Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

CN106715555A - 有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法 - Google Patents

有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106715555A
CN106715555A CN201580052934.2A CN201580052934A CN106715555A CN 106715555 A CN106715555 A CN 106715555A CN 201580052934 A CN201580052934 A CN 201580052934A CN 106715555 A CN106715555 A CN 106715555A
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous body
organosilicon porous
organosilicon
alkoxy silane
manufacture method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580052934.2A
Other languages
English (en)
Inventor
松尾直之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp filed Critical Nitto Denko Corp
Publication of CN106715555A publication Critical patent/CN106715555A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/06Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228Forming foamed products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • C08J9/286Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum the liquid phase being a solvent for the monomers but not for the resulting macromolecular composition, i.e. macroporous or macroreticular polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/36After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/026Crosslinking before of after foaming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/05Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase
    • C08J2201/0502Elimination by evaporation or heat degradation of a liquid phase the liquid phase being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/054Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent
    • C08J2201/0542Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent from an organic solvent-based polymer composition
    • C08J2201/0543Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent from an organic solvent-based polymer composition the non-solvent being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/04Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
    • C08J2201/054Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent
    • C08J2201/0545Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent from an aqueous solvent-based polymer composition
    • C08J2201/0546Precipitating the polymer by adding a non-solvent or a different solvent from an aqueous solvent-based polymer composition the non-solvent being organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00Foams characterised by their properties
