用卤代硅烷处理基材的方法专利检索-··用至少有1个碳—金属或碳—硼碳—硅碳—硒碳—锑键的化合物专利检索查询-专利查询网

用卤代 硅烷处理基材的方法

专利类型	发明授权	法律事件	公开; 实质审查; 申请权转移; 授权; 未缴年费;
专利有效性	失效专利	当前状态	权利终止
申请号	CN201280005739.0	申请日	2012-01-05
公开(公告)号	CN103328717B	公开(公告)日	2016-07-06
申请人	派特拉国际控股有限责任公司;	申请人类型	企业
发明人	L·库克;	第一发明人	L·库克
权利人	派特拉国际控股有限责任公司	权利人类型	企业
当前权利人	派特拉国际控股有限责任公司	当前权利人类型	企业
省份	当前专利权人所在省份：	城市	当前专利权人所在城市：
具体地址	当前专利权人所在详细地址：美国佛罗里达	邮编	当前专利权人邮编：
主IPC国际分类	D06M13/51	所有IPC国际分类	D06M13/51 ; D06M13/513 ; D06M13/517 ; D06M15/643 ; D06M15/657 ; D21H17/13 ; D21H17/59 ; D21H21/16
专利引用数量	7	专利被引用数量	0
专利权利要求数量	15	专利文献类型	B
专利代理机构	中国国际贸易促进委员会专利商标事务所	专利代理人	张钦;
摘要	本发明涉及一种用于处理基材使其具有疏水性的方法，所述方法包括用卤代硅烷蒸气对所述基材进行渗透。
权利要求	1.一种用于使基材具有疏水性的方法，所述方法包括：提供进料可处理的基材的进料辊；将所述可处理的基材的一部分从所述进料辊移动通过第一区隔离壁和至惰性区，其中引入第一惰性气体以在所述惰性区中形成正压；随着从所述进料辊移动可处理的基材，基本上同时地将可处理的基材的一部分从所述惰性区移动通过第二区隔离壁和至处理区，所述处理区与所述惰性区被该第二区隔离壁分开； I)将所述可处理的基材在所述处理区中暴露于蒸气湍流，蒸气中卤代硅烷的浓度为至少90％，使得所述蒸气渗透所述基材，并且形成经处理的基材和包括HCl的副产物，其中所述蒸气的温度在所述处理区中维持在所述卤代硅烷的冷凝温度以上， II)将所述经处理的基材移动通过第三区隔离壁和至连接到至少一个排气区出口的排气区中，其中将第二惰性气体引入所述排气区中以在所述排气区中形成正压，并且具有副产物的惰性气体流通过所述至少一个排气区出口，其中所述排气区中所述卤代硅烷的浓度低于所述处理区中所述卤代硅烷的浓度；并且随着所述可处理的基材从所述进料辊进料，将所述经处理的基材的一部分基本上连续地移动到吸收辊上。 2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二惰性气体在所述排气区出口下游被引入所述排气区，在此处移除副产物。 3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一惰性气体在所述惰性区出口上游被引入所述惰性区。 4.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气基本上由所述卤代硅烷构成并且所述蒸气中不含溶剂。 5.根据权利要求4所述的方法，其中所述卤代硅烷为氯硅烷。 6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气在所述处理区的中心或该中心附近被引入。 7.根据权利要求1所述的方法，其中所述可处理的基材在所述处理区中所花费的总时间在1秒至10秒的范围内。 8.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述经处理的基材移动到所述吸收辊上之前，将所述经处理的基材暴露于碱性化合物。 9.根据权利要求1所述的方法，其中所述可处理的基材选自建筑材料、纤维素基材、纸材、纺织物或隔绝层。 10.根据权利要求1所述的方法，还包括使所述经处理的基材穿过位于所述处理区和所述排气区之间的中间区，其中所述中间区内卤代硅烷的浓度低于所述处理区内卤代硅烷的浓度并且高于所述排气区内卤代硅烷的浓度。 