CN103724610A - 全氟聚醚、包含全氟聚醚膜的防指纹膜和触摸屏及其制备 - Google Patents
全氟聚醚、包含全氟聚醚膜的防指纹膜和触摸屏及其制备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种经四氟氧杂环丁烷经开环聚合制备全氟聚醚的方法及得到的全氟聚醚。所述方法用氟化物盐作为引发剂，引发四氟氧杂环丁烷的开环聚合，通过控制真空度和蒸馏温度，收集所述全氟聚醚化合物F-(OCF2CF2CF2)n-CF2CF3，其中n＝2-30。本发明同时还提供了一种将所述全氟聚醚材料用于触摸屏用防指纹膜的方法，该方法在O2辉光放电轰击后的玻璃基材上形成一层缓冲层，然后在缓冲层的上表面形成全氟聚醚膜；所述缓冲层为PECVD沉积的SiO2薄膜。利用PECVD沉积SiO2缓冲层使得SiO2缓冲层与玻璃基材之间具有良好的附着力，从而在一定程度上增大全氟聚醚防指纹膜与玻璃基材的附着力。
Description
技术领域
本发明涉及一种全氟聚醚、应用在手机和平板电脑等的包含全氟聚醚膜的防指纹膜结构及触摸屏、以及它们的制备方法。
背景技术
在电容式触控户品中(手机、平板电脑)，玻璃面板表面极易被外界的污物和用户的指纹所污染。因此，长期保持玻璃表面的清洁度，并且较容易的清除其表面所粘附的指纹和污物这一技术越来越受到人们的关注。全氟聚醚防指纹膜是种同时具有疏水性和疏油性两种特性的薄膜，基于良好的疏水性和疏油性，全氟聚醚膜不易粘附外界的灰尘及污物，并且在粘附污物和指纹的情况下，也具有较易除去表而异物的特性。因此，在电容式触控玻璃基材中全氟聚醚膜一直扮演着重要角色。
一般情况下，全氟聚醚膜与玻璃之间的附着力普遍较差，容易从玻璃表面剥离，且膜层表面平坦度和膜层均匀性都难以把握。因此，得到与玻璃表面具有较好附着力和厚度均匀的全氟聚醚膜层已经提上日程。
在全氟聚醚膜与玻璃之间添加一层缓冲层，可以在一定程度上增加全氟聚醚膜与强化玻璃面板之间的附着力，减缓全氟聚醚膜层从玻璃表面剥离，有利于延长全氟聚醚膜的使用寿命
日前，制备缓冲层的主要方法是物理气相沉积法，但该类方法存在沉积温度高、沉积速率漫、膜层表面粗度比较大、表面静摩擦系数较大，且各个部分的厚度难以调控等缺点。
发明内容
为制备防指纹效果更好的全氟聚醚膜，本发明提供了一种合成式F-(OCF2CF2CF2)n-CF2CF3(n＝2-30)全氟聚醚的方法，及获得的全氟聚醚。
本发明合成方法包括步骤：
a)将作为引发剂的氟化物盐与极性溶剂混合；b)加入四氟氧杂环丁烷，在催化量的引发剂作用下，使四氟氧杂环丁烷发生开环聚合反应；及c)经减压蒸馏，通过控制真空度和蒸馏温度，收集所述全氟聚醚化合物。
在本发明方法优选实施方式中，所述氟化物盐为KF或CsF。
在本发明方法优选实施方式中，所述极性溶剂为二甘醇二甲醚。
在本发明方法优选实施方式中，所述开环聚合反应温度为-30℃～100℃。
在本发明方法优选实施方式中，收集聚合度为15-30，更优选为聚合度为20-25的全氟聚醚化合物。
为了解决全氟聚醚材料和玻璃基材结合的问题，本发明还提供一种全氟聚醚触摸屏用防指纹膜的结构及其形成方法，可以解决全氟聚醚膜层与强玻璃表面附着力差和膜层表面粗糙度较大等问题。
本发明的触摸屏防指纹膜结构由形成在玻璃基材上的SiO2缓冲层和在该SiO2缓冲层上的全氟聚醚膜构成，其中所述全氟聚醚膜由本发明的全氟聚醚材料形成。
本发明的触摸屏防指纹膜的形成方法，包括：用O2辉光放电轰击玻璃基材以活化玻璃基材表面；通过PECVD法在玻璃基材上的形成SiO2缓冲层；及在所述SiO2缓冲层上形成全氟聚醚膜。
本发明还提供一种防指纹触摸屏，其具有按上述触摸屏防指纹膜形成方法得到的防指纹膜。
与常见的由六氟环氧丙烷合成的全氟聚醚材料相比，本发明的全氟聚醚材料具有独特的结构，应用于触摸屏防止涂层具有更好的防指纹性能。
