CN111051321A - 含氟化合物、组合物及物品 - Google Patents
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Abstract
提供:可以形成耐候性及耐蚀性优异的表面层的含氟化合物、组合物及物品。R1‑(OX)m‑Y‑Z(R2)q(R3)r‑q所示的含氟化合物。R1为全氟烷基。X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基。m为0~6的整数。Y为单键或规定的连接基团。其中,Y为包含‑OCF2‑的亚烷基时,亚烷基中的‑OCF2‑的数量为1个。R4为氢原子或烷基。Z为碳原子、硅原子或氮原子。R2为氢原子、羟基或烷基。R3为‑L1‑Si(R)nL3‑n,R为1价烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数,L1为任选具有‑O‑的亚烷基。r为2或3,q为0~2的整数。
Description
技术领域
本发明涉及含氟化合物、组合物及物品。
背景技术
含氟化合物由于表现拒水拒油性等,因此适宜用于表面处理剂。通过表面处理剂赋予基材的表面拒水拒油性时,变得易于擦拭基材的表面的污迹,污迹的去除性改善。因此,对于污迹的附着等容易成为问题的汽车等运输设备而言,使用了含氟化合物的表面层被广泛采用。
专利文献1中公开了将如下的组合物应用于运输设备的技术,所述组合物包含:具有在全氟亚烷基链中存在醚键(-O-)的聚(氧全氟亚烷基)链的含氟醚化合物、和具有氟烷基并且不具有醚键(-O-)的含氟化合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2011/016458号
发明内容
发明要解决的问题
运输设备的领域中,要求使用含氟化合物而形成的表面层的耐候性及耐蚀性优异。
本发明人发现:使用专利文献1记载的含氟化合物之中具有氟烷基并且不具有醚键(-O-)的含氟化合物形成表面层后,结果耐候性及耐蚀性不充分。
鉴于上述课题,本发明的目的在于提供:可以形成耐候性及耐蚀性优异的表面层的含氟化合物、组合物及物品。
用于解决问题的方案
本发明提供具有下述[1]~[11]的构成的含氟化合物、组合物及物品。
[1]一种含氟化合物,其特征在于,由式1表示。
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(R3)r-q 式1
其中,式中,
R1为全氟烷基。
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基。
m为0~6的整数。
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基。前述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子。其中,前述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,前述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个。
R4为氢原子或烷基。
Z为碳原子、硅原子或氮原子。
R2为氢原子、羟基或烷基。
R3为-L1-Si(R)nL3-n,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数,L1为任选具有-O-的亚烷基。
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
[2]根据[1]所述的含氟化合物,其中,前述R1为碳数1~6的全氟烷基。
[3]根据[1]或[2]所述的含氟化合物,其中,前述X为具有1个氢原子或不具有氢原子的、碳数2或3的氟亚烷基。
[4]根据[1]~[3]中任一项所述的含氟化合物,其中,前述m为0或1。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的含氟化合物,其中,前述Z为碳原子或硅原子,前述q为0或1。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的含氟化合物,其用于形成构成运输设备的基材的表面层。
[7]一种组合物,其特征在于,包含前述[1]~[6]中任一项所述的含氟化合物和液态介质。
[8]一种物品,其特征在于,具有基材和在前述基材上形成表面层,所述表面层由[1]~[6]中任一项所述的含氟化合物或[7]所述的组合物形成。
[9]一种表面处理剂,其包含前述[1]~[6]中任一项所述的含氟化合物。
[10]一种含氟化合物,其特征在于,由式2表示。
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q 式2
其中,式中,
R1为全氟烷基。
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基。
m为0~6的整数。
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基,前述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子,其中,前述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,前述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个。
