一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜制造技术

本发明专利技术公开了一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜。所述全氟聚醚改性硅烷化合物的结构如下：F(CF2CF2O)m(CF2O)nCF2CH2{CH2}p[O(CH2)3]bSi(CH3)a{(CH2)3Si(OCH3)3}3‑a式中，p，b分别为独立数字，若同时皆为0时，a可为1，或p，b同时皆为1时，a为0；m，n为分别独立数字。该全氟聚醚改性硅烷化合物具有良好自组装单分子涂层性质，可用于形成具有高度耐久性、较佳爽滑性及优秀的防污性、抗划伤性的薄膜。

【技术实现步骤摘要】
一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜
本专利技术涉及一种氟硅材料和表面处理技术，尤其是一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜。
技术介绍
抗反射涂层、光学滤光片、光学镜片、眼镜镜片、分束器、棱镜、反射镜和其它的光学组件和医疗卫生器具在使用时容易被指印、皮肤油脂、汗水、化妆品等污染。这样的污渍一旦粘附上就很难被除去，尤其是附着于具有抗反射涂层的光学部件的污渍更为醒目，并且造成各种问题。为了解决该问题，已经提出结合无机材料(如玻璃)和有机材料的所谓硅烷偶联技术。硅烷偶联剂在分子中具有与有机材料有良好亲和力的有机官能基团或化学结构并具有反应性烷氧基甲硅烷基。烷氧基甲硅烷基与空气中的水分发生水解缩合反应，转化成硅氧烷从而形成涂层。同时，硅烷偶联剂与玻璃或金属表面形成化学和物理键，从而产生耐久的坚韧涂层。利用这些优点，硅烷偶联剂广泛用作各种基底的涂布剂或底涂料。同时，应用化学键合在硅烷偶联剂中引入全氟基团而获得的化合物作为具有良好成膜性、与基底的粘合性和耐久性的涂布剂。但是，这些一般因使用分子量低的氟化合物而使全氟基团部分的长度受到限制，反之或若使用寡聚物在全氟基团部分增加到足够长时，甲氧基硅烷基在含全氟基团整个分子中所占比例相对降低，因此造成其与基材之反应性不足，导致粘合性或粘合耐久性变差，也就失去了足够的拒油耐磨性。为了解决与防污效果有关的这些问题，迄今已经提出了采用各种表面处理组合物的技术真是不甚枚举。例如，日本审查专利公开第199429332号提出了一种防污的低反射塑料，其在表面上具有抗反射涂层，该抗反射涂层包含有聚氟烷基的甲氧基硅烷和乙氧基硅烷化合物以及卤素、烷基或烷氧基硅烷化合物。W02006/107083提出了一种表面处理组合物，所述组合物包含在氟聚合物链的末端具有烷氧基甲硅烷基官能团的有机硅化合物。该表面处理组合物提供了低表面能层，该低表面能层防止水分或污物附着在各种材料，尤其是抗反射膜等光学部件和玻璃的表面上。不过，通过现今己知的方法形成的防污涂层的防污性仍嫌不够充分，特别是，当长期使用时它们的耐玷污性会明显降低。因此，需要开发具有优异防污性和优异耐久性的防污涂层。已知当使用聚硅氧硅氮烷化合物时，由于聚硅氧硅氮烷具有比碳氟化合物较大的表面能，初始防污性变差。此外，由于形成三维结构所需的官能团不足，结合力不够，处理上去的涂层因擦拭磨耗而被移除，进而造成接触角及耐玷污性能明显降低。若在分子结构两头各设计一个硅烷基，则基于立体障碍的影响，可能使涂层因为实际接口点位置之不当而无法与基材达到完全紧密性，进而产生爽滑性及拒油耐磨性容易变差的结果。可以预期，两个或多个硅烷官能基同时设计在分子的一端，而能降低及解决实际接口点位置不当之问题，将会比分置于两端性能更好。中国专利技术专利CN101456947B所公开的方案中，将两个硅烷基团置于一边，但由于采用立体结构较为庞松及立体障碍较大的胺基酰胺基团，多重键合性之可能性降低，其发生化学键合后的处理剂片段与基材紧密性可能无法完全发挥，致使耐玷污性能之改善无法达到极大化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜。将该硅烷化合物涂布在透明玻璃或塑料材料表面上时，可提供优异的防污性、抗划伤性和耐久性，同时可保持该材料的透明度的防污涂料。为实现上述目的，本专利技术提供一种全氟聚醚改性硅烷化合物，其特征在于：结构如下：F(CF2CF2O)m(CF2O)nCF2CH2{CH2}p[O(CH2)3]bSi(CH3)a{(CH2)3Si(OCH3)3}3-a(1)式中，p，b分别为独立数字，若同时皆为0时，a可为1，或p，b同时皆为1时，a为0；；m，n为分别独立数字。进一步，结构如下式(JE)、(NE)或(PE)：F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2OCH2CH2CH2Si(CH3){CH2CH2CH2Si(OCH3)}2(JE)F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2CH2Si(CH3){CH2CH2CH2Si(OCH3)3}2(NE)F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2CH2Si{CH2CH2CH2Si(OCH3)}3(PE)式中，m，n为分别独立数字，为0以上，200以下整数；优选的，m和n为10以上，100以下的整数。