CN109312150A - 含有氟聚醚基的聚合物、表面处理剂和物品 - Google Patents
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Abstract
包含由下式(1)或(2):Rf1‑[N(V)β(E)γ]α(1),Rf1‑[Q‑(G)δ‑(E')ε‑B]α(2)(Rf1为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,N为C、Si、N、或可被F取代的3~8价的基团,V为在末端含有羟基或水解性基团的1价的基团,E为含有氧亚烷基的1价的基团,α为1或2,β、γ为1~6,β+γ为2~7。Q为单键或2价的基团,G为含有羟基或水解性基团的2价的基团,E'为含有氧亚烷基的2价的基团,B为H、烷基或卤素基,δ为0~10,ε为1~10。)表示的含有氟聚醚基的聚合物和/或其部分(水解)缩合物的表面处理剂可形成防水防油性、耐橡皮磨损性优异的固化被膜。
Description
技术领域
本发明涉及含有氟聚醚基的聚合物(在分子内具有1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基的化合物),详细地说,涉及形成防水防油性、耐磨损性优异的被膜的含有氟聚醚基的聚合物和包含该聚合物和/或其部分(水解)缩合物的表面处理剂以及用该表面处理剂进行了表面处理的物品。
背景技术
近年来,以移动电话的显示器为首,画面的触摸面板化在加速。但是,触摸面板为画面裸露的状态,手指、脸颊等直接接触的机会多,皮脂等污垢容易粘附成为了问题。因此,为了改善外观、可视性,使显示器的表面难以带有指纹的技术、使污垢容易脱落的技术的需要在逐年地高涨,希望开发能够满足这些要求的材料。特别地,触摸面板显示器的表面由于容易附着指纹污垢,因此希望设置防水防油层。但是,现有的防水防油层的防水防油性高,污垢擦除性优异,但存在着使用中防污性能劣化的问题。
一般地,含有氟聚醚基的化合物由于其表面自由能非常小,因此具有防水防油性、耐化学品性、润滑性、脱模性、防污性等。利用其性质,在工业上作为纸-纤维等的防水防油防污剂、磁记录介质的润滑剂、精密设备的防油剂、脱模剂、化妆料、保护膜等广泛地利用。但是,其性质意味着同时为对于其他基材的非粘着性、非密合性,即使能够在基材表面涂布,使其被膜密合也困难。
另一方面,作为使玻璃、布等的基材表面与有机化合物结合的偶联剂,公知硅烷偶联剂,作为各种基材表面的涂布剂已广泛地利用。硅烷偶联剂在1分子中具有有机官能团和反应性甲硅烷基(一般为烷氧基甲硅烷基等水解性甲硅烷基)。水解性甲硅烷基利用空气中的水分等引起自缩合反应而形成被膜。该被膜通过水解性甲硅烷基与玻璃、金属等的表面化学地-物理地结合,从而成为具有耐久性的牢固的被膜。
因此,公开了如下组合物,其通过使用在含有氟聚醚基的化合物中引入了水解性甲硅烷基的含有氟聚醚基的聚合物,从而容易与基材表面密合并且在基材表面可形成具有防水防油性、耐化学品性、润滑性、脱模性、防污性等的被膜(专利文献1~6:日本特表2008-534696号公报、日本特表2008-537557号公报、日本特开2012-072272号公报、日本特开2012-157856号公报、日本特开2013-136833号公报、日本特开2015-199906号公报)。
用含有在该含有氟聚醚基的化合物中引入了水解性甲硅烷基的含有氟聚醚基的聚合物的组合物表面处理过的透镜、减反射膜等固化被膜虽然滑动性、脱模性优异,对于钢丝绒的磨损耐久性优异,但特别是在对于橡皮的磨损耐久性上,未能充分地发挥性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2008-534696号公报
专利文献2:日本特表2008-537557号公报
专利文献3:日本特开2012-072272号公报
专利文献4:日本特开2012-157856号公报
专利文献5:日本特开2013-136833号公报
专利文献6:日本特开2015-199906号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明鉴于上述实际情况而完成,目的在于提供能够形成防水防油性、耐磨损性优异的固化被膜的含有氟聚醚基的聚合物和包含该聚合物和/或其部分(水解)缩合物的表面处理剂以及用该表面处理剂进行了表面处理的物品。
用于解决课题的手段
本发明人为了解决上述目的认真研究,结果发现:在上述含有氟聚醚基的聚合物中,通过使用后述的通式(1)或(2)所示的具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物、特别是后述的通式(3)所示的具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物,从而包含该聚合物和/或其部分(水解)缩合物的表面处理剂可形成防水防油性、耐橡皮磨损性优异的固化被膜,完成了本发明。
因此,本发明提供下述含有氟聚醚基的聚合物(在分子内具有1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基的化合物)、表面处理剂和物品。
[1]具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物,其由下述通式(1)或(2)表示。
Rf1-[N(V)β(E)γ]α (1)
(式中,Rf1为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,N独立地为碳原子、硅原子、氮原子、或可被氟取代的3~8价的有机基团,V独立地为在末端具有羟基或水解性基团的1价的基团,E独立地为具有氧亚烷基的1价的基团,α为1或2,β为1~6的整数,γ为1~6的整数,β+γ为2~7的整数。)
Rf1-[Q-(G)δ-(E’)ε-B]α (2)
(式中,Rf1、α与上述相同,Q独立地为单键或2价的有机基团,G独立地为具有羟基或水解性基团的2价的基团,E’独立地为具有氧亚烷基的2价的基团,这些G与E’连接成直链状,另外,G与E’可无规地排列。B独立地为氢原子、碳原子数1~4的烷基或卤素基,δ各自独立地为0~10的整数,ε各自独立地为1~10的整数。)
[2][1]所述的含有氟聚醚基的聚合物,其由下述通式(3)表示。
[化1]
(式中,Rf为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,Y独立地为2~6价的烃基,可具有硅原子和/或硅氧烷键,W独立地为单键、硅氧烷键或亚甲硅烷基,L独立地为碳原子数1~4的亚烷基,l为1~20的整数,R独立地为碳原子数1~4的烷基或苯基,X独立地为羟基或水解性基团,n为1~3的整数,m为1~5的整数,α为1或2。)
[3][2]所述的含有氟聚醚基的聚合物,其特征在于,上述式(3)的α为1,Rf为由下述通式(4)表示的基团。
[化2]
(式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可为直链状也可为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可为直链状也可为分支状。)
[4][2]所述的含有氟聚醚基的聚合物,其特征在于,上述式(3)的α为2,Rf为由下述通式(5)表示的基团。
[化3]
(式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可为直链状也可为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可为直链状也可为分支状。)
[5][2]~[4]中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,Y为选自碳原子数3~10的亚烷基、包含碳原子数6~8的亚芳基的亚烷基、亚烷基相互经由硅亚烷基结构或硅亚芳基结构结合而成的2价的基团、和在硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基的键合端结合有碳原子数2~10的亚烷基而成的2~4价的基团中的基团。
[6][2]~[5]中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,W为选自单键、硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基、硅原子数2~10个的直链状的硅亚烷基残基或硅亚芳基残基中的基团。
[7][2]~[6]中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,X各自选自羟基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数2~10的烷氧基烷氧基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数2~10的烯氧基和卤素基。
[8][2]~[7]中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,由式(3)表示的聚合物由下述式表示。
[化4]
[化5]
(式中,p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数。)
[9]表面处理剂,其包含:具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物和/或其部分(水解)缩合物。
[10][9]所述的表面处理剂,其中,具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物中的聚醚基为位于分子链末端的1价的含有氧亚烷基的基团。
[11][9]所述的表面处理剂,其中,具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物为[1]~[8]中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物。
[12]用[9]~[11]中任一项所述的表面处理剂进行了表面处理的物品。
发明的效果
本发明的含有氟聚醚基的聚合物通过在分子内具有聚醚基,从而基材密合性、润湿性提高,由此采用含有该聚合物和/或其部分(水解)缩合物的表面处理剂进行了表面处理的物品的防水防油性和耐橡皮磨损性优异。
具体实施方式
本发明的在分子内具有氟聚醚基(1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)和反应性官能团并且具有聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物由下述通式(1)、(2)中的任一个表示,可以是它们的混合物。
Rf1-[N(V)β(E)γ]α (1)
(式中,Rf1为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,N独立地为碳原子、硅原子、氮原子、或者可被氟取代的3~8价的有机基团,V独立地为在末端具有羟基或水解性基团的1价的基团,E独立地为具有氧亚烷基的1价的基团,α为1或2,β为1~6的整数,γ为1~6的整数,β+γ为2~7的整数。)
Rf1-[Q-(G)δ-(E’)ε-B]α (2)
(式中,Rf1、α与上述相同,Q独立地为单键或2价的有机基团,G独立地为具有羟基或水解性基团的2价的基团,E’独立地为具有氧亚烷基的2价的基团,这些G与E’可连接成直链状,另外G与E’可无规地排列。B独立地为氢原子、碳原子数1~4的烷基或卤素基,δ各自独立地为0~10的整数,ε各自独立地为1~10的整数。)
本发明的含有氟聚醚基的聚合物是1价的氟代氧烷基或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基(即,1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)与烷氧基甲硅烷基等水解性甲硅烷基或含有羟基的甲硅烷基经由连接基结合的结构,其特征在于,通过在分子内进一步具有聚醚基,从而基材密合性、润湿性提高,防水防油性和耐橡皮磨损性优异。
在上述式(1)、(2)中,Rf1为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,α为1的情况下(即,Rf1为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基的情况下)用A-Rf’-表示,α为2的情况下(即,Rf1为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基的情况下)用-Rf’-表示。
其中,Rf’优选为由下述式(6)表示的2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基。
[化6]
(式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d1在每个单元各自独立地为0~3的整数,该单元可以为直链状也可以为分支状。)
上述式(6)中,p、q、r、s各自为0~200的整数,优选地,p为5~100的整数,q为5~100的整数,r为0~100的整数,s为0~100的整数,为p+q+r+s=3~200,优选为10~100,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合。更优选地,p+q为10~105的整数、特别地15~60的整数,为r=s=0。如果p+q+r+s比上述上限值小,则密合性、固化性良好,如果比上述下限值大,则能够充分地发挥氟聚醚基的特征,因此优选。
另外,A为氟原子、氢原子、末端为-CF3基、末端为-CF2H基或末端为-CH2F基的1价的含氟基团,优选为氟原子、-CF3基、-CF2CF3基、-CF2CF2CF3基。
在上述式(1)中,N为碳原子、硅原子、氮原子、或可被氟取代的3~8价的有机基团,作为该3~8价的有机基团,能够用-(J)t-M-(式中,J为2价的有机基团,M为选自具有碳原子、硅原子的3价或4价的基团和3~8价的硅氧烷残基中的基团,t为0或1。)表示,对J与M的组合并无限制。
J为2价的有机基团,是Rf基与M基的连接基。优选为可包含选自酰胺碱、醚键、酯键、二甲基亚甲硅烷基、二乙基亚甲硅烷基、二苯基亚甲硅烷基等二有机亚甲硅烷基、由-Si[-OH][-(CH2)f-Si(CH3)3]-(f为2~4的整数)表示的基团、二有机硅氧烷基中的1种或2种以上的结构的未取代或取代的碳原子数2~12的2价的有机基团,优选为可包含上述结构的未取代或取代的碳原子数2~12的2价的烃基。
其中,作为未取代或取代的碳原子数2~12的2价的烃基,可以是亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基、八亚甲基等亚烷基、亚苯基等亚芳基、或者这些基团的2种以上的组合(亚烷基-亚芳基等),进而可列举出这些基团的氢原子的一部分或全部被氟等卤素原子取代而成的基团等,其中优选未取代或取代的碳原子数2~4的亚烷基、亚苯基。
