[发明专利]一种含有季铵阳离子和水杨醛的有机硅功能单体

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅单体，特别涉及含有季铵阳离子和水杨醛的有机硅功能单体，属于功能高分子材料领域。

技术背景

硅胶的物理化学性质极其稳定。颗粒硅胶可以分为球型和无定型两种。球型硅胶渗透性强，比无定型硅胶更有利于内部传质。由于未修饰的多孔硅胶球表面存在大量的羟基，因而具有强烈的吸附性能，但是其选择吸附性能较差。使用特定功能基团对多孔硅胶球进行表面功能化修饰或表面改性，使得多孔硅胶球表面具有了特定的性质和功能。例如氨基硅胶球、烯烃基硅胶球、巯基硅胶球、环氧基硅胶球、羧基硅胶球等，更适合用作高效液相色谱填料、催化剂载体、吸附材料载体、印迹材料载体，故已渐渐应用于固相萃取、色谱填料、固态催化剂、化学仿生、水质处理等领域。

分子印迹技术具有对特定分子特异性识别吸附的能力，能够实现分子识别性分离和富集而到受到广泛重视。选择合适的分子印迹基体代替传统的有机高聚物，已经成为研究热点。由于硅胶具有良好的物理化学稳定性，已成为有机高聚物基印迹材料的优秀替代物。硅胶球表面印迹技术研究的最多。制备硅胶球表面印迹材料的方法包括：(1)将活性硅胶球(简称为载体)、功能单体、交联剂、模板分子混合，功能单体的聚合反应与交联反应同时进行，反应结束后将模板分子洗去，在硅胶表面形成一层印迹聚合物。但是所述(1)方法中，大量功能单体溶解在溶剂中，会首先在溶剂中进行交联聚合反应，形成传统的印迹聚合物，导致功能单体在硅胶球表面交联聚合率很低，致使活化硅胶表面印迹空穴很少，结合容量很小。另外，功能单体的聚合与交联反应同时进行，而这两种反应的最佳条件不尽相同，这样势必会降低印迹材料的性能。

制备硅胶球表面印迹材料方法(2)是先在硅胶球表面涂覆一层功能大分子，然后加入模板分子与交联剂，反应后将模板分子洗去制得硅胶基表面印迹材料。例如将硅胶球表面涂覆一层壳聚糖类，吸附金属离子后加入交联剂环氧氯丙烷进行交联，洗脱去金属离子后就在硅胶表面的壳聚糖薄层中留下了金属离子的空穴。这种方法制得的印迹材料由于使用的功能大分子功能基团含量低，所以结合容量很小，而且功能大分子只是物理涂覆在硅胶表面，导致印迹材料的力学稳定性很差。

为了克服现有硅胶球表面分子印迹技术的缺点，弥补不足，本发明基于分子设计的原理，提供一种可“接枝于”或者“接枝到”硅胶球表面的携带有季铵阳离子和水杨醛单元的有机硅功能单体。凭借携带有季铵阳离子和水杨醛单元的有机硅功能单体在硅胶球表面的接枝反应，在硅胶球表面引入季铵阳离子和水杨醛单元。这种表面携带有季铵阳离子和水杨醛单元的硅胶球既能完成硅胶球表面印迹材料制备方法(1)，也能够进行硅胶球表面印迹材料制备方法(2)。并且所述含有季铵阳离子和水杨醛单元的有机硅功能单体可以进行均聚或共聚反应。

发明内容

本发明提供一种含有季铵阳离子和水杨醛的有机硅功能单体，具有通式(I)所示结构：

其中通式(I)中的R₁和R₂分别选自C₁～C₁₂烃基中的一种，X^-选自F^-、Cl^-、Br^-、NO₃^-、HSO₄^-、CH₃COO^-、CF₃COO^-、BF₄^-、PF₆^-、SbF₆^-、CF₃SO₃^-、C₄F₉SO₃^-或(CF₃SO₂)₂N^-中的一种。

本发明提供的含有季铵阳离子和水杨醛的有机硅功能单体的制备方法，是依据以下制备步骤实现的：

步骤一  含有叔胺基的有机硅功能单体的制备

操作步骤：分别称取通式(II)和三烷氧基氢硅烷溶解在溶剂中，加入催化量的催化剂，控制反应温度80～100℃，反应1～6小时后，负压精馏分离后，制得通式(III)所示结构的含有叔胺基的有机硅功能单体；