CN106232675A - 含全氟(聚)醚基的硅烷化合物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够形成具有拨水性、拨油性、防污性且具有高的表面滑动性和摩擦耐久性的层的、式(1)所示的新型的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物以及含有该化合物的表面处理组合物。[式中，Rf表示可以取代有氟原子的C1‑16的烷基，PFPE表示全氟(聚)醚基，X表示3～10价的有机基团，Y表示氢原子、羟基、能够水解的基团或烃基，Q表示‑Z‑SiR1 pR2 3‑p，Z表示2价的有机基团，R1表示羟基或能够水解的基团，R2表示C1‑22的烷基或Q'，Q'与Q的意义相同，p在各Q和Q'中为0～3的整数，且在式(1)中，p的总和在1以上，Q中，经由Z基团以直链状连接的Si最多为5个，k为1～3的整数，α和β为1～9的整数，α和β之和为X的价数的值。](Rf‑PFPE)α‑X‑(SiQkY3‑k)β …(1)。

Description

含全氟(聚)醚基的硅烷化合物
技术领域
本发明涉及含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。另外，本发明还涉及该含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的制造方法、以及含有该化合物的表面处理剂等。
背景技术
已知某些种含氟硅烷化合物用于基材的表面处理时，能够提供优异的拨水性、拨油性、防污性等。由含有含氟硅烷化合物的表面处理剂得到的层(以下又称“表面处理层”)作为所谓的功能性薄膜被施加于例如玻璃、塑料、纤维、建筑材料等多种多样的基材。
作为这样的含氟硅烷化合物，已知有分子主链具有全氟聚醚基、分子末端或末端部具有与Si原子键合的能够水解的基团的含全氟聚醚基的硅烷化合物。例如，专利文献1中公开了全氟聚醚基介由连接基团与具有能够水解的基团的多个Si原子结合的含氟硅烷化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-197425号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来，智能手机和平板型终端正在迅速普及，在触摸面板的用途中，希望在使用者用手指触碰显示器面板进行操作时提供优异的触感(使用感)。并且，还需求摩擦耐久性，以长时间维持优异的触感(使用感)。
然而，利用由包含如上所述在连接基上接合有多个Si原子的现有的全氟聚醚基硅烷化合物的表面处理剂得到的层，仍然不能说可以充分地应对日益增高的提高表面滑动性和摩擦耐久性的需求。
本发明的目的在于提供一种新型的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其能够形成具有拨水性、拨油性、防污性、防水性且具有高的表面滑动性和摩擦耐久性的层。另外，本发明的目的在于提供一种含有该含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的表面处理剂等。
用于解决课题的方法
本发明的发明人进行了深入研究，结果发现一种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，该化合物在全氟(聚)醚基上经由连接基结合至少1个Si原子、在该至少1个Si原子上再经由另外的连接基结合具有能够水解的基团的Si原子，该化合物能够形成具有拨水性、拨油性和防污性、而且具有优异的表面滑动性和摩擦耐久性的表面处理层，从而完成了本发明。
即，根据本发明的第一要点，提供式(1)所示的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，
(Rf-PFPE)α-X-(SiQkY3-k)β ···(1)
[式中：
Rf在每次出现时，分别独立地表示可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16的烷基，
PFPE在每次出现时，分别独立地表示-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-，其中，a、b、c和d分别独立地为0以上200以下的整数，a、b、c和d之和至少为1，标注a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的，
X分别独立地表示3～10价的有机基团，
Y在每次出现时，分别独立地表示氢原子、羟基、能够水解的基团或烃基；但是不包括式(1)中在标注β且以括号括起来的全部单元中k＝1且所有Y为烷基的情况，
Q在每次出现时，分别独立地表示-Z-SiR1 pR2 3-p，
Z在每次出现时，分别独立地表示2价的有机基团；但是Z不包括与式(1)的末端的Si原子形成硅氧烷键的基团，
R1在每次出现时，分别独立地表示羟基或能够水解的基团，
R2在每次出现时，分别独立地表示C1-22的烷基或Q'，
Q'与Q意义相同，
p在各Q和Q'中，分别独立地为0～3的整数，在式(1)中，p的总和在1以上，
Q中，经由Z基以直链状连接的Si最多为5个，
k在每个标注β且以括号括起来的单元中独立地为1～3的整数，
α和β分别独立地为1～9的整数，α和β之和为X的价数的值]。
根据本发明的第二要点，提供含有上述式(1)所示的至少1种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的表面处理剂。
根据本发明的第三要点，提供包括基材、和在该基材的表面由含有上述式(1)所示的至少1种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的表面处理剂形成的层的物品。
发明的效果
根据本发明，提供一种新型的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。还提供使用本发明的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物而得到的表面处理剂。通过使用它们，能够形成具有拨水性、拨油性、防污性且具有优异的表面滑动性和摩擦耐久性的表面处理层。
具体实施方式
以下，对本发明的表面处理剂进行说明。
在本说明书中使用时，“烃基”指含有碳和氢的基团。作为这样的烃基，没有特别限定，可以列举可以取代有1个或1个以上的取代基的C1-20的烃基，例如可以列举脂肪族烃基、芳香族烃基等。上述“脂肪族烃基”可以为直链状、支链状或环状的任意一种，也可以为饱和或不饱和的任意一种。另外，烃基可以包含1个或1个以上的环结构。并且，这样的烃基可以在其末端或分子链中具有1个或1个以上的N、O、S、Si、酰胺、磺酰基、硅氧烷、羰基、羰氧基等。
在本说明书中使用时，作为“烃基”的取代基，没有特别限定，可以列举例如：卤原子；可以取代有1个或1个以上的卤原子的、C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-10环烷基、C3-10不饱和环烷基、5～10元的杂环基、5～10元的不饱和杂环基、C6-10芳基、5～10元的杂芳基等。
本发明提供式(1)所示的含全氟(聚)醚基(以下也称为“PFPE”)的硅烷化合物(以下，也称为“本发明的含PFPE的硅烷化合物”)。
(Rf-PFPE)α-X-(SiQkY3-k)β ···(1)
上述式(1)中，Rf表示可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16烷基。