作为这样的J,例如可列举出下述的基团。
[化7]
[化8]
[化9]
(式中,f为2~4的整数,a、b、c为1~4的整数,e为1~50的整数。)
M为选自具有碳原子、硅原子的3价或4价的基团和3~8价的硅氧烷残基中的基团,具体地,优选为选自由-TC=[T独立地优选为碳原子数1~3的烷基、碳原子数2或3的烯基、羟基或由K3SiO-(K独立地为氢原子,优选为碳原子数1~3的烷基、苯基等芳基或者优选为碳原子数1~3的烷氧基)表示的甲硅烷基醚基]表示的3价的基团、由-TSi=(T与上述相同)表示的3价的基团、由-C≡表示的4价的基团、由-Si≡表示的4价的基团和3~8价的硅氧烷残基中的基团,在包含硅氧烷键的情况下,优选为硅原子数2~13个、优选硅原子数2~5个的链状、分支状或环状有机聚硅氧烷残基。另外,可包含2个硅原子用亚烷基结合的硅亚烷基结构、即Si-(CH2)x-Si(上述式中,x为2~6的整数)。
该有机聚硅氧烷残基可具有碳原子数1~8、更优选1~4的甲基、乙基、丙基、丁基等烷基或苯基。另外,硅亚烷基键中的亚烷基可为碳原子数2~6、优选2~4的亚烷基。
作为这样的M,可列举出下述所示的基团。
[化10]
[化11]
[化12]
在上述式(1)中,V独立地为在末端具有羟基或水解性基团的1价的基团,优选引入了多个羟基或水解性基团的1价的有机基团,作为这样的V,可列举出由下述式(7a)~(7f)表示的基团。
[化13]
[化14]
-X1 (7f)
(式中,R各自独立地为碳原子数1~4的烷基或苯基,X各自独立地为羟基或水解性基团,X1为水解性基团,a’为2或3,y为0~10的整数,z独立地为1~10的整数,D为单键或碳原子数1~20的可被氟取代的2价的有机基团,b’为2~6的整数,e为1~50的整数。)
在上述式(7a)~(7e)中,R为碳原子数1~4的甲基、乙基、丙基、丁基等烷基、或苯基。X为可彼此不同的羟基或水解性基团。作为这样的X,可列举出羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等碳原子数1~10的烷氧基、甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等碳原子数2~10的烷氧基烷氧基、乙酰氧基等碳原子数1~10的酰氧基、异丙烯氧基等碳原子数2~10的烯氧基等。其中优选甲氧基、乙氧基。
另外,在上述式(7f)中,X1为水解性基团,能够例示与X的水解性基团同样的水解性基团。其中优选甲氧基、乙氧基。再有,该X1优选与上述M的(末端)硅原子结合而具有≡Si-X1的结构。
D为单键或碳原子数1~20、优选碳原子数2~8的可被氟取代的2价的有机基团、优选2价烃基,作为2价烃基,可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基、八亚甲基等亚烷基、亚苯基等亚芳基、或者这些基团的2种以上的组合(亚烷基-亚芳基等)等、这些基团的氢原子的一部分或全部被氟原子取代而成的基团等。作为D,优选亚乙基、亚丙基、亚苯基。
y为0~10的整数、优选2~8的整数,z为1~10的整数、优选2~8的整数,b’为2~6的整数、优选2~4的整数,e为1~50的整数、优选1~10的整数。
上述式(1)中,E独立地为具有氧亚烷基的1价的基团,能够由-W’(-(LO)l-R)f’表示,W’为氧原子、或者X’与氧原子的组合的2价或3价的基团,X’为可具有硅原子、硅氧烷键、硅亚烷基键或硅亚芳基键的碳原子数2~20的2价或3价的基团,在硅原子上可具有羟基或水解性基团,其中优选氧原子。L独立地为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等碳原子数1~4的亚烷基,就碳原子数而言,可以为单独的,也可混合。l为1~20的整数,优选为1~10的整数。R为甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数1~4的烷基、或苯基,其中优选甲基。f’为1或2。
作为这样的E,例如可列举出以下的基团。
[化15]
[化16]
上述式(1)中,α为1或2,β为1~6的整数,优选为1或2,γ为1~6的整数,优选为1或2,β+γ为2~7的整数,优选为2或3。
作为由上述式(1)表示的、α为1(即,Rf为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时或α为2(即,Rf为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,例如将三氯硅烷、三烷氧基硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基(卤素原子、烷氧基等)的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂、例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。再有,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,在使用了三氯硅烷等含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的情况下,其后可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为其他水解性基团,例如甲氧基等烷氧基等。
作为在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物,例如可列举出以下的聚合物。
[化17]
(式中,l与上述相同。p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数,r1为0~100的整数。)
其中,作为在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的制造方法,例如,对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的羟基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和聚醚基引入剂,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的羟基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的羟基1当量,使用1~15当量、更优选3~9当量、进一步优选约6当量的聚醚基引入剂,在碱的存在下,根据需要使用提高反应性的添加剂、溶剂,在0~90℃、优选60~80℃、更优选约70℃的温度下使其熟化1~48小时、优选10~40小时、更优选约25小时。
另外,作为在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的制造方法的其他方法,例如,通过对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的羟基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的羟基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的羟基1当量,使用7~30当量、更优选5~20当量、进一步优选约10当量的在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,在脱氢催化剂的存在下,根据需要使用溶剂,在0~60℃、优选15~35℃、更优选约25℃的温度下进行10分钟~24小时、优选30分钟~2小时、更优选约1小时的脱氢反应,从而得到在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的SiH基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物。
接着,对于上述在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的SiH基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物(例如分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等),相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的SiH基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的SiH基1当量,使用1~10当量、更优选2~5当量、进一步优选约3当量的在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,使其在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
进而,作为在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的制造方法的其他方法,例如,使在分子链单末端或分子链两末端具有3个烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,首先,将在分子中具有SiH基和聚氧亚烷基的有机硅化合物混合,例如,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有3个烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的反应性末端基1当量,使得在分子中具有SiH基和聚氧亚烷基的有机硅化合物成为1/3当量,为了使含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位的一部分与含有SiH基的有机硅化合物的SiH基反应,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,例如可列举出以下的有机硅化合物。可列举出三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷、三丁氧基硅烷、三异丙烯氧基硅烷、三乙酰氧基硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷以及以下这样的硅烷或硅氧烷化合物等。
[化18]
对于使在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物与在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物反应时的、在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物的使用量而言,相对于含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位1当量,能够以成为1~4当量、更优选1.5~2.5当量、进一步优选约2当量的方式使用。
再有,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,在使用了三氯硅烷等含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的情况下,其后可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为其他水解性基团例如甲氧基等烷氧基等,作为将该甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为其他水解性基团时能够使用的试剂,例如可列举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等碳原子数1~10的醇等。
就其使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的加成反应生成物100质量份,能够使用10~200质量份,更优选40~100质量份,进一步优选65质量份。
作为溶剂,例如可列举出氟系溶剂。作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选50~150质量份,更优选约100质量份。
作为氢化硅烷化反应催化剂,例如可列举出以下的催化剂。可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物。
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上的聚醚基和烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的质量,以过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量使用。
另外,作为由上述式(1)表示的、α为1(即,Rf为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时或α为2(即,Rf为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法的其他方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,将三氯硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基的含有SiH基的卤化(有机)硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时后,进而,将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为聚醚基和水解性基团例如甲氧基等。
作为在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物,例如可列举出以下的聚合物。
[化19]
CF3O-(CF2O)p1-(C2F4O)q1-CF2-CH2-O-CH2CH=CH2
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的含有SiH基的卤化(有机)硅化合物,例如可列举出三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷等。
就在分子中具有SiH基和水解性末端基的含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的使用量而言,相对于含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位1当量,能够以成为1~4当量、更优选1.5~2.5当量、进一步优选约2当量的方式使用。
