[发明专利]溶胶-凝胶衍生组合物

说明书

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 MATERIALS OBTAINED 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。

技术领域

本发明大体涉及化学领域。更具体而言，本发明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。

背景技术

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。

发明内容

现在，根据本发明，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(1)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)_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，并且各个R₂分别为有机基团；

(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。

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、卤代烃或其组合。

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-Si)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(三乙氧基甲硅烷基)乙烷。并且在某些方面中，所述烷基甲硅烷氧基取代基对应于下式：

-(O)_w-Si-(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：

-(O)_w-Si-(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。