KR20020094692A - Preparation of silica and silica-polystyrene sturctures using various interfaces - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing silica structures by selectively forming silica on interfaces produced between solid and gas, liquid and liquid, and liquid and solid using amphiphilic alkoxy silane as a precursor is provided. CONSTITUTION: The manufacturing method of silica structures is characterized in that the silica structures are manufactured by forming silica on interfaces of gas-liquid, liquid-liquid and liquid-solid using a biphilic silica precursor under the arbitrary pH condition of 2 to 12 without artificial condition change, wherein the biphilic silica precursor is tetrakis(2-(2-methoxyethoxy)ethoxy)silane or tetrakis(2-methoxyethoxy)silane, the silica structures are manufactured by using surfactant such as cetyltetramethylammonium bromide, Span, Tween, dihexadecyl dimethyl ammonium bromide and didodecyl dimethyl ammonium bromide in preparation of the gas-liquid interface, and leaving the surfactant alone at the temperature range of 10 to 200 deg.C, and the silica structures are manufactured by using surfactant such as cetyltetramethylammonium bromide, Span, Tween, dihexadecyl dimethyl ammonium bromide, didodecyl dimethyl ammonium bromide, dioleoylphosphatidylethanol amine, dioleoylglycero phosphocholine, dioleoylglycero phosphoglycerol sodium, phosphatidylethanol amine such as dioleoyltrimethylammonium propane, phosphocholine, glycerol salts and tetraammonium bromide in preparation of the liquid-liquid interface, and leaving the surfactant alone at the temperature range of 10 to 50 deg.C.

Description

여러 가지 계면을 이용한 실리카 및 실리카-폴리스틸렌 구조체 제조 {Preparation of silica and silica-polystyrene sturctures using various interfaces}Preparation of silica and silica-polystyrene sturctures using various interfaces

본 발명은 실리카 구조체를 여러 가지 계면에서 제조하는 방법에 관한 것으로서, 양친화성 (amphiphilic) 알콕시 실란을 전구체로 하여 고체-기체, 액체-액체, 액체-고체 사이에서 생성된 계면에 선택적으로 실리카가 형성되도록 함으로써 실리카 구조를 얻어내는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for preparing silica structures at various interfaces, wherein silica is selectively formed at the interface between solid-gas, liquid-liquid, and liquid-solid, using an amphiphilic alkoxy silane as a precursor. It is a technique of obtaining a silica structure by making it.

