Polysiloxane microcapsules, microspheres and their derivatives

Slomkowski, S.; Fortuniak, W.; Chojnowski, J.; Pospiech, P.; Mizerska, U.

doi:10.14314/polimery.2017.499

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Polysiloxane microcapsules, microspheres and their derivatives

Autorzy

Slomkowski S. , Fortuniak W. , Chojnowski J. , Pospiech P. , Mizerska U.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.499

Warianty tytułu

Polisiloksanowe mikrokapsułki, mikrosfery i ich pochodne

Konferencja

International Conference MoDeSt (9 ; 04–08.09. 2016 ; Cracow, Poland)

Języki publikacji

Abstrakty

The paper summarizes progress in synthesis of polysiloxane microspheres, as well as in preparation of their functional and ceramic derivatives. Synthesis of microcapsules with polysiloxane shells is also discussed. Structure and most important properties of the microparticles are analyzed. Presented routes used for formulation of microspheres include preparation the particles by a sol-gel process from the functional (e.g., containing vinyl groups alkoxysilanes) and by cross-linking of polyhydrosiloxanes with low molar mass or oligomeric divinyl compounds (in many instances also polysiloxanes). The minireview describes also synthesis of polysiloxanes from polyhydrosiloxanes and divinyl compounds in a process involving hydrolysis of ≡SiH groups to ≡SiOH silanols and their dehydrocondensation, carried out in dispersed systems. Synthesis of modified polysiloxane microspheres yielding the particles with controlled hydrophobic/hydrophilic balance [presence of the hydrophobic (CH₃)₃Si– or ≡SiOCH(CH₃)₂ and hydrophilic siloxane groups] is discussed. Preparation of the functionalized particles with epoxy, amine, and vinyl groups is presented. The paper describes modification of the routes of synthesis of the polysiloxane particles was yielding hybrid particles with the core-shell structure, in which polysiloxanes constitute the particles' cores or shells. In the latter case, the particles had the structure of polysiloxane microcapsules containing encapsulated inorganic or organic material. Preparation of composed microspheres, which in addition to polysiloxane contain a significant fraction of organic material is described. The paper depicts polysiloxane microspheres as an attractive preceramic material. Selected applications of polysiloxane based particles as carriers of catalysts, optical diffusers and phase-change microspheres are discussed.

Przedstawiono rozwój syntezy polisiloksanowych mikrosfer i ich funkcjonalnych oraz ceramicznych pochodnych. Omówiono syntezę mikrokapsułek z polisiloksanową otoczką, analizowano strukturę i najważniejsze ich właściwości. Opisano metody wykorzystane do formowania mikrosfer, obejmujące wytwarzanie mikrosfer w procesach zol-żel z komponentów funkcjonalnych (np. alkoksysilanów zawierających grupy winylowe), sieciowania polihydrosilanów oraz o małej masie molowej lub oligomerycznych substratów diwinylowych (w większości wypadków także polisiloksanów). Poniższy mini przegląd literatury dotyczy także syntezy polisiloksanów z polihydrosiloksanów i komponentów diwinylowych w procesie hydrolizy grup ≡SiH do ≡SiOH i następnej ich dehydrokondensacji w dyspersji wodnej. Syntetyzowanie modyfikowanych mikrosfer polisiloksanowych umożliwia otrzymanie cząsteczek o kontrolowanym bilansie hydrofilowo-hydrofobowym [obecność grup hydrofobowych (CH₃)₃Si– lub ≡SiOCH(CH₃)₂ i hydrofilowych grup siloksanowych]. Omówiono wytwarzanie cząsteczek zawierających epoksydowe, aminowe i winylowe grupy funkcyjne. Opisano modyfikacje metod syntezy polisiloksanowych cząsteczek, prowadzące do cząsteczek hybrydowych o strukturze rdzeń-otoczka, w których polisiloksany tworzą otoczkę lub rdzeń, a także syntezę polisiloksanowych mikrokapsułek zawierających enkapsulowany organiczny bądź nieorganiczny materiał. W artykule przedstawiono polisiloksanowe mikrosfery jako atrakcyjny preceramiczny materiał o potencjalnym zastosowaniu w charakterze nośników katalizatorów, dyfuzorów optycznych i zmiennofazowych mikrosfer.

Słowa kluczowe

polysiloxane microspheres polysiloxane microcapsules functionalized microparticles synthesis of polysiloxane microparticles carriers of catalysts phase change materials preceramic materials

polisiloksanowe mikrosfery polisiloksanowe mikrokapsuły sfunkcjonalizowane mikrocząsteczki synteza polisiloksanowych mikrocząsteczek nośniki katalizatorów materiały zmiennofazowe materiały preceramiczne

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2017

Tom

T. 62, nr 7-8

Strony

499--508

Opis fizyczny

Bibliogr. 52 poz., rys.

