,金屬氧化物載體可以是膜形式的,諸如涂層和自 立膜。
[0031] 本文提供包含硅烷改性的金屬氧化物載體的組合物。具有羥基或可水解基團(tuán)的含 甲硅烷基化合物可與金屬氧化物的表面羥基基團(tuán)反應(yīng)且置換含甲硅烷基化合物上的羥基 或可水解基團(tuán)以形成共價的-Si-O-M-鍵(M是金屬或Si)。通過這種硅烷化作用,金屬氧 化物的表面可被含甲硅烷基基團(tuán)覆蓋。改性的金屬氧化物表面的特性至少部分地反映含甲 硅烷基基團(tuán)的特征。
[0032] 固體金屬氧化物載體的硅烷改性可采用多種已知的方式完成。在一些實(shí)施例中, 可使固體金屬氧化物載體與含甲硅烷基化合物接觸,以形成硅烷改性的固體金屬氧化物載 體。在一些實(shí)施例中,金屬氧化物載體的表面羥基基團(tuán)中不超過約50%結(jié)合到含甲硅烷基 化合物。在一些實(shí)施例中,金屬氧化物載體的表面羥基基團(tuán)中不超過40 %、30 %、20 %或 10 %結(jié)合到含甲硅烷基化合物。
[0033] 在一些實(shí)施例中,使固體金屬氧化物載體混合到包含含甲硅烷基化合物和酸的改 性組合物之中或與之接觸?;诟男越M合物的總重量計(jì),含甲硅烷基化合物在改性組合物 中通常以按重量計(jì)在約0. 01 %至約10% (例如介于0. 1 %和10%之間、0. 5%和5%之間或 1%和3%之間)范圍內(nèi)的量存在。酸可為有機(jī)酸或無機(jī)酸。示例性有機(jī)酸包括乙酸、檸檬 酸和甲酸。示例性無機(jī)酸包括硫酸、鹽酸和磷酸。基于改性組合物的總重量計(jì),酸通常將以 介于約0. 005和10重量%之間(例如介于0. 01和10重量%之間或介于0. 05和5重量% 之間)的量包含于改性組合物中。在一些實(shí)施例中,改性組合物另外包含水。在一些實(shí)施例 中,基于改性組合物的總重量計(jì),水的量在按重量計(jì)介于0. 1%和99. 9%之間(例如0. 5% 至 95%、0.5%至 90%等)。
[0034] 在一些實(shí)施例中,使固體金屬氧化物載體混合到包含含甲硅烷基化合物和溶劑的 改性組合物之中或與之接觸?;诟男越M合物的重量計(jì),含甲硅烷基化合物在改性組合物 中通常以在約0. 1 %至約10% (例如介于0.05%和5%之間或1 %和3%之間)范圍內(nèi)的 量存在。該溶劑通常是有機(jī)溶劑。示例性溶劑包括甲苯、醇類(例如乙醇、異丙醇等)、四氫 呋喃和烴類溶劑(例如己烷等)?;诟男越M合物的總重量計(jì),溶劑通常將以按重量計(jì)介于 約0.5%和99. 9%之間(例如介于1 %和99. 5%之間或介于90%和99%之間等)的量包 含于改性組合物中。
[0035] 在一些實(shí)施例中,固體金屬氧化物載體和含甲硅烷基化合物可在升高的溫度下的 烘箱中反應(yīng)。烘箱溫度可在50 °C至150°C(例如50 °C至90 °C、100 °C至130 °C、110 °C至120°C 等)的范圍內(nèi)。烘箱反應(yīng)時間可在10小時至20小時(例如12小時至18小時或14小時 至16小時)的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中,固體金屬氧化物載體和含甲硅烷基化合物可通過 氣相沉積進(jìn)行反應(yīng)。
[0036] 各種含甲硅烷基化合物可用于改性固體金屬氧化物載體。在一些實(shí)施例中,含甲 硅烷基化合物具有式(I):
[0037] R1-Si(R2)3-X(R 3)x
[0038] (I)
[0039] 其中R1為烷基、氟代烷基、被氨基取代的烷基、芳基、芳烷基或烷芳基基團(tuán);每個R2 獨(dú)立地為羥基或可水解基團(tuán);每個R3獨(dú)立地為不可水解基團(tuán);并且X為等于0、1或2的整 數(shù)。在一些實(shí)施例中,含甲硅烷基化合物具有式(II)