실리카 구조체를 얻어내는 유사한 방법으로는 졸-겔 법이 있는데, 이 경우에는 테트라에톡시 실란, 테드라메톡시 실란 등을 정해진 pH에서 가수 분해하여 졸을 얻어낸 다음 주로 pH를 변화시켜 겔화 시키는 방법으로 실리카 구조체를 얻어낸다. 따라서 테트라에톡시 실란, 테트라메톡시 실란 등을 반응 계에 직접 투입하여 계면에서 실리카가 생성되도록 하기 위해서는 이들 전구체가 가수분해 될 수 있도록 낮거나 높은 pH를 유지하여 이들 전구체로부터 졸이 생성되도록 한 후, pH를 변화시켜 겔화를 일으키는데, 대부분의 경우 개별적인 구조를 얻어내기 보다는 구 혹은 관이 서로 벽을 공유하고 있는 집합적인 구조가 얻어진다. 개별적인 실리카 구를얻어낸 예로는 테트라메톡시 실란, 테트라에톡시 실란, 혹은 테트라부톡시 실란을 톨루엔에 녹이고 세틸트리메틸암모니윰브로마이드로 안정화시킨 계를 지속적으로 교반하면서 외부의 pH를 2로 유지시켜 얻어낸 예가 있으며 (Schacht 등, Science, 273, 768-771, 1996), 개별적인 실리카 튜브를 얻어낸 예로는 pH 8.2에서 8.4사이에서 1,2-비스(10,12-트리코사디니노일)-sn-글리세로-3-포스포콜린을 사용하여 얻은 튜브에 별도로 미리 준비한 실리카 졸을 가하여 6-9일 동안 표면에 흡착하게 하거나(Barel and Schoen, Chemistry of Materials, 5(2), 145-147, 1993), 콜레스테롤기가 함유된 겔화를 일으키는 분자가 함유된 혼합물에 역시 테트라에톡시 실란이나 테트라메톡시 실란을 첨가하고 pH를 적절히 유지시켜 실리카로 둘러싸인 섬유형태의 복합체를 만들고 이를 태워 튜브를 얻어낸 예 (Jung 등, Langmuir, 16, 1643-1649, 2000)가 있다. 이들 방법은 모두 반응 조건에 민감하게 반응하며, 사용하는 골격의 종류에 제한이 있다. 실리카 구를 만드는 전자의 방법은 pH 2 혹은 그 이하에서만 가능한 것으로 밝혀져 있을 뿐만 아니라 지속적으로 반응계를 교반해야 하고, 특정한 교반 속도에서만 구가 얻어지며, 튜브를 제조하는 다른 두 방법도 먼저의 것은 졸을 사용함으로써 반응 시간이 길고, 표면에 큰 졸 입자들이 존재하며 후자의 방법에서도 졸이 먼저 생성되어 겔화를 일으키는 분자와 상호 협조적으로 배열하여 겔화가 일어나며, 애초부터 튜브가 얻어지는 것이 아니라, 겔화를 일으키는 분자가 차 있는 실리카 섬유형태를 얻은 후 이를 태워 관을 만드는 방법이므로 본 발명의 내용과 판이하게 다르다.A similar method of obtaining a silica structure is a sol-gel method. In this case, tetraethoxy silane, tetradramethoxy silane, and the like are hydrolyzed at a predetermined pH to obtain a sol, and then the silica is mainly gelled by changing the pH. Get a structure. Therefore, in order to inject tetraethoxy silane, tetramethoxy silane and the like directly into the reaction system to generate silica at the interface, sol is formed from these precursors by maintaining a low or high pH so that these precursors can be hydrolyzed. In other words, the gel is changed by changing the pH, and in most cases, rather than obtaining an individual structure, a collective structure in which spheres or tubes share walls is obtained. Examples of individual silica spheres obtained by dissolving tetramethoxy silane, tetraethoxy silane, or tetrabutoxy silane in toluene and stabilizing with cetyltrimethylammonium bromide while maintaining the external pH at 2 were continuously stirred. (Schacht et al., Science, 273, 768-771, 1996), examples of obtaining individual silica tubes include 1,2-bis (10,12-tricosadiinoyl) -sn-glycero- between pH 8.2 and 8.4. A separately prepared silica sol was added to the tube obtained using 3-phosphocholine to adsorb to the surface for 6-9 days (Barel and Schoen, Chemistry of Materials, 5 (2), 145-147, 1993), or cholesterol Tetraethoxy silane or tetramethoxy silane is also added to the mixture containing the group-containing gel-forming molecules, and the pH is properly maintained to form a fiber-shaped composite surrounded by silica. There is for example, a war eoteonaen tube (Jung, etc., Langmuir, 16, 1643-1649, 2000). All of these methods react sensitively to the reaction conditions, and there is a limitation in the type of skeleton used. The former method of making silica spheres has not only been found to be possible at pH 2 or below, but also requires continuous stirring of the reaction system, spheres are obtained only at certain stirring rates, and the other two methods of making tubes are sol first. By using this, the reaction time is long, there are large sol particles on the surface, and in the latter method, the sol is formed first and cooperatively arranges with the molecules causing gelation, and gelation occurs. It is different from the contents of the present invention because it is a method of obtaining a filled silica fiber form and burning it to form a tube.

또한 계면활성제를 이용하여 실리카 나노튜브를 제조한 예가 있는데 (Haradaand Adachi, Advanced Materials, 12, 839-841, 2000) 이 경우에는 개별적인 튜브를 얻어낸 것이 아니라 나노튜브가 들어 있는 겔을 얻어낸 것으로 본 발명의 성질과 전혀 다른 내용이며, 테트라에톡시 실란을 에탄올, 암모니아, 물 및 DL-타르타릭 산의 혼합물에서 반응시키면 소량의 실리카 나노 관이 얻어진다는 연구 결과 (Nakamura and Matsui, Advanced Materials, 7(10), 871-872, 1995)가 있었으나 역시 본 발명의 내용과는 판이하게 다른 것이다.In addition, there is an example of preparing a silica nanotube using a surfactant (Haradaand Adachi, Advanced Materials, 12, 839-841, 2000). In this case, a gel containing nanotubes was obtained instead of an individual tube. It is completely different from the properties, and a study shows that reaction of tetraethoxy silane in a mixture of ethanol, ammonia, water and DL-tartaric acid yields a small amount of silica nanotubes (Nakamura and Matsui, Advanced Materials, 7 (10)). , 871-872, 1995, but is also quite different from the context of the present invention.

본 발명에서는 실리카 및 실리카-폴리스틸렌을 벽으로 하는 여러 가지 크기의 개별적인 구와 튜브를 다른 기술과 달리 훨씬 간편하고 훨씬 온화하며 더 광범위한 pH, 온도 범위에서 제조하는 것으로, 본 기술을 사용하면 온도, 산도에 민감한 여러 가지 활성 물질은 물론 살아 있는 미생물을 매우 쉽게 변질시키지 않으면서 실리카 구에 투입할 수 있다.In the present invention, individual spheres and tubes of various sizes, walled with silica and silica-polystyrene, are produced in a much simpler, more gentle and wider range of pH and temperature ranges than other technologies. A variety of sensitive active substances, as well as living microorganisms, can be introduced into silica spheres very easily without deterioration.