11.根据权利要求1所述的方法，其中所述卤代硅烷进入所述处理区的进料速率由计算机程序调节，所述方法包括以下步骤： i)接收来自用于向所述处理区进料所述卤代硅烷的装置的请求； ii)接收输入数据，所述输入数据包括待处理的所述可处理的基材的速度、宽度和厚度； iii)执行所述计算机程序，以根据在步骤ii)接收到的所述输入数据生成更新的进料速率；并且 iv)将所述更新的进料速率发送至用于进料所述卤代硅烷的所述装置。 12.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法为连续方法。 13.根据权利要求11所述的方法，其中所述可处理的基材在所述处理区中所花费的总时间在1秒至10秒的范围内。 14.根据权利要求11所述的方法，还包括在将所述经处理的基材移动到所述吸收辊上之前，将所述经处理的基材暴露于碱性化合物。 15.根据权利要求11所述的方法，还包括使所述经处理的基材穿过位于所述处理区和所述排气区之间的中间区，其中所述中间区内卤代硅烷的浓度低于所述处理区内卤代硅烷的浓度并且高于所述排气区内卤代硅烷的浓度。
说明书全文	用卤代硅烷处理基材的方法 [0001] 相关专利申请的交叉引用和关于联邦政府基金资助研究的声明无。技术领域 [0002] 一种用于使基材具有疏水性的方法，所述方法包括用卤代硅烷蒸气处理所述基材。卤代硅烷在基材表面和间隙空间中形成有机硅树脂。背景技术 [0003] 纤维素基材，例如纸材和卡纸板（如包括波纹纤维板、纸板、显示板或卡片纸料(card stock)）产品根据其预定用途会遇到不同的环境条件。例如，卡纸板通常用作装运和/或储存产品的包装材料，并且必须提供保护其内容物的耐久外壳。这些包装材料可能面临的某些这类环境条件为雨水、温度变化（其可能促进凝结）、洪水、雪、冰、霜、冰雹或水分的任何其他形式。其他产品包括一次性餐饮服务用品(food service article)，这类餐饮服务用品通常由纸材或纸板制成。这些纤维素基材还面临潮湿环境条件，例如来自其所接触的食物和饮料的蒸气和液体。多种形式的水可能会通过降解纤维素基材的化学结构（通过水解和裂解纤维素链）和/或分解其物理结构（通过不可逆地干扰链间的氢键键合）而威胁纤维素基材，从而降低其在预期用途中的性能。当暴露于水、其他含水流体或显著量的水蒸气时，诸如纸材和卡纸板之类的物品可能变得柔软，从而丧失形式稳定性且变得易于刺穿（例如在运输包装材料期间或被用于一次性餐饮服务用品的餐具（例如刀和叉）刺穿）。 [0004] 制造商可通过在潮湿环境中不使用一次性餐饮服务用品来解决一次性餐饮服务用品的水分敏感性问题。该方法简单地通过将其一次性餐饮服务用品销售用于在不存在含水流体或蒸气下使用（例如干燥或油炸品）来避免该问题。然而，该方法大大限制了这些物品的潜在市场，因为许多食品 (1)为含水的（例如饮料、汤）；(2)包括水相（例如稀调味酱、在水中加热的蔬菜）；或(3)在其冷却时放出水蒸气（例如米饭和其他含淀粉食物、热三明治等）。 [0005] 保护纤维素基材的另一方式是防止水与纤维素基材相互作用。例如，可向纤维素基材表面施用抗水涂层（例如聚合物防水材料，如蜡或聚乙烯）以防止水直接接触纤维素基材。该方法基本上形成层状结构，其中水敏感性核心夹在抗水材料层之间。然而，许多涂层的获得成本较高且难以施用，因而增加制造成本和复杂性且降低可接受的成品的百分比。此外，涂层可能随时间推移而降解或机械性质受损且有效性降低。涂层还具有基材边缘处理不良的固有弱点。即使边缘可受到处理而使整个基材具有疏水性，但经处理基材中的任何裂缝、撕裂、皱纹或皱褶均可能造成易湿润的未处理表面暴露，且可允许水吸入基材本体中。 [0006] 此外，纤维素基材的某些涂层及其他已知的疏水处理也可能使基材不可生物降解。因此，期望提供用于使纤维素基材具有疏水性以及维持其生物可降解性的方法。 [0007] 还期望所采用的处理方法不仅能够确保使基材具有疏水性，而且能够高效完成处理操作。例如，如果使用卤代硅烷与挥发性溶剂的液态混合物浸透基材（例如纸材），当溶剂蒸发后，可以使纸材具有疏水性。然而，在已知工艺中，大部分卤代硅烷随溶剂蒸发。