上述可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16烷基中的“C1-16烷基”可以为直链，也可以为支链，优选为直链或支链的C1-6，特别优选为C1-3烷基，更优选为直链的C1-3烷基。
上述Rf优选为取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16烷基，更优选为CF2H-C1-15全氟亚烷基，进一步优选为C1-16全氟烷基。
该C1-16的全氟烷基可以为直链，也可以为支链，优选为直链或支链的C1-6，特别优选为C1-3全氟烷基，更优选为直链的C1-3全氟烷基，具体地为-CF3、-CF2CF3或-CF2CF2CF3。
上述式(1)中，PFPE表示-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-，相当于全氟(聚)醚基。其中，a、b、c和d分别独立地为0或1以上的整数，只要a、b、c和d之和至少为1就没有特别限定。优选a、b、c和d分别独立地为0以上200以下的整数，例如为1以上200以下的整数，更优选分别独立地为0以上100以下的整数，例如为1以上100以下的整数。更优选a、b、c和d之和在10以上，优选在20以上，且在200以下，优选在100以下。另外，标注a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。这些重复单元中，-(OC4F8)-可以为-(OCF2CF2CF2CF2)-、-(OCF(CF3)CF2CF2)-、-(OCF2CF(CF3)CF2)-、-(OCF2CF2CF(CF3))-、-(OC(CF3)2CF2)-、-(OCF2C(CF3)2)-、-(OCF(CF3)CF(CF3))-、-(OCF(C2F5)CF2)-和-(OCF2CF(C2F5))-中的任意种，优选为-(OCF2CF2CF2CF2)-。-(OC3F6)-可以为-(OCF2CF2CF2)-、-(OCF(CF3)CF2)-和-(OCF2CF(CF3))-中的任意种，优选为-(OCF2CF2CF2)-。另外，-(OC2F4)-可以为-(OCF2CF2)-和-(OCF(CF3))-中的任意种，优选为-(OCF2CF2)-。
在一个方式中，PFPE为-(OC3F6)b-(式中，b为1以上200以下的整数、优选10以上100以下的整数)，优选为-(OCF2CF2CF2)b-(式中，b的含义同上)。
在另一个方式中，PFPE为-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)C-(OCF2)d-(式中，a和b分别独立地为0以上或1以上30以下的整数，优选为0以上10以下的整数，c和d分别独立地为1以上200以下的整数、优选为10以上100以下的整数。a、b、c和d之和在10以上、优选在20以上，且在200以下、优选在100以下。标注下标a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的)，优选-(OCF2CF2CF2CF2)a-(OCF2CF2CF2)b-(OCF2CF2)c-(OCF2)d-(式中，a、b、c和d的含义同上)。例如，PFPE可以为-(OCF2CF2)c-(OCF2)d-(式中，c和d的含义同上)。
在又一个方式中，PFPE为-(OC2F4-R11)n”-所示的基团。式中，R11为选自OC2F4、OC3F6和OC4F8中的基团或者为从这些基团中独立选择的2个或3个基团的组合。作为从OC2F4、OC3F6和OC4F8中独立选择的2个或3个基团的组合，没有特别限定，可以列举例如-OC2F4OC3F6-、-OC2F4OC4F8-、-OC3F6OC2F4-、-OC3F6OC3F6-、-OC3F6OC4F8-、-OC4F8OC4F8-、-OC4F8OC3F6-、-OC4F8OC2F4-、-OC2F4OC2F4OC3F6-、-OC2F4OC2F4OC4F8-、-OC2F4OC3F6OC2F4-、-OC2F4OC3F6OC3F6-、-OC2F4OC4F8OC2F4-、-OC3F6OC2F4OC2F4-、-OC3F6OC2F4OC3F6-、-OC3F6OC3F6OC2F4-和-OC4F8OC2F4OC2F4-等。上述n”为2～100的整数，优选为2～50的整数。上述式中，OC2F4、OC3F6和OC4F8可以为直链或支链的任意一种，优选为直链。在该方式中，PFPE优选为-(OC2F4-OC3F6)n”-或-(OC2F4-OC4F8)n”-。
上述式(1)中，X表示3～10价的有机基团。该X基可以认为是式(1)所示的化合物中将主要提供拨水性和表面滑动性等的全氟聚醚部分(Rf-PFPE-部分)与水解而提供与基材的结合能力的硅烷部分(-SiQkY3-k部分)连结的连接基。因此，该X基只要式(1)所示的化合物能够稳定地存在即可，可以为任意的3～10价的有机基团。另外，对应X基的价数，式中的α和β分别独立地为1～9的整数，α和β之和与X的价数相等。例如，X为4价的有机基团时，α和β分别独立地为1～3的整数，α和β之和为4。
在本说明书中使用时，“3～10价的有机基团”指含有碳的3～10价的基团。作为这样的3～10价的有机基团，没有特别限定，可以列举进一步由烃基脱离2～9个氢原子而得到的3～10价的基团。例如，作为3～10价的有机基团，没有特别限定，可以列举进一步由烃基脱离2～6个氢原子而得到的3～7价的有机基团、或进一步由烃基脱离3～4个氢原子而得到的4～5价的有机基团。
在优选的方式中，X为3～8价的有机基团，更优选X为3～7价的有机基团，特别优选X为4价或5价的有机基团。
作为上述X的例子，为具有硅氧烷基的基团即可，没有特别限定，例如可以列举下述式所示的基团：
[式中，各X基中，T中的任意的1个为与式(1)的PFPE结合的以下基团：
-CH2O(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3-、
-CF2O(CH2)3-、
-(CH2)2-、
-(CH2)3-、
-(CH2)4-、
-CONH-(CH2)3-、
-CON(CH3)-(CH2)3-、
-CON(Ph)-(CH2)3-(式中，Ph表示苯基)、或
其他的T的至少1个为与式(1)的Si原子结合的-(CH2)n-(n为2～6的整数)，在存在的情况下，剩余的T分别独立地为甲基或苯基，
R41分别独立地为氢原子、苯基、C1-6的烷氧基或C1-6的烷基，
R42分别独立地表示氢原子、C1-6的烷氧基或C1-6的烷基]。
通过使用这样的具有硅氧烷基的连接基，能够使表面滑动性进一步提高。
上述式(1)中，Y表示氢原子、羟基、能够水解的基团或烃基。羟基没有特别限定，可以为能够水解的基团水解而产生的羟基。
上述式(1)中在标注β且以括号括起来的所有单元中k＝1且所有的Y为烷基的情况除外。换言之，只要式(1)中的至少1个Y为羟基或能够水解的基团即可。
上述“能够水解的基团”在本说明书中使用时，指能够通过水解反应从化合物的主骨架上脱离的基团。作为这样的能够水解的基团，没有特别限定，可以列举-OR7、-OCOR7、-O-N＝C(R7)2、-N(R7)2、-NHR7、卤原子(这些式中，R7在每次出现时，分别独立地表示C1-12烷基，优选为取代或非取代的C1-3烷基，更优选为甲基)等。
优选Y在每次出现时，分别独立地选自羟基、能够水解的基团和烃基。
更优选Y在每次出现时，分别独立地选自羟基和能够水解的基团。