본 발명은 양쪽친화성 실란 화합물인 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란, 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란을 실리카 전구체로 사용하여, 기체-액체, 액체-액체 및 액체-고체 사이에서 형성된 계면에 실리카가 선택적으로 생성되는 현상을 이용하여 계면의 형태대로 형성된 실리카 구조를 얻어내는 것을 그 특징으로 한다. 또한 본 발명에서는 상기 양쪽친화성 실란 화합물과 소수성 실란화합물인 테트라에톡시 실란, 테트라메톡시 실란, 트리메틸비닐 실란의 혼합물을 실리카 전구체로 사용하여 더욱 두꺼운 실리카 벽을 제조한다. 기체-액체 계면으로는 세틸테트라메틸암모니윰 브로마이드, Span, Tween, 디헥사데킬디메틸암모니윰 브로마이드, 디도데킬디메틸 암모니윰 브로마이드 등의 계면 활성제를 1-10 무게%로 함유한 수용액을 균질기 혹은 초음파발생기로 처리하여 발생한 거품의 벽을 사용하며, 이 때 계면 활성제를 녹이는 물은 pH를 2에서 12사이 중 임의의 값으로 조절한 증류수, 수도물, pH 6에서 12사이의 포스페이트 버퍼 등을 사용한다. 공기, 질소, 산소, 헬륨, 아르곤 등으로 채워진 밀폐된 공간에서 거품을 제조하여 거품내에 들어가는 기체의 종류를 결정한다.The present invention uses tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane and tetrakis (2-methoxyethoxy) silane, which are amphoteric affinity silane compounds, as silica precursors. It is characterized by obtaining a silica structure formed in the form of an interface by using a phenomenon in which silica is selectively generated at an interface formed between a liquid and a liquid-solid. In the present invention, a thicker silica wall is prepared using a mixture of the amphoteric silane compound and a hydrophobic silane compound, tetraethoxy silane, tetramethoxy silane and trimethylvinyl silane, as a silica precursor. As the gas-liquid interface, a homogenizer or ultrasonic solution containing 1-10% by weight of a surfactant such as cetyltetramethylammonium bromide, Span, Tween, dihexadecyldimethylammonium bromide, and didodecyldimethylammonium bromide The wall of foam generated by treatment with a generator is used, and water for dissolving the surfactant uses distilled water, tap water, and a phosphate buffer having a pH of 6 to 12 adjusted to any value between 2 and 12. Bubbles are produced in enclosed spaces filled with air, nitrogen, oxygen, helium, argon, etc. to determine the type of gas entering the bubbles.

액체-액체 계면은 물과 소수성 기름 (톨루엔, 벤젠, 헥산, 미네랄 오일, 식용유, 클로로 벤젠, 크레졸, 스틸렌 모노머, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 티오펜, 퍼퍼릴알콜 올리고머 등)의 혼합물을 계면활성제 없이 혹은 상기 계면활성제의 존재하에 격렬히 교반하여 얻어내거나, 디올레오일포스파티딜에탄올아민, 디올레이오일그리세로포스포콜린, 디올레오일글리세로포스포글리세롤 소듐염, 디올레오일트리메틸암모니윰 프로판과 같은 포스파키딜에탄올아민, 포스포콜린, 글리세롤 염, 테트라암모니윰 브로마이드와 같은 중성, 음성, 양성 리피드를 동일한 방법으로 사용하여 얻어낸다. 리피드를 사용할 경우에는 리피드를 사이에 둔 물과 물사이의 계면이 생성된다. 물과 소수성 기름 사이의 계면을 제조할 때, 두 상의 상대적 양에 따라 기름 방물이 물에 분산된 혼합물 (정상에멀젼) 혹은 물방울이 기름에 분산된 혼합물 (역상에멀젼)이 얻어진다. 이 때 사용하는 물층은 기체-액체 계면을 얻기위하여 사용한 물층과 동일하다.The liquid-liquid interface is a mixture of water and hydrophobic oils (toluene, benzene, hexane, mineral oil, cooking oil, chlorobenzene, cresol, styrene monomer, methyl methacrylate, methyl acrylate, thiophene, perperyl alcohol oligomer, etc.). Obtained by vigorous stirring without a surfactant or in the presence of the surfactant, dioleoylphosphatidylethanolamine, dioleoylglycerophosphocholine, dioleoylglycerophosphoglycerol sodium salt, dioleoyltrimethylammonium propane Neutral, negative, and positive lipids, such as phosphakidylethanolamine, phosphocholine, glycerol salt, and tetraammonium bromide, are obtained using the same method. In the case of using lipids, an interface between water and water between the lipids is created. When preparing the interface between water and hydrophobic oils, depending on the relative amounts of the two phases, either a mixture of oil defenses in water (normal emulsion) or a mixture of water droplets in oil (reverse phase emulsion) is obtained. The water layer used at this time is the same as the water layer used for obtaining the gas-liquid interface.