作为将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为聚醚基时能够使用的聚醚醇,例如可列举出下述所示的分子链单末端用羟基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷等聚醚醇等。
[化20]
(式中,l与上述相同。)
其中,作为聚醚醇,具体地,可列举出日油株式会社制造的ユニオックスM-200、ユニオックスM-300、ユニオックスM-400等。
就使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的加成反应生成物100质量份,能够使用5~100质量份,更优选20~50质量份,进一步优选35质量份。
作为将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为其他水解性基团时能够使用的试剂,例如可列举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等碳原子数1~10的醇等。
就使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物和含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的加成反应生成物100质量份,能够使用10~200质量份,更优选40~100质量份,进一步优选65质量份。
作为溶剂,例如可列举出氟系溶剂。作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选50~150质量份,更优选约100质量份。
作为氢化硅烷化反应催化剂,例如可列举出以下的催化剂。可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物。
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有1个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的质量,以过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量使用。
进而,作为由上述式(1)表示的、α为1(即,Rf为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时或α为2(即,Rf为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法的其他方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端或分子链两末端具有2个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,首先,将在分子中具有SiH基和聚氧亚烷基的有机硅化合物混合,为了使含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位的一部分与含有聚氧亚烷基和SiH基的有机硅化合物的SiH基反应,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。接着,将三甲氧基硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基(烷氧基等)的有机硅化合物混合,为了使剩余的含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位与有机硅化合物的SiH基反应,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
再有,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,在使用了三氯硅烷等含有SiH基的卤化(有机)硅化合物的情况下,其后可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为其他水解性基团例如甲氧基等烷氧基等。
作为在分子链单末端或分子链两末端具有2个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物,例如可列举出以下的聚合物。
[化21]
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为在分子中具有SiH基和聚氧亚烷基的有机硅化合物,例如可列举出以下的有机硅化合物。
[化22]
(式中,l与上述相同。)
就在分子中具有SiH基和聚氧亚烷基的有机硅化合物的使用量而言,相对于含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位1当量,能够以成为0.1~0.9当量、更优选0.3~0.7当量、进一步优选约0.5当量的方式使用。
作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,例如可列举出以下的有机硅化合物。可列举出三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷、三丁氧基硅烷、三异丙烯氧基硅烷、三乙酰氧基硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷以及以下这样的硅烷或硅氧烷化合物等。
[化23]
就在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物的使用量而言,相对于含有氟聚醚基的聚合物的烯烃部位1当量,能够以成为0.1~0.9当量、更优选0.3~0.7当量、进一步优选约0.5当量的方式使用。
作为溶剂,例如可列举出氟系溶剂。作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有2个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选50~150质量份,更优选约100质量份。
作为氢化硅烷化反应催化剂,例如可列举出以下的催化剂。可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物。
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有2个以上烯烃部位的含有氟聚醚基的聚合物的质量,以过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量使用。
上述式(2)中,Q独立地为单键或2价的有机基团,是Rf基与G基或E基的连接基。作为2价的有机基团,优选为可包含选自酰胺键、醚键、酯键、二甲基亚甲硅烷基等二有机亚甲硅烷基、由-Si[-OH][-(CH2)f-Si(CH3)3]-(f为2~4的整数)表示的基团、二有机硅氧烷基中的1种或2种以上的结构的未取代或取代的碳原子数2~12的2价的有机基团,优选为可包含上述结构的未取代或取代的碳原子数2~12的2价的烃基。
其中,作为未取代或取代的碳原子数2~12的2价的烃基,可以是亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基、八亚甲基等亚烷基、亚苯基等亚芳基、或者这些基团的2种以上的组合(亚烷基-亚芳基等),进而,可列举出将这些基团的氢原子的一部分或全部用氟等卤素原子取代而成的基团等,其中优选未取代或取代的碳原子数2~4的亚烷基、亚苯基。
作为这样的Q的2价的有机基团,例如可列举出下述的基团。
[化24]
[化25]
[化26]
(式中,f为2~4的整数,c为1~4的整数,e为1~50的整数。)
上述式(2)中,G独立地为具有羟基或水解性基团的2价的基团,具体地,可列举出下述的基团。
[化27]
[化28]
(式中,X与上述相同,d’为0~10的整数,优选为1~8的整数,e’为2~10的整数,优选为3~8的整数。)
上述式(2)中,E’独立地为具有氧亚烷基的2价的基团,可具有羟基或水解性基团。具体地,可列举出下述的基团。
[化29]
[化30]
(式中,X、L、l、R、d’、e’与上述相同。)
上述式(2)中,B独立地为氢原子、碳原子数1~4的甲基、乙基、丙基、丁基等烷基、或者氟原子、氯原子、溴原子、碘原子等卤素原子。
另外,在上述式(2)中,δ为0~10的整数,优选为1~4的整数。ε为1~10的整数,优选为1~4的整数。再有,上述G与E’连接成直链状,这些G、E’可各自无规地排列。
作为由上述式(2)表示的、α为1(即,Rf为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时或α为2(即,Rf为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,添加了过氧化二叔丁基等自由基引发剂后,添加乙烯基三氯硅烷、乙烯基三烷氧基硅烷等在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物和在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,进行混合。此时,通过在反应温度60~180℃、优选90~150℃、更优选约120℃的温度下使其熟化1~20小时、优选2~10小时、更优选约6小时,从而以在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物的末端碘原子为起点,进行在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物与在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物的调聚反应。在此,在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物和在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物可同时添加,另外,也可先使任一者反应后再使另一者反应。另外,在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物可具有羟基或水解性基团,在具有羟基或水解性基团的情况下,可不使用在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物而只使用在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物来制造。然后,用金属锌等还原剂将调聚反应化的含有氟聚醚基的聚合物末端的碘还原。再有,作为在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物,在使用了乙烯基三氯硅烷等含有烯烃的卤化有机硅化合物的情况下,然后,可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)变换为作为其他水解性基团的例如甲氧基等烷氧基等。
作为在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物,例如可列举出以下的聚合物。
[化31]
CF3O-(C2F4O)q1-(CF2O)p1-CF2CF2CF2O-CF2CF2-I
CF3O-(C3F6O)r1-CF2CF2-I
(式中,p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数,r1为0~100的整数。)
作为在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物,例如可列举出乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三丙氧基硅烷、乙烯基三异丙氧基硅烷、乙烯基三丁氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三溴硅烷、乙烯基三碘硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、烯丙基三丙氧基硅烷、烯丙基三异丙氧基硅烷、烯丙基三丁氧基硅烷、烯丙基三异丙烯氧基硅烷、烯丙基三乙酰氧基硅烷、烯丙基三氯硅烷、烯丙基三溴硅烷、烯丙基三碘硅烷以及以下这样的硅烷等。
[化32]
就使用在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物时的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物的反应性末端基1当量,能够以成为1~10当量、更优选1.5~3当量、进一步优选约2当量的方式使用。
作为在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,可具有羟基或水解性基团,例如可列举出下述所示的分子链单末端用烯丙氧基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷等分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物、具有末端烯基和末端聚醚基的硅烷化合物等。
[化33]
[化34]
(式中,d’、l与上述相同。)
作为分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,具体地,可列举出日油株式会社制造的ユニオックスMA-200、ユニオックスMA-300、ユニオックスMA-350S、ユニオックスMA-500等。
对于在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~10当量,更优选1.5~3当量,进一步优选约2当量。
作为自由基引发剂,例如可列举出偶氮二异丁腈(AIBN)、1,1’-偶氮二(环己烷甲腈)(ABCN,VAZO(注册商标))、过氧化二叔丁基、氢过氧化叔丁基、过氧化苯甲酰、过氧化甲乙酮等。
就自由基引发剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.1~5当量,更优选0.5~2当量,进一步优选约1当量。
作为溶剂,例如可列举出氟系溶剂。作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物100质量份,能够使用50~300质量份,优选150~250质量份,更优选约200质量份。
作为还原剂,例如可列举出氢化硼钠、氢化锂铝等氢化物、铁、锌、镍、铝、镁等金属等。
就还原剂的使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.5~5当量,更优选1~3当量,进一步优选约1.5当量。
作为在将甲硅烷基上的取代基变换为水解性基团时能够使用的试剂,例如可列举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇等碳原子数1~10的醇等。
