CN111057029B - 含氟阳离子聚合单体及其合成和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及式(I)单体化合物，其中各变量如说明书中所定义。该单体通过硫醇与烯烃之间的点击化学反应以高产率、快速合成，而且将基本上全氟化的烷烃链借助于丁二酸酯连接基引入到氧杂环烷烃类单体中，使得由所得单体阳离子光固化得到的光固化薄膜表面硬度高，表面能低，疏水疏油性能优良，尤其是抗油性沾污非常好。本发明还涉及所述单体的制备方法，该单体开环聚合得到的聚合物，包含该单体的可光固化组合物和由该可光固化组合物光固化得到的光固化材料。
Description
技术领域
本发明涉及一类新型的含氟阳离子聚合单体。本发明还涉及该单体的制备方法，该单体开环聚合得到的聚合物，包含该单体的可光固化组合物和由该可光固化组合物光固化得到的光固化材料。
背景技术
紫外光固化技术是指在紫外光照射下，光引发剂受激发变为自由基或者阳离子，从而引发单体间聚合形成高分子聚合物的过程。与传统热固化相比，紫外光固化技术具有速度快、能耗低、环境污染小等优点，因此紫外光固化技术在涂料、粘合剂和油墨印刷等领域有着较为广泛的应用。并且，随着有机挥发组分排放的日益严格，紫外光固化技术将具有更加广泛的应用。
与自由基光固化相比，阳离子光固化体系具有不受氧阻聚干扰、固化涂层体积收缩小、生产成本低等优点，因而受到广泛的关注。在阳离子光固化体系中，主要使用的产品是一类具有乙烯基醚双键、脂环族环氧基、环氧乙烷基、或者氧杂环丁烷基等可阳离子光固化基团的单体、低聚物。随着消费者对涂层性能要求的日益提高，对于抗沾污、抗指纹、抗腐蚀以及抗刮蹭涂层的需求越来越大。目前能够满足以上要求的含氟光固化阳离子单体的种类比较少，需要开发更多类型的可阳离子光固化的含氟单体。
发明内容
鉴于现有技术的上述状况，本发明的发明人在氧杂环烷烃类可阳离子聚合单体方面进行了广泛而又深入的研究，以期发现一类新型的可阳离子光固化含氟单体，该单体合成过程高效、简单，并且聚合之后得到的光固化薄膜表面能低，疏水疏油性能良好，抗油性沾污、抗指纹、抗化学品腐蚀、耐候性和抗老化能力强。本发明人发现，通过硫醇与烯烃之间的点击化学反应可以将基本上全氟化的链烷烃引入到氧杂环烷烃类单体中，可以快速、高产率合成含氟阳离子光固化单体，而且将基本上全氟化的烷烃链借助于丁二酸酯连接基引入到氧杂环烷烃类单体中，使得由所得单体阳离子光固化得到的光固化薄膜表面硬度高，表面能低，疏水疏油性能良好，尤其是抗油性沾污非常好。
因此，本发明的一个目的是提供一类新型含氟可阳离子光固化单体，该单体不仅含有可阳离子光固化的氧杂环烷基基团(例如环氧乙烷基团和氧杂环丁烷基团)，而且还含有基本上全氟化的烷基。该单体可通过硫醇与烯烃之间的点击化学反应以高产率、快速合成，而且将基本上全氟化的烷烃链借助于丁二酸酯连接基引入到氧杂环烷烃类单体中，使得由所得单体阳离子光固化得到的光固化薄膜表面硬度高，表面能低，疏水疏油性能优良，尤其是抗油性沾污非常好。
本发明的另一目的是提供制备本发明含氟可阳离子光固化单体的方法。该单体可通过硫醇与烯烃之间的点击化学反应进行，因此反应快速、产率高。
本发明的再一个目的是提供由本发明含氟可阳离子光固化单体开环聚合得到的聚合物。该聚合物固化成膜的表面硬度高，表面能低，疏水疏油性能优良，尤其是抗油性沾污非常好。
本发明的又一个目的是提供一种可光固化组合物，该组合物包含根据本发明的化合物或其混合物。
本发明的最后一个目的是提供一种光固化材料，该材料通过将包含本发明的可光固化组合物光固化而获得。
实现本发明上述目的的技术方案可以概括如下：
1.下式(I)化合物：
其中
Y为含有1-10个碳原子、优选2-8个碳原子的直链或支化烷基，该烷基的氢原子基本上全被氟替代，优选该烷基的氢原子的80-100％、优选90-100％被氟替代，更优选Y为含有3-8个碳原子的全氟直链或支化烷基；
Z、Z’相同或不同且各自独立地为-(CH2)p-，其中p为0、1、2或3；
W、W’相同或不同且各自独立地为-(CH2)q-，其中q为0、1、2或3，前提是同环内的p和q不能同时为0；
(R0)m为W、O、Z与连接Z和W的碳原子一起构成的环上的m个取代基R0，其中m为0、1或2，和R0选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m为2时，两个R0可相同或不同；
(R0’)m’为W’、O、Z’与连接Z’和W’的碳原子一起构成的环上的m’个取代基R0’，其中m’为0、1或2，和R0’选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m’为2时，两个R0’可相同或不同，(R0)m与(R0’)m’相同或不同；