고체와 액체의 계면은 1,2-비스(10,12-트리코사디니노일)-sn-글리세로-3-포스포콜린를 에탄올에서 결정화하여 얻어진 튜브를 상기한 물층에 분산시켜 얻어낸다.The interface between a solid and a liquid is obtained by dispersing a tube obtained by crystallizing 1,2-bis (10,12-tricosadiinoyl) -sn-glycero-3-phosphocholine in ethanol in the above water layer.

상기한 바와 같은 방법으로 얻어낸 계면을 가지는 혼합물에 더 적은 양이 들어 있는 상의 부피의 5-40 부피%의 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란 혹은 5-20 부피%의 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란을 가하고 이를 방치하여 실리카 구조를 얻어낸다. 계면 활성제를 사용하여 물-기름으로 구성된 액체-액체 계면을 얻어낸 경우에는 반응 온도를 섭씨 10도에서 200도사이에서 수행하며, 리피드를 사용하여 제조한 물-물로 구성된 액체-액체 계면을 사용한 경우에는 1차적으로 온도를 섭씨 10도에서 50도 사이에서 반응을 일으킨 후, 50도에서 200도 사이에서 숙성시켜 더 단단한 실리카 구조를 얻어낸다.5-40% by volume of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane or 5-20% by volume of the phase containing the lesser amount in the mixture having the interface obtained as described above. Tetrakis (2-methoxyethoxy) silane was added and left to obtain a silica structure. When the liquid-liquid interface composed of water-oil is obtained using a surfactant, the reaction temperature is performed between 10 and 200 degrees Celsius, and 1 when the liquid-liquid interface composed of water-water prepared using lipid is used. In turn, the reaction takes place between 10 and 50 degrees Celsius and then aged between 50 and 200 degrees to give a harder silica structure.

소수성 기름 상으로 3-20 무게%의 농도로 폴리스틸렌을 함유하고 있는 톨루엔을 사용하면 공기중에서 말려도 변형이 되지 않는 실리카-폴리스틸렌 벽으로 형성된 속이 빈 구가 형성된다.Toluene containing polystyrene at a concentration of 3-20% by weight in a hydrophobic oil phase results in the formation of hollow spheres formed from silica-polystyrene walls that do not deform even when dried in air.

스틸렌 모노머, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트 등의 모노머를 벤조일퍼옥사이드, AIBN등과 함께 투입하고 얻언 실리카 구를 섭씨 70-150도 사이의 오븐에 넣어 가열하면 내부에서 라디칼 중합이 일어나 폴리스틸렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(메틸 아크릴레이트)등이 함유된 실리카 구가 얻어진다.When monomers such as styrene monomer, methyl methacrylate and methyl acrylate are added together with benzoyl peroxide and AIBN, and the obtained silica sphere is heated in an oven between 70-150 degrees Celsius, radical polymerization takes place internally to cause polystyrene, poly ( Methyl methacrylate), poly (methyl acrylate) and the like contain a silica sphere.

이와 같은 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.This invention will be described in more detail based on the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.

실시예 1Example 1

pH 5.5 인 증류수를 사용하여 세틸테트라메틸암모니윰브로마이드 3 무게% 용액을 제조하고, 이 용액 5 mL와 톨루엔 1 mL를 손으로 흔들거나, 균질기를 사용하거나, 초음파발생기를 사용하여 혼합한다. 얻어지는 톨루엔 입자는 각각 대략 30 마이크로미터, 500 나노미터, 100나노미터의 지름을 가진다. 이 혼합물에 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란 혹은 테트리키스(2-메톡시에톡시)실란을 100마이크로리터, 50마이크로리터를 투입하고 상온에서 서서히 교반하면서 방치하면 4시간 이내에 현미경으로 관찰할 수 있는 톨루엔을 함유한 실리카 구가 얻어진다.Prepare a 3% by weight solution of cetyltetramethylammonium quenbromide with distilled water at pH 5.5 and mix 5 mL of this solution and 1 mL of toluene by hand, use a homogenizer, or mix using an ultrasonic generator. The toluene particles obtained have diameters of approximately 30 micrometers, 500 nanometers and 100 nanometers, respectively. To the mixture, 100 microliters and 50 microliters of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane or tetrikis (2-methoxyethoxy) silane were added and allowed to stand at room temperature with gentle stirring. The silica spheres containing toluene can be obtained which can be observed under a microscope within 4 hours.

실시예 2Example 2

NaOH를 이용하여 pH를 7로 조절한 증류수 5 mL에 톨루엔 0.5 mL를 혼합하고 손으로 흔들어 톨루엔 방울이 생성되도록 한다. 여기에 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란 100 마이크로리터를 넣고 상분리가 일어나지 않을 때까지 손으로 격렬히 흔든다. 약 40분 후면 상분리가 일어나지 않으며 현미경을 이용하여 톨루엔을 싸고 있는 실리카 껍질의 생성을 확인한다.Mix 0.5 mL of toluene with 5 mL of distilled water adjusted to pH 7 using NaOH and shake by hand to produce toluene droplets. Add 100 microliters of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane and shake it vigorously by hand until no phase separation occurs. Phase separation does not occur after about 40 minutes and the formation of the silica shell covering the toluene is confirmed under a microscope.