    • C08J2205/02Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
    • C08J2205/022Hydrogel, i.e. a gel containing an aqueous composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00Foams characterised by their properties
    • C08J2205/02Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
    • C08J2205/024Organogel, i.e. a gel containing an organic composition
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00Foams characterised by their properties
    • C08J2205/02Foams characterised by their properties the finished foam itself being a gel or a gel being temporarily formed when processing the foamable composition
    • C08J2205/028Xerogel, i.e. an air dried gel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00Foams characterised by their properties
    • C08J2205/04Foams characterised by their properties characterised by the foam pores
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04Polysiloxanes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Silicon Polymers (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种有机硅多孔体,其为具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体,前述有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架,前述有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下。本发明的有机硅多孔体具有高的柔软性和高的耐热性,并且耐热缓冲恢复性也优异。

Description

有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法
技术领域
本发明涉及有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法。
背景技术
以往,已知伴随相分离的溶胶-凝胶反应作为在将二氧化硅、二氧化钛等氧化物及三官能烷氧基硅烷作为起始物料的有机无机混合体系中,得到具有控制了大小的连续贯通孔的单块状多孔材料的方法(参照专利文献1及专利文献2)。然而,这些多孔体中凝胶的弹性模量极低,且作为整体其脆性高,因此难以赋予承受较大的变形的柔软性。
鉴于这样的现有问题而进行了也同时具备高的柔软性的单块状多孔材料的研究。此处,专利文献3中记载了:将二官能团的烷氧基硅烷与三官能团的烷氧基硅烷或三官能以上的烷氧基硅烷类这两者作为起始原料,通过溶胶-凝胶反应使这些硅烷发生共聚,通过Si-O键形成网络的同时进行相分离,制作具有连续贯通流路和能够溶解化学物种的有机硅骨架的气凝胶或干凝胶的有机硅制单块体。另外,专利文献3中记载了:该有机硅制单块体兼具高的柔软性和高的气孔率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第2893104号
专利文献2:日本专利第3397255号
专利文献3:日本特开2014-61457号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,本发明人对专利文献3中记载的有机硅制单块体进行了研究,结果得到了以下的见解。即,该有机硅制单块体是具有高的柔软性和基于硅氧烷键的高的耐热性的物质。然而,证实了:若在高温的压缩条件下放置该有机硅制单块体后释放压力,则其形状无法返回至在高温下的压缩前的状态,耐热缓冲恢复性不充分。
因此,本发明的目的在于提供具有高的柔软性和高的耐热性,并且耐热缓冲恢复性也优异的新型的材料及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人鉴于上述课题进行了深入广泛的研究,结果发现:对于具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的特定的有机硅多孔体,通过控制前述有机硅骨架中的未反应部分的比例而能够解决前述课题,从而完成了本发明。