n1、n1’相同或不同且各自独立地为1或2；
n3为1、2、3或4；
R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，当n1为2时，两个R1可相同或不同，和两个R2可相同或不同，当n1’为2时，两个R1’可相同或不同，和两个R2’可相同或不同；以及
R5和R6各自独立地选自H和C1-C6烷基，其中当n3为2、3或4时，n3个R5可相同或不同，和n3个R6可相同或不同。
2.如第1项所述的化合物，其中同环内的p和q均为1，或者同环内的p和q中之一为0，另一为1。
3.如第1或2项所述的化合物，其中m为0或1，当m为1时，R0优选位于连接Z和W的碳原子上；和/或，m’为0或1，当m’为1时，R0’优选位于连接Z’和W’的碳原子上。
4.如第1-3项中任一项所述的化合物，其中n1和/或n1’为1；和/或，n3为2。
5.如第1-4项中任一项的化合物，其中
R0和R0’相同或不同且独立地选自C1-C4烷基和羟基C1-C4烷基；和/或
R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基，优选R1、R2、R1’和R2’均为H；和/或
R5和R6各自独立地选自H和C1-C4烷基，优选均为H。
6.如第1-5项中任一项的化合物，其中Z与Z’相同，W与W’相同，(R0)m与(R0’)m’相同，n1与n1’相同，R1与R1’相同，以及R2与R2’相同。
7.如第1项的化合物，其为选自化合物C-1至C-12的化合物。
8.一种制备如第1-7项中任一项所述的式(I)化合物的方法，包括：
1)使式(II)化合物
其中X和X’相同或不同且各自独立地为卤素，优选氯或溴；
与式(III)化合物进行酯化反应或与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义，
得到式(IV)化合物，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义；以及
2)使式(IV)化合物与式(V)化合物反应，
其中R5、R6、n3和Y如对式(I)化合物所定义，
得到式(I)化合物。
9.如第8项所述的方法，其中步骤1)中的反应在俘酸剂存在下进行，优选俘酸剂为三乙胺、苯胺、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或其任意混合物。
10.如第8或9项所述的方法，其中当式(II)化合物与仅仅式(III)化合物进行酯化反应时(即Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’每组各自相同时)，式(III)化合物与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0，优选为2.1-2.5；当式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应时(即Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’这几组中至少一组不同时)，式(III)化合物和式(III’)化合物各自与式(II)化合物的摩尔比为1.0-2.0，优选为1.1-1.5；和/或，俘酸剂与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0，优选为2.1-2.5；和/或，步骤1)中的反应在20-30℃的温度下进行，优选在室温下进行。
11.如第8-11项中任一项所述的方法，其中步骤2)的反应按照步骤2a)进行：2a)在自由基引发剂存在下和在无氧气的条件下，使式(IV)化合物与式(V)化合物进行反应，优选的是，
所述自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰或其任意混合物；和/或，式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.8-1.5，优选0.9-1.1；和/或，步骤2a)的反应在40-110℃，优选50-100℃的温度下进行。
12.如第8-11项中任一项所述的方法，其中步骤2)的反应按照步骤2b)进行：2b)使式(IV)化合物和式(V)化合物在紫外光照射下反应，优选的是，
步骤2b)的反应在发射波段为300-600nm的紫外灯照射下进行；和/或，式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.8-1.5，优选0.9-1.0；和/或，步骤2b)的反应在室温下进行。