실시예 3Example 3

수도모나스 올레오보란즈를 배양하고 원심분리하여 얻은 균체를 다시 물에 퍼뜨린 후, 이 혼합물 1 mL를 올리브유 5 mL에 넣고 격렬하게 교반한다. 이 혼합물에 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란 50 마이크로리터를 넣고 서서히 상온에서 교반하면 약 40분 후에 물과 올리브유 사이에 형성된 실리카 껍질을 확인할 수 있으며, 그 내부에서 활동하고 있는 미생물을 관찰할 수 있다.After culturing Pseudomonas oleoboranes, the cells obtained by centrifugation are spread again in water, and 1 mL of this mixture is poured into 5 mL of olive oil and stirred vigorously. 50 microliters of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane was added to the mixture and slowly stirred at room temperature. After about 40 minutes, the silica shell formed between water and olive oil was identified. Observe the microorganisms in action.

실시예 4Example 4

스타이렌 모노머 1 mL, 벤조일 퍼옥사이드 100 mg을 균일하게 혼합하고 여기에 세틸트리메틸암모니윰브로마이드 3% 수용액을 가한 후, 균질기를 사용하여 입자를 생성시킨 후 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란 100 마이크로 리터를 가하여 4시간 방치한다. 얻어진 스타이렌 모노머를 함유한 실리카 구를 섭씨 70도로 유지된 오븐에 넣어 6시간 후에 식히면 실리카 내부에 폴리스타이렌이 형성된 단단한 구가 생성된다.1 mL of styrene monomer and 100 mg of benzoyl peroxide are uniformly mixed, and 3% aqueous solution of cetyltrimethylammonium bromide is added thereto, followed by generation of particles using a homogenizer, followed by tetrakis (2-methoxyethoxy) silane. Add 100 microliters and leave for 4 hours. Silica spheres containing the obtained styrene monomer were placed in an oven maintained at 70 degrees Celsius and cooled after 6 hours to produce hard spheres having polystyrene formed therein.

실시예 5Example 5

수단 III가 포화된 톨루엔을 사용하여 폴리스틸렌 5% 용액을 만들고, 이 용액 1 mL를 pH 7.4 포스페이트 버퍼로 제조한 3% 세틸트리메틸브로마이드 5 mL에 혼합한 뒤 호모게나이저로 교반하고, 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란 100 마이크로리터를 가하면 그 즉시 (4초 이내) 실리카 구가 형성되며, 이 구를 공기 중에서 말리면 수단 III의 붉은 색으로 입혀진 실리카-폴리스틸렌 혼성 구가 얻어진다.Toluene saturated with Sudan III was used to make a 5% polystyrene solution, 1 mL of this solution was mixed with 5 mL of 3% cetyltrimethylbromide, prepared with pH 7.4 phosphate buffer, stirred with a homogenizer and tetrakis (2 Adding 100 microliters of -methoxyethoxy) silane immediately forms silica spheres (within 4 seconds) which dry in air to yield silica-polystyrene hybrid spheres coated with the red color of means III.

실시예 6Example 6

톨루엔 5 mL, 디헥사테킬디메틸암모니윰브로마이드 50 mg, 증류수 1 mL가 들어 있는 혼합물을 균질기로 격렬히 교반하고, 여기에 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란 50 마이크로리터를 가한 후 약 2시간 방치한다. 여기에 다시 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란 50 마이크로리터를 가하고 2시간 정도 방치하면 물이 함유된 실리카 구가 들어 있는 톨루엔 혼합물이 얻어진다.A mixture containing 5 mL of toluene, 50 mg of dihexateyldimethylammonium bromide, and 1 mL of distilled water was vigorously stirred with a homogenizer, and 50 microliters of tetrakis (2-methoxyethoxy) silane was added thereto, followed by about 2 hours. Leave it. To this was added 50 microliters of tetrakis (2-methoxyethoxy) silane again and left for about 2 hours to obtain a toluene mixture containing silica spheres containing water.

실시예 7Example 7

에탄올과 물의 혼합물에서 얻어낸 1,2-비스(10,12-트리코사디니노일)-sn-글리세로-3-포스포콜린를 증류수에 분산시킨 후, 소량의 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란을 가한 후, 상온에서 4시간 이상 방치하면 실리카 껍질로 둘러싸인 튜브가 얻어진다.1,2-bis (10,12-tricosadinoyl) -sn-glycero-3-phosphocholine obtained from a mixture of ethanol and water was dispersed in distilled water, followed by a small amount of tetrakis (2-methoxyethoxy). After adding the silane, it is left at room temperature for 4 hours or more to obtain a tube surrounded by silica shell.