Twórcy

autor

Slomkowski S.

staslomk@cbmm.lodz.pl

Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland

autor

Fortuniak W.

Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland

autor

Chojnowski J.

Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland

autor

Pospiech P.

Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland

autor

Mizerska U.

Centre of Molecular and Macromolecular Studies, Polish Academy of Sciences, Sienkiewicza 112, 90-363 Lodz, Poland

Bibliografia

[1] Dvornic P.R.: “Silicon containing polymers” (Eds. Jones R.G., Ando W., Chojnowski J.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands 2000, pp. 185–211.
[2] Owen M.J.: “Silicon containing polymers” (Eds. Jones R.G., Ando W., Chojnowski J.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands 2000, pp. 213–231.
[3] Jones R.G.: “Silicon containing polymers” (Eds. Jones R.G., Ando W., Chojnowski J.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands 2000, pp. 233–243.
[4] Pergal M.V., Nestorov J., Tovilović G. et al.: Journal of Biomedical Materials Research Part A 2014, 102A, 3951. http://dx.doi.org/10.1002/jbm.a.35071
[5] Woods C.A., Bentley S.A., Fonn D.: Ophthalmic and Physiological Optics 2016, 36, 643. http://dx.doi.org/10.1111/opo.12318
[6] Chen H., Wu X., Duan H. et al.: ACS Applied Materials & Interfaces 2009, 1, 2134. http://dx.doi.org/10.1021/am900262j
[7] Hao X., Jeffery J.L., Le T.P.T. et al.: Biomaterials 2012, 33, 5659. http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.04.052
[8] Lin Ch.-H., Cho H.-L., Yeh Y.-H. et al.: Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 2015, 136, 735. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2015.10.006
[9] Chamerski K., Lesniak M., Sitarz M. et al.: Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 2016, 167, 96. http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2016.05.036
[10] Lee S.E., Kim S.R., Park M.: International Journal of Ophthalmology 2015, 8, 1037. http://dx.doi.org/10.1155/2017/5131764
[11] Dastjerdi R., Noorian S.A.: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2014, 452, 25. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2014.03.063
[12] Donskoi A.A., Baritko N.V.: Polymer Science Series C 2007, 49, 182. http://dx.doi.org/10.1134/S181123820702018X
[13] Yin Y., Zhang Y., Chen X. et al.: Polymer Engineering & Science 2011, 51, 1033. http://dx.doi.org/10.1002/pen.21917
[14] Abe Y., Gunji T.: Progress in Polymer Science 2004, 29, 149. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2003.08.003
[15] Yu M., Liu F., Du F.: Progress in Organic Coatings 2016, 94, 34. http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2016.01.016
[16] Planes M., Brand J., Lewandowski S. et al.: ACS Applied Materials & Interfaces 2016, 8, 28 030. http://dx.doi.org/10.1021/acsami.6b09043
[17] Majumdar P., Crowley E., Htet M. et al.: ACS Combinatorial Science 2011, 13, 298. http://dx.doi.org/10.1021/co200004m
[18] Yu B., Kang S.-Y., Akthakul A. et al.: Nature Materials 2016, 15, 911. http://dx.doi.org/10.1038/nmat4635
[19] Stöber W., Fink A., Bohn E.: Journal of Colloid Interface Science 1968, 26, 62. http://dx.doi.org/10.1016/0021-9797(68)90272-5
[20] Wang X.-D., Shen Z.-X., Sang T. et al.: Journal of Colloid Interface Science 2010, 341, 23. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2009.09.018
[21] van Helden A.K., Jansen J.W., Vrij A.: Journal of Colloid Interface Science 1981, 81, 354. http://dx.doi.org/10.1016/0021-9797(81)90417-3
[22] Bogush G.H., Tracy M.A., Zukoski C.F.: Journal of Non-Crystalline Solids 1988, 104, 95. http://dx.doi.org/10.1016/0022-3093(88)90187-1
[23] van Blaaderen A., Kentgens A.P.M.: Journal of Non--Crystalline Solids 1992, 149, 161. http://dx.doi.org/10.1016/0022-3093(92)90064-Q
[24] Dingsøyr E., Christy A.A.: Progress in Colloid and Polymer Science 2001, 116, 67. http://dx.doi.org/10.1007/3-540-44941-8_11
[25] Ibrahim I.A.M., Zikry A.F.F., Sharaf M.A.: Journal of American Science 2010, 6, 985.