Y中的能够水解的基团在每次出现时，分别独立地选自-OR7(式中，R7表示C1-12的烷基)所示的基团。
Y中的烃基在每次出现时，分别独立地选自C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基和苯基。
上述式(1)中，Q表示-Z-SiR1 pR2 3-p。
上述Z在每次出现时，分别独立地表示2价的有机基团。
上述Z优选不含与式(1)中的分子主链的末端的Si原子形成硅氧烷键的基团。
上述Z优选为C1-6亚烷基、-(CH2)s'-O-(CH2)t'-(式中，s'为1～6的整数，t'为1～6的整数)或-亚苯基-(CH2)u'-(式中，u'为0～6的整数)，更优选为C1-3的亚烷基。这些基团例如可以被选自氟原子、C1-6烷基、C2-6烯基和C2-6炔基中的1个或1个以上的取代基取代。
上述R1在每次出现时，分别独立地表示羟基或能够水解的基团。优选R1为-OR6(式中，R6表示C1-12烷基，优选为取代或非取代的C1-3烷基，更优选为甲基)。
上述R2在每次出现时，分别独立地表示C1-22的烷基或Q'。
上述Q'与Q意义相同。
上述p在各Q和Q'中，分别独立地为选自0～3的整数，p的总和在1以上。在各Q或Q'中，上述p为0时，该Q或Q'中的Si不具有羟基和能够水解的基团。因此，上述p的总和必须至少在1以上。
具有全氟(聚)醚基的与分子主链的末端的Si原子结合的、-Q-Q'0-5链的末端的Q'(不存在Q'时为Q)中，上述p优选为2，更优选为3。p的值越大，能够得到越高的摩擦耐久性。
上述Q中的R2的至少1个为Q'时，Q中经由Z基以直链状连接的Si原子存在2个以上。这样的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量最多为5个。其中，“Q中的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量”与Q中以直链状连接的-Z-Si-的重复数相等。
例如，下面表示Q中经由Z基与Si原子连接的一例。
在上述式中，*是指与主链的Si结合的部位，…是指ZSi以外的规定的基团结合，即，Si原子的3个价键全部为…时，是指ZSi的重复的结束位置。另外，Si的右肩的数字是指从*开始数起经由Z基以直链状连接的Si的出现数。即，为Si2时，ZSi重复结束的链的“Q中的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量”为2个，同样，为Si3、Si4和Si5时，ZSi重复结束的链的“Q中的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量”分别为3、4和5个。其中，从上述式可知，Q中存在多个ZSi链，但它们并不需要都为同样的长度，可以分别为任意的长度。
在本发明的优选方式中，如下所述，“Q中的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量”在所有链中为1个(左式)或2个(右式)。
在一个方式中，Q中的经由Z基以直链状连接的Si原子的数量为1个(即，Q中仅存在1个Si原子)或2个，优选为1个。
上述式(1)中，k为选自1～3的整数，优选在2以上，更优选为3。通过使k为2，比k为1时与基材的结合更牢固，通过使k为3，与基材的结合变得更加牢固，能够得到更高的摩擦耐久性。
在一个方式中，本发明的含PFPE的硅烷化合物是Q中的R2为C1-22烷基的式(1)所示的化合物。
在一个方式中，本发明的含PFPE的硅烷化合物是Q中的R2的至少1个为Q'的式(1)所示的化合物。
上述式(1)所示的含PFPE的硅烷化合物中，PFPE部分的平均分子量没有特别限定，为500～30,000，优选为1,500～30,000，更优选为2,000～10,000。
上述式(1)所示的本发明的含PFPE的硅烷化合物没有特别限定，例如具有1,000～40,000的平均分子量，从摩擦耐久性的观点出发，优选具有2,000～32,000、更优选具有2,000～20,000、进一步优选具有2,500～12,000的平均分子量。其中，本发明中“平均分子量”指数均分子量，“平均分子量”是通过19F-NMR测得的值。
式(1)所示的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物能够通过公知的方法、例如专利文献1中记载的方法制造。
式(1)所示的含PFPE的硅烷化合物通过如下方法制造：
使具有多个Si-H部分结构的前体化合物与式(1-1)：
Rf-PFPE-X’-CH＝CH2···(1-1)
(式中，Rf和PFPE的含义同上，X'表示2价的有机基团。)
所示的化合物、和
CH2＝CH-X”-SiM3
(式中，M分别独立地为卤原子或C1-6的烷氧基，X”为2价的有机基团)反应，在前体化合物中导入PFPE基和SiM3基。通过使所得到的化合物的SiM3部分与末端具有碳-碳双键的式：
CH2＝CH-Z'-J-Hal
(式中，Z'表示价键或2价的连接基，J表示Mg、Cu、Pd或Zn，Hal表示卤原子)所示的格氏试剂反应，在来自上述CH2＝CH-X”-SiM3的Si原子上导入末端具有碳-碳双键的基团。再使该导入的碳-碳双键与HSiM'3(式中，M'为能够水解的基团)通过氢化硅烷化反应，由此来制造。
制造本发明的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物时的反应条件，所属技术领域的技术人员可以适当调整到令人满意的范围。
接着，对本发明的表面处理剂进行说明。
本发明的表面处理剂含有式(1)所示的至少1种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。
本发明的表面处理剂能够对基材赋予拨水性、拨油性、防污性、表面滑动性、摩擦耐久性，没有特别限定，适合作为防污性涂布剂使用。
在一个方式中，本发明的表面处理剂含有至少1种式(1)中标注β且以括号括起来的各单元的至少1个的k在2以上的化合物。
在一个方式中，本发明的表面处理剂含有至少1种式(1)中标注β且以括号括起来的各单元的至少1个的k为3的化合物。
在一个方式中，本发明的表面处理剂含有至少1种Q中经由Z基以直链状连接的Si为1个或2个的式(1)所示的化合物。
在一个方式中，本发明的表面处理剂含有至少1种Rf为C1-16全氟烷基的式(1)所示的化合物。
在另一个方式中，本发明的表面处理剂含有2种以上式(1)所示的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。此时，标注β且以括号括起来的单元中的k能够以平均值表示。
上述k的平均值是指表面处理剂所含的、式(1)所示的各个含PFPE的硅烷化合物的k值的平均值。该平均值例如能够利用Si-NMR测定。另外，也能够利用H-NMR测定。这样的测定只要是所属技术领域的技术人员就能够容易地进行。
上述化合物中的所有k的平均值可以在1以上3以下，例如可以在2以上3以下，优选在2.5以上3.0以下。
在又一个方式中，本发明的表面处理剂含有Q中的R2为C1-22的烷基、k为3的式(1)所示的1种或1种以上的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。
上述表面处理剂除了含有式(1)所示的化合物之外，还可以含有其他成分。作为这样的其他成分，没有特别限定，例如可以列举能够理解为含氟油的(非反应性的)含氟聚醚化合物、优选全氟(聚)醚化合物(以下称为“含氟油”)、能够理解为硅油的(非反应性的)有机硅化合物(以下称为“硅油”)、催化剂等。
