倍半硅氧烷样粒子制造技术

本文描述了一种使用聚氢硅氧烷和水溶性碱制备倍半硅氧烷样粒子的方法。所述倍半硅氧烷样粒子具有小于100微米的平均粒径，并且基本上不含–OH键。在一个实施例中，所述倍半硅氧烷样粒子可用于膜中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述了用于制备倍半硅氧烷样粒子及其组合物和制品的方法。
技术介绍
在最近几年，疏水性膜和涂层由于多个吸引人的品质而获得了相当多的关注。高度疏水性表面已经在自然界中得到认识，或许最普遍的是荷叶以及蝉翼上的表面。由于具有疏水性特性，因此荷叶能够通过在水滴滑离其表面时冲洗掉粉尘粒子和碎屑来进行自动清洁。这种自动清洁的能力在许多现代应用中是合乎需要的。为了实现这些高度疏水性表面，将疏水性粒子添加到涂层和膜中不仅赋予涂层或膜的疏水性，而且还改善和/或增强机械性能。疏水性粒子中的一类是疏水性二氧化硅或二氧化硅样粒子。疏水性二氧化硅粒子通常通过首先用热解法或沉淀法制备二氧化硅粒子，然后用合适的疏水性基团诸如有机硅或有机卤代硅烷化合物使二氧化硅粒子功能化来制备。参见例如美国专利3,677,784(Nitzsche等人)；4,191,587(Kratel等人)；以及美国专利公开2009/0298982(Meyer等人)。制备有机改性的二氧化硅粒子的另一种方法由Arkhireeva等人在J.Mater.Chem.,2003,13,3122-3127(《材料化学杂志》，2003年，第13期，第3122-3127页)中公开，其公开了使用溶胶凝胶方法合成倍半硅氧烷纳米粒子。在该合成中，用作种子的硅酸钠与有机三烷氧基硅烷前体结合以形成倍半硅氧烷纳米粒子。
技术实现思路
希望找到制备有机硅杂化粒子的替代方法。在一个实施例中，该方法是简单和/或节省成本的替代形式。可能还希望具有带有更少–OH基团的有机硅杂化粒子。在一个方面，描述了包含多个倍半硅氧烷样粒子的组合物，其中所述粒子基本上不含–OH键，并且其中多个倍半硅氧烷样粒子的至少一部分具有小于100微米的平均粒径。在一个实施例中，本公开的多个倍半硅氧烷样粒子具有小于100纳米的平均粒径。在另一个方面，描述了制备多个粒子的方法，该方法包括：提供溶液、水溶性碱和聚氢硅氧烷；在两相溶液的存在下，使所述聚氢硅氧烷与所述水溶性碱接触。在另一个方面，描述了包含多个倍半硅氧烷样粒子的涂层，其中所述粒子基本上不含–OH键，并且其中多个倍半硅氧烷样粒子的至少一部分具有小于100微米的平均粒径。上述
技术实现思路
并非意图描述每个实施例。本专利技术的一个和多个实施例的细节还在下面的描述中示出。根据以下“具体实施方式”和“权利要求书”，本专利技术的其他特征、目标和优点将显而易见。具体实施方式如本文所用，术语：“一个”、“一种”和“所述”可互换使用并且意指一个或多个；并且“和/或”用于表示所说明的情况之一或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。本公开提供了倍半硅氧烷样粒子(本文可互换地称为粒子)的良好制备。倍半硅氧烷是有机和无机杂化物。倍半硅氧烷的特征在于通式RSiO3/2，其中R代表有机取代基。硅原子通过氧原子连接在一起，并且R基团连接至硅原子。Si-O基团提供无机特性，而R基团提供有机特性。本公开的倍半硅氧烷样粒子衍生自聚氢硅氧烷和水溶性碱，两者接触以形成本公开的粒子。聚氢硅氧烷是由下式表示的聚合物：其中，Z1和Z2是端基；n为大于2的整数；并且R是有机基团。式I的端基衍生自用于制备聚氢硅氧烷的起始物质。这些端基不受特别限制，并且可以包括例如烷基化的(直链、环状或支化的)硅烷。示例性的端基包括：-Si(CH3)3、-Si(CH3)2H、-Si(CH3)H2、-Si(CH2CH3)3、-Si(CH2CH2CH2CH3)3、-Si(C(CH3)3)3、-Si(CH2CH(CH3)CH3)3和-Si(CH(CH3)CH2CH3)3。聚氢硅氧烷包含重复单元，其中n为至少2、4、5、6、8、10、25、50、75、100、150或甚至200；并且最多1000、2500、5000、7500、10000或甚至15000。