就使用量而言,相对于在分子链单末端或分子链两末端具有碘的含有氟聚醚基的聚合物和有机硅化合物和聚醚化合物的反应生成物100质量份,能够使用10~200质量份,更优选40~100质量份。
作为由上述式(1)、(2)表示的具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物的结构,可列举出下述结构。通过改变上述式(1)、(2)的Rf1、N、V、E、Q、G、E’、B的组合,从而得到大量的具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物。应予说明,在下述式中,p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数,r1为0~100的整数,s1为0~100的整数,p1+q1+r1+s1为10~200的整数,括弧内表示各式的优选的p1+q1、p1+q1+r1+s1的值。
[化35]
[化36]
[化37]
[化38]
[化39]
[化40]
[化41]
[化42]
[化43]
[化44]
[化45]
[化46]
[化47]
[化48]
[化49]
[化50]
[化51]
[化52]
[化53]
[化54]
[化55]
[化56]
[化57]
(式中,括弧内所示的各单元可无规地结合。)
作为本发明的含有氟聚醚基的聚合物,更优选为由下述通式(3)表示的聚合物。
[化58]
(式中,Rf为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,Y独立地为2~6价的烃基,可具有硅原子和/或硅氧烷键,W独立地为单键、硅氧烷键或亚甲硅烷基,L独立地为碳原子数1~4的亚烷基,l为1~20的整数,R独立地为碳原子数1~4的烷基或苯基,X独立地为羟基或水解性基团,n为1~3的整数,m为1~5的整数,α为1或2。)
作为上述Rf,在α为1的情况下,优选由下述通式(4)表示的1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基。
[化59]
(式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可以为直链状也可以为分支状。)
作为上述Rf,在α为2的情况下,优选由下述通式(5)表示的2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基。
[化60]
(式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可以为直链状,也可以为分支状。)
在上述式(4)、(5)中,p、q、r、s各自为0~200的整数,优选地,p为5~100的整数,q为5~100的整数,r为0~100的整数,s为0~100的整数,为p+q+r+s=3~200,优选为10~100,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合。更优选地,p+q为10~105,特别是15~60的整数,为r=s=0。如果p+q+r+s比上述上限值小,则密合性、固化性良好,如果比上述下限值大,则能够充分地发挥氟聚醚基(1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的特点,因此优选。
上述式(4)、(5)中,d为1~3的整数,优选为1或2,该单元可以为直链状也可以为分支状。
作为Rf,具体地,能够例示下述的基团。
[化61]
F(CF2O)p’CF2-
F(CF2O)p’(CF2CF2O)q’CF2-
F(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2O)r’CF2-
F(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2CF2O)s’CF2-
F(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2O)r’(CF2CF2CF2CF2O)s’CF2-
F(CF2CF2O)q’CF2-
F(CF2CF2CF2O)r’CF2CF2-
-CF2O(CF2O)p’CF2-
-CF2O(CF2O)p’(CF2CF2O)q’CF2-
-CF2O(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2O)r’CF2-
-CF2O(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2CF2O)s’CF2-
-CF2O(CF2O)p’(CF2CF2O)q’(CF2CF2CF2O)r’(CF2CF2CF2CF2O)s’CF2-
-CF2CF2O(CF2CF2CF2O)r’CF2CF2-
(式中,p’、q’、r’、s’各自为1以上的整数,其上限与上述p、q、r、s的上限相同。u为1~24的整数,v为1~24的整数。各重复单元可无规地结合。)
上述式(3)中,Y为2~6价、优选2~4价、更优选2价的烃基,可具有硅原子和/或硅氧烷键,通过在分子中不含键能低的连接基(醚键等),能够给予耐磨损性优异的涂膜。
作为Y,具体地,可列举出亚丙基、亚丁基、六亚甲基等碳原子数3~10的亚烷基、包含亚苯基等碳原子数6~8的亚芳基的亚烷基(例如碳原子数8~16的亚烷基-亚芳基等)、亚烷基相互经由硅亚烷基结构或硅亚芳基结构结合而成的2价的基团、在硅原子数2~10个、优选2~5个的直链状、分支状或环状的2~6价的有机聚硅氧烷残基的键合端结合有碳原子数2~10的亚烷基的2~6价的基团等,优选为碳原子数3~10的亚烷基、包含亚苯基的亚烷基、亚烷基相互经由硅亚烷基结构或硅亚芳基结构结合而成的2价的基团、在硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基的键合端结合有碳原子数2~10的亚烷基的2~4价的基团,更优选为碳原子数3~6的亚烷基。
其中,作为硅亚烷基结构、硅亚芳基结构,能够例示下述所示的结构。
[化62]
(式中,R1为甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数1~4的烷基、苯基等碳原子数6~10的芳基,R1可相同也可不同。R2为亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)等碳原子数1~4的亚烷基、亚苯基等碳原子数6~10的亚芳基。)
另外,作为硅原子数2~10个、优选2~5个的直链状、分支状或环状的2~6价的有机聚硅氧烷残基,能够例示下述所示的基团。
[化63]
[化64]
(式中,R1与上述相同。g为1~9的整数、优选1~4的整数,h为2~6的整数、优选2~4的整数,j为0~8的整数,优选为0或1,h+j为3~10的整数、优选3~5的整数,k为1~3的整数,优选为2或3。)
作为Y的具体例,例如可列举出下述的基团。
[化65]
-CH2CH2CH2-
-CH2CH2CH2CH2-
-CH2CH2CH2CH2CH2-
-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-
上述式(3)中,W独立地为单键、硅氧烷键或亚甲硅烷基,具体地,为选自单键、硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基、硅原子数2~10个的直链状的硅亚烷基残基或硅亚芳基残基中的基团,优选为单键、硅原子数2~4个的直链状的有机聚硅氧烷残基、硅亚烷基残基或硅亚芳基残基,更优选为单键。
其中,作为硅原子数2~10个、优选2~4个的直链状的有机聚硅氧烷残基、硅原子数2~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基、硅原子数2~10个的硅亚烷基结构和硅亚芳基结构,能够例示与上述的基团同样的基团。
作为W的硅氧烷键和亚甲硅烷基(包含硅亚烷基、硅亚芳基结构)的具体例,例如可列举出下述的基团。
[化66]
上述式(3)中,L为亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基等碳原子数1~4的亚烷基,就碳原子数而言,可以为单独的,也可以混合。从与氟链的相容性的观点出发,l为1~20的整数,优选为1~10的整数。
上述式(3)中,X为可彼此不同的羟基或水解性基团。作为这样的X,可列举出羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基等碳原子数1~10的烷氧基、甲氧基甲氧基、甲氧基乙氧基等碳原子数2~10的烷氧基烷氧基、乙酰氧基等碳原子数1~10的酰氧基、异丙烯氧基等碳原子数2~10的烯氧基、氯基、溴基、碘基等卤素基等。其中,优选甲氧基、乙氧基、异丙烯氧基、氯基。
在上述式(3)中,R为甲基、乙基、丙基、丁基等碳原子数1~4的烷基、或苯基,其中优选甲基。n为1~3的整数,优选为2或3,从反应性、对于基材的密合性的观点出发,更优选3。
m为1~5的整数,如果不到1,则与基材的密合性降低,如果为6以上,则末端烷氧基值过高,对性能产生不良影响,因此优选为1~3的整数,特别优选1。
作为由上述式(3)表示的含有氟聚醚基的聚合物,能够例示由下述式表示的聚合物。再有,在各式中,构成氟代氧烷基或氟代氧亚烷基(1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的各重复单元的重复数(或聚合度)可取满足上述式(4)、(5)的任意的数。
[化67]
[化68]
(式中,p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数。)
作为由上述式(3)表示、α为1时(即,Rf为1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基时)的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,将三甲氧基硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
另外,作为由上述式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法的其他方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,将三氯硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基(卤素原子)的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。再有,使其熟化后,可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)例如变换为甲氧基等。
再有,也能够代替上述在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物而使用不具有水解性末端基的含有SiH基的有机硅化合物,这种情况下,作为有机硅化合物,使用在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物。此时,与上述的方法同样地使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上的SiH基的有机硅化合物反应后,将该反应物的聚合物末端的SiH基与烯丙基三甲氧基硅烷等在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
其中,作为在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物,能够例示由下述通式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物。
[化69]
(式中,Rf、W、L、l、R与上述相同,Z为2价烃基,该烃基可含有硅原子和/或硅氧烷键。)
上述式(8)中,Z为2价烃基,优选为碳原子数1~8、特别是1~4的2价烃基,具体地,可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基、八亚甲基等碳原子数1~8的亚烷基、包含亚苯基等碳原子数6~8的亚芳基的亚烷基(例如碳原子数7~8的亚烷基-亚芳基等)等。作为Z,优选为碳原子数1~4的直链亚烷基。
作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物,优选地能够例示下述所示的聚合物。再有,各式中,构成氟代氧烷基(1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的各重复单元的重复数(或聚合度)可取满足上述Rf中的式(4)的任意的数。
[化70]
[化71]
[化72]
(式中,r1、p1、q1与上述相同。)
作为由上述式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备方法,例如,在碱的存在下,根据需要使用提高反应性的添加剂、溶剂,在0~90℃、优选60~80℃、更优选约70℃的温度下使在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物与聚醚基引入剂熟化1~48小时、优选10~40小时、更优选约25小时。
另外,作为由上述式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备方法的其他方法,例如,通过在脱氢催化剂的存在下,根据需要使用溶剂,在0~60℃、优选15~35℃、更优选约25℃的温度下对在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物进行10分钟~24小时、优选30分钟~2小时、更优选约1小时的脱氢反应,从而得到在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物。
接下来,使上述在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物和在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物(例如分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等)在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下,在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
其中,作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物,具体地可列举出下述所示的聚合物。
[化73]
[化74]
(式中,r1、p1、q1与上述相同。)