[0040] (R3)x (R2) 3_xSi-R4-Si(R2)3_x (R3)x
[0041] (II)
[0042] 其中R4為亞烷基、亞芳基或它們的組合;每個R2獨(dú)立地為羥基或可水解基團(tuán);每 個R3獨(dú)立地為不可水解基團(tuán);并且x為等于0、1或2的整數(shù)。
[0043] 在一些實(shí)施例中,可水解基團(tuán)可以包括烷氧基、芳氧基、酰氧基、鹵素、-N(R5)2 或-NH-Si(R5)3,其中R5為烷基,并且不可水解基團(tuán)可以包括烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。 在一些實(shí)施例中,不可水解基團(tuán)為烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。
[0044] "可水解基團(tuán)"是指鍵合到甲硅烷基基團(tuán)中的硅原子的一個或多個基團(tuán),其可在大 氣壓的條件下與PH為1至10的水反應(yīng)。可水解基團(tuán)通常在其發(fā)生反應(yīng)時轉(zhuǎn)化成羥基基團(tuán)。 該羥基基團(tuán)經(jīng)常發(fā)生另外的反應(yīng),諸如與金屬氧化物載體的表面上的羥基基團(tuán)反應(yīng)。示例 性可水解基團(tuán)包括但不限于烷氧基、酰氧基、鹵素、-N(R5) 2或-NH-Si(R5) 3,其中R5為烷基。
[0045] "不可水解基團(tuán)"是指鍵合到甲硅烷基基團(tuán)中的硅原子的一個或多個基團(tuán),其可在 大氣壓的條件下與PH為1至10的水反應(yīng)。。這些基團(tuán)通常不發(fā)生諸如與金屬氧化物載體 的表面上羥基基團(tuán)反應(yīng)的反應(yīng)。示例性不可水解基團(tuán)包括但不限于烷基、芳基、芳烷基或烷 芳基。
[0046] "烷基"是指為烷烴的自由基的一價基團(tuán)。烷基基團(tuán)可具有1至40個碳原子。該 烷基可為直鏈的、支鏈的、環(huán)狀的或它們的組合。當(dāng)烷基為直鏈的時,它可以具有1至40個 碳原子、1至30個碳原子、1至20個碳原子或者1至10個碳原子。當(dāng)烷基為支鏈的或環(huán)狀 的時,它可以具有3至40個碳原子、3至30個碳原子、3至20個碳原子或者3至10個碳原 子。
[0047] "亞烷基"是指為烷烴的自由基的二價基團(tuán)。亞烷基基團(tuán)可具有1至40個碳原子。 亞烷基可以是直鏈、支鏈、環(huán)狀的或它們的組合。當(dāng)亞烷基為直鏈的時,它可以具有1至40 個碳原子、1至30個碳原子、1至20個碳原子或者1至10個碳原子。當(dāng)亞烷基為支鏈的或 環(huán)狀的時,它可以具有3至40個碳原子、3至30個碳原子、3至20個碳原子或者3至10個 碳原子。
[0048] "芳基"是指為芳族碳環(huán)化合物的自由基的一價基團(tuán)。芳基基團(tuán)具有至少一個芳族 碳環(huán)并可具有1至5個連接或稠合到芳族碳環(huán)的任選的環(huán)。所述另外的環(huán)可以是芳族的、 脂族的、或它們的組合。芳基基團(tuán)常常具有5至20個碳原子。在一些實(shí)施例中,芳基基團(tuán) 為苯基。
[0049] "亞芳基"是指為芳族碳環(huán)化合物的自由基的二價基團(tuán)。亞芳基基團(tuán)具有至少一個 芳族碳環(huán)并可具有1至5個連接或稠合到芳族碳環(huán)的任選的環(huán)。所述另外的環(huán)可以是芳族 的、脂族的、或它們的組合。芳基基團(tuán)常常具有5至20個碳原子。在一些實(shí)施例中,亞芳基 是亞苯基。