13.一种聚合物，其通过将如第1-7项中任一项所述的式(I)化合物通过开环聚合而得到，优选通过阳离子光固化开环聚合而得到，该阳离子光固化开环聚合尤其是在光引发剂存在下进行紫外光固化而实现。
14.一种可光固化组合物，包含如第1-7项中任一项所述的式(I)化合物作为聚合单体。
15.一种光固化材料，该材料通过将根据第14项的可光固化组合物光固化而获得。
具体实施方式
根据本发明的一个方面，提供了一种下式(I)化合物：
其中
Y为含有1-10个碳原子的直链或支化烷基，该烷基的氢原子基本上全被氟替代；Z、Z’相同或不同且各自独立地为-(CH2)p-，其中p为0、1、2或3；
W、W’相同或不同且各自独立地为-(CH2)q-，其中q为0、1、2或3，前提是
同环内的p和q不能同时为0；
(R0)m为W、O、Z与连接Z和W的碳原子一起构成的环上的m个取代基R0，其中m为0、1或2，和R0选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m为2时，两个R0可相同或不同；
(R0’)m’为W’、O、Z’与连接Z’和W’的碳原子一起构成的环上的m’个取代基R0’，其中m’为0、1或2，和R0’选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m’为2时，两个R0’可相同或不同，(R0)m与(R0’)m’相同或不同；
n1、n1’相同或不同且各自独立地为1或2；
n3为1、2、3或4；
R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，当n1为2时，两个R1可相同或不同，和两个R2可相同或不同，当n1’为2时，两个R1’可相同或不同，和两个R2’可相同或不同；以及
R5和R6各自独立地选自H和C1-C6烷基，其中当n3为2、3或4时，n3个R5可相同或不同，和n3个R6可相同或不同。
在本发明化合物中，Y为含有1-10个碳原子的基本上全氟化的直链或支化烷基，优选为含有2-8个碳原子的基本上全氟化的直链或支化烷基，更优选为含有3-8个碳原子的全氟直链或支化烷基。在本发明中，“基本上全氟化的直链或支化烷基”指的是该直链或支化烷基的所有氢原子中至少80％被氟替代，优选该直链或支化烷基的氢原子的80-100％、更优选90-100％被氟替代，尤其是该直链或支化烷基的所有氢原子被氟替代，即Y为全氟化烷基。作为Y的实例，可以提及三氟甲基、四氟乙基、五氟乙基、七氟丙基、1-三氟甲基四氟乙基、九氟丁基、十一氟戊基和十三氟己基。
Z和W为本发明化合物中氧杂环烷烃结构部分的组成部分,Z’和W’为本发明化合物中另一氧杂环烷烃结构部分的组成部分。Z、Z’相同或不同且各自独立地为-(CH2)p-，其中p为0、1、2或3。W、W’相同或不同且各自独立地为-(CH2)q-，其中q为0、1、2或3，前提是同环内的p和q不能同时为0。优选的是，同环内的p和q均为1，或者同环内的p和q中之一为0，另一为1。也就是说，优选的是，本发明化合物中的氧杂环烷烃结构部分为氧杂环丁烷或环氧乙烷环。
(R0)m为W、O、Z与连接Z和W的碳原子一起构成的环上的m个取代基R0，其中m为0、1或2，和R0选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m为2时，两个R0可相同或不同。优选的是，m为0或1。当m为1时，R0有利地位于连接Z和W的碳原子上。R0优选选自C1-C4烷基和羟基C1-C4烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、羟甲基、羟乙基、羟丙基和羟丁基。
(R0’)m’为W’、O、Z’与连接Z’和W’的碳原子一起构成的环上的m’个取代基R0’，其中m’为0、1或2，和R0’选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m’为2时，两个R0’可相同或不同，(R0)m与(R0’)m’相同或不同。优选的是，m’为0或1。当m’为1时，R0’有利地位于连接Z’和W’的碳原子上。R0’优选选自C1-C4烷基和羟基C1-C4烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、羟甲基、羟乙基、羟丙基和羟丁基。
特别优选的是，(R0)m与(R0’)m’相同，即，取代基R0与R0’相同且其取代位置相同，并且取代基的数量m和m’也相同。
在本发明中，n1、n1’相同或不同且各自独立地为1或2，优选均为1。R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，优选各自独立地选自H、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基。当n1为2时，两个R1可相同或不同，和两个R2可相同或不同。当n1’为2时，两个R1’可相同或不同，和两个R2’可相同或不同。特别优选R1、R2、R1’和R2’均为H。
