使用氢化硅烷的表面改性用于制备单层制造技术

公开了一种表面改性的方法。该方法包括在足以使氢化硅氧烷的硅原子与在表面上的羟基基团的氧原子之间生成共价键的条件与时间下，让金属表面与氢化硅烷接触。氢化硅烷具有下式（Ⅰ），其中Ｒ↑［ａ］、Ｒ↑［ｂ］、Ｒ↑［ｃ］和Ｒ↑［ｄ］中至少一个是Ｈ，并且Ｒ↑［ａ］、Ｒ↑［ｂ］、Ｒ↑［ｃ］和Ｒ↑［ｄ］中至少一个不是Ｈ。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的
是硅烷化学和金属表面的改性。专利技术的技术背景有氧化物涂层的金属氧化物和金属可用于制造各种材料和组件，其中包括液相色谱与气相色谱的分离基质、毛细管区带电泳的基质、生物传感器、微电子器件、催化剂、填充物和颜料。对于这些应用中的许多应用，所希望的是例如通过改变吸附性、粘附性、润湿性使金属氧化物表面改性，或改变表面的催化性质。一种使金属氧化物表面改性的方法是将羟基连接在具有所要求官能团的表面硅烷化合物上。氯硅烷和烷氧基硅烷已用于这类的表面改性。但是，使用这些硅烷化合物可能是有问题的，因为氯硅烷和烷氧基硅烷对水很敏感，并且有时起作腐蚀剂的作用。另外，氯硅烷与金属氧化物表面反应生成盐酸副产物，而盐酸可以腐蚀改性的金属氧化物表面。此外，某些氯硅烷和烷氧基硅烷不与金属氧化物表面反应。专利技术的概述一个方面，本专利技术的特点在于一种表面改性的方法。该方法包括在足以使氢化硅烷的硅原子与在表面上的羟基基团的氢原子之间生成共价键的条件与时间下，让该表面与氢化硅烷接触。氢化硅烷具有下式 式1式中Ra、Rb、Rc和Rd中每个各自是H、直链C1-30烷基、支链C1-30烷基、环C3-30烷基、直链C2-30链烯基、支链C2-30链烯基、直链C2-30炔基、支链C2-30炔基、C6-20芳烷基、C6-10芳基或具有分子量为约1000至约100 000的聚合物部分，该聚合物部分选自烃聚合物、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧化物以及聚甲基丙烯酸酯，Ra、Rb、Rc和Rd中每个选择地用一个或多个选自如下的取代基取代-F、-Cl、Br、-CN、-NO2、＝O、-N＝C＝O、-N＝C＝S、 -N3、-NReRf、-SRg、-ORh、-CO2Ri、-PRjRkRl、-P(ORm)(ORn)(ORp)、-P(＝O)(ORq)(ORs)、-P(＝O)2ORt、-OP(＝O)2ORu、-S(＝O)2Rv、-S(＝O)Rw、-S(＝O)2ORx、-C(＝O)NRyRz和-OSiRaaRbbRcc，Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Rp、Rq、Rs、Rt、Ru、Rv、Rw、Rx、Ry和Rz中的每个各自是H、直链C1-10烷基、支链C1-10烷基、环C3-8烷基、直链C2-10链烯基、支链C2-10链烯基、直链C2-10炔基、支链C2-10炔基、C6-12芳烷基或C6-10芳基，并由一个或多个选自-F、-Cl和-Br取代基选择地取代。Raa、Rbb和Rcc中每个各自是直链C1-10烷基、支链C1-10烷基、环C3-8烷基、直链C2-10链烯基、支链C2-10链烯基、直链C2-10炔基、支链C2-10炔基、C6-12芳烷基、C6-10芳基、-F、-Cl、-Br，或ORdd，其中Rdd是直链C1-10烷基或支链C1-10烷基，Ra、Rb、Rc和Rd中至少一个是H，且Ra、Rb、Rc和Rd中至少一个不是H。优选地，Ra、Rb、Rc和Rd中两个或三个是H。表面优选地是金属表面。