실시예 8Example 8

테트라에톡시실란 10 마이크로리터를 톨루엔 1 mL에 녹이고, 증류수로 제조한 세틸트리메틸암모니윰브로마이드 3% 용액 5 mL를 혼합하고 균질기로 교반한다. 여기에 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란 100 마이크로리터를 가한 후 4시간 정도 방치한 후, 외부 pH를 2이하로 낮춘 후 2시간 정도 방치하면 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란으로부터 생성된 실리카 표면에 테트라에톡시 실란으로부터 생성된 실리카가 생성된다.Dissolve 10 microliters of tetraethoxysilane in 1 mL of toluene, mix 5 mL of a 3% solution of cetyltrimethylammonium bromide made with distilled water and stir with a homogenizer. After adding 100 microliters of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane to the mixture, the mixture was left for about 4 hours, then the external pH was lowered to 2 or less, and left for about 2 hours. Silica produced from tetraethoxy silane is produced on the surface of silica produced from (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane.

실시예 9Example 9

폴리스티렌 3%를 함유한 톨루엔 1 mL와 증류수로 제조한 3% 세틸트리메틸암모니윰 브로마이드 5 mL를 균질기로 교반하여 에멀젼을 제조한 후, 100 마이크로리터의 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란을 가한다. 상기 혼합물을 약 4시간 방치한 후, 공기중에서 말리면 실리카-폴리스틸렌을 벽으로 한 내부가 빈 구가 얻어진다.1 mL of toluene containing 3% polystyrene and 5 mL of 3% cetyltrimethylammonium bromide prepared in distilled water were stirred with a homogenizer to prepare an emulsion, followed by 100 microliters of tetrakis (2- (2-methoxyethoxy ) Ethoxy) silane is added. The mixture is left to stand for about 4 hours, and then dried in air to obtain a hollow sphere with walls of silica-polystyrene.

상술한 바와 같이 본 발명에서 제조하는 실리카 구조 생성 방법은 반응 조건의 설정을 거의 필요로 하지 않으며, 기체-액체, 액체-액체, 액체-고체의 경계면, w/o, o/w 등의 구분 없이 매우 간단하고 쉽게 실리카 구조물을 얻어낼 수 있다.본 발명은 pH 2 에서 pH 12사이의 임의의 산도와 섭씨 10도에서 200도 사이의 임의의 온도에서 실리카 구조를 제조하므로 일반적으로 얻을 수 있는 거의 모든 조건에서 간단히 실리카 구조물을 제조할 수 있다. 따라서 본 발명을 적용하면 온도, pH등에 민감한 물질 혹은 생물체를 실리카로 감싸 보호하거나, 분리할 수 있다. 또한 중합가능한 단량체를 실리카로 둘러 싸고 중합시킴으로써 표면이 실리카인 고분자 구를 제조할 수 있으며, 폴리스틸렌을 적당량 사용함으로써 그 벽이 실리카와 폴리스틸렌으로 함께 구성된 내부가 빈 구를 제조할 수 있다. 마찬가지로 리피드로 제조된 튜브를 이용하여 실리카와 리피드로 된 튜브를 매우 간단히 제조할 수 있다. 이 모든 과정의 완결에 걸리는 시간은 원하는 바에 따라 수초에서 수 시간 사이로 조절할 수 있으며, 순수한 실리카 구와 튜브를 얻어내기 위해서는 가열하여 유기물을 태워 제거하면 된다.As described above, the silica structure generation method produced in the present invention requires little setting of the reaction conditions, and does not distinguish gas-liquid, liquid-liquid, liquid-solid interface, w / o, o / w, and the like. The silica structure can be obtained very simply and easily. The present invention produces silica structures at any temperature between pH 2 and pH 12 and at any temperature between 10 and 200 degrees Celsius, so that almost all of the Silica structures can be produced simply under conditions. Therefore, by applying the present invention, it is possible to wrap or protect a material or organisms sensitive to temperature, pH, etc. with silica or to separate them. In addition, by encapsulating and polymerizing the polymerizable monomer with silica, a polymer sphere having a surface of silica can be prepared, and by using an appropriate amount of polystyrene, a hollow sphere can be prepared whose walls are composed of silica and polystyrene together. Likewise, a tube made of lipids can be used to make a very simple tube of silica and lipids. The time it takes to complete this process can be adjusted from a few seconds to several hours as desired, and to obtain pure silica spheres and tubes, it is necessary to heat and burn off the organics.