在商业操作中，必须采用某种方式对这种包含溶剂和卤代硅烷的料流进行处理。 [0008] 处理该料流的一种方式是对溶剂和卤代硅烷进行冷凝。令人遗憾的是，由于溶剂在从纸材中蒸发的过程中带走了纸材中一定量的水分，因此对混合蒸气进行冷凝导致水分也发生冷凝。冷凝水迅速与冷凝的卤代硅烷发生反应，形成硅氧烷和卤化氢。当有机卤代硅烷（例如单有机三卤代硅烷）在水存在下发生冷凝时，它形成固态副产物，必须将该固态副产物从工艺中分离和弃除。因此，实施液态处理方法需要对副产物料流进行处理，该副产物料流包含挥发性溶剂以及固态甚至凝胶状混合物，该固态或凝胶状混合物中包含卤化氢。 [0009] 还提供了蒸气处理方法。然而，采用已知工艺用气化卤代硅烷处理纸材时，仍然存在副产物料流需要处理。该副产物料流包含溶剂以及处理过程中未与纸材发生反应的部分卤代硅烷。 [0010] 商业上需要一种能够使用卤代硅烷对基材（例如纸材）进行处理的方法，该方法使大部分卤代硅烷留在纸材中并且无需将其作为副产物料流进行处理。发明内容 [0011] 一种用于使基材具有疏水性的方法。该方法包括： [0012] I)将基材在处理区中暴露于蒸气湍流，蒸气中卤代硅烷的浓度为至少90%，使得蒸气渗透基材，以及 [0013] II)将基材置于排气区中，其中将惰性气体引入排气区中以在排气区中形成正压。排气区中卤代硅烷的浓度低于处理区中卤代硅烷的浓度。附图说明 [0014] 图1为本文所述方法的工艺流程图。 [0015] 附图标记 [0016] 100处理装置 [0017] 101第一惰性气体入口区 [0018] 102第一蒸气出口区 [0019] 103处理区 [0020] 104第二蒸气出口区 [0021] 105第二惰性气体入口区 [0022] 106第一蒸气出口 [0023] 107第二蒸气出口 [0024] 108第一惰性气体入口 [0025] 109卤代硅烷蒸气入口 [0026] 110第二惰性气体入口 [0027] 111a区隔离壁 [0028] 111b区隔离壁 [0029] 111c区隔离壁 [0030] 111d区隔离壁 [0031] 111e区隔离壁 [0032] 112搅拌器 [0033] 113纸材基材 [0034] 114进料辊 [0035] 115吸收辊具体实施方式 [0036] 术语的定义和用法 [0037] 除非另外指明，否则所有数量、比率和百分比均按重量计。除非本说明书的上下文另外指明，否则冠词“一个”、“一种”和“所述”各指一个（一种）或多个（多种）。范围的公开内容包括范围本身以及其中所包含的任何值以及端点。例如，范围2.0至4.0的公开内容不仅包括范围2.0至4.0，而且还单独地包括2.1、2.3、3.4、3.5和4.0以及该范围中所包含的任何其他数字。此外，例如2.0至4.0的范围的公开内容包括子集例如2.1至3.5、2.3至3.4、2.6至3.7以及3.8至4.0以及该范围中所包含的任何其他子集。类似地，马库什群组(Markush group)的公开内容包括整个群组以及任何单独成员及其中所包含的子群。例如，马库什群组(Markushgroup)的公开内容为：烷基基团、环烷基基团、烯基基团、炔基基团或者芳基基团；包括单独的成员烷基；烷基和芳基子群；以及其中所包含的任何其他单独成员和子群。 [0038] 出于本专利申请的目的，术语“不含溶剂”是指不存在有机溶剂或存在小于1%的有机溶剂。（并未有意向蒸气中加入溶剂；可能存在1%的量，因为用于制备卤代硅烷的生产工艺在卤代硅烷中引入了杂质。） [0039] 术语“处理的”（及其变化形式如“进行处理”、“处理”）意指在适当环境中将卤代硅烷施用于基材持续足量的时间以使卤代硅烷渗透基材且发生反应以形成树脂。术语“渗透”（及其变化形式如“进行渗透”、 “渗透的”）是指卤代硅烷进入基材的一些或所有间隙空间，且卤代硅烷不仅在基材上形成表面涂层。 [0040] 可用于本文所述方法的基材可以是可生物降解的。出于本专利申请的目的，术语“可堆肥”和“可堆肥性”涵盖诸如可生物降解性、崩解及生态毒性之类的因素。术语“可生物降解的”、“可生物降解性”及其变化形式是指材料被微生物降解的性质。