在本发明中，n3为1、2、3或4，优选为2。R5和R6各自独立地选自H和C1-C6烷基，优选各自独立地选自H和C1-C4烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基。当n3为2、3或4时，n3个R5可相同或不同，和n3个R6可相同或不同。特别优选R5和R6均为H。
在本发明的一个尤其优选的实施方案中，Z与Z’相同，W与W’相同，(R0)m与(R0’)m’相同，n1与n1’相同，R1与R1’相同，以及R2与R2’相同。
本发明化合物中含有基本上全氟化的烷基。氟是电负性最强的元素，C-F键短，使得键角变小，氟原子沿碳链呈螺旋分布，故整个碳链的极性基本相互抵消，因此整个分子极性低，由此制备的涂层表面能低。这种特殊的结构使整个分子十分僵硬，分子转动势垒很大，因此具有很好的耐候性和耐化学品性。由于含氟物质具有极强的迁移性，会迁移到界面处，所以添加极少量的含氟化合物就会大大降低涂层的表面张力。另外，由于C-F键键能高难断裂，在高温、湿度大的复杂环境内也能保护涂层防止被腐蚀氧化。这类单体在印刷版材成像材料，抗污耐腐蚀光固化涂料，光固化油墨，光致抗蚀剂以及抗沾污或无指印涂层中有很好的应用前景。与一般意义上的光固化聚合物相比，含氟光固化聚合物具有疏水性好、表面张力低等特点，解决了材料在应用过程中令人头痛的粘连、铺展性不好等问题。其较小的附着力和良好的铺展性在微电子技术、精密光学仪器制造、精密印刷、航空航天、海洋防污、生物化学等领域具有广阔的应用前景。例如：印刷过程中加入含有氟、硅等元素的单体能增强固化薄膜表面的铺展性，表面疏水性也增强，便于油墨更好地铺展；纳米压印过程中，含氟、硅的材料由于其较低的表面能可作为良好的脱模材料，从而有效解决光刻胶粘度大不易与模具分离的问题。
本发明化合物通过丁二酸酯连接基团将可阳离子光固化氧杂环烷基与基本上全氟化烷基连接。基本上全氟化的烷基在固化体系中具有向界面处迁移的能力，不仅在涂层表面形成全氟化的覆盖层，有效地降低整个涂层的表面能，还能将丁二酸酯连接的可阳离子光固化氧杂环烷基同时带到表面，增加了涂层表面的交联密度。丁二酸酯结构并未影响氧杂环烷基的阳离子聚合，在阳离子引发剂的作用下，紫外光引发发生阳离子聚合。最终聚合度接近百分之百，具有很好的固化速率和固化效率。此外，本发明的发明人发现，由于涂层表面丁二酸酯所连接氧杂环烷基的聚合导致涂层表面交联密度增加具有提高涂层硬度的效果，能够使涂层具有非常好的耐磨性能和抗油性沾污性。
本发明的一个优选实施方案中，本发明化合物选自下组：
本发明式(I)化合物的一个重要特点在于，可以通过硫醇化合物与烯烃化合物之间的点击化学反应而高产率、快速合成。
因此，根据本发明的第二方面，提供了一种制备本发明式(I)化合物的方法，该方法包括：
1)使式(II)化合物
其中X和X’相同或不同且各自独立地为卤素，优选氯或溴；
与式(III)化合物进行酯化反应或与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义，
得到式(IV)化合物，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义；以及
2)使式(IV)化合物与式(V)化合物反应，
其中R5、R6、n3和Y如对式(I)化合物所定义，
得到式(I)化合物。
在本发明方法中，首先使式(II)化合物与式(III)化合物通过酯化反应获得式(IV)化合物，或者使式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后通过酯化反应获得式(IV)化合物，然后由式(IV)化合物和式(V)化合物反应获得式(I)化合物。本领域技术人员应当理解，当所要制备的式(I)化合物中，Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’每组各自相同时，在步骤1)中，使式(II)化合物与式(III)化合物反应即可；只有当Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’这几组中至少一种不同时，则在步骤1)中使式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应。对于先后进行酯化反应的情形，使式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物中的一种先反应，将两个酰基卤中的一个反应掉生成相应的单酯，然后再与式(III)化合物和式(III’)化合物中的另一种反应，将剩余的酰基卤反应掉生成相应的二酯。
