【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生产有机官能化无机基材的方法。特别地，本专利技术提供了一种用于用有机金属试剂(比如格氏试剂)改性包含在无机基材的表面处的金属或准金属氢氧化物和/或金属或准金属氧化物的方法。本专利技术进一步涉及通过本专利技术的方法所获得的有机官能化无机基材的用途。
技术介绍
1、陶瓷材料，比如膜、成形载体或载体材料、涂层或粉末，由无机材料比如二氧化硅、二氧化钛和氧化锆(包括其混合物)制成。与聚合物膜相比，陶瓷膜示出若干优点：它们是化学惰性的，并且具有高机械、热、化学和水热稳定性的特征。众所周知，陶瓷材料在比如高温和腐蚀性环境等极端加工条件下是稳健的，并且展现出长使用寿命。因此，表面改性陶瓷适用于在需要稳定性或一定亲和力的工艺中以及需要化学耐性的那些应用中使用。
2、陶瓷膜典型地由无机基材组成，其表面包含元素m的氢氧化物和/或氧化物。元素m典型地(但不一定)是金属，比如过渡金属、或准金属。由于表面处元素m的羟基和/或氧化物基团的存在，大多数无机基材倾向于是亲水性的。然而，与借助于有机分子及其官能团可以获得的官能的多样性相比，无机基材可以进行的相互作用的多样性是受限的。因此，这是无机基材用于某些应用的用途的限制因素。因此，需要在考虑预期应用的情况下调整表面特性。
3、表面特性可以借助于表面改性、特别是化学表面改性(也称为官能化或接枝)来改变。通过添加另外的疏水基团和/或无机基材的表面上的羟基(-oh)被其他基团(比如有机官能团)替代或空间位阻，可以将亲水特征改性为更疏水的。可以改变的其他表面特性是例如选择
4、已经报道了用于无机基材(比如固体无机基材)的表面改性的各种方法，包括涉及与有机硅烷、有机膦酸、或有机金属试剂的共缩合反应或接枝反应的方法。
5、us2006/0237361披露了一种用于用有机硅烷剂浸渍陶瓷膜的方法。有机硅烷剂具有通式r1r2r3r4si，其中至少一个r基团是可水解基团并且至少一个r基团是不可水解基团，例如烷基或苯基，其可以被至少部分地氟化。可水解基团与基材表面上的氢氧化物(-oh)基团的缩合反应通过包含氧桥的m-o-si-r键将有机硅烷剂附接至表面。然而，已知这些氧桥易于水解，这可能导致一种或多种有机官能团在使用时从基材中浸出。
6、‘optimization of r eaction c onditions for t he m etalorganic modification o f mcm-41[mcm-41的金属有机改性的反应条件的优化]’,s.angloher,j.kecht等人,chem.mater.[材料化学]19,第3568-3574页(2007)披露了有机金属试剂在周期性介孔二氧化硅上的接枝。将基材在150℃下在真空下干燥15小时，之后使用有机锂或格氏试剂(比如正丁基锂或烯丙基溴化镁)在溶剂(比如正己烷或四氢呋喃(thf))中在-78℃与68℃之间变化的温度下进行接枝，并且持续在2小时与24小时之间的持续时间。si-r键通过有机金属试剂在硅氧烷桥的硅原子处的直接攻击而形成。
7、‘synthesis-properties correlation and the unexpected role of thetitania support on the grignard surface modification[合成-特性相关性和二氧化钛载体对格氏表面改性的出乎意料的作用]’,j.van dijck,p.mampuys等人,appliedsurface science[应用表面科学]527(2020)146851披露了格氏试剂在二氧化钛载体的表面上的接枝。首先将二氧化钛载体在10-4毫巴和190℃下干燥16小时，随后与格氏试剂，特别是乙基溴化镁、丙基氯化镁或辛基氯化镁在干燥的四氢呋喃(thf)中在室温下反应持续72小时的持续时间。
8、wo 2010/106167披露了一种用于获得有机官能化无机基质的方法。该方法包括在高温下真空干燥无机基质，通过将基质浸没在液体试剂中以从基质的表面去除质子使干燥的无机基质的表面与液体试剂比如醇反应，去除过量的液体试剂，以及使基质与有机金属试剂反应。在与有机金属试剂反应后，试剂的一个或多个有机官能团通过直接m-c键附接(接枝)至无机基质的表面。总处理时间包括数天。
9、应注意的是，使用有机金属试剂的接枝以将官能团附接至无机基材的前述方法全部包括在用有机金属试剂接枝之前的广泛干燥步骤，其形式为在真空压力下干燥步骤与高温组合，以去除基材表面上存在的任何水，否则其将与有机金属试剂反应并且减少可用于附接至表面的反应物的量。为了克服该不希望的副反应，现有技术方法报道了广泛的干燥与高温组合，使得现有技术方法在成本、能量和时间方面很昂贵。
技术实现思路
1、本专利技术旨在克服以上缺点中的一个或多个。本专利技术的目的是提供一种用于生产有机官能化固体无机基材的改进方法，其具有以下优点中的一个或多个：其更好地适合用于按比例放大至工业规模，其更经济、不那么复杂、具有更短的总处理时间、降低能耗并且涉及减少的处理步骤数目。