作为上述在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的制备方法,例如,将在分子链单末端具有酰氟基(-C(=O)-F)的含有全氟氧烷基的聚合物和作为亲核剂的格利雅试剂、作为溶剂的例如1,3-双(三氟甲基)苯、四氢呋喃混合,在0~80℃、优选50~70℃、更优选约60℃下使其熟化1~6小时、优选3~5小时、更优选约4小时。
其中,就含有全氟氧烷基的聚合物而言,作为在分子链单末端具有的基团,除了上述的酰氟以外,也能够使用酰卤、酸酐、酯、羧酸、酰胺等。
作为在分子链单末端具有这些基团的含有全氟氧烷基的聚合物,具体地,可列举出下述所示的聚合物。
[化75]
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为上述在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的亲核剂,能够使用烯丙基卤化镁、3-丁烯基卤化镁、4-戊烯基卤化镁、5-己烯基卤化镁等。另外,也可使用对应的锂试剂。
就亲核剂的使用量而言,相对于上述含有全氟氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用2~5当量,更优选2.5~3.5当量,进一步优选约3当量。
另外,作为上述在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。进而,作为有机溶剂,能够使用四氢呋喃(THF)、乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲基醚、三甘醇二甲基醚、四甘醇二甲基醚、二噁烷等醚系溶剂。
就溶剂的使用量而言,相对于上述含有全氟氧烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选100~200质量份,更优选约150质量份。
接着,停止反应,通过分液操作将水层和氟溶剂层分离。将得到的氟溶剂层进一步用有机溶剂洗净,通过将溶剂馏除,从而得到上述在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物。
作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的聚醚基引入剂,例如能够使用卤化聚醚等,具体地,可列举出2-溴乙基甲基醚、乙二醇2-溴乙基甲基醚、二甘醇2-溴乙基甲基醚、三甘醇2-溴乙基甲基醚等。
就聚醚基引入剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~15当量,更优选3~9当量,进一步优选约6当量。
作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的碱,例如能够使用胺类、碱金属系碱等,具体地,在胺类中,可列举出三乙胺、二异丙基乙基胺、吡啶、DBU、咪唑等。在碱金属系碱中,可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、烷基锂、叔丁氧基钾、二异丙基氨基锂、双(三甲基甲硅烷基)氨基锂、双(三甲基甲硅烷基)氨基钠、双(三甲基甲硅烷基)氨基钾等。
就碱的使用量而言,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~20当量,更优选10~18当量,进一步优选约15当量。
在由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中,作为提高反应性的添加剂,可使用四丁基卤化铵、碱金属系卤化物等。作为添加剂,具体地,可列举出四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、四丁基铵、四丁基铵硫酸氢盐、碘化钠、碘化钾、碘化铯、冠醚等。这些添加剂通过在反应系中与烯烃引入剂催化地进行卤素交换,从而提高反应性,另外冠醚通过配位于金属,从而提高反应性。
就添加剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.005~0.1当量,更优选0.01~0.05当量,进一步优选约0.02当量。
在由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中,可使用溶剂。溶剂并非必须使用,作为使用的溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯等含氟芳香族烃系溶剂、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。进而,作为有机溶剂,能够使用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈、THF等。
就使用溶剂时的使用量而言,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选30~150质量份,更优选约50质量份。
作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的、使在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物,优选由下述通式(9)~(11)表示的化合物。
[化76]
(式中,R1、R2、g、j与上述相同。i为2~9的整数、优选2~4的整数,i+j为2~9的整数。)
作为这样的在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物,例如可列举出下述所示的有机硅化合物等。
[化77]
在由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中,使在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用7~30当量,更优选5~20当量,进一步优选约10当量。
作为由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中使用的脱氢催化剂,例如能够使用铑、钯、钌等铂族金属系催化剂、硼催化剂等,具体地,可列举出四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂、三(五氟苯基)硼烷等硼催化剂等。
就脱氢催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有羟基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.01~0.0005当量,更优选0.007~0.001当量,进一步优选约0.005当量。
接着,停止反应,通过分液操作将水层和氟溶剂层分离。将得到的氟溶剂层进一步用有机溶剂洗净,通过将溶剂馏除,从而得到在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物。
在由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中,作为使在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物反应时的、在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,例如可列举出下述所示的分子链单末端用烯丙氧基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷等分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等。
[化78]
(式中,l与上述相同。)
作为分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,具体地,可列举出日油株式会社制造的ユニオックスMA-200、ユニオックスMA-300、ユニオックスMA-350S、ユニオックスMA-500等。
就在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物的使用量而言,相对于在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~10当量,更优选2~5当量,进一步优选约3当量。
在由式(8)表示的含有氟代氧烷基的聚合物的制备中,作为使在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物反应时的、氢化硅烷化反应催化剂,可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物。
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有SiH基的含有氟代氧烷基的聚合物的质量,以过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量使用。
在由上述式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基(1价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的聚合物的制备中,作为使用的溶剂,优选氟系溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选50~150质量份,更优选约100质量份。
另外,在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,优选由下述通式(12)~(15)表示的化合物。
[化79]
(式中,R、X、n、R1、R2、g、i、j、i+j与上述相同。R3为碳原子数2~8的2价烃基。)
其中,作为R3的碳原子数2~8、优选2~3的2价烃基,可列举出亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基、八亚甲基等亚烷基、亚苯基等亚芳基、或者这些基团的2种以上的组合(亚烷基-亚芳基等)等,在这些中优选亚乙基、三亚甲基。
作为这样的在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,例如可列举出三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷、三丁氧基硅烷、三异丙烯氧基硅烷、三乙酰氧基硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷以及以下这样的硅烷。
[化80]
在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物反应时的、在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用2~8当量,更优选3~5当量,进一步优选约4当量。
另外,在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,优选由下述通式(9)~(11)表示的化合物。
[化81]
(式中,R1、R2、g、j、i、i+j与上述相同。)
作为这样的在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,例如可列举出下述所示的有机硅化合物等。
[化82]
在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用7~30当量,更优选5~20当量,进一步优选约10当量。
另外,在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物,优选由下述通式(16)表示的化合物。
[化83]
(式中,R、X、n与上述相同。U为单键、或碳原子数1~6的2价烃基。)
上述式(16)中,U为单键、或碳原子数1~6的2价烃基,作为碳原子数1~6的2价烃基,具体地为亚甲基、亚乙基、亚丙基(三亚甲基、甲基亚乙基)、亚丁基(四亚甲基、甲基亚丙基)、六亚甲基等亚烷基、亚苯基等。作为U,优选为单键、亚甲基。
在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物与在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物反应时的、在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物的反应性末端基1当量,能够使用成为2~8当量、更优选3~5当量,进一步优选约4当量的量。
在由式(3)表示、α为1时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为氢化硅烷化反应催化剂,可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物、或者该聚合物与在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物的质量,用过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量来使用。
然后,通过将溶剂和未反应物减压馏除,从而能够得到目标的化合物。
例如,作为在分子链单末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧烷基的聚合物,使用由下述式表示的化合物
[化84]
作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,使用了三甲氧基硅烷的情况下,得到由下述式表示的化合物。
[化85]
作为由上述式(3)表示、α为2时(即,Rf为2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基时)的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,将三甲氧基硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂、例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
另外,作为由上述式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备方法的另一方法,例如可列举出下述这样的方法。
使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物在溶剂、例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,将三氯硅烷等在分子中具有SiH基和水解性末端基(卤素原子)的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂、例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。再有,使其熟化后,可将甲硅烷基上的取代基(卤素原子)例如变换为甲氧基等。
