)乙烷并含有多个烷基甲硅烷氧基取代基。在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基对应于下式:-(0) W-S1-(R3) 4-w其中，R3独立地为含有至多约30个碳的烃，w为1~3的整数，并且在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基包含选自硫、氧、氮、磷或卤素原子或其组合的至少一种杂原子。【具体实施方式】下面出于说明其原理和操作的目的而相当详细地描述了本专利技术的【具体实施方式】。但是，可以进行各种修改，并且本专利技术的范围不限于下述示例性实施方式。除非另有说明，否则此处使用的所有技术术语具有本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。此处使用的术语“溶质”指的是溶于溶剂中的任何化合物。此处使用的术语“吸附物”指的是由溶胶-凝胶衍生材料通过吸附、吸收或其组合而占有的有机化合物。此处使用的术语“溶胀性”指的是如果放入过量丙酮中，增大至其干燥体积的至少1.5 倍。此处使用的“纳米颗粒”指的是在一个维度上尺寸为约0.05~约50纳米的颗粒。根据本专利技术的一个方面，已发现新型溶胶-凝胶衍生材料，其由至少一种具有下式(1)的第一烷氧基硅烷前体和至少一种具有下式(2)的第二烷氧基硅烷前体形成:(R0) x- (R2) y-Si ((?) -S1- (R2) y- (OR) x) z (1)其中，x为2、3或4, y为0、1或2, z为0或1,其中x+y+y的总和为4,并且各个R独立地为Q~C6烷基，如甲基或乙基，&为烷基或芳香族桥连基，并且各个R2分别为有机基团；(RO)3-S1-(CH2)n-Ar-(CH2)111-S1-(OR)3 (2)其中，η和m分别为I~8的整数，Ar为单芳香环、稠合芳香环或多芳香环，并且各个R独立地为如上定义的烷基。在某些实施方式中，各个R2独立地为含有至多约30个碳的脂肪族或非脂肪族烃，其具有或不具有一种或多种杂原子(例如，硫、氧、氮、磷和卤素原子)或含有杂原子的部分。代表性的R2包括直链烃、支链烃、环状烃和芳香烃，并且不具有取代基或具有取代基。在某些方面中，R2包括:烷基烃，如C1-C3烷基；芳香烃，如苯基；以及一部分被杂原子(如-OH、-SH、-NH2和如吡啶等芳香族胺)取代的芳香烃。R2的代表性取代基包括:伯胺，如氨基丙基；仲胺，如二(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺；叔胺；硫醇，如巯基丙基；异氰酸酯，如异氰基丙基；氨基甲酸酯，如丙基苄基氨基甲酸酯；醇；烯烃；批啶；卤素；卤代烃或其组合。示例性的第一前体包括但不限于四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、氛基丙基-二甲氧基硅烷、1，4_ 二(二乙氧基甲娃烷基)苯、2_(三甲氧基甲硅烷基乙基)吡啶、二(三乙氧基甲硅烷基丙基)胺、对-三氟甲基四氟苯基二甲氧基硅烷、(十二氟-1，1，2，2-四氢-羊基)二甲氧基硅烷、3-氨基丙基二甲氧基娃烧、3-疏基丙基二甲氧基硅烷、3-氰基丙基二甲氧基硅烷、3-横酸氧基丙基二甲氧基硅烷、异氰基丙基三甲氧基硅烷、2_(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、异氰基丙基三甲氧基硅烷和三甲氧基丙基苄基氨基甲酸酯。示例性的第二前体`包括但不限于:二(三烷氧基甲硅烷基烷基)苯，如1，4-二(三甲氧基甲硅烷基甲基)苯(BTB)、二(三乙氧基甲硅烷基乙基)苯(BTEB)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶胶‑凝胶衍生材料，所述材料获得自：至少一种具有下式的第一前体：(RO)x(R2)y Si((R1)Si(R2)y(OR)x)z   (1)其中，x为2、3或4，y为0、1或2，z为0或1，其中x+y+y的总和为4，并且各个R独立地为C1～C6烷基，R1为烷基或芳香族桥连基，各个R2分别为有机基团，和至少一种具有下式的第二前体：(RO)3‑Si‑(CH2)n‑Ar‑(CH2)m‑Si‑(OR)3   (2)其中，n和m分别为1～8的整数，Ar为单芳香环、稠合芳香环或多芳香环，并且各个R独立地为如上定义的烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·L·艾德密斯东，史帝芬·R·史布莫耳，
申请(专利权)人：ABS材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US