即,本发明的有机硅多孔体是具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体,前述有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架,前述有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下。
本发明的有机硅多孔体在试验温度150℃下的50%压缩永久变形优选为5%以下。另外,在试验温度250℃下的50%压缩永久变形优选为10%以下。
另外,本发明的有机硅多孔体的制造方法是前述有机硅多孔体的制造方法,其具备如下工序:有机硅多孔体形成工序:通过伴随相分离的溶胶-凝胶反应而使二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷共聚,从而形成具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体;加热处理工序:对前述有机硅多孔体在低于其热解开始温度的温度下进行加热处理。
在本发明的有机硅多孔体的制造方法中,可以优选在100~320℃、更优选在150~300℃下进行前述加热处理。另外,可以优选进行8~120小时前述加热处理。
发明的效果
本发明的有机硅多孔体能够具有高的柔软性和高的耐热性,并且兼具优异的耐热缓冲恢复性。
附图说明
图1是本发明的有机硅多孔体的电子显微镜照片。
图2是说明耐热缓冲恢复性的评价试验的概要图。
图3是表示实施例1的有机硅多孔体的固体29Si-NMR光谱的图。
图4是表示比较例1的有机硅多孔体的固体29Si-NMR光谱的图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
(有机硅多孔体)
本发明的有机硅多孔体是具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体,前述有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架,前述有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下。
本发明的有机硅多孔体具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架。即,本发明中的有机硅多孔体具有单块结构。此处,“单块结构”是指由连续的三维网状骨架和连通的气孔一体构成的双连续结构。
本发明的有机硅多孔体中的前述有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架。本发明的有机硅多孔体通过具备具有由此形成的三维网状的有机硅骨架和连通的气孔的单块结构,从而能够具有高的柔软性和基于硅氧烷键的高的耐热性。本发明的有机硅多孔体的电子显微镜照片示于图1。
二官能的烷氧基硅烷在硅的4个键合基团中具有两个参与聚合(键合)的烷氧基,具有两个残余的不参与反应的修饰基团,是由下述化学式(1)表示的物质。
二官能的烷氧基硅烷中的烷氧基(-OR1)优选为碳原子数1~5的烷氧基。从水解反应速度的观点出发,优选为甲氧基、乙氧基或丙氧基、更优选为甲氧基或乙氧基。需要说明的是,二官能的烷氧基硅烷中的两个烷氧基(-OR1)既可以相同,也可以不同。
作为二官能的烷氧基硅烷中的修饰基团(-R2),可列举出取代或非取代的烷基、芳基、乙烯基、巯基烷基等。
取代或非取代的烷基中的烷基优选为碳原子数1~5的烷基、优选为甲基或乙基、更优选为甲基。作为取代基,可列举出:氟、氯、溴、碘等卤素等。作为取代的烷基,优选氟烷基。
作为芳基,可列举出:苯基、甲苯基、二甲苯基、联苯基、萘基等,优选为苯基。
作为巯基烷基,可列举出:巯甲基、巯乙基、巯丙基等,优选为巯丙基。
二官能的烷氧基硅烷中的二个修饰基团(-R2)既可以相同,也可以不同。需要说明的是,从对得到的结构体赋予拒水性、耐热性等功能的观点出发,这二个修饰基团中的一个以上优选为选自由甲基、苯基及氟烷基组成的组中的基团。
作为二官能的烷氧基硅烷,具体而言,可列举出:二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷、3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷、3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷等,从提高耐热性的观点出发,特别优选二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷等。需要说明的是,作为二官能的烷氧基硅烷,可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
三官能的烷氧基硅烷在硅的4个键合基团中具有三个参与聚合(键合)的烷氧基,具有一个残余的不参与反应的修饰基团,是由下述化学式(2)表示的物质。
作为三官能的烷氧基硅烷的烷氧基(-OR3),可列举出与二官能的烷氧基硅烷的烷氧基(-OR1)同样的基团。另外,对于三官能的烷氧基硅烷的修饰基团(-R4)而言,也可列举出与二官能的烷氧基硅烷的修饰基团(-R2)同样的基团。
作为三官能的烷氧基硅烷中的修饰基团,从对得到的结构体赋予拒水性、耐热性等功能的观点出发,优选为甲基、苯基或氟烷基。