作为上述含氟油，没有特别限定，可以列举例如以下的通式(3)所示的化合物(全氟(聚)醚化合物)。
R21-(OC4F8)a'-(OC3F6)b'-(OC2F4)c'-(OCF2)d'-R22···(3)
式中，R21表示可以取代有1个或1个以上氟原子的C1-16的烷基(优选为C1-16的全氟烷基)，R22表示可以取代有1个或1个以上氟原子的C1-16的烷基(优选为C1-16的全氟烷基)、氟原子或氢原子，R21和R22更优选分别独立地为C1-3的全氟烷基。
a'、b'、c'和d'分别表示构成聚合物的主骨架的全氟(聚)醚的4种重复单元数，彼此独立地为0以上300以下的整数，a'、b'、c'和d'之和至少为1，优选为1～300，更优选为20～300。标注下标a'、b'、c'或d'且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。这些重复单元中，-(OC4F8)-可以为-(OCF2CF2CF2CF2)-、-(OCF(CF3)CF2CF2)-、-(OCF2CF(CF3)CF2)-、-(OCF2CF2CF(CF3))-、-(OC(CF3)2CF2)-、-(OCF2C(CF3)2)-、-(OCF(CF3)CF(CF3))-、-(OCF(C2F5)CF2)-和-(OCF2CF(C2F5))-的任意种，优选为-(OCF2CF2CF2CF2)-。-(OC3F6)-可以为-(OCF2CF2CF2)-、-(OCF(CF3)CF2)-和-(OCF2CF(CF3))-的任意种，优选为-(OCF2CF2CF2)-。-(OC2F4)-可以为-(OCF2CF2)-和-(OCF(CF3))-的任意种，优选为-(OCF2CF2)-。
作为上述通式(3)所示的全氟(聚)醚化合物的例子，可以列举以下的通式(3a)和(3b)的任意一种所示的化合物(可以为1种或2种以上的混合物)。
R21-(OCF2CF2CF2)b”-R22···(3a)
R21-(OCF2CF2CF2CF2)a”-(OCF2CF2CF2)b”-(OCF2CF2)c”-(OCF2)d”-R22
···(3b)
这些式子中，R21和R22如上所述；在式(3a)中，b”为1以上100以下的整数；式(3b)中，a”和b”分别独立地为1以上30以下的整数，c”和d”分别独立地为1以上300以下的整数。标注下标a”、b”、c”、d”且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
上述含氟油可以具有1,000～30,000的平均分子量。由此，能够得到高的表面滑动性。
本发明的表面处理剂中，含氟油相对于上述本发明的含PFPE的硅烷化合物的合计100质量份(在为2种以上的情况下为它们的合计，下同)，例如含有0～500质量份、优选0～400质量份、更优选25～400质量份。
通式(3a)所示的化合物和通式(3b)所示的化合物可以分别单独使用，也可以组合使用。相比于通式(3a)所示的化合物，使用通式(3b)所示的化合物可以得到更高的表面滑动性，所以优选。在将它们组合使用的情况下，通式(3a)所示的化合物与通式(3b)所示的化合物的质量比优选为1∶1～1∶30，更优选为1∶1～1∶10。根据这样的质量比，能够得到表面滑动性和摩擦耐久性的平衡优异的表面处理层。
在一个方式中，含氟油含有通式(3b)所示的1种或1种以上的化合物。在该方式中，表面处理剂中的式(1)所示的化合物与式(3b)所示的化合物的质量比优选为4∶1～1∶4。
在一个优选的方式中，本发明的表面处理剂含有PFPE为-(OCF2CF2CF2)b-(b为1～200的整数)的式(1)所示的化合物以及式(3b)所示的化合物。使用这样的表面处理剂，通过湿润被覆法或真空蒸镀法、优选通过真空蒸镀法形成表面处理层，由此能够得到优异的表面滑动性和摩擦耐久性。
在一个更优选的方式中，本发明的表面处理剂含有PFPE为-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-(式中，a和b分别独立地为0以上30以下的整数、优选0以上10以下的整数，c和d分别独立地为1以上200以下的整数，a、b、c和d之和为10以上200以下的整数。标注下标a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的)所示的化合物以及式(3b)所示的化合物。使用这样的表面处理剂，通过湿润被覆法或真空蒸镀法、优选通过真空蒸镀法形成表面处理层，由此能够得到更优异的表面滑动性和摩擦耐久性。
在这些方式中，式(3a)所示的化合物的平均分子量优选为2,000～8,000。
在这些方式中，式(3b)所示的化合物的平均分子量，在通过干燥被覆法、例如真空蒸镀法形成表面处理层的情况下，优选为8,000～30,000，在通过湿润被覆法、例如喷雾处理形成表面处理层的情况下，优选为2,000～10,000、特别优选为3,000～5,000。
在优选的方式中，在通过真空蒸镀法形成表面处理层的情况下，可以使含氟油的平均分子量大于式(1)所示的化合物的平均分子量。通过设为这样的式(1)所示的化合物和含氟油的平均分子量，能够得到更优异的表面滑动性和摩擦耐久性。
另外，从其他观点出发，含氟油可以为通式A'-F(式中，A'为C5-16的全氟烷基)所示的化合物。A'-F所示的化合物与Rf为C1-16的全氟烷基的上述式(1)所示的化合物能够获得高的亲和性，因而优选。
含氟油有助于使表面处理层的表面滑动性提高。
作为上述硅油，例如可以使用硅氧烷键为2,000以下的直链状或环状的硅油。直链状的硅油可以为所谓的普通硅油和改性硅油。作为普通硅油，可以列举二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基氢化硅油。作为改性硅油，可以列举利用烷基、芳烷基、聚醚、高级脂肪酸酯、氟代烷基、氨基、环氧基、羧基、醇等将普通硅油改性而得到的硅油。环状的硅油例如可以列举环状二甲基硅氧烷油等。
本发明的表面处理剂中，这样的硅油相对于上述本发明的含PFPE的硅烷化合物的合计100质量份(2种以上的情况下为它们的合计，下同)，例如含有0～300质量份，优选含有50～200质量份。
硅油有助于使表面处理层的表面滑动性提高。
作为上述催化剂，可以列举酸(例如乙酸、三氟乙酸等)、碱(例如氨、三乙胺、二乙胺等)、过渡金属(例如Ti、Ni、Sn等)等。
催化剂促进本发明的含PFPE的硅烷化合物的水解和脱水缩合，促进表面处理层的形成。
作为其他成分，除了上述成分以外，还可以列举例如四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷等。
本发明的表面处理剂能够浸渗于将多孔物质、例如多孔的陶瓷材料、金属纤维、例如钢丝绒固化成丝棉状的物质中，制成粒料。该粒料例如能够用于真空蒸镀。
接着，对本发明的物品进行说明。
本发明的物品包括基材、和在该基材的表面由本发明的含PFPE的硅烷化合物或表面处理剂(以下，代表这些简称为“本发明的表面处理剂”)形成的层(表面处理层)。该物品例如能够如下操作制造。
首先，准备基材。本发明中能够使用的基材例如可以由玻璃、树脂(天然或合成树脂、例如可以为通常的塑料材料，可以为板状、膜、其他的形态)、金属(可以为铝、铜、铁等金属单质或合金等的复合体)、陶瓷、半导体(硅、锗等)、纤维(织物、无纺布等)、毛皮、皮革、木材、陶瓷器、石材等、建筑部件等任意的适当材料构成。
