Silsesquioxanos multifuncionales para nuevas aplicaciones de recubrimiento.

Un silsesquioxano multifuncional, que comprende:

a. un silsesquioxano poliédrico que incluye al menos una primera cara y al menos una segunda cara queestá separada de la al menos una primera cara;

b. al menos una primera funcionalidad unida a la al menos una primera cara; y

c. al menos una segunda funcionalidad diferente de la primera funcionalidad y que está unida a la almenos una segunda cara, estando la al menos una primera funcionalidad adaptada para unirse a unasuperficie, otro silsesquioxano, un grupo funcional orgánico o cualquier combinación de los mismos, enel que

el silsesquioxano multifuncional está seleccionado de TTSE, TCTSE, TCPTSE, TOETSE, TGTSE, o cualquiercombinación de los mismos.

Silsesquioxanos multifuncionales para nuevas aplicaciones de recubrimiento Referencia cruzada a solicitudes de patente relacionadas La presente solicitud de patente reivindica beneficio sobre la solicitud de patente provisional de Estados Unidos Nº 5 60/944.115 presentada el 15 de junio de 2007, que se incorpora en el presente documento por referencia para todo fin.

Derechos del gobierno La presente invención se realizó en parte con financiación del Gobierno de Estados Unidos de América de conformidad con el contrato de la Fuerza Aérea de Estados Unidos FA8650-05-C-5046. El Gobierno de Estados Unidos tiene determinados derechos en la presente invención,

Campo de la invención La presente invención pertenece a silsesquioxanos y, más particularmente, a silsesquioxanos multifuncionales, tales como los derivados usando sílice de la ceniza de la cáscara de arroz.

Antecedentes de la invención Los silsesquioxanos (SQ) son moléculas únicas que pueden ofrecer simetría cúbica (cubos) de un modo tal que cada grupo funcional ocupe un octante diferente en el espacio cartesiano con diámetros típicos de aproximadamente 1 nm. Como tales, ofrecen la oportunidad de construir materiales de nanocompuestos/híbridos en 1, 2 o 3 dimensiones, eficazmente de un nanómetro en uno. Además, el núcleo añade la rigidez y la capacidad térmica del sílice, lo que hace que estos compuestos sean bastante sólidos. En principio, la capacidad de juntar “cubos” sobre la base de un nanómetro por nanómetro ofrece el potencial de adaptar (p. ej., adaptar las propiedades de los materiales) a escalas de longitud en nanómetros. La adaptación a dichas escalas de longitud debería permitir la optimización completa de las propiedades globales aplicación por aplicación y a un coste relativamente bajo. También puede ayudar a obtener una elevada reproducibilidad, predictabilidad y, por tanto, diseño eficaz de los materiales. La información sobre lo anterior se puede deducir de una o más de las siguientes referencias, todas las cuales se incorporan en el presente documento por referencia para todo fin.

1. S. Sulaiman, C.M. Brick, C.M. De Sana, J.M. Katzenstein, R.M. Laine, R.A. Basheer, " Tailoring the Global Properties of Nanocomposites. Epoxy Resins with Ver y Low Coefficients of Thermal Expansion, " Macromolecules 39 5167-9 (2006) ;

2. M. Z. Asuncion, R.M. Laine, "Silsesquioxane Barrier Materials, " Macromolecules in press Jan (2007) ;

3. http://www.mayaterials.com/html/coatings.html (acceso 15 de junio de 2007) ;

4. C. Brick, E. R. Chan, S.C. Glotzer, D.C. Martin, R.M. Laine, "Self-lubricating nano ball bearings, " Adv. Mater. 19 82-9 (2007) ;

5. R. M. Laine, J. Choi, I. Lee, "Organic-Inorganic Nanocomposites with Completely Defined Interfacial Interactions, " Adv. Mater. 13, 800-3 (2001) ;

6. C. Zhang, T.J. Bunning, R.M. Laine, "Synthesis and Characterization of Liquid Cr y stalline (LC) Silsesquioxanes, " Chem. of Mater.; 13; 3653-62 (2001) ;

7. J. Choi, J. Harcup, A.F. Yee, Q. Zhu, R.M. Laine, "Organic/inorganic hybrid composites from cubic silsesquioxanes, " J. Am. Chem. Soc. 123, 11420-30 (2001) ;

8. R. Tamaki, Y. Tanaka, M. Z. Asuncion, J. Choi, R.M. Laine, "Octa (aminophenyl) silsesquioxane as a 40 Nanoconstruction Site, " J. Am. Chem. Soc. 123, 12416-7 (2001) ;