作为三官能的烷氧基硅烷,具体而言,可列举出:甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷等,从提高耐热性的观点出发,特别优选甲基三甲氧基硅烷。需要说明的是,作为三官能的烷氧基硅烷,可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
另外,本发明中与二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷一同也可以进一步使三官能以上的烷氧基硅烷类发生共聚。此处,三官能以上的烷氧基硅烷类是指参与聚合(键合)的烷氧基为三个以上的物质。作为三官能以上的烷氧基硅烷类,例如可列举出:具有-Si-C-C-Si-结构或-Si-苯基-Si-结构的烷氧基硅烷。虽然Si的键合基团为4个,但通过将具有-Si-C-C-Si-结构或-Si-苯基-Si-结构的烷氧基硅烷用作交联剂,从而能够利用其6个官能团,能够形成更加致密的有机硅的网络。
作为具有-Si-C-C-Si-结构的烷氧基硅烷,例如可列举出:1,2-双(甲基二乙氧基甲硅烷基)乙烷等。
二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷的聚合比可以考虑作为目标物的有机硅多孔体的特性等而进行适宜选择,没有特别限定,以容积比计它们的聚合比(二官能的烷氧基硅烷:三官能的烷氧基硅烷)优选为2:8~6:4、更优选为3:7~5:5。若前述聚合比为2:8以上,则在对得到的多孔体赋予柔软性这点上而优选。另外,若前述聚合比为6:4以下,则在维持机械强度这点上而优选。
需要说明的是,在与二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷一同进一步使三官能以上的烷氧基硅烷类发生共聚的情况下,三官能以上的烷氧基硅烷类的聚合比没有特别限定,例如,作为相对于二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷的总和的容积比(二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷的总和:三官能以上的烷氧基硅烷类),例如为6:4~4:6。
在本发明的有机硅多孔体中,前述有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下。根据本发明,通过将该有机硅骨架中的未反应部分的比例控制在10mol%以下,从而能够得到优异的耐热缓冲恢复性。
此处,缓冲恢复性是指通过在某温度的压缩条件下放置某物体后释放压力,该物体的形状恢复到压缩前的形状的性质。另外,耐热缓冲恢复性是指在高温的压缩条件下放置某物体放置后释放压力时,该物体的形状恢复到在高温下的压缩前的形状的性质。
在本发明中,(耐热)缓冲恢复性可以通过以下方式进行评价。
首先,准备(长10mm×宽10mm)×厚度T0的试验样品1。而且,如图2所示,在某试验温度下,利用压缩试验机2将该试验样品1压缩至压缩后的试验样品1的厚度为压缩前的50%、即T0/2,在该试验温度下放置22小时。然后,为了返回至常温(23℃)而在常温(23℃)下放置2小时,然后释放压力,经过1分钟后测定试验样品1的厚度(T1),基于下述公式计算压缩残余变形(50%压缩永久变形)。
压缩残余变形(50%压缩永久变形)(%)=(T0-T1)/T0×100
(T0:试验前的厚度、T1:试验后的厚度)
可认为:由此而计算出的压缩残余变形(50%压缩永久变形)越小,在该试验温度下的(耐热)缓冲恢复性越优异。本发明在试验温度150℃下的压缩残余变形(50%压缩永久变形)优选为5%以下、更优选为2%以下。另外,在试验温度250℃下的压缩残余变形(50%压缩永久变形)优选为10%以下、更优选为5%以下、特别优选为3%以下。
如上所述,对于本发明的有机硅多孔体,前述有机硅骨架中的未反应部分的比例控制在10mol%以下。由此,通过使有机硅骨架中的未反应部分的比例变小,从而使本发明的有机硅多孔体具有由其结构所带来的高的柔软性及高的耐热性,并且也能够发挥优异的耐热缓冲恢复性。
此处,在本发明中,有机硅骨架中的未反应部分的比例可以通过根据固体29Si-NMR的测定结果导出。
本发明的有机硅多孔体的有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架,若通过固体29Si-NMR对本发明的有机硅多孔体进行分析,则在得到的NMR光谱中观察到由以下4个结构单元所导致的峰。需要说明的是,将化学式(3)的结构单元称为D1、将化学式(4)的结构单元称为D2、将化学式(5)的结构单元称为T2、将化学式(6)的结构单元称为T3。结构单元D1及D2为源自二官能的烷氧基硅烷的结构单元,结构单元T2及T3为源自三官能的烷氧基硅烷的结构单元。
(式中,R5为H或R1。R1及R2与化学式(1)中的相同。)
(式中,R2与化学式(1)中的相同。)
(式中,R6为H或R3。R3及R4与化学式(2)中的相同。)
(式中,R4与化学式(2)中的相同。)
结构单元D1具有作为未反应基团的OR5。另外,结构单元T2也具有作为未反应基团的OR6。另一方面,结构单元D2及T3不具有未反应基团。此处,能够根据通过固体29Si-NMR分析而得到的NMR光谱的各峰的积分值而导出各结构单元的比例(mol%)。而且,将结构单元D1及T2作为未反应部分,将结构单元D2及T3作为反应部分,将未反应部分(结构单元D1及T2)占全部结构单元的总比例(mol%)作为有机硅骨架中的未反应部分的比例。