步骤1)中的反应为酯化反应。式(II)化合物为酰卤化合物，式(III)化合物和式(III’)化合物为醇化合物，因此步骤1)中的酯化反应为典型的酰卤化合物与醇化合物之间的酯化反应。式(II)化合物可以直接市购获得或者通过常规的反应制得。为了制得式(II)化合物，可以使其中X为羟基的式(II)化合物(即丁烯二酸，例如富马酸和马来酸)在无水的条件下与酰卤化试剂，尤其是酰氯化试剂反应，从而获得式(II)的酰卤化合物。作为这里的酰卤化试剂，可以使用氯化亚砜(二氯亚砜)、三氯氧磷、五氯化磷、草酰氯或者它们的任意混合物。由于酰卤化试剂易与水反应，从而降低反应效率，因此该反应需要在无水条件下进行，生成的酰卤化合物(II)之后与式(III)化合物和任选的式(III’)化合物的反应也需要在无水条件下反应，因为生成的酰卤化合物也易与水反应而降低反应产率。为此，为了实现反应方案的无水条件，各反应原料需要进行脱水处理。通常的做法可以是向原料中加入分子筛如3A分子筛，静置放置一段时间比如24h吸水，然后滤除分子筛。如果反应需要非水溶剂，则该溶剂通常也需要在反应前进行脱水处理，通常的做法包括向该溶剂中加入钠砂，二苯甲酮作为指示剂，加热回流即蒸即用。另外，使用的反应容器如玻璃容器也需要在反应前于100-110℃烘至少半小时再使用。
考虑到少量酰卤化试剂仍会与空气中的水分发生反应，因此有利的是，酰卤化试剂过量使用，即酰卤化试剂相对于与之反应的丁烯二酸以2.5-10倍的摩尔比使用，优选3-5倍的摩尔比使用。例如当使用氯化亚砜或草酰氯作为酰卤化试剂时，相对于丁烯二酸，氯化亚砜或草酰氯的用量以摩尔计为3-5倍摩尔量。酰卤化试剂与丁烯二酸的反应通常需要在高温下进行，因此有利的是，丁烯二酸与酰卤化试剂在无水条件下的反应在60-90℃的温度下进行，优选在70-80℃的温度下进行。该反应的时间通常为2-10小时，优选为4-6小时。丁烯二酸与酰卤化试剂在无水条件下的反应可以在非水溶剂存在下进行。对此，可以使用的溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、正己烷、石油醚、1,4-二氧六环、乙腈或其任意混合物。对于溶剂的用量，没有特别的限制，只要能将各反应物充分溶解即可。通常而言，溶剂的用量为反应物总量的2-50倍重量。
丁烯二酸与酰卤化试剂反应完成之后，获得式(II)化合物。该化合物可以经彻底分离出来后再与式(III)化合物反应或与式(III)化合物和式(III’)化合物先后反应，也可通过先旋蒸后减压蒸馏除去多余的酰卤化试剂后，再引入式(III)化合物继续反应或与式(III)化合物和式(III’)化合物先后继续反应。由于式(II)化合物与式(III)化合物的反应以及式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物的先后反应会产生酸性物质卤化氢，为了防止酸性物质所导致的副反应而降低最终的产率，步骤1)中的反应通常在俘酸剂存在下进行。作为俘酸剂，可以使用三乙胺、苯胺、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或其任意混合物。俘酸剂的用量或总用量(式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后反应的情形)通常应使得俘酸剂与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0，优选为2.1-2.5。例如，当使用三乙胺或苯胺作为俘酸剂，相对于式(II)化合物，三乙胺或苯胺的用量以摩尔计为2.1-2.5倍摩尔量。当式(II)化合物与仅仅式(III)化合物进行酯化反应时(即Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’每组各自相同时)，式(III)化合物与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0，优选为2.1-2.5；当式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应时(即Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’这几组中至少一组不同时)，式(III)化合物和式(III’)化合物各自与式(II)化合物的摩尔比为1.0-2.0，优选为1.1-1.5。