SiO2缓冲层与玻璃基材之间具有良好的附着力，从而在一定程度上增大全氟聚醚膜与玻璃基材的附着力。
利用PECVD沉积SiO2缓冲层具有成核率高.成核密度大，在整个平面上分布均匀.从而产生宏观平面的平滑，与沉积相关的气体粒子的平均自山程较大，粒子分布较均匀，有利于形成平滑的沉积面。
附图说明
图1本发明触摸屏防指纹膜的结构示意图；
图2为发明SiO2缓冲层气相沉积过程示意图；
图3为本发明触摸屏防指纹膜层间作用示意图；及
图4为本发明触摸屏工作原理示意图。
具体实施方式
本发明的全氟聚醚化合物由四氟氧杂环丁烷经开环聚合合成，符合式F-(OCF2CF2CF2)n-CF2CF3(n＝2-30)，优选聚合度为15-30，更优选为20-25。所述开环聚合用氟化物盐作为引发剂。所述氟化物盐优选为KF或CsF。
所述合成方法包括如下步骤：提供氟化物盐和极性溶剂混合物；加入四氟氧杂环丁烷，使得催化量的氟负离子与四氟氧杂环丁烷在一定温度下反应；经减压蒸馏，通过控制真空度和蒸馏温度，收集所需聚合度全氟聚醚材料。
所述极性溶剂可以采用二甘醇二甲醚或类似性质溶剂。所述反应温度为-30℃至100℃。
合成反应可由下式表示，其中引发剂CsF可替换为KF或其它合适的氟化物盐。
与常见的由六氟环氧丙烷合成的全氟聚醚材料相比，本发明的全氟聚醚材料具有独特的结构，应用于触摸屏防止涂层具有更好的防指纹性能。
本发明的触摸屏用防指纹膜，如图1所示，包括：玻璃1上表面的SiO2缓冲层2、缓冲层2上的全氟聚醚膜3。
所述玻璃1的厚度通常为0.2-3mm。缓冲层2厚度为10-20nm。全氟聚醚膜3的厚度为10-30nm。全氟聚醚膜可由本发明式(I)的全氟聚醚形成，其聚合度优选为20-25。
本发明触摸屏用防指纹膜可按如下具体制作过程。
首先，通过常规的O2辉光放电轰击强化玻璃基材，对基材进行刻蚀，起到活化强化玻璃基材表面的作用。
其次，通过PECVD形成SiO2缓冲层。六甲基二硅氧烷在高温条件下蒸发进入反应室，通过高温裂解形成活性粒子，其中SiO2分子将直接沉积在玻璃基材表面，而其他活性粒子则再与注入反应室内的O2分子发生化学反应形成SiO2。该技术依据是下列反应。
通过上述反应，在固相-气相的界面处沉积一层厚度为10-20nm的SiO2缓冲层。由于O2的辉光放电作用，为SiO2缓冲层提供了清洁而高活性的表面，并目强化玻璃基材整个都被辉光层均匀覆盖，使得基材能得到均匀的加热。同时，由于辉光放电的存在，使得反应气氛也得到了活化。因此，在很大程度上提高了SiO2缓冲层的表面平坦度以及SiO2缓冲层和强化玻璃基材之间的附着力。
如图2所示，在强化玻璃1中的固相-气相5的界面4处沉积层厚度为10-20nm的SiO2缓冲层。
最后，通过热蒸发法在SiO2缓冲层表面沉积一层厚度为10-30nm的全氟聚醚膜。
如图3所示，玻璃1表面具有大量的羟基，缓冲层2与强化玻璃表面的羟基结合，部分形成Si-O键，在共价键和物理吸附的同时作用下，SiO2缓冲层与强化玻璃的附着力得到了显著提高。然后，Si-OH封端的全氟聚醚膜3又与SiO2缓冲层上的羟基发生缩合反应，形成部分Si-O键，从而增大全氟聚醚膜与玻璃基材的附着力。带有柔胜长链的疏水、疏油性全氟聚醚聚合物在SiO2缓冲层上形成一层致密的保护膜，防止外界污物及指纹侵蚀玻璃表面，起到保护触摸屏外观的作用。
SiO2缓冲层与玻璃基材具有很强的附着力，且该膜层表面平坦度高，促使全氟聚醚膜层与玻璃基材的附着力明显上升，延长了全氟聚醚膜的使用寿命，起到保护玻璃外观的作用。
如图4所示，镀有缓冲层和全氟聚醚膜的玻璃面板7、ITO上线8与ITO下线9的透光处均用OCA光学胶10粘接，避光处均用DST胶11粘接，柔性印刷电路FPC 12嵌于ITO上、下线银胶之间。全氟聚醚膜层附着在具有较强附着力和较好平坦度的SiO2缓冲层上，起到防止外界污物与指纹侵入强化玻璃的作用，从而起到保持触摸屏外观和保护ITO上、下线及FPCB的效果。