R4为氢原子或烷基。
Z为碳原子、硅原子或氮原子。
R2为氢原子、羟基或烷基。
L2为任选具有-O-的亚烷基、单键或-O-。
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
[11]式1所示的含氟化合物的制造方法,其特征在于,使式2所示的含氟化合物与HSi(R)nL3-n进行氢化硅烷化反应。
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(R3)r-q 式1
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q 式2
其中,式中,
R1为全氟烷基。
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基。
m为0~6的整数。
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基,前述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子,其中,前述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,前述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个。
R4为氢原子或烷基。
Z为碳原子、硅原子或氮原子。
R2为氢原子、羟基或烷基。
R3为-L1-Si(R)nL3-n,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数,L1为任选具有-O-的亚烷基。
L2为任选具有-O-的亚烷基、单键或-O-。
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
发明的效果
通过本发明可以提供:可以形成耐候性及耐蚀性优异的表面层的含氟化合物、组合物及物品。
具体实施方式
本说明书中,将式1所示的化合物记作化合物1。其他式所示的化合物也同样记载。
本说明书中,“亚烷基可以具有A基团”这种情况是指:亚烷基可以在亚烷基中的碳-碳原子间具有A基团,也可以如亚烷基-A基团-那样在末端具有A基团。
本发明中用语的含义如下所述。
“表面层”是指在基材上形成的层。需要说明的是,表面层可以在基材的正上方形成,也可以借助在基材的表面形成的其他层来在基材上形成。
使用化合物1形成的表面层的耐候性优异。作为其理由,推测为:是因为键容易通过光、热等的作用而被切断的(OX)所示的氧氟亚烷基链的重复单元数(m)为较少的0~6。
另外,使用化合物1形成的表面层的耐蚀性也优异。作为其理由,推测为是因为:通过具有多个-Si(R)nL3-n所示的基团,由此化合物1与应用其的基材或中间层的反应点增加,从而可以形成致密的表面层。
这样,化合物1由于耐候性及耐蚀性优异,因此适用于在多样的环境下使用的设备、特别是运输设备(例如汽车、电车、船舶、航空器)的表面层的形成。即,包含化合物1的表面处理剂可以得到耐候性优异的表面层,故优选。
〔含氟化合物〕
化合物1由式1表示。
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(R3)r-q 式1
R1为全氟烷基。
对于全氟烷基中的碳数,从表面层的耐候性及耐蚀性更优异的方面来看,优选为1~20,更优选为1~10,特别优选为1~6。
全氟烷基为直链状、支链状及环状均可,优选直链状。
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基。
亚烷基的碳数为2以上,从表面层的耐候性及耐蚀性更优异的方面来看,优选为2~6,特别优选为2或3。
亚烷基从本发明的效果更优异的方面来看,优选直链状。
亚烷基具有1个以上氟原子,从表面层的耐蚀性更优异的方面来看,优选为2~10个,特别优选为2~4个。亚烷基具有的氢原子为0个(全氟亚烷基)或1个。
亚烷基也可以是亚烷基中的全部氢原子均被氟原子取代的基团(全氟亚烷基)。
作为(OX)的具体例,可举出OCHFCF2、OCF2CF2、OCF(CF3)CF2。
m为0~6的整数,从表面层的耐候性更优异的方面来看,优选为0~3,更优选为0或1。
m为0时,(OX)m为单键。
需要说明的是,m为2以上时,多个OX任选相同或不同。即,(OX)m可以由不同的2种以上的(OX)构成。2种以上的(OX)的键合顺序没有限定,可以无规、交替、嵌段地配置。
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基。
亚烷基具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-时,优选在碳-碳原子间及(OX)m侧的末端的至少一者具有这些基团。
亚烷基也可以具有多个选自由-O-、-C(O)N(R4)-及-C(O)-组成的组的基团。亚烷基具有多个选自由-O-、-C(O)N(R4)-及-C(O)-组成的组的基团时,优选在碳-碳原子间及(OX)m侧的末端这两者均具有这些基团。
任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基的碳数优选为1~10,特别优选为1~6。
任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基可以具有氟原子。即,亚烷基中的氢原子可以被氟原子取代。