Claims (19)

양쪽친화성 실리카 전구체를 사용하여 pH 2에서 12사이의 임의의 조건에서 인위적인 조건 변화없이 기체-액체, 액체-액체, 액체-고체의 계면에서 실리카 구조물을 제조하는 방법Process for preparing silica structures at gas-liquid, liquid-liquid, liquid-solid interface without artificial conditional change at any conditions between pH 2 and 12 using amphoteric silica precursors 제 1항에 있어서, 양쪽친화성 실리카 전구체를 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란이나 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란을 사용하는 것을 특징으로 하여 pH 2에서 12사이의 조건에서 인위적인 조건 변화없이 액체-액체, 기체-액체, 액체-고체의 계면에 실리카를 생성시켜 실리카 구조를 제조하는 방법The method of claim 1, wherein the amphoteric silica precursor is used as tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane or tetrakis (2-methoxyethoxy) silane. Process for producing silica structure by producing silica at liquid-liquid, gas-liquid and liquid-solid interface without artificial condition change at conditions between 12 and 12 제 2항에 있어서, 세틸테트라메틸암모니윰 브로마이드, Span, Tween, 디헥사데킬디메틸암모니윰 브로마이드, 디도데킬디메틸 암노니윰 브로마이드 등의 계면 활성제를 기체-액체 계면 제조에 사용하고 섭씨 10도에서 200도 사이에서 방치하여 실리카 구조를 제조하는 방법The method according to claim 2, wherein surfactants such as cetyltetramethylammonium bromide, Span, Tween, dihexadecyldimethylammonium bromide, and dododecyldimethyl ammonium bromide are used for preparing the gas-liquid interface, and Method for producing silica structure by standing in between 제 2항에 있어서 세틸테트라메틸암모니윰 브로마이드, Span, Tween, 디헥사데킬디메틸암모니윰 브로마이드, 디도데킬디메틸 암노니윰 브로마이드, 디올레오일포스파티딜에탄올아민, 디올레이오일그리세로포스포콜린, 디올레오일글리세로포스포글리세롤 소듐염, 디올레오일트리메틸암모니윰 프로판과 같은 포스파키딜에탄올아민,포스포콜린, 글리세롤 염, 테트라암모니윰 브로마이드 등을 액체-액체 계면 제조에 사용하여 섭씨 10도에서 50도 사이에서 방치하여 실리카 구조를 제조하는 방법Cetyltetramethylammonium bromide, Span, Tween, Dihexadecyldimethylammonium bromide, Didodecyldimethyl ammonium bromide, Dioleoylphosphatidylethanolamine, Dioleoyl glycerophosphocholine, Dioleo according to claim 2 Phosphocidylethanolamines such as monoglycerophosphoglycerol sodium salt, dioleoyltrimethylammonium propane, phosphocholine, glycerol salt, tetraammonium bromide and the like were used to prepare the liquid-liquid interface at 50 to 10 degrees Celsius. Method for producing silica structure by standing in between 제 4항에 있어 얻어진 실리카 구조를 섭씨 50도에서 200도 사이에서 가열하여 더욱 강화된 실리카 벽을 가진 구조를 제조하는 방법The process for producing a structure with further strengthened silica walls by heating the silica structure obtained according to claim 4 between 50 and 200 degrees Celsius. 제 2항에 있어서 1,2-비스(10,12-트리코사디니노일)-sn-글리세로-3-포스포콜린로 제조한 튜브를 액체-고체 계면으로 사용하여 실리카가 둘러싼 튜브를 제조 하는 방법3. A tube surrounded by silica is prepared by using a tube made of 1,2-bis (10,12-tricosadiinoyl) -sn-glycero-3-phosphocholine as a liquid-solid interface. Way 제 6항에 있어 얻어진 실리카-리피드 튜브를 섭씨 200도에서 섭씨 500도 사이에서 가열하여 리피드를 태워 제거하여 실리카만으로 구성된 튜브를 제조하는 방법The method for producing a tube consisting of silica by heating the silica-recharge tube obtained according to claim 6 between 200 degrees Celsius and 500 degrees Celsius to burn off the lipid. 제 2항에 있어서 실리카 구조 생성 속도를 포스페이트 버퍼를 물 상으로 사용하여 그 생성 여부를 관찰할 수 있는 최단 시간인 4초에서 4시간 사이로 조절하는 방법3. The method of claim 2, wherein the rate of silica structure formation is controlled between 4 seconds and 4 hours, the shortest time that can be observed using phosphate buffer as water phase. 제 2항에 있어서 살아있는 미생물을 올리브유, 미네랄 오일, 콩기름, 옥수수기름을 기름 상으로 하고, 증류수 혹은 버퍼용액을 물 상으로 하되 역상 에멀젼을 만들어 물 상에 살아있는 채로 실리카 구에 감싸는 제조 방법The method according to claim 2, wherein the living microorganism is olive oil, mineral oil, soybean oil, corn oil in an oil phase, distilled water or a buffer solution in water, and a reverse phase emulsion is prepared to surround the silica spheres in water. 