需要说明的是,在与二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷一同进一步使三官能以上的烷氧基硅烷类发生共聚的情况下,除了结构单元D1、D2、T2及T3以外,源自三官能以上的烷氧基硅烷类的具有未反应基团的结构单元(未反应部分)及不具有未反应基团的结构单元(反应部分)的比例也同样地导出,在此基础上将结构单元D1、结构单元D2及源自三官能以上的烷氧基硅烷类的具有未反应基团的结构单元占全部结构单元的总比例(mol%)作为有机硅骨架中的未反应部分的比例即可。
在本发明中,有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下、优选为9mol%以下、更优选为8mol%以下。通过将未反应部分的比例控制在10mol%以下,从而能够得到优异的耐热缓冲恢复性。另一方面,未反应部分的比例的下限没有特别限定,若过小,则有损伤柔软性的担心。因此,未反应部分的比例例如为2mol%以上、优选为3mol%以上。
有机硅骨架中的未反应部分的比例可以通过例如后述的加热处理(退火处理)进行控制。另外,也可以通过由激光、LED、灯光源等发出的UV光照射等进行控制。
本发明的有机硅多孔体的气孔率没有特别限定,但优选为50%以上、更优选为80%以上、进一步优选为90%以上。气孔率低于50%时,有时会损伤柔软性及轻量性。另外,若气孔率过高,则有时机械强度降低,因此优选为95%以下。
本发明的有机硅多孔体的连通的气孔的平均孔径没有特别限定,例如为50~50,000nm。另外,有机硅骨架的骨架直径也没有特别限定,例如为50~10,000nm。需要说明的是,本发明的有机硅多孔体的连通的气孔的平均孔径可以通过SEM、光学显微镜等进行测定。另外,有机硅骨架的骨架直径可以通过SEM、光学显微镜等进行测定。
本发明的有机硅多孔体在单轴压缩试验中进行80%压缩后释放压力时在10秒以内的形状恢复率优选为90%以上、更优选为95%以上、特别优选为100%。通过使该形状恢复率为90%以上,从而能够发挥高的柔软性。
本发明的有机硅多孔体在TG-GTA(差示热/热重同时测定)中,热解开始温度优选为300℃以上、更优选为350℃以上。
(有机硅多孔体的制造方法)
接着,对本发明的有机硅多孔体的制造方法(以下也称为“本发明的制造方法”)进行说明。
本发明的有机硅多孔体的制造方法是上述有机硅多孔体的制造方法,其具备如下工序:有机硅多孔体形成工序:通过伴随相分离的溶胶-凝胶反应而使二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷发生共聚,从而形成具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体;加热处理工序:对前述有机硅多孔体在低于其热解开始温度的温度下进行加热处理。
本发明的制造方法中,作为第一工序,将二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷用作前体,将它们通过利用溶胶-凝胶反应的共聚而进行Si-O键的网络化,同时利用表面活性剂控制相分离,并且进行利用酸催化剂及碱催化剂的酸碱二级反应,从而形成具有连通的气孔和形成前述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体。以下示出该第一工序的一个实施方式。
首先,在玻璃容器等容器中混合作为溶剂的水和作为酸催化剂的醋酸来制备醋酸水溶液,在其中添加作为表面活性剂的正十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)及作为碱催化剂的尿素。
接着,添加作为前体的二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷,在例如10~30℃下搅拌0.5~2.0小时,使前体水解。
然后,将得到的溶液移至密封容器中,之后通过在例如50~85℃下加热6~48小时,使尿素水解而成为碱性条件,并且使水解了的前体通过溶胶-凝胶反应而产生缩聚,由此得到湿润凝胶(湿凝胶)。
使得到的湿润凝胶浸渗于水和异丙醇的混合溶液等中,然后,通过异丙醇、甲醇等进行清洗,除去未反应的前体、表面活性剂。
进而,使由此而得到的单块状凝胶浸渗于正己烷中等非极性溶剂中并进行溶剂置换,然后使其在例如20~80℃下干燥5~24小时,从而得到作为干凝胶的具有单块结构的有机硅多孔体。另外,也可以通过二氧化碳气体等使由此而得到的单块状凝胶进行超临界干燥,得到作为气凝胶的具有单块结构的有机硅多孔体。
需要说明的是,本第一工序只要可得到作为目标物的具有单块结构的有机硅多孔体,就可以适宜调整材料的种类、添加它们的顺序、反应条件等,不限定于上述实施方式。例如,作为表面活性剂,也可以代替正十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)使用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)等。作为酸催化剂,也可以代替醋酸使用草酸、甲酸等。作为碱催化剂,也可以代替尿素使用氨水等。另外,除了二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷以外,还可以进一步使用三官能以上的烷氧基硅烷类作为前体。
接着,作为第二工序,对通过上述第一工序而得到的有机硅多孔体在低于其热解开始温度的温度下进行加热处理(退火处理)。通过进行该加热处理(退火处理),从而能够控制构成有机硅多孔体的有机硅骨架中的未反应部分的比例。需要说明的是,加热处理(退火处理)例如可以通过在加热至规定的温度的加热炉中将有机硅多孔体保持规定时间来进行。