R为可为直链或支化的、环状或无环的、饱和或不饱和的有机基团。所述有机基团可包含少至1、2、3、4、5、6、7、8或甚至9个碳原子和多达15、17、20、25、30或甚至35个碳原子。如本文所用，“有机基团”是指通过碳原子连接的碳基基团。在一个实施例中，有机基团可包含一个或多个官能团，诸如胺基、铵基、醚基、酯基或氨基甲酸酯基。在一个实施例中，有机基团未被取代。在一个实施例中，有机基团是烷基基团。示例性的烷基基团包括甲基、乙基、丙基、丁基、辛基和苯基。在另一个实施例中，有机基团被取代(即，有机基团包含至少一个除碳和氢以外的原子)。在一个实施例中，取代的有机基团包含至少一个链中杂原子(例如，O、S和/或N)和/或卤素(例如，Cl、Br和/或I)。示例性的有机基团包括：甲基、乙基、丙基、丁基、C6H4Y-、C6H5(CH2)-、C6H5(CH2)-、C6H5(CHY)-和C6H5(CY2)-，其中Y可以是氯代、溴代、碘代、烷氧基或它们的组合，以及烯丙基(CH2＝CH-R1-)和乙烯基(CH2＝CR1-)基团，其中R1是直链或支化的烷基。示例性的聚氢硅氧烷包括：聚甲基氢硅氧烷、聚乙基氢硅氧烷、聚丙基氢硅氧烷、聚丁基氢硅氧烷、聚苄基氢硅氧烷、甲基氢环硅氧烷以及它们的组合。聚氢硅氧烷可具有至少500克/摩尔、1000克/摩尔、1500克/摩尔、1800克/摩尔、2000克/摩尔、2400克/摩尔或甚至2500克/摩尔；并且最多5000克/摩尔、10000克/摩尔、15000克/摩尔、20000克/摩尔、25000克/摩尔、30000克/摩尔或甚至60000克/摩尔的重均分子量。在本公开的方法中，聚氢硅氧烷与水溶性碱接触。如本文所用，当在室温条件下测量时，水溶性碱在水中的溶解度大于1g、10g、20g、30g、50g、75g、100g或甚至200g/100mL。此类水溶性碱包括下列物质的盐：硅酸盐(例如，偏硅酸钠、原硅酸钠、三甲基硅醇钠、偏硅酸锂、六氟硅酸钠以及它们的组合)；羟基碱(例如，氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化钙和氢氧化锂)；路易斯碱(例如，NH3、伯胺、仲胺和叔胺)；吡啶；以及它们的组合。在本公开中，将水溶性碱以至少1:0.1、1:0.5、1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:8、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:40、1:50或甚至1:75的水溶性碱与聚氢硅氧烷的质量比添加。聚氢硅氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含：多个倍半硅氧烷样粒子，其中所述粒子基本上不含–OH键，并且其中所述多个倍半硅氧烷样粒子的至少一部分具有小于100微米的平均粒径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.29 US 61/666,0191.一种组合物，包含：多个倍半硅氧烷样粒子，其中所述粒子基本上
不含–OH键，并且其中所述多个倍半硅氧烷样粒子的至少一部分具
有小于100微米的平均粒径。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多个倍半硅氧烷样粒子的
至少一部分具有小于100纳米的平均粒径。
3.一种膜，包含根据前述权利要求中任一项所述的组合物。
4.根据权利要求3所述的膜，其中所述膜是疏水性的。
5.一种复合物，包含根据权利要求1-2中任一项所述的组合物。
6.一种制备多个粒子的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·拉托雷，K·金达尔，A·夏尔马，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US