可生物降解的意指基材经由微生物（如细菌、真菌、酶和/或病毒）的作用经过一段时间而分解。术语“崩解”及其变化形式是指材料分解及瓦解所达到的程度。生态毒性测试可确定材料在堆肥后是否对植物生长或者土壤或其他动物群的存活显示任何抑制作用。可生物降解性和可堆肥性可通过目测检查已暴露于生物接种物（如细菌、真菌、酶和/或病毒）的基材来监测降解而加以测量。或者，可生物降解的基材通过ASTM标准D6400；或者可生物降解的基材通过ASTM标准D6868-03。一般而言，可通过使各基材的表面积与体积之比达到最大来增加可堆肥率和/或可生物降解率。例如，表面积/体积比可为至少10，或者至少17。或者，表面积/体积比可为至少33。不希望受理论束缚，据认为至少33的表面积/体积比将允许基材通过ASTM标准D6868-03中的可生物降解性测试。 [0041] 如本文所用，词语“不同于”意指两种不相同的卤代硅烷，以使基材不是使用以一种单种的卤代硅烷进行处理。出于本专利申请的目的，“卤代硅烷”被定义为具有至少一个直接键合到硅的卤素（例如，氯或氟）的硅烷，其中在本公开的范围内，硅烷被定义为包含能与水、基材（如纤维素基材）上的–OH基和/或施用到基材的施胶剂或附加添加剂反应（如在本文中认识到）的官能团的硅基单体或低聚物。具有单个直接键合到硅的卤素的卤代硅烷被定义为单卤代硅烷，具有两个直接键合到硅的卤素的卤代硅烷被定义为二卤代硅烷，具有三个直接键合到硅的卤素的卤代硅烷被定义为三卤代硅烷，具有四个直接键合到硅的卤素的卤代硅烷被定义为四卤代硅烷。 [0042] 出于本专利申请的目的，术语“疏水”和“疏水性”及其变化形式是指基材的抗水性。可根据下文参考实例1中所述的Cobb测试来测量疏水性。通过本文所述的方法处理的基材还可以固有地可再循环。基材还可再浆化，例如通过本文所述的方法制备的疏水性基材可还原成纸浆以用于造纸。基材还可重复使用。 [0043] 出于本专利申请的目的，相对于用于处理基材的卤代硅烷所使用的术语“蒸气”是指渗透和处理纸材的成分总和。为免生疑问，本专利申请上下文中的术语“蒸气”不包括水蒸气、空气、惰性气体和溶剂。 [0044] 方法 [0045] 一种用于使基材具有疏水性的方法，其包括下列步骤： [0046] I)将基材在处理区中暴露于蒸气湍流，蒸气中卤代硅烷的浓度为至少90%，使得蒸气渗透基材， [0047] II)将基材置于排气区中，在排气区中引入惰性气体以在排气区中形成正压，并在排气区中利用惰性气体除去副产物， [0048] 其中排气区中卤代硅烷的浓度低于处理区中卤代硅烷的浓度。 [0049] 该方法可任选地在步骤I)之前还包括将基材置于惰性区的步骤，其中在惰性区中引入另外的惰性气体以在惰性区中形成正压，并且惰性区与处理区相分离。 [0050] 基材 [0051] 方法可以为连续性方法或半间歇式方法。当方法为连续性方法时，基材可以为连续基材。一个连续基材的例子为纸材卷筒。纸材可以在卷筒上供料，其退绕并穿过本文所述的区域，并在吸收辊中进行收集。或者，基材可以示例性包括但不限于建筑材料；纤维素基材，例如木材和/或木制品（如，护板、胶合板、用于围篱和/或甲板的板材、电话线杆、枕木或纤维板）、纸材（如卡纸板、盒板、墙板、用于覆盖隔绝层的纸材或用于制作波纹卡纸板的内衬）或纺织物；隔绝层；干式墙（例如石膏板(sheetrock)）；砌筑砖；或石膏。基材可包括单一平坦基材（如单张平坦纸材或墙板），或可包括折叠的、组装的或以其他方式制造的基材。例如，基材可包括多种胶合、卷绕或织造在一起的基材（例如波纹状组件，其包括介质并且在介质或箱的表面具有一层或两层内衬）或者可包括各种几何形状（例如砌筑砖）。或者，基材可以是较大基材的子组分，如当基材与塑料、织物、非织造材料和/或玻璃组合时。应当理解，基材因此可体现为多种不同的材料、形状和构型，并不应局限于本文明确列出的示例性实施例。当基材并非连续性基材时，本文所述方法可以半间歇式模式进行操作，例如，将基材（如木板或砖块或纸板箱）置于传送带上并使基材穿过本文所述的区域。 [0052] 在可选的方法中，基材在用卤代硅烷处理之前应当稍微进行干燥。