加热处理(退火处理)的加热温度只要是低于有机硅多孔体的热解开始温度的温度即可,可以考虑所使用的起始原料(二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷等)的种类、加热时间等来进行适宜设定,但优选为320℃以下、更优选为300℃以下。
另一方面,加热处理(退火处理)时的加热温度的下限没有特别限定,例如为100℃以上、优选为150℃以上。另外,为了使有机硅多孔体具有期望的耐热缓冲恢复性,优选用在高温的压缩条件下使用该有机硅多孔体时的温度以上的温度实施加热处理(退火处理)。
另外,加热处理(退火处理)时的加热时间可以考虑所使用的起始原料(二官能的烷氧基硅烷及三官能的烷氧基硅烷等)的种类、加热温度等来进行适宜设定,没有特别限定,例如为8小时以上、优选为12小时以上、更优选为18小时以上。另外,例如为120小时以下、优选为100小时以下、更优选为80小时以下、进一步优选为70小时以下、更进一步优选为60小时以下。但是,若实施高温/长时间的加热处理(退火处理),则有有机硅多孔体劣化、变得无法发挥期望的柔软性、耐热缓冲恢复性的担心。另一方面,低温/短时间的加热处理(退火处理)时,有无法充分控制有机硅骨架中的未反应部分的比例的担心。因此,在进行加热处理(退火处理)时,优选在考虑到上述情况的基础上选择适宜的条件进行。
本发明的有机硅多孔体具有优异的耐热缓冲恢复性的理由并不确定,但推测如下。
对于通过上述第一工序而制作的加热处理(退火处理)前的有机硅多孔体,有机硅骨架中的未反应部分的比例高。因此,可推测:在高温的压缩条件下保持该有机硅多孔体时,在所述高温的压缩条件下未反应部分的反应(交联)进展,存储了在压缩了的状态下的形状,因此,即使在之后释放压力也无法恢复到压缩前的形状。
另一方面,在本发明的制造方法中,通过第一工序制作有机硅多孔体,然后通过对该有机硅多孔体进行加热处理(退火处理),从而在非压缩条件下预先进行有机硅骨架中的未反应部分的反应(交联),将未反应部分的比例控制在低至10mol%以下。因此,可推测:本发明的有机硅多孔体即使保持在高温的压缩条件下,也不会进行在该高温的压缩条件下的未反应部分的反应(交联),或者即使进行也是有限制的,因此在之后释放压力时就能够发挥优异的耐热缓冲恢复性。
本发明的有机硅多孔体具有高的柔软性和高的耐热性,并且兼具优异的耐热缓冲恢复性。因此,可以有用地用于例如航空、宇宙、汽车、原子能设施、船舶等领域中的减振材料、防振材料、缓冲材料等。
实施例
以下,通过实施例进一步说明本发明,但本发明不限定于下述例子。
(实施例1)
向5mM的醋酸水溶液150mL中添加作为表面活性剂的正十六烷基三甲基氯化铵10g和尿素50g,在玻璃容器中进行搅拌混合。
接着,加入作为前体的甲基三甲氧基硅烷30mL和二甲基二甲氧基硅烷20mL,用搅拌器搅拌60分钟。搅拌后,将该溶液移至密封容器中,在80℃下加热24小时,从而使尿素水解而成为碱性条件下,并且使水解了的前体通过溶胶-凝胶反应进行缩聚。使得到的湿凝胶浸渗于水/异丙醇(1:1)溶液中,然后,通过异丙醇进行清洗而除去未反应试剂、表面活性剂。使由此而得到的单块状凝胶浸渗于正己烷中进行溶剂置换,然后在60℃下干燥24小时,由此得到作为干凝胶的具有单块结构的有机硅多孔体。
进而,在温度250℃的加热炉中对得到的有机硅多孔体进行48小时退火处理,制作实施例1的有机硅多孔体。
(实施例2)
在温度150℃的加热炉中进行50小时退火处理,除此以外与实施例1相同地制作实施例2的有机硅多孔体。
(比较例1)
未进行退火处理,除此以外与实施例1相同地制作比较例1的有机硅多孔体。
(固体29Si-NMR分析)
通过固体29Si-NMR分析实施例1及比较例1的有机硅多孔体。图3示出实施例1的有机硅多孔体的固体29Si-NMR光谱。另外,图4示出比较例1的有机硅多孔体的固体29Si-NMR光谱。
通过分析这些固体29Si-NMR光谱,分别计算出实施例1及比较例1的有机硅多孔体的有机硅骨架中的结构单元D1、D2、T2及T3的比例(mol%)。其结果示于表1。另外,对于实施例2而言,也通过固体29Si-NMR分析其有机硅多孔体,根据其固体29Si-NMR光谱计算出有机硅骨架中的结构单元D1、D2、T2及T3的比例(mol%)。其结果也示于表1。
[表1]
((耐热)缓冲恢复性)
通过以下的方法评价了(耐热)缓冲恢复性。
首先,对于实施例1及比较例1的各有机硅多孔体而言,准备长10mm×宽10mm×厚度10mm(T0)的试验样品。进而,在-68℃、80℃、150℃或250℃的任一试验温度下,利用压缩试验机将该试验样品压缩至压缩后的试验样品的厚度为压缩前的50%(5mm、T0/2),在该试验温度下放置22小时。然后,在常温(23℃)下放置2小时后,释放压力,经过1分钟后测定试验样品的厚度(T1、单位mm),基于下述公式计算出压缩残余变形(50%压缩永久变形)。
压缩残余变形(50%压缩永久变形)(%)=(T0-T1)/T0×100
(T0:试验前的厚度(mm)、T1:试验后的厚度(mm))
将关于各实施例及比较例的在-68℃、80℃、150℃及250℃的试验温度下的50%压缩永久变形(%)示于表2。
[表2]
