一种含氟硅氧烷化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种含氟硅氧烷化合物及其制备方法和应用，属于含氟硅氧烷新材料技术领域，该方法将全氟聚醚依次合成全氟聚醚甲酯、全氟聚醚醇和全氟聚醚丙烯酸酯；然后将全氟聚醚丙烯酸酯与端基为氨基的醇类化合物反应制得中间产物Ⅳ；将中间产物Ⅳ与卤代单烯烃反应制得中间产物

【技术实现步骤摘要】
一种含氟硅氧烷化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于含氟硅氧烷新材料领域，具体涉及一种含氟硅氧烷化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着疏水涂层研究的渗入，人们对涂层的要求也越来越高，根据应用场景的不同合成具有特定功能的涂层已经成为未来疏水行业的趋势，譬如应用在数码产品的触摸屏、半导体或者汽车挡风玻璃等基材表面的防污疏水涂层等。这是因为经常被触摸的玻璃等基材容易被汗渍、污渍污染，而被污染后又不易清洁，从而需要特定的清洗剂清洗，但此过程可能划伤基材表面。
[0003]目前主要通过有机硅氧烷、丙烯酸酯和异氰酸酯来改善基材表面的抗污性能，其共同点都是以全氟聚醚为主链，如Dakin和Dow corning公司通过硅氢加成制备了全氟聚醚烷基硅氧烷防指纹液DuPont公司和刘亮等人采用全氟聚醚甲酯与氨基硅氧烷，经氨解反应获得了氟硅涂覆剂，3M公司采用端氨基全氟聚醚与3
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷进行Michael加成，制备了氟硅表面处理剂，这些有机硅改性的全氟聚醚，不仅具有优异的疏水疏油、耐高低温和自清洁等性能，而且安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀，但因耐久性差使得应用领域变窄。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种含氟硅氧烷化合物及其制备方法和应用。
[0005]基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种含氟硅氧烷化合物，其结构式如下所示：/>[0007][0008][0009]其中，PFPE为全氟聚醚基团；
[0010]‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
[0011]‑
Y1、
‑
Y2、
‑
Y3，均选自
‑
H、
‑
CH3、式(B)所示基团或式(C)所示基团，且
‑
Y1、
‑
Y2、
‑
Y3中至少有一个选自式(B)所示基团或式(C)所示基团；式(B)所示基团、式(C)所示基团中R为
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3。
[0012]优选地，所述全氟聚醚基团的分子量为1000～2000。
[0013]更加优选地，所述全氟聚醚基团的结构式如下所示：
[0014][0015]其中，n是5～11的整数。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种上述第一方面所述的含氟硅氧烷化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0017](1)将含氟稀释剂、氟化盐和甲醇加入反应器中，并将反应器温度升至25～30℃后，加入全氟聚醚，搅拌反应，反应结束后得到混合液a，将混合液a进行后处理得到中间产物Ⅰ，所述中间产物Ⅰ为全氟聚醚甲酯；
[0018](2)将中间产物Ⅰ、有机极性溶剂、还原剂加入反应器中，在20～30℃下搅拌进行反应，反应结束后得到混合液b，将混合液b进行后处理得到中间产物Ⅱ，所述中间产物Ⅱ为全氟聚醚醇；
[0019](3)将中间产物Ⅱ、缚酸剂加入反应器中，在0～5℃下加入丙烯酰氯，加入完毕后搅拌进行反应，反应结束后得到混合液c，将混合液c进行后处理得到中间产物Ⅲ，所述中间产物Ⅲ为全氟聚醚丙烯酸酯；
[0020](4)将溶剂、碱性溶液、端基为氨基的醇类化合物加入反应器中，将反应器温度升至40～60℃后，再向反应器中加入中间产物Ⅲ，搅拌进行反应，反应结束后得到混合液d，将混合液d进行后处理得到中间产物Ⅳ，所述中间产物Ⅳ的结构式如式(D)所示：
[0021][0022]其中，PFPE为全氟聚醚基团；
[0023]‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
[0024]‑
Y4、
‑
Y5、
‑
Y6，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OH或
‑
CH2OH，且
‑
Y4、
‑
Y5、
‑
Y6中至少有一个选自
‑
OH或
‑
CH2OH；
[0025](5)将相转移催化剂、卤代单烯烃、碱液加入反应器中，将反应器温度升至50～70℃后，再向反应器中加入中间产物Ⅳ，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液e，将混合液e进行后处理得到中间产物
Ⅴ
，所述中间产物
Ⅴ
的结构式如式(E)所示：
[0026][0027]其中，PFPE为全氟聚醚基团；
[0028]‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
[0029]‑
Y7、
‑
Y8、
‑
Y9，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OCH2CH＝CH2或
‑