R4为氢原子或烷基(优选碳数1~10)。
此处,Y为包含-OCF2-的亚烷基时,上述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个。例如,-OCF2-所示的亚烷基、-OCF2CH2OCH2CH2CH2-所示的亚烷基及-OCF2C(O)NHCH2-所示的亚烷基的-OCF2-的数量均为1个,满足Y的定义。与此相对,-OCF2OCF2-所示的亚烷基及-OCF2OCF2OCF2-所示的亚烷基等-OCF2-的数量为2个以上的亚烷基不满足Y的定义。
作为任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基的具体例,可举出-CH2CH2-、-C(O)NHCH2-、-C(O)N(CH3)CH2-、-OCF2C(O)NHCH2-、-OCH2-、-OCF2-、-CH2OCH2CH2CH2-、-OCF2CH2OCH2CH2CH2-、-CH2CH2OCH2CH2CH2-。
Z为碳原子、氮原子或硅原子。
Z为碳原子或硅原子时,r为3;q为0~2的整数,优选为0或1,特别优选为0。Z为氮原子时,r为2;q为0~1的整数,优选为0。
R2为氢原子、羟基或烷基。
烷基的碳数优选为1~5,更优选为1~3,特别优选为1。
q为2时,2个R2任选相同或不同。从原料的获取容易性、化合物1的制造容易性的方面来看,优选彼此相同。
R3为-L1-Si(R)nL3-n。
L1为可以具有-O-的亚烷基。
亚烷基具有-O-时,在优选碳-碳原子间或Z侧的末端具有-O-。
L1的碳数优选为2~10,更优选为2~6,特别优选为2~4。
1分子中有多个R3时,多个R3任选相同或不同。从原料的获取容易性、化合物1的制造容易性的方面来看,优选彼此相同。
R为1价烃基,优选1价饱和烃基。R的碳数优选为1~6,更优选为1~3,特别优选为1或2。
L为水解性基团或羟基。作为L,优选水解性基团。
L的水解性基团为通过水解反应形成羟基的基团。即,L为水解性基团时,Si-L所示的水解性甲硅烷基通过水解反应形成Si-OH所示的硅烷基。硅烷醇基进而在硅烷醇基间反应而形成Si-O-Si键。另外,硅烷醇基与基材的表面的羟基(基材-OH)发生脱水缩合反应,从而可以形成化学键(基材-O-Si)。
作为水解性基团的具体例,可举出烷氧基、卤素原子、酰基、异氰酸酯基(-NCO)。作为烷氧基,优选碳数1~4的烷氧基。作为卤素原子,优选氯原子。
作为水解性基团,从化合物1的制造更容易的方面来看,优选碳数1~4的烷氧基或卤素原子。作为L,从涂布时的排气少、化合物1的保存稳定性更优异的方面来看,优选碳数1~4的烷氧基,需要化合物1的长期保存稳定性时,特别优选乙氧基,将涂布后的反应时间设为短时间时,特别优选甲氧基。
n为0~2的整数。
n优选为0或1,特别优选为0。通过存在多个L,从而表面层对基材的密合性变得更牢固。
n为1以下时,1分子中存在的多个L任选相同或不同。从原料的获取容易性、化合物1的制造容易性的方面来看,优选彼此相同。
作为化合物1的具体例,可举出以下。
[表1]
例示 | R<sup>1</sup> | (OX)<sub>m</sub> | Y | Z(R<sup>2</sup>)<sub>q</sub>(R<sup>3</sup>)<sub>r-q</sub> |
1 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
2 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)NH | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
3 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)NHCH<sub>2</sub> | CH{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
4 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)NHCH<sub>2</sub> | c(CH<sub>3</sub>)[CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
5 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)N(CH<sub>3</sub>)CH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>2</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
6 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O)N(CH<sub>3</sub>)CH<sub>2</sub> | CH{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
7 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O) | N-[CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
