盲专网 - 一种含多烷氧基硅基苯化合物及杂化二氧化硅气凝胶

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2020-02-10

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2020-06-30

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2040-02-10

基本信息

有效性	实质审查	专利类型	发明专利
申请号	CN202010084312.0	申请日	2020-02-10
公开/公告号	CN111232989A	公开/公告日	2020-06-05
授权日		预估到期日	2040-02-10
申请年	2020年	公开/公告年	2020年
缴费截止日
分类号	C01B33/158 、C07F7/18	主分类号	C01B33/158
是否联合申请	独立申请	文献类型号	A
独权数量	1	从权数量	8
权利要求数量	9	非专利引证数量	0
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利		被引证专利
专利权维持	99	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查

申请人信息

申请人	洪永建	第一申请人	洪永建
专利权人	洪永建	当前专利权人	洪永建
发明人	洪永建	第一发明人	洪永建
地址	福建省泉州市达埔镇达中村753	邮编	362600
申请人数量	1	发明人数量	1
申请人所在省	福建省	申请人所在市	福建省泉州市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

厦门荔信航知专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

徐婕

摘要

本发明属于气凝胶技术领域，具体是二氧化硅气凝胶技术领域，涉及一种含多烷氧基硅基苯化合物及杂化二氧化硅气凝胶。杂化二氧化硅气凝胶制备步骤包括，含多烷氧基硅基苯化合物、结构通式为R5xMeySi(OR6)z的硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合，加入酸性溶液调节反应体系pH为2～3进行水解，再加入碱性物质调节反应体系pH为9～11进行缩合，获得湿凝胶；所述湿凝胶经过老化、溶剂置换、干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶。本发明的杂化二氧化硅气凝胶具有较高的比表面积，比表面积可达1000m2/g以上，而且制备成本较低，可实现大规模化生产。

摘要附图
说明书附图：[0010]

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2020-06-30	实质审查的生效	IPC(主分类): C01B 33/158 专利申请号: 202010084312.0 申请日: 2020.02.10
2	2020-06-05	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：按如下步骤制备，通式(1)～(4)的任意一个或几个含多烷氧基硅基苯化合物、通式为R5xMeySi(OR6)z的硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合，加入酸性溶液调节反应体系pH为2～3进行水解，再加入碱性物质调节反应体系pH为9～11进行缩合，获得湿凝胶；所述湿凝胶经过老化、溶剂置换、干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶；
其中，R1、R2、R3和R4各自独立的选自甲基、乙基或异丙基，p和q为整数，且2≤p≤6，2≤q
5 6
≤6，R独立的选自C1-C18的烷基、C1-C18的取代烷基、乙烯基或苯基，R为甲基、乙基或异丙基，x+y+z＝4，0≤x≤1，0≤y≤1。

2.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂选自三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷的组合物、三烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷的组合物或四烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷的组合物。

3.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述含多烷氧基硅基苯化合物和硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.01～0.5)。

4.根据权利要求3所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述含多烷氧基硅基苯化合物和硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.05～0.4)。

5.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水的体积比为1:(5～500):(0.6～30)。

6.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述酸性溶液选自稀硫酸溶液、稀盐酸溶液、稀硝酸溶液、草酸溶液和磷酸溶液中的一种。

7.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述碱性物质选自氨水、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和氢氧化钡中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述老化是置于30～60℃环境中24～72小时；所述溶剂置换采用的溶剂是无水乙醇。

9.根据权利要求1所述的杂化二氧化硅气凝胶，其特征在于：所述干燥为超临界干燥、冷冻干燥或常压干燥。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及气凝胶技术领域，具体是二氧化硅气凝胶技术领域，涉及一种含多烷氧基硅基苯化合物及杂化二氧化硅气凝胶。

背景技术

[0002] 二氧化硅气凝胶由于其导热系数低、比表面积大、密度低等特点，在保温隔热领域、载体领域、吸附领域等具有巨大的潜在应用前景，目前由于其制备工艺较为苛刻、强度低等，还没有大规模的应用。业界开展了很多的研究，其中包括各种改性以提高其强度和选择不同的硅源，制备不同组成的二氧化硅气凝胶。

[0003] CN106279694B披露了采用含烷氧基的笼型倍半硅氧烷化合物、含偶联剂型的笼型倍半硅氧烷和可水解的短链硅烷作为原料，制备了高比表面的杂化二氧化硅气凝胶，比表面积可达1000m2/g以上。但是该方法使用的原料含烷氧基的笼型倍半硅氧烷化合物和含偶联剂型的笼型倍半硅氧烷其制备原料目前也缺少大规模的生产，而且成本非常高，限制了该方法的应用。

