[发明专利]有机聚合官能团改性二氧化硅及其生产工艺和用途

摘要

本发明涉及含季铵的功能化材料的生产工艺，在适当的情况下还涉及同一组合物中巯基、硫化物和硫脲的多重组合，每个官能团均以众多不同的低聚体、组态和立体化学的多种形式呈现，此外还涉及其应用，如产品净化，或从产品流、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，或在多成分混合物中选择性去除目标成分，或作为金属、金属络合物、有机和生物化合物的净化与分离层析介质，或作为阴阳离子交换剂、固相萃取材料、固相合成材料、金属离子提取材料和生物分子固定材料，本发明还涉及含聚季铵基团的功能化材料的新组分。

主权项

一种生产下列通式Ⅰ化合物的方法：[(O3/2)Si(CH2)mX]a[Si(O4/2)]b[VSi(O3/2)]c[WSi(O3/2)]d   (通式Ⅰ)式中：X选自(CH2)3N+(L1)(R6)2CH2CH2CH3)、(CH2)3N+(L1)(R6)2CH2CHCH2或通式Ⅱ化合物；R6是氢、C1‑22烷基或芳基；n是从0至100的一个整数；L1是一个阴离子，包括但不限于卤化物、硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、铬酸盐、高锰酸盐、氢硼化物、代氢硼化物如氰基氢硼化物；V是一个可选择地被取代的基团，选自C1‑22烷基、C2‑20烯烃基、C1‑22烷基芳基或芳基；W是基团(CH2)eZ，其中Z是SH、S(CH2)fSH、S(CH2)fNHC(＝S)NHR3、NR4R5或NH[(CH2)2NH]jH，e和f分别是从2至6的一个整数；j是从1至100的一个整数；m是从2至12的一个整数；其中R3‑5分别选自氢、直链或支链C1‑12烷基、芳基或C1‑22烷基芳基；a、b、c、d均为整数，而且a+c:b的比例介于0.00001至100，a、b始终存在，如c和/或d大于零，则d与a+b+c的比例介于0.00001至100；通过通式Ⅰ中其他基团的硅原子、氢、直链或支链C1‑22烷基、端基R2SiO1/2、交联剂或链状RqSi(OR1)gOk/2中的一个或多个使硅酸盐氧原子的自由价饱和，其中R和R1分别选自直链或支链C1‑12烷基、芳基或C1‑22烷基芳基；k是从1到3的一个整数，q是从1到2的一个整数，g是从0到2的一个整数，并且满足g+k+q＝4，当端基、交联剂和/或聚合物链存在时，其摩尔比与a+b+c+d的比例介于0至999:1；本方法包括：与下列通式III化合物接触，[(O3/2)Si(CH2)hA]a[Si(O4/2)]b[VSi(O3/2)]c[WSi(O3/2)]d   (通式III)式中，A是乙烯基，其负载为0.001至4mmol/g；h是从0至10的一个整数；将10‑100摩尔当量的(CH2CHCH2)2N+(R6)2L1置于溶剂中，其中R6是氢、直链或支链C1‑22烷基、C1‑22烷基芳基或芳基；在20‑150℃条件下定时添加自由基引发剂反应10分钟至48小时，随后将固体过滤或离心，使用溶剂洗涤后干燥生成通式Ⅰ化合物；或者与下列通式IV化合物接触，[(O3/2)Si(CH2)hA]a[Si(O4/2)]b   (通式IV)式中，A是乙烯基，其负载为0.001至4mmol/g；h是从0至10的一个整数；将10‑100摩尔当量的(CH2CHCH2)2N+(R6)2L1置于溶剂中，在20‑150℃条件下定时添加自由基引发剂反应10分钟至48小时，后将固体过滤或离心，使用溶剂洗涤后干燥生成通式Ⅰ化合物，其中整数c和d是0；随后使用VSi(OR1)3或WSi(OR1)3或前述二者在溶剂中处理，在60‑150℃条件下反应10分钟至48小时，然后将固体过滤或离心，使用溶剂洗涤后干燥生成通式Ⅰ化合物，其中V和W均存在。