8 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | C(O) | N{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>l<sub>2</sub> |
9 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
10 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
11 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
12 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
13 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | 单键(m=0) | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
14 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>C(O)NHCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
15 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
16 | CF<sub>3</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
17 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
18 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
19 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub> | OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>OCF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub>OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
20 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCF(CF<sub>3</sub>)CF<sub>2</sub>OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
21 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | O | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
22 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | CH{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
23 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C(CH<sub>3</sub>)[CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>S(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>2</sub> |
24 | CF<sub>3</sub>CF<sub>2</sub>CF<sub>2</sub> | OCHFCF<sub>2</sub> | OCH<sub>2</sub> | C{CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>CH<sub>2</sub>Si(OCH<sub>3</sub>)<sub>3</sub>}<sub>3</sub> |
[表2]
化合物1可以通过公知的制造方法来制造。例如,化合物1可以通过使化合物2与HSi(R)nL3-n进行氢化硅烷化反应来制造。
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q 式2
式中,R1、X、m、Y、Z、R2、q、r的定义如上所述,L2为可以具有-O-的亚烷基、单键或-O-,L2-CH=CH2被氢化硅烷化时成为化合物1的L1。对于化合物2,例如Y为-C(O)NHCH2-时,可以通过以下方法来制造:以R1-OH(R1的定义如上所述。)作为原料,以公知的方法得到R1-(OX)m-C(O)OR5(R5为碳数1~6的烷基。),与NH2-CH2-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q反应。
〔组合物〕
本发明的组合物(以下也称作“本组合物”。)包含化合物1和液态介质。
化合物1可以单独使用1种也可以并用2种以上。
相对于本组合物的总质量,化合物1的含量优选为0.001~30质量%,特别优选为0.01~20质量%。
作为液态介质的具体例,可举出水、有机溶剂。作为有机溶剂的具体例,可举出氟系有机溶剂及非氟系有机溶剂。
有机溶剂可以单独使用1种也可以并用2种以上。
作为氟系有机溶剂的具体例,可举出氟化烷烃、氟化芳香族化合物、氟烷基醚、氟化烷基胺、氟代醇。