在基材储存过程中可能吸收水分，例如纸板尤其潮湿环境下会吸收水分，这些水分可能阻碍处理所渗透的深度。例子而言，人们可能想要马上在纸材进入处理腔室之前首先使纸板穿过干燥区。 [0053] 在本文所述的方法中，各个区域被配置为可最大限度减少残留在处理区的卤代硅烷蒸气（未渗透基材）的量。一种最大限度减少卤代硅烷损失的方法是通过在排气区出口下游将惰性气体引入排气区，在此处移除副产物。该区域可以为（例如）不同的腔室，其由区隔离壁分隔开来。处理区和排气区可通过一个或多个区隔离壁（例如间壁或软板）分隔开来。处理区和惰性区可通过一个或多个区隔离壁分隔开来。可以在惰性区出口上游将另外的惰性气体引入惰性区，在此处移除副产物。另外，本方法中可使用一个或多个中间区，如，基材可穿过布置在处理区与排气区之间的中间区，其中中间区内卤代硅烷的浓度低于处理区内卤代硅烷的浓度，并且中间区内卤代硅烷的浓度高于排气区内卤代硅烷的浓度。进入处理区的蒸气中包含至少90%的卤代硅烷。或者，蒸气中可主要包含卤代硅烷。或者，蒸气中可不含溶剂。或者，蒸气中可包含90%至100%卤代硅烷和0至10%另外的成分。 [0054] 卤代硅烷 [0055] 在本文所述的方法中，基材用一种卤代硅烷或多种卤代硅烷或者一种氯代硅烷或多种氯代硅烷进行处理。当使用多种卤代硅烷时，所述多种卤代硅烷包括至少第一卤代硅烷和不同于第一卤代硅烷的第二卤代硅烷。单体卤代硅烷可具有式RaSiXbH(4-a-b)，其中下标a具有0至3范围内的值或者a=0-2，下标b具有1至4范围内的值或者b=2-4，每个X独立地为氯、氟、溴或碘或者每个X为氯，并且每个R独立地为单价烃基或者每个R为包含1至20个碳原子的烷基、烯基、芳基、芳烷基或烷芳基。或者，每个R独立地为包含1至11个碳原子的烷基、包含6至14个碳原子的芳基、或包含2至12个碳原子的烯基。或者，每个R为甲基或辛基。一种此类示例性卤代硅烷为甲基三氯硅烷或MeSiCl3，其中Me代表甲基(CH3)。另一种示例性卤代硅烷为二甲基二氯硅烷或Me2SiCl2。卤代硅烷的另外其他例子包括(氯甲基)三氯硅烷、[3-(七氟异丙氧基)丙基]三氯硅烷、1,6-双(三氯甲硅烷基)己烷、3-溴丙基三氯硅烷、三甲基溴硅烷、烯丙基溴二甲基硅烷、烯丙基三氯硅烷、(溴甲基)氯二甲基硅烷、氯(氯甲基)二甲基硅烷、溴二甲基硅烷、氯(氯甲基)二甲基硅烷、氯二异丙基辛基硅烷、氯二异丙基硅烷、氯二甲基乙基硅烷、氯二甲基苯基硅烷、氯二甲基硅烷、氯二苯基甲基硅烷、氯三乙基硅烷、氯三甲基硅烷、二氯甲基硅烷、二氯二甲基硅烷、二氯甲基乙烯基硅烷、二乙基二氯硅烷、二苯基二氯硅烷、二叔丁基氯硅烷、乙基三氯硅烷、碘三甲基硅烷、辛基三氯硅烷、戊基三氯硅烷、丙基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、三苯基氯硅烷、四氯硅烷、三氯(3,3,3-三氟丙基)硅烷、三氯(二氯甲基)硅烷、三氯乙烯基硅烷、六氯二硅烷、2,2-二甲基六氯三硅烷、二甲基二氟硅烷或溴氯二甲基硅烷。这些和其他卤代硅烷可通过本领域已知的方法制备或从供应商例如美国密歇根州米德兰的道康宁公司(Dow Corning Corporation(Midland,Michigan,USA))、美国纽约州奥尔巴尼的迈图高新材料公司(Momentive Performance Materials(Albany,New York,USA))、或美国宾夕法尼亚州莫里斯威尔的Gelest公司(Gelest,Inc.(Morrisville,Pennsylvania,USA))购得。此外，尽管本文中明确列出了卤代硅烷的具体例子，但上面公开的例子不旨在具有限制性质。相反，本发明所公开的上述列表仅仅作为示例，其他卤代硅烷化合物，例如其他的单体卤代硅烷、低聚卤代硅烷和多官能卤代硅烷也适用，只要这些卤代硅烷化合物的蒸气压足以使卤代硅烷化合物气化即可。 [0056] 当使用多种卤代硅烷时，所述多种卤代硅烷可按使得每种卤代硅烷占总卤代硅烷浓度的一定摩尔%的方式提供。例如，当所述多种卤代硅烷化合物仅包括两种卤代硅烷时，第一卤代硅烷将占总卤代硅烷浓度的X'摩尔%，而第二卤代硅烷将占总卤代硅烷浓度的100-X'摩尔%。