进一步，包含其总重量的0.1％-20％权利要求1或2所述全氟聚醚改性硅烷化合物和80％-99.9％的溶剂。进一步，所述溶剂为全氟丁基甲基醚、全氟丁基乙基醚、全氟己基甲基醚、氢氟醚中的任意一种。另外一个方面，本专利技术还提供一种通过涂布权利要求3或4所述的表面处理组合物获得的薄膜。另外一个方面，本专利技术还提供一种所述薄膜的制备方法，其特征在于：将所述的表面处理组合物稀释至千分之一的固含量浓度稀释液，之后涂布在基材上进行烘烤，冷却后获得所述的薄膜。进一步，所述涂布的方法为湿式涂布、物理气相沉积或化学气相沉积；任选的，所述涂布的温度为80-150℃，烘烤的时间为10-60分钟，冷却的终点为室温。另外一个方面，本专利技术还提供一种所述薄膜的用途，其特征在于：用作光学部件的防污层和显示器件的抗指纹层。进一步，所述光学部件包括抗反射膜、光学滤光片、光学镜片、眼镜镜片、分束器、棱镜和反射镜。根据所述薄膜的用途，其特征在于：所述显示器件包括手机盖片、计算机屏幕、电视屏幕有益效果：本专利技术提供一种具有良好自组装单分子涂层性质的氟硅材料(即本专利技术所述全氟聚醚改性硅烷化合物)，此氟硅材料可用于形成具有高度耐久性、较佳爽滑性及优秀的防污性、抗划伤性的薄膜。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1：合成全氟聚醚改性硅烷化合物JE步骤(A-1)：酰氟醚还原为氟醚醇(1-1)在配备有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝器和温度计的2.0L四颈烧瓶中，装入250克二乙二醇二甲醚及11.4g(0.3摩尔)的NaBH4，然后将525g(0.175摩尔)由化学式F-(CF2CF2O)n(CF2O)n-CF2-COF表示的氟聚全氟环氧乙烷基的酰氟醚化合物(平均分子量：3000)在氮封下，向其中以l0mL/分钟的速率滴加上述的原料混合物。完成滴加后，使液相的温度升至约90℃，并使反应混合物在该反应温度进行6小时。反应后，使烧瓶内混合物搅拌下冷却至40℃以下，然后向其中慢慢加入525克的10％的盐酸水溶液进行上述反应生成的硼酸酯酸解及初次洗涤，然后再将分出下部含氟有机层，以700克的去离子水洗涤三次，除去所有水溶性物质。洗涤分离后之下部含氟层通过减压旋馏完全除去分离有机含氟层中之可挥发性物质，获得504克(产率95％)反应生成下列结构混合物(1-1)。CF3CF2O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-CF2CH2OH(1-1)根据所得反应产物的IR分析，在来自-C(＝0)F官能基的1890cm-1吸收峰完全消失，新出现来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全氟聚醚改性硅烷化合物，其特征在于，结构式如下：F(CF2CF2O)m(CF2O)nCF2CH2{CH2}p[O(CH2)3]bSi(CH3)a{(CH2)3Si(OCH3)3}3‑a   (1)式中，p，b分别为独立数字，若同时皆为0时，a可为1，或p，b同时皆为1时，a为0；m，n为分别独立数字。

【技术特征摘要】
1.一种全氟聚醚改性硅烷化合物，其特征在于，结构式如下：F(CF2CF2O)m(CF2O)nCF2CH2{CH2}p[O(CH2)3]bSi(CH3)a{(CH2)3Si(OCH3)3}3-a(1)式中，p，b分别为独立数字，若同时皆为0时，a可为1，或p，b同时皆为1时，a为0；m，n为分别独立数字。2.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚改性硅烷化合物，其特征在于，结构式如下(JE)、(NE)或(PE)：F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2OCH2CH2CH2Si(CH3){CH2CH2CH2Si(OCH3)}2(JE)F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2CH2Si(CH3){CH2CH2CH2Si(OCH3)3}2(NE)F-(CF2CF2O)n(CF2O)m-CF2--CH2CH2Si{CH2CH2CH2Si(OCH3)}3(PE)式中，m，n为分别独立数字，为0以上，200以下整数；优选的，m和n为10以上，100以下的整数。3.一种包含权利要求1或2所述的全氟聚醚改性硅烷化合物的表面处理组合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹贤根，程思聪，汤国璋，
申请(专利权)人：泉州市思康新材料发展有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35