氟化烷烃优选碳数4~8的化合物,可举出例如C6F13H(AC-2000:制品名,旭硝子株式会社制)、C6F13C2H5(AC-6000:制品名,旭硝子株式会社制)、C2F5CHFCHFCF3(Vertrel:制品名,DuPont公司制)。
作为氟化芳香族化合物的具体例,可举出六氟苯、三氟甲基苯、全氟甲苯、1,3-双(三氟甲基)苯、1,4-双(三氟甲基)苯。
氟烷基醚优选碳数4~12的化合物,可举出例如CF3CH2OCF2CF2H(AE-3000:制品名,旭硝子株式会社制)、C4F9OCH3(Novec-7100:制品名,3M公司制)、C4F9OC2H5(Novec-7200:制品名,3M公司制)、C2F5CF(OCH3)C3F7(Novec-7300:制品名,3M公司制)。
作为氟化烷基胺的具体例,可举出全氟三丙胺、全氟三丁胺。
作为氟代醇的具体例,可举出2,2,3,3-四氟丙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇。
作为非氟系有机溶剂,优选仅由氢原子及碳原子形成的化合物、及仅由氢原子、碳原子及氧原子形成的化合物,具体而言,可举出烃系有机溶剂、酮系有机溶剂、醚系有机溶剂、酯系有机溶剂、醇系有机溶剂。
作为烃系有机溶剂的具体例,可举出己烷、庚烷、环己烷。
作为酮系有机溶剂的具体例,可举出丙酮、甲乙酮、甲基异丁基酮。
作为醚系有机溶剂的具体例,可举出乙醚、四氢呋喃、四乙二醇二甲基醚。
作为酯系有机溶剂的具体例,可举出乙酸乙酯、乙酸丁酯。
作为醇系有机溶剂的具体例,可举出异丙醇。
相对于本组合物的总质量,液态介质的含量优选为70~99.999质量%,特别优选为80~99.99质量%。
本发明的组合物也可以包含除化合物1和液态介质以外的成分。
作为其他成分,可举出化合物1的制造工序中生成的副产物、未反应的原料等制造上的不可避免的化合物。
另外,可举出促进水解性甲硅烷基的水解和缩合反应的酸催化剂、碱性催化剂等添加剂。作为酸催化剂的具体例,可举出盐酸、硝酸、乙酸、硫酸、磷酸、磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸。作为碱性催化剂的具体例,可举出氢氧化钠、氢氧化钾、氨。
其他成分的含量相对于化合物1优选为0~10质量%,更优选为0~5质量%,特别优选为0~1质量%。
〔物品〕
本发明的物品具有基材和在基材上由化合物1或本组合物形成的表面层。
表面层中包含通过化合物1的水解反应及缩合反应而得到的化合物。
表面层的膜厚优选为1~100nm,特别优选为1~50nm。对于表面层的膜厚,可以使用薄膜解析用X射线衍射仪(ATX-G:制品名,RIGAKUCORPORATION制),通过X射线反射率法得到反射X射线的干涉图案,由该干涉图案的振动周期算出。
基材只要是要求拒水拒油性的赋予的基材就没有特别限定。作为基材的材料的具体例,可举出金属、树脂、玻璃、蓝宝石、陶瓷、石头、及它们的复合材料。玻璃也可以进行化学强化。基材也可以通过国际公开第2011/016458号的段落0089~0095记载的化合物、SiO2等进行基底处理。
作为基材,优选构成运输设备的基材。作为构成运输设备的基材的具体例,可举出运输设备的外装、窗玻璃(例如挡风玻璃、侧窗玻璃、后玻璃)、镜子、保险杠。
上述物品例如可以以下述的方法制造。
·通过使用了化合物1或本组合物的干涂法来处理基材的表面,从而得到上述物品的方法。
·通过湿涂法将本组合物涂布于基材的表面并使其干燥,从而得到上述物品的方法。
需要说明的是,湿涂法中也可以将化合物1通过酸催化剂、碱性催化剂等预先水解,使用包含经水解的化合物和液态介质的组合物。
作为干涂法的具体例,可举出真空蒸镀法、CVD法、溅射法。这些之中,从抑制化合物1的分解的方面、及装置的简便性的方面来看,真空蒸镀法是适宜的。真空蒸镀时,也可以使用使化合物1或本组合物浸渗于铁、钢等的金属多孔体而成的颗粒状物质。
作为湿涂法的具体例,可举出旋转涂布法、擦涂法、喷涂法、刮涂法、浸涂法、模涂法、喷墨法、流涂法、辊涂法、流延法、Langmuir-Blodgett法、凹版涂布法。
对于物品,在与具有由化合物1或本组合物形成的表面层的面不同的面上,也可以具有由其他化合物或包含其他化合物的组合物形成的表面层。
作为其他化合物,可举出具有聚(氧全氟亚烷基)链、以及具有与硅原子键合的水解性基团及与硅原子键合的羟基中的任一者或两者的含氟醚化合物。作为含氟醚化合物,可举出化合物3。
[A-O-Z1-(RfO)r-]jZ2[-SiRnL3-n]g 式3
A为全氟烷基或-Q[-SiRnL3-n]k。
Q为(k+1)价的连接基团。
k为1~10的整数。
R、L及n的定义分别与式1的R、L及n相同。
Z1为单键、1个以上的氢原子被氟原子取代的碳数1~20的氧氟亚烷基或1个以上的氢原子被氟原子取代的碳数1~20的聚(氧氟亚烷基)基团。
Rf为全氟亚烷基。
r为5~200的整数
Z2为(j+g)价的连接基团。
j及g分别独立地为1以上的整数。
含氟醚化合物也可以使用市售品。可举出例如信越化学工业株式会社制的KY-100系列(KY-178、KY-185、KY-195等)、DAIKIN INDUSTRIES,Ltd.制的OPTOOL(注册商标)DSX、OPTOOL(注册商标)AES、OPTOOL(注册商标)UF503、OPTOOL(注册商标)UD509、旭硝子株式会社制的Afluid(注册商标)S550。
实施例