为了促进在使用所述多种卤代硅烷处理基材时树脂的形成（如在本文中将认识到），所述多种卤代硅烷的总卤代硅烷浓度可包含20摩尔%或更少的单卤代硅烷、70摩尔%或更少的单卤代硅烷和二卤代硅烷（即，当单卤代硅烷和二卤代硅烷组合时，其总量不超过 70摩尔%），以及至少30摩尔%的三卤代硅烷和四卤代硅烷（即，当三卤代硅烷和四卤代硅烷组合时，其总量占至少30摩尔%）。在另一个实施例中，所述多种卤代硅烷的总卤代硅烷浓度可包含30摩尔%至80摩尔%的三卤代硅烷和/或四卤代硅烷、或者50摩尔%至80摩尔%的三卤代硅烷和/或四卤代硅烷。 [0057] 例如，在一个示例性实施例中，第一卤代硅烷可包括三卤代硅烷（例如MeSiCl3），第二卤代硅烷可包括二卤代硅烷（例如Me2SiCl2）。可将第一和第二卤代硅烷（如三卤代硅烷和二卤代硅烷）组合成使得三卤代硅烷可占总卤代硅烷浓度的X'%，其中X'为90摩尔%至50摩尔%、80摩尔%至55摩尔%、或65摩尔%至55摩尔%。这些范围仅旨在进行示例而不具有限制性质，并且可另外采用其他变型或子集。 [0058] 另外的成分 [0059] 本方法所用的蒸气中还可任选地包含高于0至10%的另外的成分。所述另外的成分可以为杀虫剂、杀真菌剂、阻燃剂、防霉剂、着色剂（例如油漆和/或染色剂）、芳香剂或它们的组合。 [0060] 步骤1) [0061] 在本方法的步骤1)中，上述蒸气可在处理区的中心或该中心附近被引入。可采用任何方便的装置在处理区中获得蒸气湍流，例如使用混合器（例如搅拌器或叶轮桨片）对处理区中的蒸气进行搅拌或在用作处理区的腔室内安装挡板。蒸气引入方向可垂直于基材。根据所需的工艺结果不同，使卤代硅烷渗透基材的方法参数（例如基材处于处理区中的时间、温度、压力和蒸气进料速率）将会不同。例如，方法参数的选择可使得基材在处理区中所花费的总时间在1秒至10秒的范围内。可使用各种计算机控制方案对蒸气进料速率进行控制。例如，可根据待处理的基材速度、宽度和厚度对蒸气的进料速率进行调节。或者，可根据进入排气区的卤代硅烷的量对蒸气的进料速率进行调节。或者，可根据赋予基材的卤代硅烷的计算量对蒸气的进料速率进行调节。所选的精确温度取决于多种因素，其包括基材的降解温度和所选的卤代硅烷的反应性，然而，蒸气的温度可保持在处理区中卤代硅烷的冷凝温度以上。或者，进入处理区的基材温度可在68℉至203℉（20℃至95℃）的范围内。或者，该方法可在真空下操作，这样可以最小化温度。 [0062] 步骤II) [0063] 为增加反应速率，还可在卤代硅烷渗透基材之后任选地对基材进行加热和/或暴露于蒸气以在基材中产生树脂。例如，可使基材通过加热区，在加热区中对基材进行加热。加热区的温度将取决于基材的类型以及基材在加热区的停留时间；然而，加热区的温度可包括高于200℃的温度。或者，该温度可根据一些因素进行变化，所述这些因素包括基材的类型、基材穿过加热区的速度、基材的厚度、施用于基材的卤代硅烷的量和/或方法是在大气压下操作还是在真空下操作。或者，向基材提供的温度可足以在基材退出加热区时将其加热至200℃。或者，向基材提供的温度可足以在基材退出加热区时将其加热至150℃，或将其加热至100℃，或将其加热至65℃。 [0064] 一旦基材经处理而使其具有疏水性，则该疏水性基材将包含得自如上文所论述的卤代硅烷与纤维素基材和/或基材内的水之间反应所生成的有机硅树脂。该树脂可占大于疏水性基材的0%至10%的任意百分比，或者占大于疏水性基材的0至小于1%的任意百分比。所述百分比是指树脂的重量相对于基材和树脂二者的总重量。基材中树脂的量的其他范围包括0.01%至0.99%，或0.1%至0.9%，或0.3%至0.8%，或0.3%至0.5%。不希望受理论束缚，据认为对于本文所述的应用（例如包装材料和一次性餐饮服务用品）而言，小于上述范围的基材内树脂的量可能会提供不足的疏水性。在树脂的量高于1%的情况下，可能会较难以在基材使用寿命结束时将其堆肥。 [0065] 使用本文所述的方法能够使大部分卤代硅烷留在纸材内（如，至少60%，或者60%至100%，或者60%至85%）。