阳离子氟化醚硅烷组合物以及相关方法技术

本发明专利技术提供包含具有氟化醚基团和硅烷基团的阳离子化合物的组合物，该化合物式为：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包含具有全氟醚基团和反应性硅烷基团的阳离子化合物的组合物。更 具体而言，本专利技术涉及包含具有全氟醚基团和反应性硅烷基团的阳离子化合物的水性组合 物，以及它们在基底保护中的使用方法。
技术介绍
一些氟化化合物已被证实可以对诸如纺织品、纸张、非织造材料、皮革及砖石的基 底赋予斥性水、斥油性或这两种性质。纺织品包括天然纤维(如棉)及合成纤维(如聚酯)。 纸质基底包括用于食品包装的纸张。通过对(例如)基底的表面施加包含氟化化合物的组 合物可获得排斥性。在许多情况下，以包含大量有机溶剂的组合物的形式对基底的表面施 加氟化化合物。在某些情况下，有机溶剂是易燃或可燃的。在某些情况下，有机溶剂含有包 含卤素的物质，如四氯乙烯或三氯三氟乙烷。对基底施加包含氟化化合物的组合物的方法 包括由加压容器(如气溶胶罐)进行溶液喷涂。在许多情况下，氟化化合物的组合物包含有机(包括含卤素的)溶剂，因为氟化化 合物在其它溶剂中的溶解度有限。然而，由于种种原因，人们意识到使用含有大量易燃或可 燃有机溶剂的组合物可能是不太理想的。类似地，人们意识到使用含有大量含卤素之溶剂 的组合物可能是不太理想的。
技术实现思路
我们认识到，迄今为止尚难以开发出包含氟化化合物和理想溶剂的组合物，用以 对基底赋予(例如)斥水性、斥油性或这两种性质。因此需要获得包含氟化化合物(特别是 阳离子氟化化合物)的组合物，其含有水性或基本上水性的介质，或者可以由水性或基本 上水性的介质得到之，并且可以对基底(更具体而言，对基底的表面)赋予斥水和斥油性。在一方面，本专利技术提供包含至少一种式I化合物的组合物(RfAj^Y~|~j、~fSi(R3)3bX"R2I 其中a、b和c各自独立地为约1至约3的整数；Rf是全氟醚基团；A是式 为-CdH2dZCgH2g-的连接基团，其中d和g独立地为约0至约10的整数，且Z选自共价键、 羰基、磺酰基、酰胺基、亚磺酰氨基、亚氨基羰基、亚氨基磺酰基、氧羰基、脲基、氨基甲酸酯 基、碳酸酯基和羰氧基；Y是具有约1至约10个碳原子的约2至约6价桥连基团，且包含至 少一个亚烷基或亚芳基；Q是具有约1至约10个碳原子的约2至约6价连接基团，且包含 至少一个亚烷基或亚芳基；R1和R2独立地选自氢原子、烷基、芳基和芳烷基；每个R3独立地选自羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、卤素基团和聚醚基团；χ-是抗衡离子，其选自无机阴离子、 有机阴离子以及它们的组合。在一些实施例中，本专利技术提供包含至少一种式II化合物的组合物<formula>formula see original document page 6</formula>其中η是约2至约12的整数；ρ是约1至约6的整数；b和c各自独立地为约1至 约3的整数；A是式为-CdH2dZCgH2g-的连接基团，其中d和g独立地为约O至约10的整 数，且Z选自共价键、羰基、磺酰基、酰胺基、亚磺酰氨基、亚氨基羰基、亚氨基磺酰基、氧羰 基、脲基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基和羰氧基；Y是包含具有约1至约6个碳原子的亚烷基的 桥连基团；Q是包含具有约1至约6个碳原子的亚烷基的连接基团；R1和R2独立地为具有 约l·至约4个碳原子的烷基；每个R3独立地选自羟基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基、氯基团和 聚醚基团；且Γ是抗衡离子，其选自卤离子、硫酸根离子、磷酸根离子、链烷酸根离子、烷基 磺酸根离子、芳基磺酸根离子、烷基膦酸根离子、芳基膦酸根离子、氟化链烷酸根离子、氟化 烷基磺酸根离子、氟化芳基磺酸根离子、氟化烷基磺酰亚胺根离子、氟化烷基甲基化物离子 以及它们的组合。本专利技术的组合物可用于保护基底，包括对基底赋予斥水性、斥油性或这两种性质。 特别是，本专利技术的组合物可用于对基底的至少一个表面赋予斥水性、斥油性或这两种性质。 本专利技术的组合物可以同包含能够与硅烷基团相容的官能团的纳米粒子接枝或共混。在一方 面，所述纳米粒子包含羟基官能团。在一方面，所述纳米粒子为二氧化硅、钛或锆纳米粒子。在另一方面，本专利技术提供保护表面的方法，该方法包括1)提供包含式I或式II化 合物的组合物，和2)使基底与该组合物相接触。在一方面，与基底接触之前，组合物可以同 包含能够与式I或式II硅烷基团相容的官能团的纳米粒子接枝或共混。基底可以包括陶 瓷、纺织品、硅酸盐、纸张、金属、木材和塑料。在另一方面，本专利技术提供一种套件，包括a)包含式I化合物的组合物，和b)套件 的使用说明。这里所述的