再有,代替上述在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,也能够使用不具有水解性末端基的含有SiH基的有机硅化合物,这种情况下,作为有机硅化合物,使用在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物。此时,与上述的方法同样地,使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应后,将该反应物的聚合物末端的SiH基与烯丙基三甲氧基硅烷等在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物混合,在氢化硅烷化反应催化剂、例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下、在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
其中,作为在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物,能够例示由下述通式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物。
[化86]
(式中,Rf、W、L、l、R、Z与上述相同。)
作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物,优选地,能够例示下述所示的聚合物。再有,各式中,构成氟代氧亚烷基(2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的各重复单元的重复数(或聚合度)可取满足上述Rf中的式(5)的任意的数。
[化87]
[化88]
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为上述式(17)所示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备方法,例如,在碱的存在下,根据需要使用提高反应性的添加剂、溶剂,在0~90℃、优选60~80℃、更优选约70℃的温度下使在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与聚醚基引入剂熟化1~48小时、优选10~40小时、更优选约25小时。
另外,作为由上述式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备方法的其他方法,例如,通过在脱氢催化剂的存在下,根据需要使用溶剂,在0~60℃、优选15~35℃、更优选约25℃的温度下对在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物进行10分钟~24小时、优选30分钟~2小时、更优选约1小时的脱氢反应,从而得到在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物。
接着,使上述在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物和在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物(例如分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等)在溶剂例如1,3-双(三氟甲基)苯等氟系溶剂中溶解,在氢化硅烷化反应催化剂例如氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液存在下,在40~120℃、优选60~100℃、更优选约80℃的温度下使其熟化1~72小时、优选20~36小时、更优选约24小时。
其中,作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物,具体地可列举出下述所示的聚合物。
[化89]
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为上述在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备方法,例如,将在分子链两末端具有酰氟基(-C(=O)-F)的含有全氟氧亚烷基的聚合物和作为亲核剂的格利雅试剂、作为溶剂的例如1,3-双(三氟甲基)苯、四氢呋喃混合,在0~80℃、优选50~70℃、更优选约60℃下使其熟化1~6小时、优选3~5小时、更优选约4小时。
其中,就含有全氟氧亚烷基的聚合物而言,作为在分子链两末端具有的基团,除了上述的酰氟以外,也能够使用酰卤、酸酐、酯、羧酸、酰胺等。
作为在分子链两末端具有这些基团的含有全氟氧亚烷基的聚合物,具体地,可列举出下述所示的聚合物。
[化90]
(式中,p1、q1与上述相同。)
作为上述在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的亲核剂,能够使用烯丙基卤化镁、3-丁烯基卤化镁、4-戊烯基卤化镁、5-己烯基卤化镁等。另外,也可使用对应的锂试剂。
就亲核剂的使用量而言,相对于上述含有全氟氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用2~5当量,更优选2.5~3.5当量,进一步优选约3当量。
另外,作为上述在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。进而,作为有机溶剂,能够使用四氢呋喃(THF)、乙二醇二甲基醚、二甘醇二甲基醚、三甘醇二甲基醚、四甘醇二甲基醚、二噁烷等醚系溶剂。
就溶剂的使用量而言,相对于上述含有全氟氧亚烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选100~200质量份,更优选约150质量份。
接着,停止反应,通过分液操作将水层和氟溶剂层分离。将得到的氟溶剂层进一步用有机溶剂洗净,通过将溶剂馏除,从而得到上述在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物。
作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的聚醚基引入剂,例如能够使用卤化聚醚等,具体地,可列举出2-溴乙基甲基醚、乙二醇2-溴乙基甲基醚、二甘醇2-溴乙基甲基醚、三甘醇2-溴乙基甲基醚等。
就聚醚基引入剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~15当量,更优选3~9当量,进一步优选约6当量。
作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的碱,例如能够使用胺类、碱金属系碱等,具体地,在胺类中,可列举出三乙胺、二异丙基乙基胺、吡啶、DBU、咪唑等。在碱金属系碱中,可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、烷基锂、叔丁氧基钾、二异丙基氨基锂、双(三甲基甲硅烷基)氨基锂、双(三甲基甲硅烷基)氨基钠、双(三甲基甲硅烷基)氨基钾等。
就碱的使用量而言,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~20当量,更优选10~18当量,进一步优选约15当量。
在由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中,作为提高反应性的添加剂,可使用四丁基卤化铵、碱金属系卤化物等。作为添加剂,具体地,可列举出四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化铵、四丁基铵、四丁基铵硫酸氢盐、碘化钠、碘化钾、碘化铯、冠醚等。这些添加剂通过在反应系中与烯烃引入剂催化地进行卤素交换,从而提高反应性,另外冠醚通过配位于金属,从而提高反应性。
就添加剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.005~0.1当量,更优选0.01~0.05当量,进一步优选约0.02当量。
在由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中,可使用溶剂。溶剂未必一定使用,作为使用的溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯等含氟芳香族烃系溶剂、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。进而,作为有机溶剂,能够使用二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈、THF等。
就使用溶剂时的使用量而言,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选30~150质量份,更优选约50质量份。
作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的、使在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物,优选由下述通式(9)~(11)表示的化合物。
[化91]
(式中,R1、R2、g、j、i、i+j与上述相同。)
作为这样的在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物,例如可列举出下述所示的有机硅化合物等。
[化92]
在由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中,使在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用7~30当量,更优选5~20当量,进一步优选约10当量。
作为由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中使用的脱氢催化剂,例如能够使用铑、钯、钌等铂族金属系催化剂、硼催化剂等,具体地,可列举出四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂、三(五氟苯基)硼烷等硼催化剂等。
就脱氢催化剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有羟基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用0.01~0.0005当量,更优选0.007~0.001当量,进一步优选约0.005当量。
接着,停止反应,通过分液操作将水层和氟溶剂层分离。将得到的氟溶剂层进一步用有机溶剂洗净,通过将溶剂馏除,从而得到在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物。
在由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中,作为使在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物反应时的、在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,例如可列举出下述所示的分子链单末端用烯丙氧基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷等分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等。
[化93]
(式中,l与上述相同。)
作为分子链单末端烯氧基封端聚氧化烯化合物等在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物,具体地,可列举出日油株式会社制造的ユニオックスMA-200、ユニオックスMA-300、ユニオックスMA-350S、ユニオックスMA-500等。
就在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物的使用量而言,相对于在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用1~10当量,更优选2~5当量,进一步优选约3当量。
在由式(17)表示的含有氟代氧亚烷基的聚合物的制备中,作为使在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子内具有烯烃部位的聚醚化合物反应时的、氢化硅烷化反应催化剂,可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物。
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有SiH基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的质量,以过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量使用。
在由上述式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基(2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基)的聚合物的制备中,作为使用的溶剂,优选氟系溶剂,作为氟系溶剂,可列举出1,3-双(三氟甲基)苯、三氟甲基苯、甲基九氟丁基醚、甲基九氟异丁基醚、乙基九氟丁基醚、乙基九氟异丁基醚、1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟-3-甲氧基-2-(三氟甲基)戊烷等氢氟醚(HFE)系溶剂(3M公司制造、商品名:Novec系列)、由完全氟化的化合物构成的全氟系溶剂(3M公司制造、商品名:フロリナート系列)等。
就溶剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物100质量份,能够使用10~300质量份,优选50~150质量份,更优选约100质量份。
另外,在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,优选由下述通式(12)~(15)表示的化合物。
[化94]
(式中,R、X、n、R1、R2、R3、g、i、j、i+j与上述相同。)
作为这样的在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,例如可列举出三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三丙氧基硅烷、三异丙氧基硅烷、三丁氧基硅烷、三异丙烯氧基硅烷、三乙酰氧基硅烷、三氯硅烷、三溴硅烷、三碘硅烷以及以下这样的硅烷。