2、因此，根据本专利技术的第一方面，提供了一种如在所附权利要求书中所述的方法。如本文所描述的方法允许将固体无机基材转化为有机官能化无机基材。固体无机基材的表面包含氢氧化物和/或氧化物。氢氧化物和/或氧化物包含元素m，其是金属或准金属。该方法包括以下步骤：(i)干燥无机基材的表面；(ii)任选地从表面去除质子；以及(iii)使无机基材的表面与包含至少一个有机官能部分的有机金属试剂接触，从而获得有机官能化无机基材。该至少一个有机官能部分借助于直接m-c键附接至氢氧化物和/或氧化物的元素m。干燥步骤包括使无机基材与包含惰性气体的流接触。
3、直接m-c键不包括m与c之间的氧桥。在不希望受理论约束的情况下，诸位专利技术人认为直接m-c键可以是共价m-c键或配位键。
4、有利地，干燥步骤在至少大气压的压力下进行。
5、有利地，使表面与包含惰性气体的流接触的步骤在至少90℃，比如至少95℃，优选地至少100℃，比如至少125℃，更优选地至少150℃，例如至少175℃，最优选地至少200℃，比如至少225℃，并且特别是至少250℃的温度下进行。
6、有利地，惰性气体是氮气、干燥空气、惰性气体、或其任何两种或更多种的混合物。当使用稀有气体时，其优选地是氩气(ar)或氦气(he)。有利地，包含惰性气体的流是干燥流。取决于每个步骤的混合物的水含量，技术人员将能够确定气体流中允许的最大水浓度。例如惰性气体流可以包含等于或小于5体积％的水、优选地等于或小于1体积％的水、更优选地等于或小于0.1体积％的水，比如等于或小于500ppm的水、或等于或小于100ppm的水。
7、有利地，本专利技术的方法还含有质子去除步骤。质子去除步骤包括使固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于生产有机官能化固体无机基材的方法，其中该无机基材的表面包含氢氧化物和/或氧化物，其中该氢氧化物和/或氧化物包含元素M，其中该元素M是金属或准金属，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中，该干燥步骤在至少大气压的压力下进行。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，使该表面与该包含惰性气体的流接触在至少90℃、优选地至少100℃、更优选地至少150℃、最优选地至少200℃、特别是至少250℃的温度下进行。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该惰性气体选自由以下组成的组：氮气，干燥空气，稀有气体、特别是氩气(Ar)或氦气(He)及其任何两种或更多种的混合物。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其包括(ii)从该表面去除质子，其包括使该表面与能够与该表面处的质子反应的试剂接触。
6.如权利要求5所述的方法，其中，该试剂是醇、有机膦酸酯、有机膦酸的酯、有机次膦酸、羧酸或羧酸酯。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，使该试剂作为气体、蒸气、气溶胶、或液体与该表面接触。
<...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于生产有机官能化固体无机基材的方法，其中该无机基材的表面包含氢氧化物和/或氧化物，其中该氢氧化物和/或氧化物包含元素m，其中该元素m是金属或准金属，该方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其中，该干燥步骤在至少大气压的压力下进行。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，使该表面与该包含惰性气体的流接触在至少90℃、优选地至少100℃、更优选地至少150℃、最优选地至少200℃、特别是至少250℃的温度下进行。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该惰性气体选自由以下组成的组：氮气，干燥空气，稀有气体、特别是氩气(ar)或氦气(he)及其任何两种或更多种的混合物。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其包括(ii)从该表面去除质子，其包括使该表面与能够与该表面处的质子反应的试剂接触。
6.如权利要求5所述的方法，其中，该试剂是醇、有机膦酸酯、有机膦酸的酯、有机次膦酸、羧酸或羧酸酯。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，使该试剂作为气体、蒸气、气溶胶、或液体与该表面接触。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，包含该惰性气体的该流进一步包含该试剂以便同时进行干燥该表面和从该表面去除质子的步骤。
9.如权利要求8所述的方法，其中，将该惰性气体鼓泡通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：薇拉·迈嫩，杰罗恩·范戴克，安妮塔·布埃肯胡特，埃尔曼·贝克尔斯，
申请(专利权)人：威妥有限公司，
类型：发明
国别省市：
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