[0004] 因此，迫切需要寻找到低成本的制备高比表面积的杂化二氧化硅气凝胶的方法。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种杂化二氧化硅气凝胶，其比表面积较大，可达1000m2/g以上，而且制备原料都是工业上常规的原料，具有成本低的特点。

[0006] 本发明还有一个目的在于提供一种含多烷氧基硅基苯化合物，分子中含有多个可发生水解的烷氧基硅烷基团。

[0007] 本发明采用以下的技术方案：

[0008] 一种杂化二氧化硅气凝胶，按如下步骤制备，通式(1)～(4)的任意一个或几个含多烷氧基硅基苯化合物、通式为R5xMeySi(OR6)z的硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水混合，加入酸性溶液调节反应体系pH为2～3进行水解，再加入碱性物质调节反应体系pH为9～11进行缩合，获得湿凝胶；所述湿凝胶经过老化、溶剂置换、干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶；

[0009]

[0010] 其中，R1、R2、R3和R4各自独立的选自甲基、乙基或异丙基，p和q为整数，且2≤p≤6，2≤q≤6，R5独立的选自C1-C18的烷基、C1-C18的取代烷基、乙烯基或苯基，R6为甲基、乙基或异丙基，x+y+z＝4，0≤x≤1，0≤y≤1。

[0011] 优选的，所述硅烷偶联剂选自三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷的组合物、三烷氧基硅烷和二烷氧基硅烷的组合物或四烷氧基硅烷和三烷氧基硅烷的组合物。更优选的方案中，三烷氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷，四烷氧基硅烷选自四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷，二烷氧基硅烷选自二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基异丁基二甲氧基硅烷、甲基异丁基二乙氧基硅烷、甲基正辛基二甲氧基硅烷、甲基正辛基二乙氧基硅烷、甲基正己基二甲氧基硅烷、甲基正己基二乙氧基硅烷、甲基正十二烷基二甲氧基硅烷和甲基正十二烷基二乙氧基硅烷中的至少一种。

[0012] 优选的，所述含多烷氧基硅基苯化合物和硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.01～0.5)。

[0013] 更优选的，所述含多烷氧基硅基苯化合物和硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.05～0.4)。进一步优选的方案中，含多烷氧基硅基苯化合物和硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.1～
0.03)。

[0014] 优选的，所述硅烷偶联剂、无水乙醇和去离子水的体积比为1:(5～500):(0.6～30)。

[0015] 优选的，所述酸性溶液选自稀硫酸溶液、稀盐酸溶液、稀硝酸溶液、草酸溶液和磷酸溶液中的一种。

[0016] 优选的，所述碱性物质选自氨水、碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵和氢氧化钡中的至少一种。

[0017] 优选的，所述老化是置于30～60℃环境中24～72小时；所述溶剂置换采用的溶剂是无水乙醇。

[0018] 优选的，所述干燥为超临界干燥、冷冻干燥或常压干燥。

[0019] 本发明的杂化二氧化硅气凝胶可在催化剂载体、吸附材料、隔热材料等应用。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] (1)发明采用三乙烯基苯作为起始原料，制备了含多个可水解的三烷氧基硅基的化合物，烷氧基硅烷发生水解，每个三烷氧基硅基发生水解缩合可以形成一个网络结构，同时每个含多烷氧基硅基苯化合物上存在三个三烷氧基硅基基团，可以在三烷氧基硅基发生水解缩合形成的网络结构上进一步形成更多的网络结构，这样不但增加了杂化二氧化硅气凝胶的孔隙率，提高比表面积，而且强化了力学强度，具有一定的可压缩性。

[0022] (2)本发明所用原料都为工业上常规的原料，原料包括1,2,3-三乙烯基苯、1,3,5-三乙烯基苯、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷等，具有来源丰富、成本低的特点，可以进行规模化生产。

实施方案

[0023] 以下通过具体实施方式对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。

[0024] 实施例1

[0025] 100g1,2,3-三乙烯基苯、390g三甲氧基硅烷和1000ml甲苯加入容器中，升温至90℃，氮气保护下加入Karstedt催化剂(按Pt量算为10ppm)，控制反应温度为115-120℃反应4小时。反应完蒸除溶剂后减压蒸除未反应的三甲氧基硅烷，获得327g1,2,3-三(三甲氧基硅基乙基)苯，GC测得纯度为97.3％。

[0026] 实施例2

[0027] 100g1,3,5-三乙烯基苯、630g三乙氧基硅烷和2000ml甲苯加入容器中，升温至90℃，氮气保护下加入Karstedt催化剂(按Pt量算为12ppm)，控制反应温度为115-120℃反应5小时。反应完蒸除溶剂后减压蒸除未反应的三乙氧基硅烷，获得407g1,3,5-三(三乙氧基硅基乙基)苯，GC测得纯度为97.8％。