全氟聚醚材料的合成实例
本发明中所述的全氟聚醚的合成方法是用二甘醇二甲醚为溶剂，用氟化物盐为引发剂，在一定温度下引发四氟氧杂环丁烷的聚合，最后通过减压蒸馏的方法收集一定温度范围内的馏分，得到一定聚合物的全氟聚醚材料。
实施例1
将113gKF和1960g二甘醇二甲醚加入一个2加仑(7571ml)的不锈钢反应器中，搅拌并冷却到-17℃。在一小时内加入1485g(8.95mols)四氟氧杂环丁烷(tetrafluorooxetane)(分子量166.0)，此时反应温度升到-4℃，压力升高到28KPa。将反应混合物搅拌30分钟并温热至室温。回收7350g底部含氟化合物相。减压蒸馏除去低沸点的组分，收集150-170度的组分(150mmHg)，得到聚合度为20-25的全氟聚醚材料。
实施例2
将139gKF和1960g二甘醇二甲醚加入一个2加仑(7571ml)的不锈钢反应器中，搅拌并冷却到-17℃。在一小时内加入1485g(8.95mols)四氟氧杂环丁烷(tetrafluorooxetane)(分子量166.0)，此时反应温度升到-4℃，压力升高到28KPa。将反应混合物搅拌30分钟并温热至室温。回收7400g底部含氟化合物相。减压蒸馏除去低沸点的组分，收集130-150度的组分(150mmHg)，得到聚合度为15-20的全氟聚醚材料。
实施例3
将100gKF和1960g二甘醇二甲醚加入一个2加仑(7571ml)的不锈钢反应器中，搅拌并冷却到-17℃。在一小时内加入1485g(8.95mols)四氟氧杂环丁烷(tetrafluorooxetane)(分子量166.0)，此时反应温度升到-4℃，压力升高到28KPa。将反应混合物搅拌30分钟并温热至室温。回收7300g底部含氟化合物相。减压蒸馏除去低沸点的组分，收集170-190度的组分(150mmHg)，得到聚合度为25-30的全氟聚醚材料。
Claims (10)
1.一种制备式(I)全氟聚醚的方法，
F-(OCF2CF2CF2)n-CF2CF3 (I)，其中n＝2-30，
包括步骤：
a)将作为引发剂的氟化物盐与极性溶剂混合；
b)加入四氟氧杂环丁烷，在催化量的引发剂作用下，使四氟氧杂环丁烷发生开环聚合反应；及
c)经减压蒸馏，通过控制真空度和蒸馏温度，收集所述全氟聚醚化合物。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氟化物盐为KF或CsF，并且/或者所述极性溶剂为二甘醇二甲醚，并且/或者所述开环聚合反应温度为-30℃～100℃。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中收集聚合度为15-30的全氟聚醚化合物。
4.如权利要求3所述的方法，其中收集聚合度为20-25的全氟聚醚化合物。
5.一种通过权利要求1-4任一项所述的方法得到的全氟聚醚材料。
6.一种触摸屏防指纹膜，由形成在玻璃基材上的SiO2缓冲层和在所述SiO2缓冲层上的全氟聚醚膜构成，其中所述全氟聚醚膜由权利要求5所述的全氟聚醚形成。
7.如权利要求6所述的防指纹膜，其中所述SiO2缓冲层的厚度为10～20nm，所述全氟聚醚膜的厚度为10～30nm。
8.如权利要求6或7所述的防指纹膜，其中所述SiO2缓冲层通过PECVD法形成在玻璃基材表面。
9.一种形成权利要求6或7所述的触摸屏防指纹膜的方法，包括：
用O2辉光放电轰击玻璃基材以活化玻璃基材表面；
通过PECVD法在玻璃基材上的形成SiO2缓冲层；及
用权利要求5所述全氟聚醚在所述SiO2缓冲层上形成全氟聚醚膜。
10.一种防指纹触摸屏，其具有由权利要求9所述方法形成的防指纹膜。
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