9. R. Tamaki, J. Choi, R.M. Laine "A Polyimide Nanocomposite from Octa (aminophenyl) -silsesquioxane" Chem. Materials 15, 793-7 (2003) ;

10, J. Choi, R. Tamaki, S.G. Kim, R.M. Laine, "Organic/Inorganic Imide Nanocomposites from Aminophenylsilsesquioxanes, " Chem. Mater. 15 3365 -3375 (2003) ;

11. Jiwon Choi, Albert F. Yee, and Richard M. Laine, "Organic/Inorganic Hybrid Composites from Cubic Silsesquioxanes. Epoxy Resins of Octa (dimethylsiloxy-ethylcyclohexylepoxide) Silsesquioxane, " Macromolecules 15, 5666 -82 (2003) ;

12. J. Choi, A.F. Yee, R.M. Laine, "Toughening of cubic silsesquioxane epoxy nanocomposites using core shell rubber particles; a three component hybrid system, " Macromol. 37 3267-76 (2004) ;

13. M.Z. Asuncion, I. Hasegawa, J. Kampf, R.M. Laine, "The selective dissolution of rice hull ash to form [OSiO, 1.5]8[R4N]8 (R = Me, CH2CH2OH) octasilicates. Basic nanobuilding blocks and possible models of intermediates formed during biosilification processes, " Materials Chemistr y 15, 2114-21 (2005) ;

14. R.M. Laine, "Nano-building blocks based on the [OSiO1.5]8 silsesquioxanes, " J. Mater. Chem., 15, 372544 (2005) ;

15. N. Takamura, L. Viculis, R.M. Laine "A completely discontinuous organic/inorganic hybrid nanocomposite based on reactions of [HMe2SiOSiO1.5]8 with vinylcyclohexene, " International Polymers Journal web published 16 April (2007) ;

16. A.R. Bassindale, H. Chen, Z. Liu, I. A. MacKinnon, D. J. Parker, P. G. Taylor, Y. Yang, M. E. Light, P. N. Norton, M. B. Hursthouse, J. Organomet. Chem. 2004, 689, 3287;

17. a. A. Sellinger, R.M. Laine, "Silsesquioxanes as Synthetic Platforms. Thermally and Photo Curable Inorganic/Organic Hybrids, " Macromol. 29, 2327-30 (1996) . b. A. Sellinger, R.M. Laine, "Silsesquioxanes as Synthetic Platforms. III. Photocurable, Liquid Epoxides as Inorganic/Organic Hybrid Precursors, " Chem. Mater. 8, 1592-3 (1996) ;

18. H.W. Ro, K. Char, E-C. Jeon, H-J. Kim, K. Kwon, H-J. Lee, J-K. Lee, H-W Rhee, C.L. Soles, D.Y. Yoon, "High Modulus Spin-On Organosilicates for Nanoporous Glasses, " Adv. Mater. 19 705-710 (2007) ;

19. Controlled Interphases in Composite Materials, H. Ishida Ed., Elsevier Press, New York, 1990, a. D.E. Ley den, Ed. Silanes, Surfaces and Interfaces; Gordon and Breach: New York, 1986. b. E.P Plueddemann; Silane Coupling Agents; Plenum: New York, 1982;

20, J. Chojnowski, W. Fortuniak, P. Ros' ciszewski, W. Werel, J. Lukasiak, W. Kamysz, R. Halasa, Biocidal Polysilsesquioxanes: "Polysilsesquioxanes and Oligosilsesquioxanes Sub-stituted by Alkylammonium Salts as Antibacterial Biocides" J. Inorganic and Organometallic Poly. and Mater., 16, 219 (2006) ;

21. S.P. Denyer, "Mechanisms of Action of Antibacterial Biocides International Biodeterioration & Biodegradation (1995) 221-245;

22. T. Tashiro, "Antibacterial and Bacterium Adsorbing Macromolecules, " Macromol. Mater. Eng. 286, 63-87 (2001) ;

23. Patente de EE.UU. Nº 6.927.301 (Laine y col.) ;

24. Solicitud de EE.UU. publicada Nº 20060083925 (Laine y col.) ;

25. Solicitud de EE.UU. publicada Nº 20050142054 (Hasegawa y col.) ;

26.0, Shchegolikhina, Y. Pozdniakova, M. Antipin, D. Katsoulis, N. Auner, B. Herrschaft, "Synthesis and Structure of Sodium Phenylsiloxanolates, " Organometallics, 19, 1077-82 (2000) ;y

27. K.A. Andrianov, V.S. Tikhonov, G.P. Makhneva, G.S. Chemov, "Synthesis of Polycyclic Tetramethyltetraphenylcyclooctasilsesesquioxane, " Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Seriya Khimicheskaya, 4, 956-957 (1973) .