CH2OCH2CH＝CH2，且
‑
Y7、
‑
Y8、
‑
Y9中至少有一个选自
‑
OCH2CH＝CH2或
‑
CH2OCH2CH＝CH2；
[0030](6)在保护气体氛围下，将中间产物
Ⅴ
、催化剂加入反应器中，将反应器温度升至70～90℃后，再向反应器中加入三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液f，将混合液f进行后处理得到中间产物
Ⅵ
，所述中间产物
Ⅵ
的结构式如式(F)所示：
[0031][0032]其中，PFPE为全氟聚醚基团；
[0033]‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
[0034]‑
Y
10
、
‑
Y
11
、
‑
Y
12
，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OCH2CH2CH2SiCl3或
‑
CH2OCH2CH2CH2SiCl3，且
‑
Y
10
、
‑
Y
11
、
‑
Y
12
中至少有一个选自
‑
OCH2CH2CH2SiCl3或
‑
CH2OCH2CH2CH2SiCl3；
[0035](7)在保护气体氛围下，将中间产物
Ⅵ
加入反应器中，在0～5℃下加入格氏试剂，
加入完毕后将反应器温度升50～70℃搅拌反应，反应结束后得到混合液g，将混合液g进行后处理得到中间产物
Ⅶ
，所述中间产物
Ⅶ
的结构式如式(G)所示：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氟硅氧烷化合物，其特征在于，其结构式如式(A)所示：其中，PFPE为全氟聚醚基团；
‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
‑
Y1、
‑
Y2、
‑
Y3均选自
‑
H、
‑
CH3、式(B)所示基团或式(C)所示基团，且
‑
Y1、
‑
Y2、
‑
Y3中至少有一个选自式(B)所示基团或式(C)所示基团；式(B)所示基团、式(C)所示基团中R为
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3。2.一种如权利要求1所述的含氟硅氧烷化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将含氟稀释剂、氟化盐和甲醇加入反应器中，并将反应器温度升至25～30℃后，加入全氟聚醚，搅拌反应，反应结束后得到混合液a，将混合液a进行后处理得到中间产物Ⅰ，所述中间产物Ⅰ为全氟聚醚甲酯；(2)将中间产物Ⅰ、有机极性溶剂、还原剂加入反应器中，在20～30℃下搅拌进行反应，反应结束后得到混合液b，将混合液b进行后处理得到中间产物Ⅱ，所述中间产物Ⅱ为全氟聚醚醇；(3)将中间产物Ⅱ、缚酸剂加入反应器中，在0～5℃下加入丙烯酰氯，加入完毕后搅拌进行反应，反应结束后得到混合液c，将混合液c进行后处理得到中间产物Ⅲ，所述中间产物Ⅲ为全氟聚醚丙烯酸酯；(4)将溶剂、碱性溶液、端基为氨基的醇类化合物加入反应器中，将反应器温度升至40～60℃后，再向反应器中加入中间产物Ⅲ，搅拌进行反应，反应结束后得到混合液d，将混合液d进行后处理得到中间产物Ⅳ，所述中间产物Ⅳ的结构式如式(D)所示：
其中，PFPE为全氟聚醚基团；
‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
‑
Y4、
‑
Y5、
‑
Y6，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OH或
‑
CH2OH，且
‑
Y4、
‑
Y5、
‑
Y6中至少有一个选自
‑
OH或
‑
CH2OH；(5)将相转移催化剂、卤代单烯烃、碱液加入反应器中，将反应器温度升至50～70℃后，再向反应器中加入中间产物Ⅳ，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液e，将混合液e进行后处理得到中间产物
Ⅴ
，所述中间产物
Ⅴ
的结构式如式(E)所示：其中，PFPE为全氟聚醚基团；
‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
‑
Y7、
‑
Y8、
‑
Y9，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OCH2CH＝CH2或
‑
CH2OCH2CH＝CH2，且
‑
Y7、
‑
Y8、
‑
Y9中至少有一个选自
‑
OCH2CH＝CH2或
‑
CH2OCH2CH＝CH2；(6)在保护气体氛围下，将中间产物
Ⅴ
、催化剂加入反应器中，将反应器温度升至70～90℃后，再向反应器中加入三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液f，将混合液f进行后处理得到中间产物
Ⅵ
，所述中间产物
Ⅵ
的结构式如式(F)所示：其中，PFPE为全氟聚醚基团；
‑
X表示碳原子数为0
‑
2的直链或支链烷基链；
‑
Y
10
、
‑
Y
11
、
‑
Y
12
，均选自
‑
H、
‑
CH3、
‑
OCH2CH2CH2SiCl3或
‑
CH2OCH2CH2CH2SiCl3，且
‑
Y
10
、
‑
Y
11
、
‑
Y
12
中至少有一个选自
‑
OCH2CH2CH2SiCl3或
‑
CH2O...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永斌，
申请(专利权)人：甘肃华隆芯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：