以下举出实施例对本发明进行详细说明。但是本发明并不限定于这些实施例。需要说明的是,各成分的配混量表示质量基准。例1~19之中,例1~8及10~18为实施例,例9及19为比较例。
〔评价方法〕
(耐候性)
对耐候性的试验前后的评价样品测定水接触角。耐候性试验后的水接触角的降低越小,耐候性试验引起的性能的降低越小,耐候性越优异。水接触角的降低优选为25度以下,更优选为20度以下。
<水接触角的测定方法>
使用接触角测定装置(DM-500:制品名、协和界面科学株式会社制),测定放置于表面层的表面的约2μL蒸馏水的接触角(水接触角)。在表面层的表面上不同的5个部位进行测定,算出其平均值。接触角的算出使用2θ法。
<耐候性的试验方法>
基于JIS Z2381:2001进行室外暴露试验。即,将评价样品的表面层以相对于水平呈30度的角度朝向南的方式设置于室外3个月。
(耐蚀性)
对耐蚀性的试验前后的评价样品测定水接触角。耐蚀性试验后的水接触角的降低越小,耐蚀性试验引起的性能的降低越小,耐蚀性越优异。水接触角的降低优选为60度以下,更优选为45度以下,特别优选为35度以下。
<耐蚀性的试验方法>
基于JIS Z2371:2015进行盐水喷雾试验。即,将评价样品的表面层以相对于水平呈20度的角度向上的方式进行设置,在35℃气氛下,将调节至pH6.5~7.2的范围的浓度5质量%的氯化钠水溶液喷雾300小时。
〔例1〕
化合物1-1通过以下的步骤来合成。
(例1-1)
在50mL的茄形烧瓶中,加入10.0g化合物X1-1及5.0g化合物X2,将茄形烧瓶内的混合物搅拌12小时。通过NMR确认化合物X1-1全部转化为化合物2-1。另外,生成了副产物甲醇。将得到的溶液利用15.0g C6F13H(ASAHIKLIN(注册商标)AC-2000,旭硝子株式会社制,)稀释,利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-2000)进行纯化,得到13.7g化合物2-1(收率95%)。
(例1-2)
在20mL的玻璃制样品瓶中,加入10.0g例1-1得到的化合物2-1、铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2质量%)0.52g、10.3g HSi(OCH3)3、0.17g苯胺、1.7g 1,3-双(三氟甲基)苯(东京化成工业株式会社制),将混合物在40℃下搅拌8小时。反应结束后,减压蒸馏去除溶剂等,以1.0μm孔径的膜滤器进行过滤,得到17.7g化合物1-1(收率100%)。
〔例2〕
化合物1-2通过以下的步骤来合成。
(例2-1)
在50mL的茄形烧瓶中,加入8.8g 24%KOH水溶液、13.2g叔丁醇、6.3g化合物X3、10.0g化合物X4。在氮气气氛下将混合物在60℃下搅拌8小时。反应结束后,将混合物用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相,利用蒸发器进行浓缩。将得到的溶液利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-2000)进行纯化,得到13.0g化合物2-2(收率80%)。
(例2-2)
将化合物2-1变更为9.1g例2-1得到的化合物2-2,除此之外与例1-2同样,得到16.9g化合物1-2(收率100%)。
〔例3〕
化合物1-3通过以下的步骤来合成。需要说明的是,关于反应式,将后述的例4合并示出。
(例3-1)
在1L的茄形烧瓶中,加入250g四氢呋喃,冷却至0℃。向其中滴加260mL 0.7mol/L的烯丙基溴化镁,滴加20.0g化合物X1-1,进而搅拌2小时。向混合物中加入500mL 1mol/L的盐酸水溶液使反应停止,将下层利用硅胶柱色谱(展开溶剂:C6F13C2H5(ASAHIKLIN(注册商标)AC-6000,旭硝子株式会社制))进行纯化,得到17.4g化合物2-3(收率75%)。
(例3-2)
将化合物2-1变更为8.0g例3-1得到的化合物2-3,除此之外与例1-2同样,得到15.8g化合物1-3(收率100%)。
〔例4〕
化合物1-4通过以下的步骤来合成。需要说明的是,关于反应式,在上述例3中合并示出。
(例4-1)
在50mL的茄形烧瓶中,加入9.0g例3-1得到的化合物2-3、4.3g烯丙基溴、0.09g四丁基碘化铵及2.0g氢氧化钾,在80℃下搅拌5小时。将茄形烧瓶内的混合物冷却至25℃,加入9g CF3CH2OCF2CF2H(ASAHIKLIN(注册商标)AE-3000,旭硝子株式会社制),水洗2次。将得到的粗液利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-6000)进行纯化,得到9.1g化合物2-4(收率91%)。
(例4-2)
将化合物2-1变更为8.9g例4-1得到的化合物2-4,除此之外与例1-2同样,得到16.6g化合物1-4(收率100%)。
〔例5〕
化合物1-5通过以下的步骤来合成。
(例5-1)
在20mL的PTFE制密闭容器中,加入10.0g化合物X5、铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2质量%)0.47g、4.7gHSiCl3、5.0g 1,3-双(三氟甲基)苯,在40℃下搅拌8小时。反应结束后,减压蒸馏去除混合物中的溶剂等,得到13.9g化合物X6(收率100%)。
(例5-2)