该金属表面可以选自钛表面、锡表面、铝表面、铁表面、镍表面、铬表面、锰表面、锆表面、铌表面、钼表面或钨表面。该表面还可以是金属氧化物表面或金属盐表面。另外，该表面可包括金属合金。优选的实施方案包括生成单层改性的金属表面。在另一种优选实施方案中，Ra、Rb、Rc和Rd中每个各自是H、直链C1-30烷基、支链C1-30烷基、环C3-30烷基、直链C2-30链烯基、支链C2-30链烯基、直链C2-30炔基、支链C2-30炔基、C6-20芳烷基或C6-10芳基。优选地，Ra、Rb、Rc和Rd中至少一个是直链C1-20烷基或支链C1-20烷基或苯基。更优选地，Ra、Rb、Rc和Rd中至少一个是未取代的直链C1-20烷基、未取代的支链C1-20烷基或未取代的苯基。本专利技术还具有的特征是一种生成单层改性的金属表面的方法，该方法包括在足以使至少一个含氢化硅氧烷的聚合物的硅原子与在金属表面上的羟基基团的氧原子之间生成共价键的条件与时间下，让金属表面与该聚合物接触，该聚合物的化学式是Rddn-Rgg，式中Rdd和Rgg各自是C1-6烷氧基或C1-6烷基，Ree和Rff中每个各自是H或C1-6烷基，且n是10-1000。在优选的实施方案中，该聚合物是氢化甲基硅氧烷和二甲基硅氧烷的共聚物。优选地，该共聚物是至少50摩尔％氢化甲基硅氧烷，约25摩尔％至约30摩尔％氢化甲基硅氧烷，或约1摩尔％至约5摩尔％氢化甲基硅氧烷。本专利技术还具有的特征是包括多个M-O-Si-(Ra)(Rb)(Rc)部分的表面。M是Ti、Sn、Al、Fe或Ni。Ra、Rb和Rc中一个或二个是H，Ra、Rb和Rc中余下的一个或二个各自是H、直链C1-30烷基、支链C1-30烷基、环C3-30烷基、直链C2-30链烯基、支链C2-30链烯基、直链C1-30炔基、支链C2-30炔基、C6-20芳烷基或C6-10芳基，或具有分子量约1000至约100,000的聚合物部分，该聚合物部分选自烃聚合物、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧化物和聚甲基丙烯酸酯，Ra、Rb、Rc和Rd中每个选择地被一个或多个选自如下的取代基取代-F、-Cl、Br、-CN、-NO2、＝O、-N＝C＝O、-N＝C＝S、 -N3、-NReRf、-SRg、-ORh、-CO2Ri、-PRjRkRl、-P(ORm)(ORn)(ORp)、-P(＝O)(ORq)(ORs)、-P(＝O)2ORt、-OP(＝O)2ORu、-S(＝O)2Rv、-S(＝O)Rw、-S(＝O)2ORx、-C(＝O)NRyRz和-OSiRaaRbbRcc，Re、Rf、Rg、Rh、Ri、Rj、Rk、Rl、Rm、Rn、Rp、Rq、Rs、Rt、Ru、Rv、Rw、Rx、Ry和Rz中的每个各自是H、直链C1-10烷基、支链C1-10烷基、环C3-8烷基、直链C2-10链烯基、支链C2-10链烯基、直链C2-10炔基、支链C2-10炔基、C6-12芳烷基或C6-10芳基，并被一个或多个选自-F、-Cl和-Br取代基选择地取代，Raa、Rbb和Rcc中每个各自是直链C1-10烷基、支链C1-10烷基、环C3-8烷基、直链C2-10链烯基、支链C2-10链烯基、直链C2-10炔基、支链C2-10炔基、C6-12芳烷基、C6-10芳基、-F、-Cl、-Br或ORdd，其中Rdd是直链C1-10烷基或支链C1-10烷基。优选地，Ra、Rb和Rc中二个是H。优选的表面是单层改性的金属表面。如本文中使用的，“单层-改性的金属表面”是指包括许多硅烷部分的表面，所有的硅烷部分基本上都与氧原子共价结合，而氧原子与金属原子共价结合。