[化95]
在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物反应时的、在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用2~8当量,更优选3~5当量,进一步优选约4当量。
另外,在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,优选由下述通式(9)~(11)表示的化合物。
[化96]
(式中,R1、R2、g、j、i、i+j与上述相同。)
作为这样的在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物,例如可列举出下述所示的有机硅化合物等。
[化97]
在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物与在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物反应时的、在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物的反应性末端基1当量,能够使用7~30当量,更优选5~20当量,进一步优选约10当量。
另外,在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物,优选由下述通式(16)表示的化合物。
[化98]
(式中,R、X、n、U与上述相同。)
在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,使在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物与在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物反应时的、在分子中具有烯烃部位和水解性末端基的有机硅化合物的使用量,相对于在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物和在分子中不具有水解性末端基且具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物的反应性末端基1当量,能够使用成为2~8当量、更优选3~5当量,进一步优选约4当量的量。
在由式(3)表示、α为2时的含有氟聚醚基的聚合物的制备中,作为氢化硅烷化反应催化剂,可列举出铂黑、氯铂酸、氯铂酸的醇改性物、氯铂酸与烯烃、醛、乙烯基硅氧烷、炔属醇类等的络合物等、四(三苯基膦)钯、氯三(三苯基膦)铑等铂族金属系催化剂。优选为乙烯基硅氧烷配位化合物等铂系化合物
就氢化硅烷化反应催化剂的使用量而言,相对于在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物、或者该聚合物与在分子中不具有水解性末端基、具有2个以上SiH基的有机硅化合物的反应物的质量,用过渡金属换算(质量)计,以成为0.1~100ppm、更优选1~50ppm的量来使用。
然后,通过将溶剂和未反应物减压馏除,从而能够得到目标的化合物。
例如,作为在分子链两末端具有2个烯烃部位和聚醚基的含有氟代氧亚烷基的聚合物,使用由下述式表示的化合物
[化99]
,作为在分子中具有SiH基和水解性末端基的有机硅化合物,使用了三甲氧基硅烷的情况下,得到由下述式表示的化合物。
[化100]
本发明还提供含有具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物、优选该聚合物中的聚醚基为位于分子链末端的1价的含有氧亚烷基的聚合物残基的聚合物、特别是上述含有氟聚醚基的聚合物的表面处理剂。该表面处理剂可包含使该含有氟聚醚基的聚合物的羟基、或者预先采用公知的方法使该含有氟聚醚基的聚合物的末端水解性基团部分地水解而成的羟基缩合而得到的部分(水解)缩合物。
在表面处理剂中,根据需要可添加水解缩合催化剂,例如有机锡化合物(二丁基二甲氧基锡、二月桂酸二丁基锡等)、有机钛化合物(钛酸四正丁酯等)、有机酸(醋酸、甲磺酸、氟改性羧酸等)、无机酸(盐酸、硫酸等)。这些中,特别优选醋酸、钛酸四正丁酯、二月桂酸二丁基锡、氟改性羧酸等。
水解缩合催化剂的添加量为催化剂量,通常,相对于含有氟聚醚基的聚合物和/或其部分(水解)缩合物100质量份,为0.01~5质量份,特别是0.1~1质量份。
该表面处理剂可含有适当的溶剂。作为这样的溶剂,能够例示氟改性脂肪族烃系溶剂(全氟庚烷、全氟辛烷等)、氟改性芳香族烃系溶剂(1,3-双(三氟甲基)苯等)、氟改性醚系溶剂(甲基全氟丁基醚、乙基全氟丁基醚、全氟(2-丁基四氢呋喃)等)、氟改性烷基胺系溶剂(全氟三丁胺、全氟三戊胺等)、烃系溶剂(石油精、甲苯、二甲苯等)、酮系溶剂(丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮等)。这些中,从溶解性、润湿性等方面出发,优选氟改性的溶剂,特别优选1,3-双(三氟甲基)苯、全氟(2-丁基四氢呋喃)、全氟三丁胺、乙基全氟丁基醚。
就上述溶剂而言,可将其2种以上混合,优选使含有氟聚醚基的聚合物及其部分(水解)缩合物均匀地溶解。再有,在溶剂中溶解的含有氟聚醚基的聚合物及其部分(水解)缩合物的最佳浓度因处理方法而异,只要是容易称量的量即可,在直接涂布的情况下,相对于溶剂和含有氟聚醚基的聚合物(及其部分(水解)缩合物)的合计100质量份,优选为0.01~10质量份,特别优选为0.05~5质量份,在进行蒸镀处理的情况下,相对于溶剂和含有氟聚醚基的聚合物(及其部分(水解)缩合物)的合计100质量份,优选为1~100质量份,特别优选为3~30质量份。
本发明的表面处理剂能够采用毛刷涂布、浸渍、喷涂、蒸镀处理等公知的方法在基材上施与。就蒸镀处理时的加热方法而言,电阻加热方式、电子束加热方式均可,并无特别限定。另外,固化温度因固化方法而异,例如直接涂布(毛刷涂布、浸渍、喷涂等)的情况下,优选在25~200℃、特别是25~80℃下进行30分钟~36小时、特别是1~24小时。另外,采用蒸镀处理施与的情况下,优选20~200℃的范围。另外,可在加湿下使其固化。固化被膜的膜厚根据基材的种类适当地选择,通常为0.1~100nm,特别是1~20nm。另外,例如对于喷涂而言,如果预先在添加了水分的氟系溶剂中稀释、水解,即生成了Si-OH后进行喷涂,则涂布后的固化快。
对用本发明的表面处理剂所处理的基材并无特别限制,可以是纸、布、金属及其氧化物、玻璃、塑料、陶瓷、石英等各种材质的基材。本发明的表面处理剂能够对上述基材赋予防水防油性。特别地,能够适合作为进行了SiO2处理的玻璃、膜的表面处理剂使用。
作为用本发明的表面处理剂所处理的物品,可列举出汽车导航、移动电话、智能电话、数码相机、数码摄像机、PDA、便携式音频播放器、车辆音频、游戏设备、眼镜片、照相机镜头、滤镜、太阳眼镜、胃镜等医疗用器械、复印机、PC、液晶显示器、有机EL显示器、等离子体显示器、触摸面板显示器、保护膜、减反射膜等光学物品。本发明的表面处理剂能够防止指纹和皮脂附着于上述物品,进而能够赋予防划伤性,因此特别是可用作触摸面板显示器、减反射膜等的防水防油层。
另外,本发明的表面处理剂也可用作浴槽、洗面台这样的卫生制品的防污涂料、汽车、电车、航空器等的窗玻璃或强化玻璃、前照灯罩等的防污涂料、外壁用建材的防水防油涂料、厨房用建材的防油污用涂料、电话亭的防污和防贴纸防乱写涂料、美术品等的赋予防指纹附着性的涂料、CD、DVD等的防指纹附着涂料、模具用的脱模剂或涂料添加剂、树脂改性剂、无机填充剂的流动性改性剂或分散性改性剂、带、膜等的润滑性提高剂。
实施例
以下示出实施例和比较例,对本发明更详细地说明,但本发明并不由下述实施例限定。
[实施例1]
在反应容器中将由下述式(A)
[化101]
表示的化合物25g(6.6×10-3mol)、二甘醇2-溴乙基甲基醚3g(1.3×10-2mol)、四丁基碘化铵0.05g(1.3×10-4mol)混合。接着,添加了氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热了6小时。接着,再次添加了二甘醇2-溴乙基甲基醚3g(1.3×10-2mol)、氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热14小时。进而添加了二甘醇2-溴乙基甲基醚3g(1.3×10-2mol)、氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热4小时。加热结束后,冷却到室温,滴入盐酸水溶液。通过分液操作将作为下层的氟化合物层回收后,用丙酮洗净。将洗净后的下层即氟化合物层再次回收,在减压下将残存溶剂馏除,从而得到了由下述式(B)
[化102]
表示的含有氟聚醚基的聚合物22g。
1H-NMR
δ2.3-2.5(C-CH2 CH=CH2)4H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.3-3.7(-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3)12H
δ4.9-5.0(-CH2CH=CH2 )4H
δ5.7-5.8(-CH2CH=CH2)2H
在反应容器中,将上述得到的由下述式(B)
[化103]
表示的化合物20g(5.3×10-3mol)、1,3-双(三氟甲基)苯10g、三甲氧基硅烷2.6g(2.1×10-2mol)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液2.0×10-2g(以Pt单质计,含有6.0×10-8mol)混合,在80℃下熟化24小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物20g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(C)表示的结构。
[化104]
1H-NMR
δ0.4-0.6(-CH2CH2CH2 -Si)4H
δ1.4-1.8(-CH2 CH2 CH2-Si)8H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.3-3.7(-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、-Si(OCH3 )3)30H
[实施例2]
在反应容器中,将由下述式(A)
[化105]
表示的化合物25g(6.6×10-3mol)、三甘醇2-溴乙基甲基醚3.5g(1.3×10-2mol)、四丁基碘化铵0.05g(1.3×10-4mol)混合。接着,添加了氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热6小时。接着,再次添加了三甘醇2-溴乙基甲基醚3.5g(1.3×10-2mol)、氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热14小时。进而添加了三甘醇2-溴乙基甲基醚3.5g(1.3×10-2mol)、氢氧化钾1.8g(3.3×10-2mol)后,在60℃下加热4小时。加热结束后,冷却到室温,滴入盐酸水溶液。通过分液操作,将作为下层的氟化合物层回收后,用丙酮洗净。将洗净后的下层即氟化合物层再次回收,在减压下将残存溶剂馏除,从而得到了由下述式(D)
[化106]
表示的含有氟聚醚基的聚合物21g。
1H-NMR
δ2.2-2.4(C-CH2 CH=CH2)4H
δ3.0-3.1(-O-(CH2CH2O)4-O-CH3 )3H
δ3.2-3.6(-O-(CH2 CH2 O)4-O-CH3)16H
δ4.8-5.0(-CH2CH=CH2 )4H
δ5.6-5.8(-CH2CH=CH2)2H
在反应容器中,将上述得到的由下述式(D)
[化107]
表示的化合物20g(5.3×10-3mol)、1,3-双(三氟甲基)苯10g、三甲氧基硅烷2.6g(2.1×10-2mol)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液2.0×10-2g(以Pt单质计,含有6.0×10-8mol)混合,在80℃下熟化24小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物19g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(E)表示的结构。
[化108]
1H-NMR
δ0.3-0.6(-CH2CH2CH2 -Si)4H
δ1.4-1.8(-CH2 CH2 CH2-Si)8H
δ3.0-3.1(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.2-3.6(-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、-Si(OCH3 )3)34H
[实施例3]
在反应容器中,将1,3-双(三氟甲基)苯50g、三(五氟苯基)硼烷0.014g(2.6×10- 5mol)、由下述式(A)
[化109]
表示的化合物50g(1.3×10-2mol)混合,慢慢地滴入由下述式(F)
[化110]
表示的硅氧烷28g(1.3×10-1mol)后,在25℃下加热了1小时。然后,滴入水,通过分液操作将作为下层的氟化合物层回收后,用丙酮洗净。将洗净后的下层即氟化合物层再次回收,在减压下将残存溶剂馏除,从而得到了由下述式(G)
[化111]
表示的含有氟聚醚基的聚合物48g。
1H-NMR
δ0-0.2(-Si-(CH3 )2-)18H
δ2.4-2.6(-CH2 CH=CH2)4H
δ4.7-4.8(-Si-H)1H
δ5.0-5.1(-CH2CH=CH2 )4H
δ5.8-5.9(-CH2CH=CH2)2H
在反应容器中,将上述得到的由下述式(G)
[化112]
表示的化合物24g(5.4×10-3mol)、1,3-双(三氟甲基)苯24g、ユニオックスMA-2003.2g(1.4×10-2mol、由下述式表示的分子链单末端用烯丙氧基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷、日油株式会社制造)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液2.4×10- 2g(以Pt单质计,含有7.2×10-8mol)混合,在80℃下熟化24小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物23g。
[化113]
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(H)表示的结构。
[化114]
1H-NMR
δ0-0.3(-Si-(CH3 )2-)18H