例如，在想要制造的物品是光学部件的情况下，构成基材的表面的材料可以为光学部件用材料，例如玻璃或透明塑料等。另外，在想要制造的物品是光学部件的情况下，也可以在基材的表面(最外层)形成某种层(或膜)，例如硬涂层或防反射层等。防反射层可以使用单层防反射层和多层防反射层的任意一种。作为能够用于防反射层的无机物的例子，可以列举SiO2、SiO、ZrO2、TiO2、TiO、Ti2O3、Ti2O5、Al2O3、Ta2O5、CeO2、MgO、Y2O3、SnO2、MgF2、WO3等。这些无机物可以单独使用或将它们中的2种以上组合(例如作为混合物)使用。在为多层防反射层的情况下，优选其最外层使用SiO2和/或SiO。在想要制造的物品是触摸面板用的光学玻璃部件的情况下，基材(玻璃)的表面的一部分可以具有透明电极，例如使用了氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌等的薄膜。另外，基材根据其具体的规格等，可以具有绝缘层、粘接层、保护层、装饰框层(I-CON)、雾化膜层、硬涂膜层、偏光膜、相位差膜和液晶显示模块等。
基材的形状没有特别限定。另外，需形成表面处理层的基材的表面区域只要为基材表面的至少一部分即可，可以根据想要制造的物品的用途和具体的规格等适当确定。
作为这样的基材，至少其表面部分可以由原本具有羟基的材料构成。作为这样的材料，可以列举玻璃，另外，可以列举表面形成有自然氧化膜或热氧化膜的金属(特别是贱金属)、陶瓷、半导体等。或者，如树脂等，在即使具有羟基也不充分的情况、或原本不具有羟基的情况下，通过对基材实施某些前处理，能够在基材的表面导入羟基，或使羟基增加。作为这样的前处理的例子，可以列举等离子处理(例如电晕放电)、离子束照射。等离子处理可以在基材表面导入羟基或使其增加，并且也能够将基材表面清洁化(除去异物等)，因而适合利用。另外，作为这样的前处理的另一个例子，可以列举利用LB法(Langmuir-Blodgett法)或化学吸附法等将具有碳-碳不饱和键基团的表面吸附剂在基材表面预先以单分子膜的形态形成，之后，在含有氧或氮等的气氛下使不饱和键断开的方法。
另外，或者作为这样的基材，可以为至少其表面部分由具有其他反应性基团例如具有1个以上Si-H基的有机硅化合物、或含有烷氧基硅烷的材料构成。
接着，在这样的基材的表面形成上述的本发明的表面处理剂的膜，根据需要对该膜进行后处理，由此，由本发明的表面处理剂形成表面处理层。
本发明的表面处理剂的膜形成能够通过将上述的表面处理剂对于基材的表面、以被覆该表面的方式应用来实施。被覆方法没有特别限定。例如能够使用湿润被覆法和干燥被覆法。
作为湿润被覆法的例子，可以列举浸渍涂布、旋涂、流涂、喷涂、辊涂、凹版涂布以及类似的方法。
作为干燥被覆法的例子，可以列举蒸镀(通常为真空蒸镀)、溅射、CVD以及类似的方法。作为蒸镀法(通常为真空蒸镀法)的具体例，可以列举电阻加热、电子束、使用微波等的高频加热、离子束以及类似的方法。作为CVD方法的具体例，可以列举等离子-CVD、光学CVD、热CVD以及类似的方法。
此外，也能够利用常压等离子法进行被覆。
在使用湿润被覆法的情况下，本发明的表面处理剂能够用溶剂稀释后应用于基材表面。从本发明的表面处理剂的稳定性和溶剂的挥发性的观点出发，优选使用如下的溶剂：碳原子数5～12的全氟脂肪族烃(例如全氟己烷、全氟甲基环己烷和全氟-1,3-二甲基环己烷)；聚氟代芳香烃(例如双(三氟甲基)苯)；聚氟代脂肪烃(例如C6F13CH2CH3(例如旭硝子株式会社制的ASAHIKLIN(注册商标)AC-6000)、1,1,2,2,3,3,4-七氟环戊烷(例如日本瑞翁株式会社制的ZEORORA(注册商标)H)；氢氟醚(HFE)(例如全氟丙基甲基醚(C3F7OCH3)(例如住友3M株式会社制的Novec(商标)7000)、全氟丁基甲基醚(C4F9OCH3)(例如住友3M株式会社制的Novec(商标)7100)、全氟丁基乙基醚(C4F9OC2H5)(例如住友3M株式会社制的Novec(商标)7200)、全氟己基甲基醚(C2F5CF(OCH3)C3F7)(例如住友3M株式会社制的Novec(商标)7300)等烷基全氟烷基醚(全氟烷基和烷基可以为直链或支链状)、或者CF3CH2OCF2CHF2(例如旭硝子株式会社制的ASAHIKLIN(注册商标)AE-3000))等。这些溶剂可以单独使用，或者作为2种以上的混合物使用。其中，优选氢氟醚，特别优选全氟丁基甲基醚(C4F9OCH3)和/或全氟丁基乙基醚(C4F9OC2H5)。
在使用干燥被覆法的情况下，本发明的表面处理剂可以直接用于干燥被覆法，或者也可以用上述溶剂稀释后用于干燥被覆法。
膜形成优选以本发明的表面处理剂与用于水解和脱水缩合的催化剂在膜中一起存在的方式实施。简言之，在利用湿润被覆法的情况下，将本发明的表面处理剂用溶剂稀释后、即将应用于基材表面之前，在本发明的表面处理剂的稀释液中添加催化剂即可。在利用干燥被覆法的情况下，可以将添加了催化剂的本发明的表面处理剂直接进行蒸镀(通常为真空蒸镀)处理，或者使用在铁或铜等金属多孔体中浸渗添加了催化剂的本发明的表面处理剂而得到的粒料状物质，进行蒸镀(通常为真空蒸镀)处理。
催化剂能够使用任意的适当的酸或碱。作为酸催化剂，例如能够使用乙酸、甲酸、三氟乙酸等。另外，作为碱催化剂，例如能够使用氨、有机胺类等。
接着，根据需要，对膜进行后处理。该后处理没有特别限定，例如可以依次实施水分供给和干燥加热，更详细而言，可以如下操作来实施。
如上所述操作在基材表面形成本发明的表面处理剂的膜后，对该膜(以下也称为“前体膜”)供给水分。水分的供给方法没有特别限定，例如可以使用通过前体膜(和基材)与周围气氛的温度差造成的结露、或喷出水蒸气(蒸汽)等的方法。
在对前体膜供给水分时，可以认为水与本发明的表面处理剂中的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物的与Si结合的能够水解的基团发生作用，能够使该化合物迅速水解。
水分的供给例如能够以0～250℃、优选60℃以上、更优选100℃以上，优选以180℃以下、更优选150℃以下的气氛实施。通过在这样的温度范围内供给水分，能够使水解进行。此时的压力没有特别限定，简便地可以设为常压。
接着，对该前体膜在该基材的表面以超过60℃的干燥气氛进行加热。干燥加热方法没有特别限定，可以将前体膜与基材一起，配置在超过60℃、优选超过100℃的温度且例如在250℃以下、优选180℃以下的温度，并且在不饱和水蒸气压的气氛下。此时的压力没有特别限定，简便地可以设为常压。
在这样的气氛下时，在本发明的含PFPE的硅烷化合物之间，水解后的与Si结合的基团(在上述式(1)的任意一个所示的化合物中R1全部为羟基时，为该羟基，下同)彼此迅速地脱水缩合。另外，在这样的化合物与基材之间，该化合物的水解后的与Si结合的基团与存在于基材表面的反应性基团之间迅速反应，在存在于基材表面的反应性基团为羟基时发生脱水缩合。其结果，在本发明的含PFPE的硅烷化合物之间成键，并且，在该化合物与基材之间成键。
上述的水分供给和干燥加热可以通过使用过热水蒸气连续地实施。
过热水蒸气是将饱和水蒸气加热到高于沸点的温度所得到的气体，是指在常压下，加热到超过100℃、通常在250℃以下、例如180℃以下的温度且超过沸点的温度而达到不饱和水蒸气压的气体。将形成有前体膜的基材暴露于过热水蒸气时，首先，由于过热水蒸气与温度较低的前体膜之间的温度差，在前体膜表面产生结露，由此对前体膜供给水分。不久，随着过热水蒸气与前体膜之间的温度差减小，前体膜表面的水分在过热水蒸气形成的干燥气氛中气化，前体膜表面的水分量逐渐降低。前体膜表面的水分量降低的过程中，即前体膜处于干燥气氛下期间，基材的表面的前体膜与过热水蒸气接触，因而被加热到该过热水蒸气的温度(常压下超过100℃的温度)。因此，如果使用过热水蒸气，则仅将形成有前体膜的基材暴露于过热水蒸气，就能够连续地实施水分供给和干燥加热。
能够如上操作实施后处理。这样的后处理可以为了进一步提高摩擦耐久性而实施，但需要注意这并不是制造本发明的物品所必须的。例如，也可以在将本发明的表面处理剂应用于基材表面之后，仅直接静置。
如上所述操作，在基材的表面形成来自本发明的表面处理剂的膜的表面处理层，制造本发明的物品。由此得到的表面处理层具有高的表面滑动性和高的摩擦耐久性两者。另外，该表面处理层不仅具有高的摩擦耐久性，而且根据所使用的表面处理剂的组成，还可以具有拨水性、拨油性、防污性(例如防止指纹等污渍附着)、防水性(防止水浸入电子部件等)、表面滑动性(或润滑性、例如指纹等污渍的擦拭性、或对手指优异的触感)等，能够适合作为功能性薄膜利用。
即本发明还涉及最外层具有上述固化物的光学材料。
作为光学材料，除了可以列举后述例示的与显示器等相关的光学材料以外，还优选列举多种多样的光学材料：例如阴极射线管(CRT，例如电脑屏幕)、液晶显示器、等离子显示器、有机EL显示器、无机薄膜EL点阵显示器、背投型显示器、荧光显示管(VFD)、场发射显示器(FED：Field Emission Display)等显示器或这些显示器的保护板、或者对它们的表面实施了防反射膜处理的材料。
具有通过本发明得到的表面处理层的物品没有特别限定，可以为光学部件。光学部件的例子可以列举如下例子：眼镜等的镜片；PDP、LCD等的显示器的前面保护板、防反射板、偏光板、防眩光板；便携电话、便携信息终端等设备的触摸面板片材；蓝光(Blu-ray(注册商标))光盘、DVD光盘、CD-R、MO等的光盘的盘面；光纤；钟表的显示面等。
另外，具有通过本发明得到的表面处理层的物品可以为医疗设备或医疗材料。
表面处理层的厚度没有特别限定。在光学部件的情况下，表面处理层的厚度为1～50nm的范围、1～30nm的范围、优选为1～15nm的范围，从光学性能、表面滑动性、摩擦耐久性和防污性的观点来看优选。
以上，对使用本发明的表面处理剂得到的物品进行了详细说明。此外，本发明的表面处理剂的用途、使用方法和物品的制造方法等不限于上述例示的情况。
实施例
通过以下的实施例对本发明的表面处理剂进行具体说明，但本发明不限于这些实施例。其中，在本实施例中，构成全氟聚醚的4种重复单元(CF2O)、(CF2CF2O)、(CF(CF3)CF2O)、(CF2CF2CF2O)和(CF2CF2CF2CF2O)的存在顺序是任意的。
·合成例1
在安装有回流冷却器、温度计和搅拌器的100mL的4口烧瓶中加入平均组成CF3O(CF2CF2O)20(CF2O)16CF2CH2OH(其中，混合物中还含有微量的包括微量(CF2CF2CF2CF2O)和/或(CF2CF2CF2O)的重复单元的化合物)所示的全氟聚醚改性醇体30g、1,3-双(三氟甲基)苯20g、NaOH 0.8g，以65℃搅拌4小时。接着，加入烯丙基溴2.4g后，以65℃搅拌6小时。然后，冷却到室温，加入全氟己烷20g，利用盐酸进行清洗操作。接着，将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有烯丙基的下述的含全氟聚醚基的烯丙氧基体(A)24g。
·含全氟聚醚基的烯丙氧基体(A)：
CF3O(CF2CF2O)20(CF2O)16CF2CH2OCH2CH＝CH2
·合成例2
在安装有回流冷却器、温度计和搅拌器的50mL的4口烧瓶中加入合成例1中合成的含全氟聚醚基的烯丙氧基体(A)10g、1,3-双(三氟甲基)苯10g、三乙酰氧基甲基硅烷0.03g、2,4,6,8-四甲基环四硅氧烷0.73g，在氮气流下进行搅拌。接着，加入含有1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt配位化合物2％的二甲苯溶液0.075ml，之后，以25℃搅拌3小时后，加入烯丙基三甲氧基硅烷1.63g，搅拌5小时。然后，将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有三甲氧基甲硅烷基的下述式的含全氟聚醚基的环状硅烷化合物(B)10.4g。
·含全氟聚醚基的硅烷化合物(B)：
·合成例3
在安装有回流冷却器、温度计和搅拌器的50mL的4口烧瓶中，加入合成例2中合成的具有三甲氧基甲硅烷基的含全氟聚醚基的环状硅烷化合物(B)7g、1,3-双(三氟甲基)苯7g，在氮气流下进行搅拌。接着，加入含有烯丙基氯化镁2.0mol/L的四氢呋喃溶液13.6ml后，搅拌10小时。然后，进行冷却，加入甲醇3ml后，过滤不溶物。接着，将挥发成分蒸馏除去后，将不挥发成分用全氟己烷稀释，利用甲醇进行清洗操作。接着，将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有烯丙基的下述的含全氟聚醚基的烯丙基体(C)7.9g。
·含全氟聚醚基的烯丙基体(C)：
·合成例4
在安装有回流冷却器、温度计、搅拌器的50mL的4口烧瓶中，加入合成例3中合成的末端具有烯丙基的含全氟聚醚基的烯丙基体(C)7g、1,3-双(三氟甲基)苯7g、三乙酰氧基甲基硅烷0.02g、三氯硅烷2.63g，在氮气流下，以5℃搅拌30分钟。接着，加入含有1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt配位化合物2％的二甲苯溶液0.07ml后，搅拌5小时。之后，将挥发成分蒸馏除去，然后，加入甲醇0.29g和原甲酸三甲酯6.72g的混合溶液，之后，搅拌3小时。然后，冷却到室温，过滤不溶物，将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有三甲氧基甲硅烷基的下述的含全氟聚醚基的硅烷化合物(D)7.74g。
·含全氟聚醚基的硅烷化合物(D)：
·合成例5
在安装有回流冷却器、温度计和搅拌器的50mL的4口烧瓶中，加入合成例1中合成的含全氟聚醚基的烯丙氧基体(A)10g、1,3-双(三氟甲基)苯10g、三乙酰氧基甲基硅烷0.03g、2,4,6,8-四甲基环四硅氧烷0.36g，在氮气流下搅拌。接着，加入含有1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt配位化合物2％的二甲苯溶液0.090ml后，以25℃搅拌3小时后，加入烯丙基三甲氧基硅烷0.99g，搅拌5小时。之后，将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有三甲氧基甲硅烷基的下述式的含全氟聚醚基的硅烷化合物(E)10.5g。
·含全氟聚醚基的硅烷化合物(E)：
·合成例6
在安装有回流冷却器、温度计和搅拌器的50mL的4口烧瓶中，加入合成例5中合成的具有三甲氧基甲硅烷基的含全氟聚醚基的硅烷化合物(E)7g、1,3-双(三氟甲基)苯7g，在氮气流下搅拌。接着，加入含有烯丙基氯化镁2.0mol/L的四氢呋喃溶液13.6ml后，以室温搅拌10小时。之后，进行冷却，加入甲醇3ml后，过滤不溶物。接着，将挥发成分蒸馏除去后，用全氟己烷稀释不挥发成分，利用甲醇进行清洗操作。接着，在减压下将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有烯丙基的下述的含全氟聚醚基的烯丙基体(F)7.3g。
·含全氟聚醚基的烯丙基体(F)：
·合成例7
在安装有回流冷却器、温度计、搅拌器的50mL的4口烧瓶中，加入合成例6中合成的末端具有烯丙基的含全氟聚醚基的烯丙基体(F)7g、1,3-双(三氟甲基)苯7g、三乙酰氧基甲基硅烷0.02g、三氯硅烷2.60g，在氮气流下搅拌。接着，加入含有1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt配位化合物2％的二甲苯溶液0.07ml后，搅拌5小时。之后，将挥发成分蒸馏除去后，加入甲醇0.25g和原甲酸三甲酯6.69g的混合溶液，然后搅拌3小时。之后，冷却到室温，过滤不溶物，在减压下将挥发成分蒸馏除去，从而得到末端具有三甲氧基甲硅烷基的下述的含全氟聚醚基的硅烷化合物(G)7.12g。
·含全氟聚醚基的硅烷化合物(G)：
(实施例1)
将上述合成例4中得到的化合物(D)以20wt％的浓度溶解于氢氟醚(3M公司制、Novec HFE7200)中，制备表面处理剂1。
将上述制备的表面处理剂1真空蒸镀在化学强化玻璃(Corning公司制、“Gorilla”玻璃、厚度0.7mm)上。真空蒸镀的处理条件为压力3.0×10-3Pa，在化学强化玻璃的表面形成7mm的二氧化硅膜，接着，对每1块化学强化玻璃(55mm×100mm)蒸镀表面处理剂2mg(即，含有化合物(D)0.4mg)。之后，将带有蒸镀膜的化学强化玻璃在温度20℃和湿度65％的气氛下静置24小时。
(实施例2)
除了使用上述合成例7中得到的化合物(G)代替化合物(D)以外，与实施例1同样操作，制备表面处理剂，形成表面处理层。
(比较例1)
除了使用上述合成例2中得到的化合物(B)代替化合物(D)以外，与实施例1同样操作，制备表面处理剂，形成表面处理层。
(试验例1)
·表面滑动性评价(动摩擦系数(COF)的测定)
对于上述的实施例1、2和比较例1中形成在基材表面的表面处理层，测定动摩擦系数。具体而言，使用表面性能测定机(Labthink公司制，FPT-1)，使用纸作为摩擦件，根据ASTM D4917，测定动摩擦系数(－)。具体而言，将形成有表面处理层的材料水平配置，使摩擦纸(2cm×2cm)与表面处理层的露出上表面接触，在其上施加200gf的负荷，之后，在施加了负荷的状态下，使摩擦纸以500mm/秒的速度平衡移动，测定动摩擦系数。将结果表示在表1中。
(试验例2)
·摩擦耐久性评价
对于上述的实施例1、2和比较例1中形成在基材表面的表面处理层，通过橡皮摩擦耐久试验，评价摩擦耐久性。具体而言，将形成有表面处理层的试样物品水平配置，使橡皮(KOKUYO株式会社制、KESHI-70、平面尺寸1cm×1.6cm)与表面处理层的表面接触，在其上施加500gf的负荷，之后，在施加了负荷的状态下，使橡皮以20mm/秒的速度往返。往返次数每1000次测定水的静态接触角(度)。在接触角的测定值低于100度的时刻停止评价。最后，将接触角超过100度时的往返次数表示在表1中。
[表1]
动摩擦系数(－) 橡皮耐久(次)
实施例1 0.028 4000
实施例2 0.026 5000
比较例1 0.033 3000
根据表1的结果可以理解，确认了使用本发明的含全氟聚醚基的硅烷化合物的表面处理剂(实施例1和2)不仅显示出优异的表面滑动性(小的动摩擦系数)，而且显示出优异的摩擦耐久性。而使用现有的含全氟聚醚基的硅烷化合物的表面处理剂(比较例1)与上述本发明的表面处理剂相比，表面滑动性、摩擦耐久性都差。可以认为本发明与现有制品相比，由于在基材表面上结合的三甲氧基甲硅烷基多，所以与基材的结合变得牢固，摩擦耐久性提高。
产业上的可利用性
本发明适合用于在各种各样的基材、特别是要求透过性的光学部件的表面形成表面处理层。

Claims (36)

1.一种式(1)所示的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，
(Rf-PFPE)α-X-(SiQkY3-k)β…(1)
式中，
Rf在每次出现时，分别独立地表示可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16的烷基，
PFPE在每次出现时，分别独立地表示-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-，其中，a、b、c和d分别独立地为0以上200以下的整数，且a、b、c和d之和至少为1，标注a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的，
X分别独立地表示3～10价的有机基团，
Y在每次出现时，分别独立地表示氢原子、羟基、能够水解的基团或烃基；其中，不包括式(1)中标注β且以括号括起来的全部单元中k＝1且所有Y为烷基的情况，
Q在每次出现时，分别独立地表示-Z-SiR1 pR2 3-p，
Z在每次出现时，分别独立地表示2价的有机基团；其中，Z不包括与式(1)的末端的Si原子形成硅氧烷键的基团，
R1在每次出现时，分别独立地表示羟基或能够水解的基团，
R2在每次出现时，分别独立地表示C1-22的烷基或Q'，
Q'与Q的意义相同，
p在各Q和Q'中，分别独立地为0～3的整数，且在式(1)中，p的总和在1以上，
Q中，经由Z基以直链状连接的Si最多为5个，
k在每个标注β且以括号括起来的单元中独立地为1～3的整数，
α和β分别独立地为1～9的整数，且α和β之和为X的价数的值。
2.如权利要求1所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，标注β且以括号括起来的各单元中的至少1个的k在2以上。
3.如权利要求1或2所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，标注β且以括号括起来的各单元中的至少1个的k为3。
4.如权利要求1～3中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，在标注β且以括号括起来的所有单元中k为3。
5.如权利要求1～4中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Q中，经由Z基以直链状连接的Si为1个或2个。
6.如权利要求1～5中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Q中，经由Z基以直链状连接的Si为1个。
7.如权利要求1～6中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
式(1)中，Rf为C1-16的全氟烷基。
8.如权利要求1～7中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，PFPE为下述式(a)或(b)，
(a)-(OC3F6)b-；
(b)-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-，
式(a)中，b为1以上200以下的整数；
式(b)中，a和b分别独立地为0以上30以下的整数，c和d分别独立地为1以上200以下的整数，a、b、c和d之和在10以上200以下，标注下标a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
9.如权利要求1～8中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
式(1)中的PFPE中，
-(OC4F8)a-为-(OCF2CF2CF2CF2)a-，
-(OC3F6)b-为-(OCF2CF2CF2)b-，
-(OC2F4)c-为-(OCF2CF2)c-。
10.如权利要求1～9中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，X为3～5价的有机基团。
11.如权利要求1～10中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，X选自：
式中，各X基中，T中的至少1个为与式(1)中的PFPE键合的以下基团：
-CH2O(CH2)2-、
-CH2O(CH2)3-、
-CF2O(CH2)3-、
-(CH2)2-、
-(CH2)3-、
-(CH2)4-、
-CONH-(CH2)3-、
-CON(CH3)-(CH2)3-、
-CON(Ph)-(CH2)3-和
式-CON(Ph)-(CH2)3-中，Ph表示苯基，
其他的T中的至少1个为与式(1)中的Si原子键合的-(CH2)n-，其中，n为2～6的整数，剩余的T分别独立地为甲基或苯基，
R41为氢原子、苯基或碳原子数1～6的烷基，
R42为氢原子或C1-6的烷基。
12.如权利要求1～11中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Y在每次出现时，分别独立地选自羟基和能够水解的基团。
13.如权利要求1～12中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Y中的能够水解的基团在每次出现时，分别独立地选自-OR7所示的基团，式中，R7表示C1-12的烷基。
14.如权利要求1～11和13中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Y中的烃基在每次出现时，分别独立地选自C1-12的烷基、C2-12的烯基、C2-12的炔基和苯基。
15.如权利要求1～14中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
在式(1)中，Q中p为3。
16.如权利要求1～15中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
Rf为C1-16的全氟烷基，
PFPE为下述式(a)或(b)，
(a)-(OC3F6)b-；
(b)-(OC4F8)a-(OC3F6)b-(OC2F4)c-(OCF2)d-
式(a)中，b为1以上200以下的整数，
式(b)中，a和b分别独立地为0以上30以下的整数，c和d分别独立地为1以上200以下的整数，a、b、c和d之和在10以上200以下，标注下标a、b、c或d且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的，
X为4或5价的有机基团，
k为3，
p为3。
17.如权利要求1～16中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
PFPE部分的数均分子量为500～30,000。
18.如权利要求1～17中任一项所述的含全氟(聚)醚基的硅烷化合物，其特征在于：
具有1,000～40,000的数均分子量。
19.一种表面处理剂，其特征在于：
含有权利要求1～18中任一项所述的式(1)所示的至少1种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物。
20.如权利要求19所述的表面处理剂，其特征在于：
还含有选自含氟油、硅油和催化剂中的1种或1种以上的其他成分。
21.如权利要求20所述的表面处理剂，其特征在于：
含氟油为式(3)所示的1种或1种以上的化合物，
R21-(OC4F8)a'-(OC3F6)b'-(OC2F4)c'-(OCF2)d'-R22…(3)
式中，
R21表示可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16的烷基；
R22表示可以取代有1个或1个以上的氟原子的C1-16的烷基、氟原子或氢原子；
a'、b'、c'和d'分别表示构成聚合物的主骨架的全氟(聚)醚的4种重复单元的数量，彼此独立地为0以上300以下的整数，a'、b'、c'和d'之和至少为1，标注下标a'、b'、c'或d'且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
22.如权利要求20或21所述的表面处理剂，其特征在于：
含氟油为式(3a)或(3b)所示的1种或1种以上的化合物，
R21-(OCF2CF2CF2)b”-R22…(3a)
R21-(OCF2CF2CF2CF2)a”-(OCF2CF2CF2)b”-(OCF2CF2)c”-(OCF2)d”-R22
…(3b)
式中，
R21和R22的意义同上；
式(3a)中，b”为1以上100以下的整数；
式(3b)中，a”和b”分别独立地为0以上30以下的整数，c”和d”分别独立地为1以上300以下的整数；其中，a”+b”+c”+d”之和为1以上300以下的整数，
标注下标a”、b”、c”或d”且以括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的。
23.如权利要求22所述的表面处理剂，其特征在于：
至少含有式(3b)所示的1种或1种以上的化合物。
24.如权利要求22或23所述的表面处理剂，其特征在于：
以1：1～1：30的质量比含有式(3a)所示的化合物和式(3b)所示的化合物。
25.如权利要求22～24中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
以1：1～1：10的质量比含有式(3a)所示的化合物和式(3b)所示的化合物。
26.如权利要求22～25中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
权利要求1～18中任一项所述的式(1)所示的至少1种含全氟(聚)醚基的硅烷化合物与式(3b)所示的化合物的质量比为4：1～1：4。
27.如权利要求22～26中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
式(3a)所示的化合物具有2,000～8,000的数均分子量。
28.如权利要求22～27中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
式(3b)所示的化合物具有2,000～30,000的数均分子量。
29.如权利要求22～28中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
式(3b)所示的化合物具有8,000～30,000的数均分子量。
30.如权利要求19～29中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
还含有溶剂。
31.如权利要求19～30中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
所述表面处理剂作为防污性涂布剂使用。
32.如权利要求19～31中任一项所述的表面处理剂，其特征在于：
所述表面处理剂用于真空蒸镀。
33.一种包含权利要求19～32中任一项所述的表面处理剂的粒料。
34.一种物品，其特征在于：
包括基材、和在该基材的表面由权利要求19～32中任一项所述的表面处理剂形成的层。
35.如权利要求34所述的物品，其特征在于：
所述物品为光学部件。
36.如权利要求34或35所述的物品，其特征在于：
所述物品为显示器。
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