[26] Plumeré N., Ruff A., Speiser B. et al.: Journal of Colloid Interface Science 2012, 368, 208. http://dx.doi.org/10.1016/j.jcis.2011.10.070
[27] Bazula P.A., Arnal P.M., Galeano C. et al.: Microporous and Mesoporous Materials 2014, 200, 317. http://dx.doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.07.051
[28] Hyde E.D.E.R., Seyfaee A., Neville F., Moreno-Atanasio R.: Industrial & Engineering Chemistry Research 2016, 55, 8891. http://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.6b01839
[29] He J., Nebioglu A., Zhengang Zong Z. et al.: Macromolecular Chemistry and Physics 2005, 206, 732. http://dx.doi.org/10.1002/macp.200400391
[30] Lee Y.-G., Park J.-H., Oh C. et al.: Langmuir 2007, 23, 10 875. http://dx.doi.org/10.1021/la702462b
[31] He J., Zhou L., Soucek M.D. et al.: Journal of Applied Polymer Science 2007, 105, 2376. http://dx.doi.org/10.1002/app.25709
[32] Takeda Y., Komori Y., Yoshitake H.: Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 2013, 422, 68. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2013.01.024
[33] Barrera E.G., Livotto P.R., dos Santos J.H.Z.: Powder Technology 2016, 301, 486. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2016.04.025
[34] Roy P.K., Iqbal N., Kumar D., Rajagopal Ch.: Journal of Polymer Research 2014, 21, 348. http://dx.doi.org/10.1007/s10965-013-0348-5
[35] Fortuniak W., Chojnowski J., Slomkowski S. et al.: Polymer 2013, 54, 3156. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2013.04.017
[36] Mizerska U., Fortuniak W., Pospiech P., Chojnowski J., Slomkowski S.: Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials 2015, 25, 507. http://dx.doi.org/10.1007/s10904-015-0209-2
[37] Mizerska U., Fortuniak W., Pospiech P. et al.: Polymers for Advanced Technologies 2015, 26, 855. http://dx.doi.org/10.1002/pat.3494
[38] Sahoo S.K., Panyam J., Prabha S., Labhasetwar V.: Journal of Controlled Release 2002, 82, 105. http://dx.doi.org/10.1016/S0168-3659(02)00127-X
[39] Francis L., Meng D., Knowles J. et al.: International Journal of Molecular Sciences 2011, 12, 4294. http://dx.doi.org/10.3390/ijms12074294
[40] Colombo P.: Journal of the American Ceramic Society 2010, 93, 1805. http://dx.doi.org/10.1111/jace.12708
[41] Fortuniak W., Chojnowski J., Slomkowski S. et al.: Materials Chemistry and Physics 2015, 155, 83. http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.02.002
[42] Fortuniak W., Pospiech P., Mizerska U. et al.: Ceramics International 2016, 42, 11 654. http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.04.073
[43] Slomkowski S.: Progress in Polymer Science 1998, 23, 815. http://dx.doi.org/10.1016/S0079-6700(97)00053-1
[44] Basinska T., Wisniewska M., Chmiela M.: Macromolecular Bioscience 2005, 5, 70. http://dx.doi.org/10.1002/mabi.200400112
[45] Basinska T., Slomkowski S.: Chemical Papers 2012, 66, 352. http://dx.doi.org/10.2478/s11696-011-0122-2
[46] Christopher-Hennings J., Araujo K.P.C., Souza C.J.H. et al.: Journal of Veterinary Diagnostic Investigation 2013, 25, 671. http://dx.doi.org/10.1177/1040638713507256
[47] Dworak A., Slomkowski S., Basinska T. et al.: Polimery 2013, 58, 641. http://dx.doi.org/10.14314/polimery.2013.641
[48] Pospiech P., Chojnowski J., Mizerska U. et al.: Applied Organometallic Chemistry 2016, 30, 399. http://dx.doi.org/10.1002/aoc.3446
[49] Pospiech P., Chojnowski J., Mizerska U., Cempura G.: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2016, 424, 402. http://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2016.09.016
[50] Zawartka W., Pospiech P., Cypryk M., Trzeciak A.M.: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2015, 407, 230. http://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2015.07.002
[51] Zawartka W., Pospiech P., Cypryk M., Trzeciak A.M.: Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 2016, 417, 76. http://dx.doi.org/10.1016/j.molcata.2016.03.017
[52] Fortuniak W., Slomkowski S., Chojnowski J. et al.: Colloid and Polymer Science 2013, 291, 725. http://dx.doi.org/10.1007/s00396-012-2782-z

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-0878234b-1232-487f-a192-5fee1b5fa755