[0050] "烷氧基"是指式-OR的一價基團(tuán),其中R為如上所定義的烷基。在一些實(shí)施例中, 烷氧基為甲氧基、乙氧基或丙氧基。
[0051] "氟代烷基"是指至少一個氫原子被氟取代的烷基。
[0052] "芳氧基"是指式-OAr的一價基團(tuán),其中Ar為芳基基團(tuán)。
[0053] "酰氧基"是指式_O(CO)-Ra的一價基團(tuán),其中Ra是烷基、芳基、芳烷基或烷芳基。 在一些實(shí)施例中,酰氧基為-0 (CO)CH3 (乙酰氧基)。
[0054] "鹵素"是指為鹵素原子的自由基的一價基團(tuán)。鹵素可為氟、氯、溴或碘。在一些實(shí) 施例中,鹵素為氯。
[0055] "芳烷基"是指被至少一個芳基基團(tuán)取代的烷基基團(tuán)。芳烷基基團(tuán)含有6至40個 碳原子。芳烷基基團(tuán)常常包含具有1至20個碳原子的烷基基團(tuán)和具有5至20個碳原子的 芳基基團(tuán)。
[0056] "烷芳基"是指被至少一個烷基基團(tuán)取代的芳基基團(tuán)。芳烷基基團(tuán)含有6至40個 碳原子。芳烷基基團(tuán)常常包含具有5至20個碳原子的芳基基團(tuán)和具有1至20個碳原子的 烷基基團(tuán)O
[0057] "氨基"是指式-N(Re)的一價基團(tuán),其中R6為氫或烷基。
[0058] 具體的含甲硅烷基化合物可以基于最終濕氣指示組合物應(yīng)發(fā)生急劇顏色變化時 所處的期望相對濕度來選擇。含甲硅烷基化合物的特征(疏水性、親水性等)通常與最終 濕氣指示組合物顯示顯著顏色變化時所處的相對濕度相關(guān)聯(lián)。一種含甲硅烷基化合物或兩 種或更多種含甲硅烷基化合物的混合物可用于改性固體金屬氧化物載體且調(diào)整濕氣指示 組合物的顏色響應(yīng)。在一些實(shí)施例中,含甲硅烷基化合物可以是疏水的。例如,式(I)的疏 水性化合物包括其中基團(tuán)R1加上任何不可水解基團(tuán)R3為疏水性的化合物。又如,式(II) 的疏水性化合物包括其中基團(tuán)R4加上任何不可水解基團(tuán)R3為疏水性的化合物。
[0059] 可與固體金屬氧化物載體結(jié)合的示例性的含甲硅烷基化合物包括但不限于:乙酰 氧基三甲基硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷、環(huán)己基甲基二氯硅烷、環(huán)己基甲基二甲氧基硅烷、 1,3-二-正丁基四甲基硅氮烷、二乙氧基二甲基硅烷、(二乙基氨基)三甲基硅烷、(二甲基 氨基)三甲基硅烷、二異丙基二氯硅烷、二異丙基二甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、二甲基 ^乙氧基硅烷、^甲基^甲氧基硅烷、^苯基^氣硅烷、^苯基^乙氧基硅烷、^苯基^甲 氧基硅烷、二苯基甲基二氯硅烷、十二烷基三氯硅烷、乙基三乙酰氧基硅烷、乙基三氯硅烷、 乙基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、六甲基二娃氮燒(hexanethyldisilazane)、 己基二甲氧基硅烷、異丁基二甲氧基硅烷、異辛基二乙氧基硅烷、異辛基二甲氧基硅烷、異 丁基三乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、甲基三氯硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧 基硅烷、正十八烷基二甲基氯硅烷、正十八烷基三氯硅烷、正十八烷基三甲氧基硅烷、正辛 基三氯硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷、苯乙基三甲氧基硅烷、苯基二甲 基氯硅