技术实现思路
并非旨在描述本专利技术的所有每一个实施例或实施方式。由以 下对本专利技术的详细描述和权利要求可显而易见本专利技术进一步的实施例、特征及优点。具体实施例方式在本申请全文中的若干处通过列举实例提供指导，可以使用这些实例的不同组 合。在每一种情况下，所列举的系列仅作为具有代表性的类别，不应被理解成是排他性的系 列。如本文所用，通过端点表述的任何数值范围包括该范围内所包含的所有数值(如，1至5包括 1,1.5、2、2·75,3,3. 80、4、5 等)；术语“一种”、“一个”、“所述”、“至少一种(个)”和“一种(个)或多种(个)”可互换使用。因此，举例来说，包含“一种”式I化合物的组合物可以被认为是表示该组合物 包含“一种或多种”式I化合物；术语“全氟醚基团”是指具有至少一个氟_碳键并且基本上没有氢_碳键的醚基 团；术语“全氟聚醚基团”是指包含不止一个全氟醚基团的全氟醚基团；术语“全氟烷基”是指具有至少一个氟_碳键并且基本上没有氢_碳键的烷基；且术语“全氟亚烷基”是指具有至少一个氟_碳键并且基本上没有氢_碳键的亚烷基。在一方面，本专利技术提供包含至少一种式I化合物的组合物<formula>formula see original document page 7</formula>全氟醚基团It单价全氟醚基团包含至少1个碳原子。全氟醚基团可以是直链全氟醚基团，或者 也可以包含支链或环状结构。全氟醚基团中的氧原子可以在一个或多个直链、支链或环状 结构上。全氟醚基团的重均分子量可以为约200至约7000、约500至约5000、约1000至约 5000、约1000至约4000、约1000至约3000或约1000至1500。在一些实施例中，全氟醚基 团的重均分子量为约300、约400、约600、约800、约1000、约1200、约1400、约1600、约1800、 约 2000、约 2200、约 2400、约 2600、约 2800 或约 3000。全氟醚基团可以包含全氟烷基、全氟亚烷基或这两者。全氟烷基可以包含直链、 支链或环状结构，或者包含这种结构的组合。在一些实施例中，全氟烷基包含不止一个直 链、支链或环状结构。全氟烷基的非限制性例子包括全氟甲基、全氟乙基、全氟丙基、全氟丁 基、全氟-2-丁基、全氟己基和全氟环己基、全氟环己基甲基。全氟亚烷基可以包含直链、支 链或环状结构，或者包含这种结构的组合。在一些实施例中，全氟亚烷基包含不止一个直 链、支链或环状结构。全氟亚烷基的非限制性例子包括全氟亚甲基、全氟亚乙基和全氟-1， 2-亚丙基。在一些实施例中，全氟醚基团是包含至少两个氧原子的全氟聚醚基团。全氟醚基团可以包含F(CmF2mO)nCpF2p-结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含至少一种式Ⅰ的化合物：　　Ｒ↓［ｆ］Ａ－）↓［ａ］－Ｙ－（－＊－Ｑ－（－Ｓｉ（Ｒ↑［３］）↓［３］）↓［ｃ］）↓［ｂ］　ｂＸ↑［－］　Ⅰ，　　其中　　ａ、ｂ和ｃ独立地为整数１至３；　　Ｒ↓［ｆ］是全氟醚基团；　　Ａ是式为－Ｃ↓［ｄ］Ｈ↓［２ｄ］ＺＣ↓［ｇ］Ｈ↓［２ｇ］－的连接基团，其中ｄ和ｇ独立地为整数０至１０，且Ｚ选自共价键、羰基、磺酰基、酰胺基、亚磺酰氨基、亚氨基羰基、亚氨基磺酰基、氧羰基、脲基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基和羰氧基；　　Ｙ是具有１至１０个碳原子的２至６价桥连基团，且该桥连基团包含至少一个亚烷基或亚芳基；　　Ｑ是具有１至１０个碳原子的２至６价连接基团，且该连接基团包含至少一个亚烷基或亚芳基；　　Ｒ↑［１］和Ｒ↑［２］独立地选自氢原子、烷基、芳基和芳烷基；　　每个Ｒ↑［３］独立地选自羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、卤素基团和聚醚基团；且　　Ｘ↑［－］是抗衡离子，其选自无机阴离子、有机阴离子以及它们的组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁道夫J达姆斯，苏赖斯艾耶尔，托马斯P克伦，凯坦P亚里瓦拉，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]