제 2항에 있어서 스틸렌, 메틸메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트를 AIBN이나 벤조일퍼옥사이드와 함께 기름 상으로 하여 실리카 껍질을 제조한 후 섭씨 70도에서 150도 사이에서 가열하여 고분자로 채워진 실리카 구를 제조하는 방법The method of claim 2 wherein the styrene, methyl methacrylate, methyl acrylate with AIBN or benzoyl peroxide in the oil phase to prepare a silica shell and heated to between 70 to 150 degrees Celsius to prepare a silica sphere filled with polymer How to 제 2항에 있어서 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, 트리메톡시비닐 실란을 1-10% 함유하는 톨루엔을 기름 상으로 하여 테트라키스(2-(2-메톡시에톡시)에톡시)실란과 테트라키스(2-메톡시에톡시)실란으로 실리카 껍질을 제조한 후 pH를 2이하로 낮추어 더 두꺼운 층의 실란을 제조하는 방법The tetrakis (2- (2-methoxyethoxy) ethoxy) silane according to claim 2, wherein toluene containing 1-10% of tetraethoxysilane, tetramethoxysilane and trimethoxyvinyl silane is used as an oil phase. And a method of preparing a thicker layer of silane by preparing a silica shell with tetrakis (2-methoxyethoxy) silane and lowering the pH to 2 or less. 제 2항에 있어서 기름층으로 폴리스틸렌 3-20%를 함유하는 톨루엔을 기름 상으로 사용하여 공기 중에서 건조해도 구의 모양을 유지하며 내부가 빈 실리카-폴리스틸렌 혼성 벽으로 된 구를 제조하는 방법The method of claim 2, wherein the toluene containing 3-20% of polystyrene as an oil layer is used as an oil phase to maintain a spherical shape even when dried in air and to form a hollow silica-polystyrene mixed wall. 제 12항에 있어서 폴리스틸렌 용액에 수단 I, 수단 II, 수단 III, 오일 블루 등 소수성 염료를 녹여 색을 띤 속이 빈 실리카-폴리스틸렌 혼성 벽으로 된 구를 제조하는 방법13. The method of claim 12, wherein a colored hollow silica-polystyrene mixed wall sphere is prepared by dissolving hydrophobic dyes such as Sudan I, Sudan II, Sudan III, Oil Blue in a polystyrene solution. 제 13항에 있어 얻어진 구를 섭씨 200도에서 500도 사이에서 가열하여 폴리스틸렌을 태워 제거하고 실리카만으로 구성된 벽을 가지는 구를 제조하는 방법The method of claim 13, wherein the sphere obtained is heated between 200 and 500 degrees Celsius to burn off polystyrene to prepare a sphere having a wall composed of only silica. 제 2항에 있어 낮은 분자량으로 중합된 퍼퍼릴 알콜과 파라톨루엔설퍼닉 산을 기름 층으로 하여 탄소가 주성분인 내용물을 가진 실리카 구를 제조하는 방법The method of producing a silica sphere having a carbon-based content as an oil layer of peryl alcohol and paratoluenesulfuric acid polymerized at a low molecular weight. 제 2항에 있어 디알릴옥시 티오펜, 아닐린과 같은 소수성 모노머와 베이어 사의 베이트롬 C, 염화철와 같은 양쪽성 개시제를 소수성 기름 층으로 하여 제조한 실리카 구 및 이를 방치하여 중합이 일어나게 함으로써 전도성 고분자를 함유하는 실리카 구의 제조 방법The silica sphere prepared by using a hydrophobic oil layer such as hydrophobic monomers such as diallyloxy thiophene and aniline, and an amphoteric initiator such as Beier's Beromium C and iron chloride, and polymerized by leaving the mixture to stand. Method of manufacturing silica sphere 제 2항에 있어 4항에 명기된 계면 활성제를 pH 7.4, pH 9, pH 10의 포스페이트 버퍼 용액에 녹여 제조한 용액을 격렬히 교반하여 생성되는 거품을 액체-기체 계면으로 사용하여 기체가 함유된 실리카 구를 제조하는 방법The gas-containing silica is prepared by dissolving the surfactant prepared in claim 4 in a phosphate buffer solution of pH 7.4, pH 9, and pH 10 with vigorous stirring to form a foam as a liquid-gas interface. How to make a sphere 제 17항에 있어 반응 혼합물을 산소, 질소, 헬륨, 아르곤을 비롯한 기체로 채워진 공간에서 교반하여 생성된 거품을 액체-기체 계면으로 사용하여 해당되는 기체를 함유한 실리카 구를 제조하는 방법18. The process according to claim 17, wherein the reaction mixture is stirred in a space filled with gas, including oxygen, nitrogen, helium, argon, and the resulting foam is used as a liquid-gas interface to produce silica spheres containing the corresponding gas. 제 18항에 있어 얻어진 실리카 구를 해당 기체로 채워진 압력용기에넣고 가열하여 더 단단한 벽을 가지는 실리카 구를 제조하는 방법19. A method for producing a silica sphere having a harder wall by placing the silica sphere obtained in claim 18 in a pressure vessel filled with the gas.
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KR100455333B1 (en) * 2002-05-29 2004-11-06 우제완 Method for preparing silica hollow microspheres

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