实施例1的有机硅多孔体的有机硅骨架中的未反应部分的比例为7.5mol%,在试验温度150℃下的50%压缩永久变形(%)低至3.2%、且在试验温度250℃下的50%压缩永久变形(%)也低至5.0%,耐热缓冲恢复性优异。另外,实施例2的有机硅多孔体的有机硅骨架中的未反应部分的比例为9.5mol%,在试验温度150℃下的50%压缩永久变形(%)低至2.9%,耐热缓冲恢复性优异。另一方面,比较例1的有机硅多孔体的有机硅骨架中的未反应部分的比例为14.7mol%,在试验温度150℃下的50%压缩永久变形(%)高达45.0%、且在试验温度250℃下的50%压缩永久变形(%)也高达48.0%,不具有充分的耐热缓冲恢复性。
参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明,但本领域技术人员清楚,可以不超出本发明的主旨和范围地进行各种变更及修正。
需要说明的是,本申请基于2014年9月29日提出的日本专利申请(特愿2014-199444),通过引用援用其全部内容。
附图标记说明
1 试验样品
2 压缩试验机

Claims (7)

1.一种有机硅多孔体,其为具有连通的气孔和形成所述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体,
所述有机硅骨架是通过二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷的共聚而形成的骨架,
所述有机硅骨架中的未反应部分的比例为10mol%以下。
2.根据权利要求1所述的有机硅多孔体,其中,在试验温度150℃下的50%压缩永久变形为5%以下。
3.根据权利要求1或2所述的有机硅多孔体,其中,在试验温度250℃下的50%压缩永久变形为10%以下。
4.一种有机硅多孔体的制造方法,其为权利要求1~3中任一项所述的有机硅多孔体的制造方法,所述制造方法具备如下工序:
有机硅多孔体形成工序:通过伴随相分离的溶胶-凝胶反应而使二官能的烷氧基硅烷与三官能的烷氧基硅烷共聚,从而形成具有连通的气孔和形成所述气孔的三维网状的有机硅骨架的有机硅多孔体,
加热处理工序:对所述有机硅多孔体在低于其热解开始温度的温度下进行加热处理。
5.根据权利要求4所述的有机硅多孔体的制造方法,其中,在100~320℃下进行所述加热处理。
6.根据权利要求5所述的有机硅多孔体的制造方法,其中,在150~300℃下进行所述加热处理。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的有机硅多孔体的制造方法,其中,进行8~120小时所述加热处理。
CN201580052934.2A 2014-09-29 2015-09-25 有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法 Pending CN106715555A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014199444A JP6373148B2 (ja) 2014-09-29 2014-09-29 シリコーン多孔質体及びシリコーン多孔質体の製造方法
JP2014-199444 2014-09-29
PCT/JP2015/077194 WO2016052357A1 (ja) 2014-09-29 2015-09-25 シリコーン多孔質体及びシリコーン多孔質体の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106715555A true CN106715555A (zh) 2017-05-24

Family

ID=55630393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580052934.2A Pending CN106715555A (zh) 2014-09-29 2015-09-25 有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170298204A1 (zh)
EP (1) EP3202838A4 (zh)
JP (1) JP6373148B2 (zh)
KR (1) KR20170061131A (zh)
CN (1) CN106715555A (zh)
WO (1) WO2016052357A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108752037A (zh) * 2018-07-16 2018-11-06 华南理工大学 一种基于聚碳硅烷制备的多孔碳化硅块体及其制备方法与应用

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110945064A (zh) 2017-08-25 2020-03-31 国立大学法人京都大学 低密度凝胶体及其制造方法
JP7336237B2 (ja) * 2019-03-29 2023-08-31 旭化成株式会社 改質多孔質体、改質多孔質体の製造方法、反射材、多孔質シート
JP7372753B2 (ja) * 2019-03-29 2023-11-01 旭化成株式会社 反射材

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1297963A (zh) * 1999-10-01 2001-06-06 希普雷公司 多孔材料
US20140076070A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-20 Kazuki Nakanishi Monolithic silicone and method of separation, purification and concentration therewith