“Solicitud de patente de EE.UU. US 2007/0045619 A1 se refiere a compuestos de silsesquioxano y divulga compuestos de octasilsesquioxano con sustituyentes R1 a R1 (véase la fórmula 1 en el capítulo del documento US 2007/0045619 A1) .

En este campo en crecimiento sigue existiendo la necesidad para varios materiales que pueden ofrecer atractivas y únicas propiedades. También sigue existiendo la necesidad de proporcionar soluciones alternativas para diseñar de forma selectiva mejores materiales nanométricos funcionales. Además, sigue existiendo la necesidad de desarrollar nuevos materiales alternativos a partir de recursos renovables o sostenibles.

Sumario de la invención En este campo en crecimiento sigue existiendo la necesidad para varios materiales que pueden ofrecer atractivas y únicas propiedades. También sigue existiendo la necesidad de proporcionar soluciones alternativas para diseñar de forma selectiva mejores materiales nanométricos funcionales. Además, sigue existiendo la necesidad de desarrollar nuevos materiales alternativos a partir de recursos renovables o sostenibles.

La invención cumple las necesidades anteriores proporcionando silsesquioxanos multifuncionales que tienen nuevas propiedades, nuevos procedimientos para producir estos materiales y procedimientos para usar estos materiales. Un aspecto de la invención está dirigido a un silsesquioxano multifuncional, que comprende: a. un silsesquioxano poliédrico que incluye al menos una primera cara y al menos una segunda cara que está separada de la al menos una primera cara, b. al menos una primera funcionalidad unida a la al menos una primera cara y c. al menos una

segunda funcionalidad diferente de la primera funcionalidad y que está unida a la al menos una segunda cara, estando la al menos una primera funcionalidad adaptada para... [Seguir leyendo]

1. Un silsesquioxano multifuncional, que comprende:

a. un silsesquioxano poliédrico que incluye al menos una primera cara y al menos una segunda cara que está separada de la al menos una primera cara;

b. al menos una primera funcionalidad unida a la al menos una primera cara; y

c. al menos una segunda funcionalidad diferente de la primera funcionalidad y que está unida a la al menos una segunda cara, estando la al menos una primera funcionalidad adaptada para unirse a una superficie, otro silsesquioxano, un grupo funcional orgánico o cualquier combinación de los mismos, en el que el silsesquioxano multifuncional está seleccionado de TTSE, TCTSE, TCPTSE, TOETSE, TGTSE, o cualquier combinación de los mismos.

2. Un silsesquioxano multifuncional de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el silsesquioxano multifuncional tiene un índice de refracción de 1 a 2.

3. Un artículo que comprende un silsesquioxano multifuncional de acuerdo con la reivindicación 1 o la

reivindicación 2 unido a un sustrato seleccionado de metal, cerámica, carbón, un compuesto de cualquiera de los anteriores, cristal o cualquier combinación de los mismos, mediante al menos dos grupos SiOH de la al menos una primera funcionalidad.

4. El artículo de la reivindicación 3, en el que el silsesquioxano multifuncional está incluido en un recubrimiento, en el que el recubrimiento exhibe una dureza del lápiz de al menos 5H.

5. Un artículo de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que el artículo incluye además al menos una capa externa que está unida al silsesquioxano multifuncional mediante al menos una segunda funcionalidad.

6. El artículo de la reivindicación 5, en el que la al menos una capa externa incluye un componente seleccionado de un compuesto que contiene azufre, un compuesto que contiene nitrógeno, un lumíforo, un grupo catiónico,

un grupo aniónico, un catalizador, un precursor de catalizador, un medicamento, un bactericida, un antifúngico, un antiviral, un tensioactivo, un hidrófobo, un hidrófilo, un oligómero de cadena ramificada, un oligómero de cadena lineal, un grupo funcional mixto, un conjunto adicional de grupos funcionales o cualquier combinación de los mismos.

7. artículo de la reivindicación 5 o 6, en el que el artículo comprende además nanopartículas atrapadas dentro del espacio definido en uno o ambos de entre el sustrajo y el silsesquioxano multifuncional o el silsesquioxano multifuncional y la al menos una capa externa.

8. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la al menos una capa externa incluye un nucleófilo.

9. El artículo de cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la al menos una capa externa del artículo 35 tiene una superficie que es más hidrófila o más hidrófoba que una superficie sin la capa externa.

10, El artículo de la reivindicación 8 o 9, en el que la al menos una capa externa es una capa antibacteriana que incluye al menos una sal de alquilamonio.