δ0.5-0.7(-CH2 CH2CH2-O-)2H
δ1.5-1.7(-CH2CH2 CH2-O-)2H
δ2.5-2.7(-CH2 CH=CH2)4H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)4-O-CH3 )3H
δ3.3-3.6(-CH2CH2CH2 -O-、-O-(CH2 CH2 O)4-O-CH3)18H
δ5.0-5.1(-CH2CH=CH2 )4H
δ5.8-6.0(-CH2CH=CH2)2H
在反应容器中,将上述得到的由下述式(H)
[化115]
表示的化合物20g(4.5×10-3mol)、1,3-双(三氟甲基)苯10g、三甲氧基硅烷2.2g(1.8×10-2mol)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液2.0×10-2g(以Pt单质计,含有6.0×10-8mol)混合,在80℃下熟化24小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物20g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(I)表示的结构。
[化116]
1H-NMR
δ0-0.3(-Si-(CH3 )2-)18H
δ0.5-0.7(-Si-CH2 CH2CH2-O-、-CH2CH2CH2 -Si)6H
δ1.5-1.9(-Si-CH2CH2 CH2-O-、-CH2 CH2 CH2-Si)10H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)4-O-CH3 )3H
δ3.3-3.7(-Si-CH2CH2CH2 -O-、-O-(CH2 CH2 O)4-O-CH3、-Si(OCH3 )3)36H
[实施例4]
在反应容器中,将由下述式(J)
[化117]
表示的化合物25g(1.3×10-2mol)、二甘醇2-溴乙基甲基醚6g(2.6×10-2mol)、四丁基碘化铵0.09g(2.6×10-4mol)混合。接着,添加了氢氧化钾3.6g(6.5×10-2mol)后,在60℃下加热6小时。接着,再次添加了二甘醇2-溴乙基甲基醚6g(2.6×10-2mol)、氢氧化钾3.6g(6.5×10-2mol)后,在60℃下加热14小时。进而添加了二甘醇2-溴乙基甲基醚6g(2.6×10- 2mol)、氢氧化钾3.6g(6.5×10-2mol)后,在60℃下加热4小时。加热结束后,冷却到室温,滴入盐酸水溶液。通过分液操作,将作为下层的氟化合物层回收后,用丙酮洗净。将洗净后的下层即氟化合物层再次回收,在减压下将残存溶剂馏除,从而得到了由下述式(K)
[化118]
表示的含有氟聚醚基的聚合物25g。
1H-NMR
δ2.2-2.4(C-CH2 CH=CH2)8H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)4-O-CH3 )6H
δ3.2-3.6(-O-(CH2 CH2 O)4-O-CH3)32H
δ4.7-4.9(-CH2CH=CH2 )8H
δ5.6-5.8(-CH2CH=CH2)4H
在反应容器中,将上述得到的由下述式(K)
[化119]
表示的化合物20g(1.0×10-2mol)、1,3-双(三氟甲基)苯20g、三甲氧基硅烷4.9g(4.0×10-2mol)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液4.0×10-2g(以Pt单质计,含有1.2×10-7mol)混合,在80℃下熟化24小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物19g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(L)表示的结构。
[化120]
1H-NMR
δ0.4-0.6(-CH2CH2CH2 -Si)8H
δ1.4-1.9(-CH2 CH2 CH2-Si)16H
δ3.0-3.1(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )6H
δ3.2-3.6(-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、-Si(OCH3 )3)68H
[实施例5]
在反应容器中,将由下述式(M)
[化121]
表示的化合物25g(1.3×10-2mol)、1,3-双(三氟甲基)苯25g、ユニオックスMA-2005.9g(2.6×10-2mol、由下述式
[化122]
表示的分子链单末端用烯丙氧基封端、另一末端用甲氧基封端的聚环氧乙烷、日油株式会社制造)、由下述式
[化123]
表示的乙烯基硅烷6.1g(2.6×10-2mol)混合,添加了过氧化二叔丁基1.9g(1.3×10-2mol)后,在110℃下加热6小时。加热结束后,冷却到室温。然后,加入锌粉末1.3g(2.0×10-2mol)和甲醇25g,边剧烈地搅拌边在60℃下使其反应12小时。用过滤器将反应液过滤,将固体成分除去,将溶剂和未反应物减压馏除后,用甲醇12.5g清洗3次,从而得到了生成物24g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(N)表示的结构。
[化124]
1H-NMR
δ0-0.3(-Si-(CH3 )2-)6H
δ0.4-0.6(-CH-CH2CH2 -Si、-Si-CH2 CH2 -Si)6H
δ1.5-2.0(-CF-CH2 -CH-CH2 CH2 -Si)6H
δ3.0-3.1(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.2-3.6(-CF-CH2-CH-CH2CH2-Si、-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、-Si(OCH3 )3)22H
[实施例6]
在反应容器中,将由下述式(A)
[化125]
表示的化合物50g(1.3×10-2mol)、1,3-双(三氟甲基)苯25g和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液4.0×10-2g(以Pt单质计,含有1.2×10-7mol)混合,加热到80℃。接着,慢慢地滴入由下述式
[化126]
表示的含有聚醚基的硅氧烷3.0g(6.5×10-3mol)后,在80℃下加热6小时。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物47g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(O)表示的结构。
[化127]
1H-NMR
δ0-0.2(-Si-(CH3 )2-)18H
δ0.4-0.6(-C-CH2CH2CH2 -Si、O-Si-CH2 CH2CH2-O)4H
δ1.4-1.9(-C-CH2 CH2 CH2-Si、O-Si-CH2CH2 CH2-O)6H
δ2.2-2.4(-C-CH2 CH=CH2)2H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.2-3.6(O-Si-CH2CH2CH2 -O、-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、)14H
δ4.9-5.0(-CH2CH=CH2 )2H
δ5.6-5.8(-CH2CH=CH2)1H
在反应容器中将上述得到的由下述式(O)
[化128]
表示的化合物25g(6.5×10-3mol)、1,3-双(三氟甲基)苯25g、三甲氧基硅烷1.2g(9.8×10-3mol)和氯铂酸/乙烯基硅氧烷络合物的甲苯溶液4.0×10-2g(以Pt单质计,含有1.2×10-7mol)混合,加热到80℃。然后,将溶剂和未反应物减压馏除,得到了液体的生成物23g。
采用1H-NMR确认了得到的化合物为由下述式(P)表示的结构。
[化129]
1H-NMR
δ0-0.2(-Si-(CH3 )2-)18H
δ0.4-0.6(-C-CH2CH2CH2 -Si、O-Si-CH2 CH2CH2-O、-C-CH2CH2CH2 -Si)6H
δ1.4-1.9(-C-CH2 CH2 CH2-Si、O-Si-CH2CH2 CH2-O)10H
δ3.1-3.2(-O-(CH2CH2O)3-O-CH3 )3H
δ3.2-3.6(O-Si-CH2CH2CH2 -O、-O-(CH2 CH2 O)3-O-CH3、-Si(OCH3 )3)23H
作为比较例,使用了以下的聚合物。
[比较例1]
[化130]
[比较例2]
[化131]
[比较例3]
[化132]
表面处理剂的制备和固化被膜的形成
使实施例1~6中得到的含有氟聚醚基的聚合物和比较例1~3的聚合物溶解于Novec 7200(3M公司制造、乙基全氟丁基醚)中以使浓度成为20质量%,制备了表面处理剂。在最表面用10nm的SiO2处理过的玻璃(康宁公司制造Gorilla)真空蒸镀(处理条件为压力:2.0×10-2Pa、加热温度:700℃)各表面处理剂4μl,在25℃、湿度50%的气氛下使其固化12小时,形成了膜厚8nm的固化被膜。
防水防油性的评价
[初期防水防油性的评价]
对于上述制作的形成了固化被膜的玻璃,使用接触角计Drop Master(协和界面科学株式会社制造),测定了固化被膜的对于水的接触角(防水性)(液滴:2μl、温度:25℃、湿度:40%)。将结果(初期水接触角)示于表1中。
在初期,实施例、比较例都显示出良好的防水性。
[耐磨损性的评价]
对于上述制作的形成了固化被膜的玻璃,使用摩擦试验仪(新东科学株式会社制造),与上述同样地测定在下述条件下摩擦了3000次后的固化被膜的对于水的接触角(防水性),作为耐磨损性的评价。试验环境条件为25℃、湿度40%。将结果(磨损后水接触角)示于表1中。
耐橡皮磨损性
橡皮:Minoan公司制造
接触面积:6mmφ
移动距离(单程):30mm
移动速度:3600mm/分
负荷:1kg/6mmφ
实施例1~6的聚合物通过在分子内存在聚醚基,从而基材密合性、润湿性提高,因此使用了实施例1~6的聚合物的表面处理剂的固化被膜与比较例1~3的聚合物相比,在橡皮磨损次数3000次后也保持接触角100°以上,发挥了优异的耐磨损性。
[表1]
Claims (12)
1.具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物,其由下述通式(1)或(2)表示:
RF1-[N(V)β(E)γ]α (1)
式中,Rf1为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,N独立地为碳原子、硅原子、氮原子、或者可被氟取代的3~8价的有机基团,V独立地为在末端具有羟基或水解性基团的1价的基团,E独立地为具有氧亚烷基的1价的基团,α为1或2,β为1~6的整数,γ为1~6的整数,β+γ为2~7的整数,
Rf1-[Q-(G)δ-(E’)ε-B]α (2)
式中,Rf1、α与上述相同,Q独立地为单键或2价的有机基团,G独立地为具有羟基或水解性基团的2价的基团,E’独立地为具有氧亚烷基的2价的基团,这些G和E’连接成直链状,另外G和E’可无规地排列,B独立地为氢原子、碳原子数1~4的烷基或卤素基,δ各自独立地为0~10的整数,ε各自独立地为1~10的整数。
2.根据权利要求1所述的含有氟聚醚基的聚合物,其由下述通式(3)表示:
[化1]
式中,Rf为1价或2价的含有氟代氧亚烷基的聚合物残基,Y独立地为2~6价的烃基,可具有硅原子和/或硅氧烷键,W独立地为单键、硅氧烷键或亚甲硅烷基,L独立地为碳原子数1~4的亚烷基,l为1~20的整数,R独立地为碳原子数1~4的烷基或苯基,X独立地为羟基或水解性基团,n为1~3的整数,m为1~5的整数,α为1或2。
3.根据权利要求2所述的含有氟聚醚基的聚合物,其特征在于,上述式(3)的α为1,Rf为由下述通式(4)表示的基团:
[化2]
式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可以为直链状,也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可以为直链状,也可以为分支状。
4.根据权利要求2所述的含有氟聚醚基的聚合物,其特征在于,上述式(3)的α为2,Rf为由下述通式(5)表示的基团:
[化3]
式中,p、q、r、s各自为0~200的整数,为p+q+r+s=3~200,各重复单元可以为直链状也可以为分支状,各重复单元之间可无规地结合,d为1~3的整数,该单元可以为直链状也可以为分支状。
5.根据权利要求2~4中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,Y为选自碳原子数3~10的亚烷基、包含碳原子数6~8的亚芳基的亚烷基、亚烷基相互经由硅亚烷基结构或硅亚芳基结构结合而成的2价的基团、和在硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基的键合端结合有碳原子数2~10的亚烷基而成的2~4价的基团中的基团。
6.根据权利要求2~5中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,W为选自单键、硅原子数2~10个的直链状或硅原子数3~10个的分支状或环状的2~4价的有机聚硅氧烷残基、硅原子数2~10个的直链状的硅亚烷基残基或硅亚芳基残基中的基团。
7.根据权利要求2~6中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,在上述式(3)中,X各自选自羟基、碳原子数1~10的烷氧基、碳原子数2~10的烷氧基烷氧基、碳原子数1~10的酰氧基、碳原子数2~10的烯氧基和卤素基。
8.根据权利要求2~7中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物,其中,由式(3)表示的聚合物由下述式表示:
[化4]
[化5]
式中,p1为5~100的整数,q1为5~100的整数,p1+q1为10~105的整数。
9.表面处理剂,其包含:具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物和/或其部分(水解)缩合物。
10.根据权利要求9所述的表面处理剂,其中,具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物中的聚醚基是位于分子链末端的1价的含有氧亚烷基的基团。
11.根据权利要求9所述的表面处理剂,其中,具有水解性基团和聚醚基的含有氟聚醚基的聚合物为根据权利要求1~8中任一项所述的含有氟聚醚基的聚合物。
12.用根据权利要求9~11中任一项所述的表面处理剂进行了表面处理的物品。
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