当卤代硅烷反应形成有机硅树脂时，卤代硅烷水解时将产生副产物酸（如，HX）。副产物HX也将留在纸材中。 [0066] 可选步骤III) [0067] 上述方法还可任选地包括步骤III)，使基材经过步骤II)处理之后暴露于碱性化合物。术语“碱性化合物”是指任何能够与卤代硅烷水解时产生的酸（如，HX）反应并中和该酸的化合物。例如，在一个实施例中，可将卤代硅烷施用于基材并通过容纳有氨气的中和区以使得基材暴露于氨气。无意受特定理论束缚，碱性化合物可中和因将卤代硅烷施用于基材所产生的酸并进一步促使卤代硅烷与水和/或基材之间反应完成。可用的碱性化合物的其他非限制性例子包括有机碱和无机碱二者，例如碱金属或胺类的氢氧化物。或者，任何其他碱和/或缩合催化剂可作为另外一种选择用于完全或部分地取代氨，并以蒸气的形式递送。在该语境中，术语“缩合催化剂”是指可影响两个硅烷醇基团之间或硅烷醇基团与由于卤代硅烷与水或-OH基团（如，当本方法中使用纤维素基材时，与纤维素键合）反应产生硅氧烷键从而原位形成的基团之间的反应的任何催化剂。或者，可在施用卤代硅烷之前、同时或之后或它们的组合之时使基材暴露于碱性化合物。 [0068] 图1 [0069] 图1显示了本文所述方法的工艺流程图。基材（图中所示为进料辊114上的纸材113）穿过处理装置100并在吸收辊115上进行收集。基材113进入惰性区，该惰性区由第一惰性气体入口区101和第一蒸气出口区102构成。惰性气体通过惰性气体入口108被引入惰性区中。惰性气体入口区101和第一蒸气出口区102可包括单个腔室，或者惰性气体入口区101和第一蒸气出口区102可包括由区隔离壁111b分隔开来的独立腔室。本文所用的各个区隔离壁111a-e可以为（例如）间壁或软板。 [0070] 基材113穿过区隔离壁111c进入处理区103。包含至少90%卤代硅烷的蒸气通过卤代硅烷入口109被引入处理区103。可采用任何方便的方法（例如通过喷嘴或孔口，喷嘴或孔口未示出）将蒸气引入。蒸气方向可垂直于基材113。蒸气具有湍流。基材113在处理区103中被暴露于蒸气湍流中。可采用任何方便的方法（例如在处理区中使用搅拌器或叶轮112）获得湍流。或者，可在处理区103中使用挡板（未示出）或选择通过卤代硅烷入口109的蒸气流速或它们的组合来获得湍流。蒸气在处理区103中渗透基材。 [0071] 基材113穿过区隔离壁111d进入排气区，该排气区由第二蒸气出口区104和第二惰性气体入口区105构成。第二蒸气出口区104和第二惰性气体入口区105可包括单个腔室，或者第二蒸气出口区104和第二惰性气体入口区105可任选地被区隔离壁111e分隔开来。 [0072] 本领域的技术人员应当认识到图1仅具有示例性，并不具有限制作用。在不限制在权利要求书中示出的发明范围的前提下，可采用多种修改形式。例如，第一惰性气体入口区101和第一蒸气出口区102可以组合到一个腔室内，如，可以不需要区隔离壁111b。 [0073] 在一个可供选择的实施例中，可以除去第一惰性气体入口区101和第一蒸气出口区102。可使用非连续性基材代替连续纸材113从进料辊114进入直至从吸收辊115退出。例如，可使用传送带（未示出）代替，并且不连续基材（例如木板、砖块或其他待处理制品）可置于传送带上并穿过处理区103进入排气区。 [0074] 或者，第二蒸气出口区104和第二惰性气体入口区105可以组合到一个腔室内，如，可以不需要区隔离壁111e。或者，在处理区103与第二蒸气出口区104之间和/或在第二蒸气出口区104与第二惰性气体入口区105之间可以存在一个或多个中间区（任选地由区隔离壁分隔开来）。 [0075] 或者，可以向本方法中增加一个或多个附加区。例如，可以加入中间区，该中间区可布置在第一惰性气体入口区101之前、第一惰性气体入口区101与第一蒸气出口区102之间、第一蒸气出口区102与处理区103之间、处理区103与第二蒸气出口区104之间、第二蒸气出口区104与第二惰性气体入口区105之间和/或第二惰性气体出口区105之后中的一个或多个位置；所有这些区域都可任选地由区隔离壁分隔开来。 [0076] 该方法可在环境压力下执行。