在500mL的茄形烧瓶中,加入10.0g例5-1得到的化合物X6及130g四氢呋喃,冷却至0℃。向茄形烧瓶内滴加120mL 0.7mol/L的烯丙基溴化镁,进而搅拌2小时。将茄形烧瓶内的混合物恢复至25℃,进而搅拌8小时,在混合物中加入100mL 1mol/L的盐酸水溶液使反应停止。在混合物中加入100g AC-6000,提取下层,将其利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-6000)进行纯化,得到9.5g化合物2-5(收率92%)。
(例5-3)
将化合物2-1变更为8.9g例5-2得到的化合物2-5,除此之外与例1-2同样,得到16.6g化合物1-5(收率100%)。
〔例6〕
化合物1-6通过以下的步骤来合成。
(例6-1)
在50mL的茄形烧瓶中,加入10.0g化合物X1-2及4.6g化合物X2,搅拌12小时。通过NMR,确认化合物X1-2全部转化为化合物2-6。另外,生成了副产物甲醇。将得到的溶液利用14.6g AC-2000进行稀释,利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-2000)进行纯化,得到13.0g化合物2-6(收率95%)。
(例6-2)
将化合物2-1变更为10.4g例6-1得到的化合物2-6,除此之外与例1-2同样,得到18.2g化合物1-6(收率100%)。
〔例7〕
化合物1-7通过以下的步骤来合成。需要说明的是,关于反应式,将后述的例8合并示出。
(例7-1)
在1L的茄形烧瓶中,加入250g四氢呋喃,冷却至0℃。向茄形烧瓶内滴加300mL0.7mol/L的烯丙基溴化镁,滴加25.0g化合物X1-2,进而将茄形烧瓶内的混合物搅拌2小时。向混合物中加入500mL 1mol/L的盐酸水溶液使反应停止,将下层利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-6000))进行纯化,得到21.5g化合物2-7(收率75%)。
(例7-2)
将化合物2-1变更为8.7g例7-1得到的化合物2-7,除此之外与例1-2同样,得到16.5g化合物1-7(收率100%)。
〔例8〕
化合物1-8通过以下的步骤合成。需要说明的是,关于反应式,在上述例7中合并示出。
(例8-1)
在50mL的茄形烧瓶中,加入10.0g例7-1得到的化合物2-7、4.4g烯丙基溴、0.09g四丁基碘化铵及2.0g氢氧化钾,在80℃下搅拌5小时。将茄形烧瓶内的混合物冷却至25℃,加入10g AE-3000,水洗2次。将得到的粗液利用硅胶柱色谱(展开溶剂:AC-6000)进行纯化,得到9.1g化合物2-8(收率91%)。
(例8-2)
将化合物2-1变更为9.6g例8-1得到的化合物2-8,除此之外与例1-2同样,得到17.3g化合物1-8(收率100%)。
〔例9〕
化合物X7使用国际公开第2011/016458号的实施例记载的化合物A2。
化合物X7:C6F13C2H4Si(OCH3)3
〔评价样品的制作〕
使用各例得到的化合物,通过以下的湿涂法对基材的表面进行处理,从而得到在基材上形成表面层的评价样品。
使用得到的评价样品实施上述的评价试验,将结果示于表3。
基材A:利用氧化铈对表面进行研磨清洗并使其干燥而得的清洁的钠钙玻璃基板(水接触角5度,尺寸300mm×300mm,厚度3mm)
基材B:使用在基材A的表面上通过刮涂法涂布下述基底层形成用组合物并自然干燥而成者作为基材B。基材B的表面处理在形成有基底层的表面上进行。
基底层形成用组合物:在设置有搅拌机和温度计的玻璃容器中加入5质量份SI-400(四异氰酸酯硅烷(Si(NCO)4),Matsumoto Fine Chemical Co.Ltd.制)、95质量份乙酸丁酯(纯正化学株式会社制)并混合,在25℃下搅拌3分钟而得到。
〔例10~19〕
将1.4g各例得到的化合物、38.2g异丙醇、0.39g硝酸水溶液(浓度1质量%)混合,在25℃下搅拌3小时,从而得到混合液。在混合液中加入40g AC-6000,从而得到化合物的浓度为1.75质量%的湿涂用的组合物。
通过刮涂法在基材上涂布2g上述各组合物,在25℃、60%RH下保持1小时,形成表面层。然后,利用含有2g异丙醇的Kimwipe L-100(日文:キムワイプL-100)(制品名,NIPPONPAPER CRECIA Co.,Ltd.制)擦拭表面层,得到评价样品(物品)。需要说明的是,作为基材,例10及12~19使用基材A,例11使用基材B。
[表3]
通过表3可确认:使用化合物1得到的表面层的耐候性及耐蚀性优异(例10~18)。
产业上的可利用性
本发明的含氟醚化合物可以用于要求赋予拒水拒油性的各种用途。例如,可以用于触摸面板等显示输入装置的涂层;透明的玻璃制或透明的塑料制构件的表面保护涂层;厨房用防污涂层;电子设备、热交换器、电池等的拒水防湿涂层、防污涂层、卫生间用防污涂层;导通的同时需要拒液的构件上的涂层;热交换机的拒水·防水·滑水涂层;振动筛、料筒内部等的表面低摩擦涂层等。作为更具体的使用例,可以举出显示器的前面保护板、防反射板、偏光板、防眩光板、或对它们的表面实施防反射膜处理而得者、移动电话、移动信息终端等设备的触摸面板片、触摸面板显示器等具有通过人的手指或手掌进行画面上的操作的显示输入装置的各种设备、厕所、浴池、洗手间、厨房等的用水场所的装饰建材的涂层、布线板用防水涂层、热交换机的拒水·防水·滑水涂层、太阳能电池的拒水涂层、印刷电路板的防水·拒水涂层、电子设备壳体、电子部件用的防水·拒水涂层、输电线的绝缘性改善涂层、各种过滤器的防水·拒水涂层、电波吸收材料、吸音材料的防水性涂层、浴池、厨房设备、卫生间用防污涂层、振动筛、料筒内部等的表面低摩擦涂层、机械部件、真空设备部件、轴承部件、汽车等运输设备用部件(例如外装、玻璃、镜子、保险杠)、工具等的表面保护涂层等。