专利技术的详述本专利技术的方法可用于使与氢化硅烷化合物反应的表面改性，得到含有共价结合的有机硅烷部分的改性表面。可以选择有机硅烷部分上的官能基团，以便有利地影响改性表面的性质。根据本专利技术用氢化硅烷改性表面有几个优点。一般地，氢化硅烷的沸点比相应的氯硅烷和烷氧基硅烷低。此外，氢化硅烷对水不敏感，也不腐蚀。另外，它们与大多数表面，其中包括金属氧化物表面反应时不生成腐蚀性的副产物。而反应的副产物是氢气(H2)。因此，可以采用蒸汽相技术沉积氢化硅烷。典型的反应如下 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面改性的方法，该方法包括在足以使氢化硅烷的硅原子与在表面上的羟基基团的氧原子之间生成共价键的条件与时间下，让该表面与氢化硅烷接触，其中氢化硅烷具有下式：＊＊＊　式１式中：Ｒ↑［ａ］、Ｒ↑［ｂ］、Ｒ↑［ｃ］和Ｒ↑［ｄ ］中每个各自是Ｈ、直链Ｃ↓［１－３０］烷基、支链Ｃ↓［１－３０］烷基、环Ｃ↓［３－３０］烷基、直链Ｃ↓［２－３０］链烯基、支链Ｃ↓［２－３０］链烯基、直链Ｃ↓［２－３０］炔基、支链Ｃ↓［２－３０］炔基、Ｃ↓［６－２０］芳烷基、Ｃ↓［６－１０］芳基或分子量为约１０００－１０００００的聚合物部分，其中聚合物部分选自烃聚合物、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚丙烯酸酯、聚氨酯、环氧化物以及聚甲基丙烯酸酯，Ｒ↑［ａ］、Ｒ↑［ｂ］、Ｒ↑［ｃ］和Ｒ↑［ｄ］中每个选择地用一个或多个选自如下的取 代基取代：－Ｆ、－Ｃｌ、Ｂｒ、－ＣＮ、－ＮＯ↓［２］、＝Ｏ、－Ｎ＝Ｃ＝Ｏ、－Ｎ＝Ｃ＝Ｓ、＊＊＊、＊＊＊、－Ｎ↓［３］、－ＮＲ↑［ｅ］Ｒ↑［ｆ］、－ＳＲ↑［ｇ］、－ＯＲ↑［ｈ］、－ＣＯ↓［２］Ｒ↑［ｉ］、－ＰＲ↑［ｊ］Ｒ↑［ｋ］Ｒ↑［ｌ］、－Ｐ（ＯＲ↑［ｍ］）（ＯＲ↑［ｎ］）（ＯＲ↑［ｐ］）、－Ｐ（＝Ｏ）（ＯＲ↑［ｑ］）（ＯＲ↑［ｓ］）、－Ｐ（＝Ｏ）↓［２］ＯＲ↑［ｔ］、－ＯＰ（＝Ｏ）↓［２］ＯＲ↑［ｕ］、－Ｓ（＝Ｏ）↓［２］Ｒ↑［ｖ］、－Ｓ（＝Ｏ）Ｒ↑［ｗ］、－Ｓ（＝Ｏ）↓［２］ＯＲ↑［ｘ］、－Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ↑［ｙ］Ｒ↑［ｚ］和－ＯＳｉＲ↑［ａａ］Ｒ↑［ｂｂ］Ｒ↑［ｃｃ］，其中Ｒ↑［ｃ］、Ｒ↑［ｆ］、Ｒ↑［ｇ］、Ｒ↑［ｈ］、Ｒ↑［ｉ］、Ｒ↑［ｊ］、Ｒ↑［ｋ］、Ｒ↑［ｌ］、Ｒ↑［ｍ］、Ｒ↑［ｎ］、Ｒ↑［ｐ ］、Ｒ↑［ｑ］、Ｒ↑［ｓ］、Ｒ↑［ｔ］、Ｒ↑［ｕ］、Ｒ↑［ｖ］、Ｒ↑［ｗ］、Ｒ↑［ｘ］、Ｒ↑［ｙ］和Ｒ↑［ｚ］中每个各自是Ｈ、直链Ｃ↓［１－１０］烷基、支链Ｃ↓［１－１０］烷基、环Ｃ↓［３－８］烷基、直链Ｃ↓［２－１０］链烯基、支链Ｃ↓［２－１０］链烯基、直链Ｃ↓［２－１０］炔基、支链Ｃ↓［２－１０］炔基、Ｃ↓［６－１２］芳烷基或Ｃ↓［６－１０］芳基，并由一个或多个选自－Ｆ、－Ｃｌ和－Ｂｒ取代基选择地取代，以及其中Ｒ↑［ａａ］、Ｒ↑［ｂｂ］和Ｒ↑［ｃｃ］中每个各自是直 链Ｃ↓［１－１０］烷基、支链Ｃ↓［１－１０］烷基、环Ｃ↓［３－８］烷基、直链Ｃ↓［２－１０］链烯基、支链Ｃ↓［２－１０］链烯基...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯J麦卡锡，亚历山大Y法捷耶夫，
申请(专利权)人：马萨诸塞州大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]