或者，该方法可在一个或多个区域中在减压条件下执行。该方法可在一个或多个区域中包括加热。例如，处理区及其他任何存在卤代硅烷的区域的温度可维持为高于卤代硅烷冷凝温度，以最小化对处理基材所用装置造成腐蚀的可能性。 [0077] 实例 [0078] 包括如下实例以向普通技术人员展示本发明。然而，根据本公开，本领域的普通技术人员应该理解，可以在所公开的具体实施例中做出许多改变并且仍获得类似或相同的结果而不脱离本发明的精神和范围。 [0079] 参考实例1-处理程序、Cobb施胶测试和浸渍测试，以及强度评价 [0080] 用戊烷中含有氯硅烷的多种溶液处理颜色为淡棕色的未漂白牛皮纸（24pt和45pt）。将该纸材作为移动幅拖拽通过机器，在该机器中施用处理溶液。线速度通常为10英尺/分钟至30英尺/分钟，且调节处理溶液的线速度和流量以便实现纸材的完全浸透。然后使纸材暴露于足够的热及空气循环以移除溶剂和挥发性硅烷。然后使纸材暴露于氨气气氛以中和HCl。然后，通过Cobb施胶测试和浸渍于水中24小时来评价经处理的纸材的疏水属性。 [0081] 根据TAPPI测试方法T441中所述的程序进行Cobb施胶测试，其中将100cm2纸材表面暴露于100毫升(mL)的50℃去离子水3分钟。报告值为每平方米经处理纸材所吸收的水的质量(g/m2)。 [0082] 沉积效率是使用溶液浓度、溶液施用量和纸材进料速率的已知变量由施用到纤维质基材的（一种或多种）氯硅烷的量来计算。包含在处理过的纸材中的树脂的量根据“The Analytical Chemistry of Silicones,”Ed.A.LeeSmith.Chemical Analysis Vol.112,Wiley-Interscience(ISBN0-471-51624-4),pp210-211（“硅树脂的分析化学”，A.Lee Smith编辑《，化学分析》，第112卷，威利出版社(ISBN0-471-51624-4)，第210至211页）中描述的程序，通过将树脂转换为单体硅氧烷单元并使用气相色谱法对其定量来确定。然后，通过将纸材中树脂的量除以所施用的氯硅烷的量来确定沉积效率。 [0083] 方法实例 [0084] 完成实验运行，证明采用本文所述的方法可以改善硅效率。使纸材卷筒穿过腔室给料。例如，腔室被Viton泡沫区隔离壁分隔为多个区域。腔室的长度为3英尺。卤代硅烷蒸气被引入到处理区的顶部和底部，其垂直于纸材的顶部和底部。低速运行为每分钟50英尺，暴露时间为3.6秒。纸材的低速运行对应的纸材速度为1750gm/分钟。高速运行为每分钟100英尺，由于采用的封装件尺寸相同，因此暴露时间为1.8秒。纸材的高速运行对应的纸材速度为3500gm/分钟。纸材为6英寸宽和45pt厚，购自Rock-Tenn公司(Rock-Tenn Corporation)。给料进入处理区的蒸气为100%的MeSiCl3或50:50的Me2SiCl2与MeSiCl3的混合物。低速卤代硅烷给料速度为20gm/分钟。高速卤代硅烷给料速度为40gm/分钟。对于采用加热的实例，直接在处理区下方布置加热板，加热板中有150℃的热油在其中循环。这样使得处理区周围的腔室温度保持为MeSiCl3的沸点。对于不施用加热的实例，加热板中没有热油在其中循环（方法在室温下实行）。 [0085] 据观察，纸材经过处理之后温度有所升高。不希望受理论束缚，据信这是由于HCl产生的热量被纸材中的水分吸收和/或与纸材中的矿物质发生了反应。这一温度升高可以定量，并且可用于方法的控制方案（如，用于控制卤代硅烷进料量或纸材速度）。 [0086] 对两种进料组合下的效率总结列在表1中。在标记为“无挡板”的比较例中，纸板穿过排放惰性区进入处理区，然后由处理区退出而进入排气区，其中移除了Viton泡沫区隔离壁。在所有其他实例中，至少加入了一个区隔离壁。对各种配置进行了评价。通常，将腔室分隔为至少一个单独的处理区和排气区能够获得更高的效率。效率以及用于分隔处理区和排气区的挡板配置在下表1中有所描述。 [0087] [0088]

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