[发明专利]功能化材料及其生产工艺与用途

说明书

功能化材料及其生产工艺与用途，本发明涉及一种由多个有机官能团改性二氧化硅的新型合成物，同一个合成物含多个巯基、硫化物和硫脲基团等大量官能团，这些官能团以不同低聚物、构型、立体化学阵列存在，对目标金属和特定目标的亲和力与选择性显著增强。与不同结构构型的组合进一步提高在实际工艺流、产品流和废液中与各种形式的目标物键合的能力，多种结合机制实现高水平净化并选择性去除目标物。该化合物的用途包括：产品净化，从产品流、工艺流和废液中去除不需要的有机和无机化合物(包括金属和金属络合物)，选择性从多种成分共存的混合物中去除目标成分，用作层析介质净化和分离金属、金属络合物、有机和生物化合物，用于固相萃取、固相合成、金属离子提取和生物分子固定。

技术领域

本发明涉及多个有机官能团改性二氧化硅的新型合成物(含有多个巯基，硫化物和硫脲基团)及其生产工艺与用途。该材料可用于从产品、工艺流、废液中去除或选择性去除有机/无机化合物和金属，或用作阴阳离子交换剂、金属色谱材料、固相净化或萃取材料、生物分子的固定材料、抗微生物剂、催化剂载体、亲水性改性剂、阻燃剂、抗静电剂、生物医学装置的涂层、控释材料、防水膜和涂层、固相合成材料和色谱材料。本发明还涉及生产该类新型产品所需的单体及这些单体的制备方法。

背景技术

各大行业及市场应用中新型技术的不断开发致使行业对化学品的纯度要求越来越严格。例如，医药和生物技术行业要求将有机、无机杂质降至更低水平；电子工业要求常见的残留金属(如钠、镁、铁)的浓度必须低于1ppm。

当前需要更加清洁的化学工艺来应对社会及法律对环境治理施加的压力，并避免或降低废弃物的排放，特别是降低环境中毒性金属和化学物的残留量。

当前，金属在科技发展中起着至关重要的作用。贵金属(如铂、铑、钯、钌、铱、金)资源有限，却被广泛应用于各行各业。随着更多应用领域的开发，预计可用的贵金属资源将无法满足未来需求。由于这类金属成本高，资源有限且具有毒性，因此需寻求一种高效技术从产品、工艺、废液中对这类金属进行回收并加以重复利用。例如，在石化行业中，从氢甲酰化和氢化硅烷化反应的相关产物，工艺和废液中回收这类金属。

金属被广泛应用于各大行业的各类应用领域。这些金属最终以不同形式最在于不同产品，工艺和废液中。需将特定技术运用至其形成、使用、循环、生产过程及其废液中，从而实现更高的金属回收率,提高重复利用的效率及选择性，并降低对环境的影响。例如，在采矿冶炼业中，对残留的金属(铜、镍、铁)及含金属的工艺化学品(如锌)进行处理是一项重大挑战包括，因此需要一项新型回收和复用技术。

各行业众多领域对稀土金属(如钪、钇、镧，铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥)的使用日益增加，因此需要更先进技术更高效地从产品，工艺和废液中回收并重复使用这类金属。

在采矿业的冶炼和净化工艺流中，高价值金属(例如贵金属)通常以低ppm浓度和在其它金属共存，有时后者的浓度明显更高。为了降低这些高价值金属的大量损失，需要先进的技术a)将所需的金属除去至非常低的残余浓度；b)高效处理低浓度的金属；c)在与较高浓度的其它金属共存的情况下选择性除去高价值金属。

在采矿行业中，其他金属(如铜、镍、铁、锌)也需要先进技术a)将金属去除至非常低的残余浓度；b)高效处理各种级别浓度(高至低)的金属；c)在不同浓度的其它金属共存的情况下选择性地去除目标金属；d)对于一种或多种目标金属吸附能力强；e)可捕获一种或多种金属并加以重复利用，且技术本身很也可重复使用。

制备高价值有机化合物或聚合物通常需要多步骤工艺，且会伴随副产物，异构体和杂质的产生。大多数情况下这类产品有待净化，此外，还需要一种更加高效的净化技术来去除与目标产品共存的特定范围的副产物，异构体和杂质。现有技术(如结晶)将导致产品大量损失。