[0028] 实施例3

[0029] 100g1,2,3-三乙烯基苯、570g3-巯基丙基三甲氧基硅烷、10g安息香丁醚和1000ml无水乙醇加入容器中，在主波长365nm，光强度8mW/cm的紫外光照射3分钟，撤除紫外光，蒸除无水乙醇、减压蒸除3-巯基丙基三甲氧基硅烷，获得471g1,2,3-三(三甲氧基硅基丙基硫杂乙基)苯，GC测得纯度为96.9％。

[0030] 实施例4

[0031] 100g1,3,5-三乙烯基苯、760g3-巯基丙基三乙氧基硅烷、15g安息香丁醚和1500ml无水乙醇加入容器中，在主波长365nm，光强度8mW/cm的紫外光照射3.5分钟，撤除紫外光，蒸除无水乙醇、减压蒸除3-巯基丙基三乙氧基硅烷，获得550g1,3,5-三(三乙氧基硅基丙基硫杂乙基)苯，GC测得纯度为97.1％。

[0032] 实施例5

[0033] 100g1,2,3-三(三甲氧基硅基乙基)苯、1.4ml甲基三甲氧基硅烷、400ml无水乙醇和20ml去离子水混合，加入浓度0.5mol/L盐酸溶液调节反应体系pH为2～2.5进行水解，再加入氨水调节反应体系pH为9～9.5进行缩合，获得湿凝胶；湿凝胶经过35℃老化60小时，无水乙醇置换，冷冻干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶1。

[0034] 实施例6

[0035] 100g1,3,5-三(三乙氧基硅基乙基)苯、1ml正硅酸乙酯、3.6ml甲基三乙氧基硅烷、350ml无水乙醇和15ml去离子水混合，加入浓度0.5mol/L盐酸溶液调节反应体系pH为2～
2.5进行水解，再加入氨水调节反应体系pH为9～9.5进行缩合，获得湿凝胶；湿凝胶经过45℃老化50小时，无水乙醇置换，冷冻干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶2。

[0036] 实施例7

[0037] 100g1,3,5-三(三乙氧基硅基丙基硫杂乙基)苯、1ml正硅酸乙酯、3ml二甲基二乙氧基硅烷、320ml无水乙醇和12ml去离子水混合，加入浓度1mol/L草酸溶液调节反应体系pH为2.5～3.0进行水解，再加入氨水调节反应体系pH为9～9.5进行缩合，获得湿凝胶；湿凝胶经过50℃老化44小时，无水乙醇置换，超临界二氧化碳干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶3。

[0038] 实施例8

[0039] 100g1,3,5-三(三乙氧基硅基丙基硫杂乙基)苯、1.8ml正硅酸乙酯、4ml甲基三乙氧基硅烷、400ml无水乙醇和15ml去离子水混合，加入浓度1mol/L草酸溶液调节反应体系pH为2.5～3.0进行水解，再加入氨水调节反应体系pH为9.5～10.0进行缩合，获得湿凝胶；湿凝胶经过50℃老化45小时，无水乙醇置换，40℃干燥3小时，80℃干燥3小时，120℃干燥2小时，获得杂化二氧化硅气凝胶4。

[0040] 实施例9

[0041] 100g1,2,3-三(三甲氧基硅基丙基硫杂乙基)苯、8ml甲基三乙氧基硅烷、3.3ml二甲基二乙氧基硅烷、420ml无水乙醇和24ml去离子水混合，加入浓度1mol/L草酸溶液调节反应体系pH为2.5～3.0进行水解，再加入碳酸钠调节反应体系pH为9.5～10.0进行缩合，获得湿凝胶；湿凝胶经过50℃老化45小时，无水乙醇置换，超临界二氧化碳干燥，获得杂化二氧化硅气凝胶5。

[0042] 表1实施例5-9杂化二氧化硅气凝胶1-5的性能

[0043] BET法比表面积(m2/g) 平均孔径(nm) 密度(g/cm3) 压缩比例(％)实施例5 1003.7 3.507 0.116 18.1实施例6 930.5 3.621 0.121 17.8
实施例7 991.4 3.433 0.117 19.3
实施例8 887.1 3.802 0.125 17.6
实施例9 1125.2 3.355 0.114 18.7

[0044] 以上所述，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例仅为本发明的较佳实施例而已，不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

首页 > 专利 > 洪永建 > 一种含多烷氧基硅基苯化合物及杂化二氧化硅气凝胶专利详情

一种含多烷氧基硅基苯化合物及杂化二氧化硅气凝胶 0 0

技术领域

背景技术

发明内容

实施方案