需要说明的是,将2017年09月05日申请的日本专利申请2017-170240号的说明书、权利要求书及摘要的全部内容引用于此,作为本发明的说明书的公开而并入。
Claims (11)
1.一种含氟化合物,其特征在于,由式1表示,
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(R3)r-q 式1
其中,式中,
R1为全氟烷基,
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基,
m为0~6的整数,
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基,所述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子,其中,所述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,所述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个,
R4为氢原子或烷基,
Z为碳原子、硅原子或氮原子,
R2为氢原子、羟基或烷基,
R3为-L1-Si(R)nL3-n,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数,L1为任选具有-O-的亚烷基,
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
2.根据权利要求1所述的含氟化合物,其中,所述R1为碳数1~6的全氟烷基。
3.根据权利要求1或2所述的含氟化合物,其中,所述X为具有1个氢原子或不具有氢原子的、碳数2或3的氟亚烷基。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的含氟化合物,其中,所述m为0或1。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的含氟化合物,其中,所述Z为碳原子或硅原子,所述q为0或1。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的含氟化合物,其用于形成构成运输设备的基材的表面层。
7.一种组合物,其特征在于,包含权利要求1~6中任一项所述的含氟化合物和液态介质。
8.一种物品,其特征在于,具有基材和在所述基材上形成的表面层,所述表面层由权利要求1~6中任一项所述的含氟化合物或权利要求7所述的组合物形成。
9.一种表面处理剂,其包含权利要求1~6中任一项所述的含氟化合物。
10.一种含氟化合物,其特征在于,由式2表示,
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q 式2
其中,式中,
R1为全氟烷基,
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基,
m为0~6的整数,
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基,所述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子,其中,所述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,所述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个,
R4为氢原子或烷基,
Z为碳原子、硅原子或氮原子,
R2为氢原子、羟基或烷基,
L2为任选具有-O-的亚烷基、单键或-O-,
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
11.式1所示的含氟化合物的制造方法,其特征在于,使式2所示的含氟化合物与HSi(R)nL3-n进行氢化硅烷化反应,
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(R3)r-q 式1
R1-(OX)m-Y-Z(R2)q(L2-CH=CH2)r-q 式2
其中,式中,
R1为全氟烷基,
X为具有1个以上氟原子的碳数2以上的亚烷基,
m为0~6的整数,
Y为单键、-O-、-C(O)N(R4)-、-C(O)-、或者任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基,所述任选具有-O-、-C(O)N(R4)-或-C(O)-的亚烷基任选具有氟原子,其中,所述Y为包含-OCF2-的亚烷基时,所述亚烷基中的-OCF2-的数量为1个,
R4为氢原子或烷基,
Z为碳原子、硅原子或氮原子,
R2为氢原子、羟基或烷基,
R3为-L1-Si(R)nL3-n,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数,L1为任选具有-O-的亚烷基,
L2为任选具有-O-的亚烷基、单键或-O-,
Z为碳原子或硅原子时,r为3,q为0~2的整数;Z为氮原子时,r为2,q为0~1的整数。
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