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004182865A (ja) * 2002-12-03 2004-07-02 Hitachi Chem Co Ltd シロキサン樹脂多孔体及びその製造方法
JP2004281535A (ja) * 2003-03-13 2004-10-07 Fujitsu Ltd 被膜形成材料、絶縁膜の製造方法及び半導体装置
JP5019342B2 (ja) * 2003-12-25 2012-09-05 シンジーテック株式会社 シリコーンエラストマー多孔質体
WO2007010949A1 (ja) * 2005-07-19 2007-01-25 Dynax Corporation アルキルシロキサンエアロゲルの製造方法、並びに、アルキルシロキサンエアロゲル、その製造装置およびそれを含むパネルの製造方法
EP2352786A1 (en) * 2008-08-05 2011-08-10 World Properties, Inc. Conductive polymer foams, method of manufacture, and articles thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1297963A (zh) * 1999-10-01 2001-06-06 希普雷公司 多孔材料
US20140076070A1 (en) * 2012-09-19 2014-03-20 Kazuki Nakanishi Monolithic silicone and method of separation, purification and concentration therewith

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108752037A (zh) * 2018-07-16 2018-11-06 华南理工大学 一种基于聚碳硅烷制备的多孔碳化硅块体及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
US20170298204A1 (en) 2017-10-19
EP3202838A1 (en) 2017-08-09
EP3202838A4 (en) 2018-02-21
JP2016069499A (ja) 2016-05-09
WO2016052357A1 (ja) 2016-04-07
JP6373148B2 (ja) 2018-08-15
KR20170061131A (ko) 2017-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108589272B (zh) 含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法和使用该制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡
CN106715555A (zh) 有机硅多孔体及有机硅多孔体的制造方法
JP6487542B2 (ja) 改善された疎水性エアロゲル材料
TWI698467B (zh) 被絕熱體的製造方法及被絕熱體
WO2017010551A1 (ja) エアロゲル複合材料
JPWO2018061211A1 (ja) エアロゲル複合体の製造方法、エアロゲル複合体及び被断熱体
TWI780203B (zh) 塗液、塗膜的製造方法及塗膜
CN107406327A (zh) 含二氧化硅气凝胶的毡的制备方法和使用该制备方法制备的含二氧化硅气凝胶的毡
TWI787318B (zh) 塗液、塗膜的製造方法及塗膜
TW201922961A (zh) 塗液、塗膜的製造方法及塗膜
TW201802028A (zh) 溶膠組成物、氣凝膠複合體、帶氣凝膠複合體的支撐構件和絕熱材料
JPWO2017168847A1 (ja) エアロゲル層付き部材
CN107778006A (zh) 耐高温SiC‑二氧化锆陶瓷气凝胶隔热复合材料及其制备方法和应用
TW201806862A (zh) 氣凝膠複合體、帶氣凝膠複合體的支撐構件及絕熱材料
TWI793102B (zh) 撥水性粒子及其製造方法、撥水層及浸透防止結構體
WO2020084668A1 (ja) エアロゲル複合材料
CN113816771B (zh) 一种多孔氮化硅陶瓷表面涂层的结构及制备方法
WO2019070035A1 (ja) エアロゲル複合体パウダー及び撥水材
JP2022152981A (ja) 高分子材料、遮熱材、防曇フィルム及び高分子材料の製造方法
JP7196853B2 (ja) 塗液、塗膜の製造方法及び塗膜
WO2017168845A1 (ja) エアロゲル層付き部材
TW201938379A (zh) 氣凝膠複合體的製造方法、氣凝膠複合體及被絕熱體
CN107603284A (zh) 一种利用可聚合有机分子的造孔和增强作用制备超疏水薄膜的方法
WO2018143361A1 (ja) 撥水パウダー

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170524

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication