CN106995529A - 一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物 - Google Patents

一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物，该化合物具有含C‑N单键端基并引入含硅烷双链，能够提供优异的防污性、拒油性、抗划伤性和耐久性并同时保持原材料透明度，该全氟聚醚基硅烷化合物结构为Rf‑((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N‑((CH2)mCH2CH2SiX3)2)t。

Description

一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物
技术领域
本发明涉及含氟硅烷化合物和表面处理技术，尤其是一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物。
背景技术
含氟硅烷化合物在用于基材的表面处理时，可提供优异的拨水性、拨油性、防污性等。由含氟硅烷化合物的表面处理剂得到的表面处理层，作为所谓功能性薄膜用于例如玻璃、塑料、纤维、建筑材料等多种基材受到各国重视，含氟硅烷化合物正作为包括光通信、光电子、半导体、汽车和计算机工业在内的下一代技术中的核心材料引起全世界的关注。
作为这样的含氟硅烷化合物，已知有分子主链中具有全氟聚醚基、在分子末端或末端部具有与Si原子键合的可水解的基团的含全氟聚醚基硅烷化合物。迄今，已经提出了制备这样表面处理组合物的方法和表面处理技术。
如：世界W02006/107083提出了一种表面处理组合物，所述组合物包含在氟醚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。
又如：中国发明专利CN 101456947B和CN105778080A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。
又如：中国发明专利申请CN 104769009A公开了另一种多官能硅烷基团结构，虽然其产品纯度和耐磨效果有较大改善，但其工艺复杂，步骤较长，不利于大生产。
又如：中国发明专利申请CN 104769009A公开了另一种多官能硅烷基团结构，产品效果有显著，但其仍有潜在安全隐患及能耗较高的缺点(如用格氏试剂)，并且耐久性仍有很大提升空间。
再如：中国发明专利CN 105801835 A开发出了更为有效的方案，提供了另一种新型多官能硅烷基团结构，有简便的工艺方式和优良的产品效果。但其表面组合物需要较高的烘烤温度及烘烤时间，限制了应用的范围和空间。
因此，当前急需解决的问题是：需要开发兼具优异防污性和优异耐久性，又具有温和表面组合物处理方式(如低温烘烤)的防污涂层。
发明内容
本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种新型全氟聚醚基硅烷化合物及其表面组合物，该化合物具有含C-N单键端基并引入含硅烷双链，能够提供优异的防污性、拒油性、抗划伤性和耐久性，并同时保持原材料透明度。
本发明藉由分子设计出发，由生产出既具优异防污性和优异耐久性，又具有温和表面组合物处理方式(如低温烘烤)的防污涂层引导，发现若在全氟聚醚分子末端引入C-N单键，并在氮端引入含硅烷双链，则可以理论上解决当前技术的不足。因为C-N单键(G＝23.99[kJ/mol])比C-O单键(G＝-179.28[kJ/mol])吉布斯自由能高很多，所以C-N旋转能垒较大，形成的表面组合物可以牢牢的趴在所涂物品表面而减少已链接到物品的硅烷端分子内作用力，从而使硅烷端不宜脱落。且C-N单键的稳定性与C-O类似，并且比酰胺碱稳定，进一步，含C-N单键化合物本身有一定的弱碱性，可以自催化，为温和表面组合物处理方式提供可能。
经过反复实验，发现含有以下结构(SC-1)全氟聚醚硅烷化合物所形成的表面组合物具有优良的品质，并且有简单的制备方式。
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-((CH2)mCH2CH2SiX3)2)t
本发明所述的新型全氟聚醚硅烷化合物可以通过酰氟醚经过氨解、还原、取代和氢硅加成制备：反应步骤，如下：
其中，Step1氨解试剂可以通过氨气、氨水、液氨等，优选氨气和液氨。
其中，Step2还原试剂可以通过硼烷或硼烷相应溶液、硼氢化钠、四氢铝锂等，优选四氢铝锂。
其中，Step3取代反应所用的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氧化钠等，优选氢化钠。取代试剂可以选溴丙烯、氯丙烯、溴丁烯等，优选溴丙烯。
其中，Step4氢硅加成所选催化剂Pt-cat为1,3-二乙烯基-l,1,3,3-四乙甲基二硅氧烷络合的Pt金催化剂。
其中，上述反应所选的溶剂是1,3-双(三氟甲基)苯、四氢呋喃、全氟辛烷、二氯甲烷、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙、全氟己烷、醚氢氟醚中的一种。
本发明所述的一种新型全氟聚醚基硅烷化合物具有以下A、B、C三种优选结构：
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH3)3)2 A
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3)2 B
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(N(CH3)2)3)2 C
具体方案如下：
一种新型全氟聚醚基硅烷化合物，结构如下：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-((CH2)mCH2CH2SiX3)2)t SC-1
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；m≥1，为独立整数；X是可水解基团，t＝1或2。
进一步的，所述的一种新型全氟聚醚基硅烷化合物结构如下：
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH3)3)2 A
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3)2 B
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(N(CH3)2)3)2 C
其中，j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；
任选的，所述的可水解基团X是选自-OR、-NHR、-NR2中的至少一种，其中R独立地为C1-C22直链或支化的烷基，并且两个R基团能够形成环状胺。
一种制备所述的新型全氟聚醚硅烷化合物的方法，包括以下步骤：
1)酰氟醚经过氨解制备SC-CON全氟聚醚酰胺；
2)步骤1)所得SC-CON全氟聚醚酰胺经过还原制备SC-N全氟聚醚胺；
3)步骤2)所得SC-N全氟聚醚胺经硅胶柱层析纯化后，进行取代制备SC-2全氟聚醚烯；
4)步骤3)所得SC-2全氟聚醚胺经氢硅加成制备SC-1全氟聚醚基硅烷化合物。
进一步的，所述的步骤1)中的酰氟醚有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2COF)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤1)中的SC-CON全氟聚醚酰胺有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CONH2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤2)中的SC-N全氟聚醚胺有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2NH2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤3)所述的SC-2全氟聚醚烯有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N((CH2)mCHCH2)2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；m≥1，为独立整数；
任选的，所述的步骤4)中，氢硅加成所选硅烷化试剂为SiHX3，式中X为-OR、-NHR、-NR2中的至少一种，其中R独立地为C1-C22直链或支化的烷基，并且两个R基团能够形成环状胺；
任选的，所述的步骤3)中的SC-N全氟聚醚胺硅胶柱层析纯化，所使用的展开剂溶剂为全氟丁基甲基醚、全氟丁基乙基醚、全氟己基甲基醚、全氟辛烷、全氟己烷、或氢氟醚中任意一种。
一种表面组合物，该表面处理组合物包含其总重量的0.1％-20％的SC-1全氟聚醚改性硅烷化合物和80％-99.9％的溶剂。
进一步的，所述的溶剂为全氟丁基甲基醚、全氟丁基乙基醚、全氟己基甲基醚、氢氟醚中任意一种。
一种通过涂布所述的表面组合物获得的薄膜。
一种所述的薄膜的制备方法，是将所述的表面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；
任选的，所述的涂布为湿式涂布、物理气相沉积或化学气相沉积；
任选的，所述烘烤的温度为25-80℃，烘烤的时间为5-30分钟，冷却终点为室温。
一种所述的薄膜的用途，用作光学部件的防污层或显示器件的抗指纹层。
进一步的，所述的光学部件为抗反射膜、光学滤光片、光学镜片、眼镜镜片、分束器、棱镜或反射镜；
任选的，所述的显示器件为手机盖片、计算机屏幕或电视屏幕。
有益效果：本发明提供一种良好品质的含C-N单键氟硅材料，此氟硅材料兼具优异防污性和优异耐久性，又具有温和表面组合物处理方式(如低温烘烤)的防污涂层，同时解决了当前氟硅材料所遇到的瓶颈，填补了市场需求的空白。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。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合成新型全氟聚醚基化合物关键中间体(全氟聚醚基烯)
Step1氨解反应：酰氟醚制备全氟聚醚基酰胺
氮气保护下，在配备有滴液漏斗、回流冷凝器和温度计的5.0L三颈烧瓶中，装入800g1,3-双(三氟甲基)苯和800g四氢呋喃，然后将1600g(0.2mol)由化学式F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-COF表示酰氟醚化合物(平均分子量：4000)氮气保护下加入，并降温至-20℃以下，缓慢通入氨气约1小时(约34g)，并升至室温反应4小时。减压除去低沸点物质，并2×200g甲醇洗涤氟相。油泵真空干燥氟相2小时得1520g(产率96％)全氟聚醚基酰胺即：F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CONH2。
IR分析结果，酰氟醚中-C(＝0)F官能基的1890cm-1吸收峰消失，且出现新的来自-CONH2在3582cm-1和3314cm-1的氨基强宽双峰和羰基1710cm-1单强吸收峰。反应生成物确认为上述化学式的全氟聚醚基酰胺。平均分子量经GPC测定为4000。
Step2还原反应：全氟聚醚基酰胺制备全氟聚醚基胺
氮气保护下，在配备有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝器和温度计的3.0L四颈烧瓶中，装入800g二甘醇二甲醚和上述全氟聚醚基酰胺1500g(0.375mol)，控制温度30℃以下，分批加入43g(1.2mol)的LiAlH4，加毕，升温60℃反应5小时。冷却至10℃以下，缓慢滴加300ml(4mol/L)的氢氧化钠溶液，倒入分液漏斗，分出氟相层，2×200g甲醇洗涤氟相，硅胶柱层析(展开剂全氟辛烷：全氟丁基乙基醚＝1：1)，得1100g(产率73％)全氟聚醚基胺即：F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2NH2。
IR分析结果，全氟聚醚基酰胺-CONH2在3582cm-1和3314cm-1的氨基强宽双峰和羰基1710cm-1单强吸收峰消失。且出现新的来自-CH2NH2在3432cm-1、3332cm-1及2962cm-1的氨基弱宽峰。1H NMR测试证明具备来自-CH2NH2之对等峰，反应生成物确认为上述化学式的全氟聚醚基胺。平均分子量经GPC测定为4000。Step3取代反应：全氟聚醚基胺制备全氟聚醚基烯
在氮气保护下下，在3.0L配备有搅拌器、加液漏斗、回流冷凝器和温度计的四颈烧瓶中加入200g 3-双(三氟甲基)苯和17.6g(0.44mol)氢化钠，搅拌均匀，在30℃以下缓慢加入800g上面步骤全氟聚醚胺的3-双(三氟甲基)苯溶液(200g)。
滴加完毕升至85℃反应6小时，反应液冷却到40℃以下，向其加入200g丙酮和水(1:1)混合液，200g克全氟己烷，搅拌20分钟。分出氟相，2×100g甲醇洗涤氟相。油泵真空干燥氟相2小时得749g(产率94％)全氟聚醚基烯即：F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH＝CH2)2。
IR分析结果，全氟聚醚基胺的-CH2NH2在3432cm-1、3332cm-1及2962cm-1的氨基弱宽峰消失。1H NMR证明反应生成物确认为上述化学式的全氟聚醚基烯。平均分子量经GPC测定为4339。
实施例2新型全氟聚醚基硅烷制备(A)
向1L密闭高压反应釜中，一次性加入200g(0.046mol)F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH＝CH2)2化合物、200g全氟辛烷、三乙酰氧基甲基硅烷、l，3-二乙烯基1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合的Pt金催化剂和16.8g三甲氧基硅烷(0.14mol)，100℃下反应6小时，干燥环境蒸出溶剂，得200g液体，并使用1H核磁共振光谱分析，显示对应CH2＝CHCH2O双键官能基上氢原子之波峰(peak)完全消失，确认F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH2CH2Si(OCH3)3)2(A)生成。
上述合成得到的产品化合物(A)使用Novec HFE 7200氢氟醚(3M公司制)溶解配制成20％固含量之产品销售使用。
实施例3新型全氟聚醚基硅烷制备(B)
同实施例2的方法，使用三乙氧基硅烷取代三甲氧基硅烷，制得200g F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3)2(B)。并使用Novec HFE 7200氢氟醚(3M公司制)溶解配制成20％固含量之产品销售使用。
实施例4新型全氟聚醚基硅烷制备(C)
氮气保护下，向1L三口瓶一次性加入200g(0.046mol)F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH＝CH2)2化合物、200g全氟辛烷、三乙酰氧基甲基硅烷、l，3-二乙烯基1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合的Pt金催化剂，30℃以下，缓慢滴加22.2g三(二甲胺基)硅烷(0.14mol)，升至80℃下反应6小时，干燥环境蒸出溶剂，得202g透明液体，并使用1H核磁共振光谱分析，显示对应CH2＝CHCH2O双键官能基上氢原子之波峰(peak)完全消失，确认F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2N(CH2CH2CH2Si(N(CH3)2)3)2(C)生成。
上述合成得到的产品化合物(C)使用Novec HFE 7200氢氟醚(3M公司制)溶解配制成20％固含量之产品销售使用。
实施例5合成比较例1(D)
氮气保护下，将2.0g(0.05mol)氢氧化钠和60g的1,3-双(三氟甲基)苯装入500mL四颈烧瓶，并装好搅拌器、液漏斗、回流冷凝器和温度计，分3次加入100g(0.025mol)F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2OH(mw：4000)全氟聚醚醇(可由泉州思康新材料有限公司获得)，加毕，升温至约85℃，并在该反应温度下反应6小时完成氟醇钠反应。确保上述氟醇钠生成反应完成后，然后以滴加方式慢慢加入6g(0.048mol)的溴丙烯(需时间至少20分钟)。并保温在85℃下反应15小时。冷却至30℃以下，加入30g甲醇，剧烈搅拌1小时，减压蒸出低沸点溶剂，残余液用3×30g甲醇洗涤，所得下层没有溴丙烯气味为止，然后经过无水硫酸镁除水过滤后，滤液经过减压旋蒸完全除去有机含氟层中之挥发性物质，可获得95g(产率95％)下列结构反应混合产物F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2OCH2CH＝CH2(平均分子量约：4400)，分子结构是以1HNMR谱图确认正确。取80g(0.018mol)上述产品，加入到300mL配备有磁力搅拌棒、水冷回流冷凝器、温度控制和干燥氮气顶部空间吹扫的三颈烧瓶中，加入80g的NovecHFE7200氢氟醚(3M公司制)为反应溶剤以及三乙酰氧基甲基硅烷和1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合的Pt金催化剂，随后加热至75℃，保温缓慢滴加4.2g三甲氧基硅烷(0.034mol)，加入所需时间约25分钟，完成滴加后，在75℃下反应6小时，停止反应，取样同时并使用1H核磁共振，确认具下面结构：F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-CH2OCH2CH2CH2Si(OCH3)3(D)生成。
上述合成得到的产品化合物(D)使用Novec HFE 7200氢氟醚(3M公司制)溶解配制成20％固含量之产品销售使用
实施例6合成比较例2(E)
氮气保护下，将60g的1,3-双(三氟甲基)苯和100g(0.025mol)酰氟醚(F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-COF,mw：4000)装入500mL四颈烧瓶，并装好搅拌器、液漏斗、回流冷凝器和温度计，于低于30℃滴加1g甲醇(0.038mol)，加毕，升温至约50℃反应5小时。确保上述酰氟醚反应完全，然后移去回流冷凝器，并装上蒸馏头，加压回收1,3-双(三氟甲基)和脱除沸点溶剂，移去蒸馏头，并加入100g的Novec HFE7200氢氟醚(3M公司制)为反应溶剤，降温到30℃以下，缓慢滴加4.5g(0.025mol)(3-氨丙基)三甲氧基硅烷，滴加完毕，升温到60℃反应6小时，停止反应，取样使用1H核磁共振，确认具下面结构：F-(CF2CF2O)j(CF2O)k-CF2-COONHCH2CH2CH2Si(OCH3)3(E)生成。
实施例7制备薄膜及其耐磨性评估测试
下列步骤(a)至(c)涉及眼科镜片的防污处理以及由此获得的镜片，作为产品功能质量评估之用。
a.眼科镜片预处理
必要时，得使用低温等离子表面处理机进行玻璃表面处理，如此可增加基材表面之光洁度及粗糙度下，因此可增加使用本发明新型表面组合物表面处理反应之完全度，进而可得到较好的耐磨效果。
b.涂布及低温短时烘烤处理
将实施例2-4所合成的表面组合物涂布于基材表面的方式包括湿式涂布、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等已知方法。湿式涂布法的实施例包括浸涂、旋涂、流涂、喷涂、棍涂、凹板式涂布(gravurecoating)等方法。PVD法的实施例包括真空蒸发镀层、反应性沉积、离子束辅助沉积、溅射、离子镀层等方法。其中最常被采用的是湿式喷涂及真空蒸发镀层两种，本发明产品效果之评估是以上述实施例中所得之20％固含量的产品以NovecHFE7200氢氟醚稀释剂至千分之一的固含量浓度稀释液，然后采用湿式喷涂在基材表面及经50℃烘烤10分钟，再进行下列耐磨性评估测试。
表1耐久性测试结果表
从表1可以看出，本发明产品可以在低温短时烘烤处理就可以取得较好的效果。
c.耐磨性评估测试
对上述实施例样品涂布及短时低温烘烤处理所产生之玻片基材样品的表面，使用接触角测量仪(DSA100，由KRUSSAdvancingSurfaceScience制造)，使用注射针在25℃将体积为4微升的水滴沉积在玻片上。水滴与表面之间的角被定义为“与水的静态接触角”。采用DSA100的“dropshapeanalysis(滴形分析)”技术和设备软件测量角度。测量不确定度为+/-1.3°
(c1)耐久性测试及与水静态初始角结果分析说明
首先，在形成表面处理层尚未有任何接触状态下(即磨擦次数为零)，所测得之角度为初始角。然后作为磨擦耐久性评价，实施钢丝绒磨擦耐久性评价，具体作法为使用#0000钢丝绒(尺寸5mmx2mmx2mm)与表面处理层接触，在其上施以1000gf的负载，然后在此施加负载接触状态下使钢丝绒140mm/秒的速度往复运动，每往复1000次测定水的静态接触角(度)，接触角的值低于100°时终止评价。
表2耐久性测试结果表
从表2可以看出，硅烷端与物品偶联的快慢及难以程度决定了产品耐磨及耐污效果，实施例样品A、B、C皆效果优良。比较例样品D、E是非含C-N结构的全氟聚醚基硅烷，其硅烷端与物品表面水解偶联牢固程度没有含C-N单键全氟聚醚基硅烷产品效果佳，因此其耐污性及长久耐磨性较差。
同样从表2可以看出，初始接触角与氟醚链结构有很大关系，同时单一分子结构内之硅烷基个数越多，其初始接触角也预期将会愈高。样品A、B、C的初始接触角皆大于比较例样品，表明产品的耐磨性较好。
(c2)爽滑度测试评价
使用表面性测定仪(Labthink公司制造FPT-1)，并使用纸做为摩擦用具，依照ASTMD4917测定动摩擦系数(一)。具体而言，水平配置形成表面处理层的基材，使摩擦纸(2cmx2cm)与表面处理层旳露出表面接触，在其上施予200gf的负荷，然后在施加负载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。
表3动摩擦系数测定结果表
从表3可以看出，产品效果之优劣可能主要取决于氟醚链结构之总含氧数量，以及由于硅烷基数多寡之不同，而造成基材表面覆盖之完整性而有所差异。样品A、B、C的动摩擦系数均较低，产品具有较好的滑爽性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种新型全氟聚醚基硅烷化合物，其特征在于：结构如下：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-((CH2)mCH2CH2SiX3)2)t SC-1
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；m≥1，为独立整数；X是可水解基团，t＝1或2。
2.根据权利要求1所述的一种新型全氟聚醚基硅烷化合物，其特征在于：结构如下：
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH3)3)2 A
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(OCH2CH3)3)2 B
F-(C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N-(CH2CH2CH2Si(N(CH3)2)3)2 C
其中，j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；
任选的，所述的可水解基团X是选自-OR、-NHR、-NR2中的至少一种，其中R独立地为C1-C22直链或支化的烷基，并且两个R基团能够形成环状胺。
3.一种制备权利要求1所述的新型全氟聚醚硅烷化合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)酰氟醚经过氨解制备SC-CON全氟聚醚酰胺；
2)步骤1)所得的SC-CON全氟聚醚酰胺经过还原制备SC-N全氟聚醚胺；
3)步骤2)所得的SC-N全氟聚醚胺经硅胶柱层析纯化后，进行取代制备SC-2全氟聚醚烯；
4)步骤3)所得的SC-2全氟聚醚胺经氢硅加成制备SC-1全氟聚醚基硅烷化合物。
4.根据权利要求3所述的制备新型全氟聚醚硅烷化合物的方法，其特征在于：所述的步骤1)中的酰氟醚有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2COF)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤1)中的SC-CON全氟聚醚酰胺有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CONH2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤2)中的SC-N全氟聚醚胺有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2NH2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；t＝1或2；
任选的，所述的步骤3)所述的SC-2全氟聚醚烯有如下通式：
Rf-((C2F4O)j(CF2O)kCF2CH2N((CH2)mCHCH2)2)t
其中，Rf为1价或2价直链的含氟代氧化亚烷基聚残基合物；j，k分别为独立数字，为0以上、200以下的整数，且j，k的和大于等于1，带有j，k并用括弧括起的各重复单元的存在顺序在式中是任意的；m≥1，为独立整数；
任选的，所述的步骤4)中，氢硅加成所选硅烷化试剂为SiHX3，式中X为-OR、-NHR、-NR2中的至少一种，其中R独立地为C1-C22直链或支化的烷基，并且两个R基团能够形成环状胺；
任选的，所述的步骤3)中的SC-N全氟聚醚胺硅胶柱层析纯化，所使用的展开剂溶剂为全氟丁基甲基醚、全氟丁基乙基醚、全氟己基甲基醚、全氟辛烷、全氟己烷、或氢氟醚中任意一种。
5.一种表面组合物，其特征在于：该表面处理组合物包含其总重量的0.1％-20％的SC-1全氟聚醚改性硅烷化合物和80％-99.9％的溶剂。
6.根据权利要求5所述的表面组合物，其特征在于：所述的溶剂为全氟丁基甲基醚、全氟丁基乙基醚、全氟己基甲基醚、氢氟醚中任意一种。
7.一种通过涂布权利要求5或6所述的表面组合物获得的薄膜。
8.一种权利要求7所述的薄膜的制备方法，其特征在于：将权利要求5或6所述的表面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；
任选的，所述的涂布为湿式涂布、物理气相沉积或化学气相沉积；
任选的，所述烘烤的温度为25-80℃，烘烤的时间为5-30分钟，冷却终点为室温。
9.一种权利要求7所述的薄膜的用途，其特征在于：用作光学部件的防污层或显示器件的抗指纹层。
10.根据权利要求9所述的薄膜的用途，其特征在于：所述的光学部件为抗反射膜、光学滤光片、光学镜片、眼镜镜片、分束器、棱镜或反射镜；
任选的，所述的显示器件为手机盖片、计算机屏幕或电视屏幕。
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