式(III)化合物和式(III’)化合物以及俘酸剂各自独立地可以以本身引入，也可以在溶剂中的溶液引入。如果它们各自以溶液引入，优选它们使用的溶剂相同。对此，可以使用的溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、正己烷、石油醚、1,4-二氧六环和乙腈。溶剂的用量通常为式(III)化合物用量的2-10倍重量(当Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’每组各自相同时)，或者溶剂的用量为式(III)化合物与式(III’)化合物总量的2-10倍重量(当Z与Z’、W与W’、R0与R0’、R1与R1’、R2与R2’、m与m’和n1与n1’这几组中至少一组不同时)。式(II)化合物与式(III)化合物或式(III’)化合物的反应通常在20-30℃的温度下进行，优选在室温下进行。反应时间各自通常为10-20小时。
当步骤1)的反应完成之后，将所得产物提纯，即得到式(IV)化合物。为了提纯步骤1)得到的产物，通常先将反应得到的混合物过滤，除去不溶物，滤液用去离子水水洗至水相pH为中性为止，再用无水硫酸镁粉末干燥有机相比如10-12h，最后旋蒸除去多余溶剂后减压蒸馏，得到式(IV)化合物。
通过步骤1)，得到式(IV)化合物。该化合物含有烯属双键，该烯属双键能够与含有巯基的化合物(即硫醇)发生点击化学反应，即可快速、高效率地获得本发明式(I)化合物。
因此，在本发明方法的步骤2)中，使式(IV)化合物与式(V)化合物反应，
其中R5、R6和n3如对式(I)化合物所定义，
得到式(I)化合物。
步骤2)中的反应通过硫醇与烯烃的点击化学反应进行。为了实现步骤2)中的反应，通常有如下两种方式，即步骤2a)和步骤2b)。
在步骤2a)中，在自由基引发剂存在下和在无氧气的条件下，使式(IV)化合物与式(V)化合物反应。这里采用的自由基引发剂类型没有特别的要求，只要在反应温度下可以分解产生自由基即可。作为这里自由基引发剂的实例，可以提及偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰或其任意混合物。
在步骤2b)中，使式(IV)化合物和式(V)化合物在紫外光照射下反应。为了产生反应需要的紫外光，可以使用紫外灯，例如发射波段为300-600nm的紫外灯。
在步骤2a)中，式(IV)化合物与式(V)化合物的用量应使得，式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比通常为0.8-1.5，优选为0.9-1.1。步骤2)中的反应温度通常为40-110℃，优选50-100℃。该反应的时间通常为6-15小时，优选7-11小时。
步骤2a)中的反应通常在有机溶剂存在下进行。对于步骤2a)而言，由于反应是在高温下进行的，因此所使用的溶剂必须具有高沸点。作为有机溶剂的实例，可以使用二甲基甲酰胺(DMF)和甲苯。可使用单一种溶剂，也可使用两种或更多种溶剂的混合物。对于溶剂的用量，没有特别的限制，只要能将各反应物充分溶解即可。通常而言，溶剂的用量为反应物总量的2-10倍重量。
在步骤2a)反应完成之后，将所得产物提纯，即得到式(I)化合物。为了提纯步骤2a)得到的产物，通常将反应得到的粗产物经过旋蒸和减压蒸馏来纯化，得到式(I)化合物。步骤2)得到的产物的产率通常在95％以上。
在步骤2b)中，式(IV)化合物与式(V)化合物的用量应使得，式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比通常为0.8-1.5，优选为0.9-1.0。步骤2b)中的反应温度通常为室温。该反应的时间通常为20-40min，优选25-35min。步骤2b)中的反应转化率非常高，产率通常在99％以上。因此，当式(IV)化合物与式(V)化合物的用量为等摩尔量时，无需提纯。因而相比于步骤2a)的反应，步骤2b)中的反应操作简便，耗时少，产率更高。
根据本发明的第三个方面，提供了一种聚合物，该聚合物通过将本发明的式(I)化合物开环聚合而得到。该开环聚合优选通过阳离子光固化开环聚合实现。该阳离子光固化开环聚合尤其在光引发剂存在下进行紫外光固化来实现。
作为开环聚合的光引发剂，常用的主要有碘鎓盐和硫鎓盐，如下式化合物A(二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟锑酸盐，CAS NO：8945-2-37-9))、化合物B((硫化-二-4,1-仲苯基)-双(二苯基锍)-双-六氟锑酸盐，CAS NO：71449-78-0)或其混合物。例如，常州强力电子新材料有限公司的商品TR-PAG-201，其为化合物A和化合物B的总量为50％的丙烯酸酯溶液，此处的丙烯酸酯为4-甲基-1,3-二氧戊-2-酮(CAS NO：108-32-7)。
本发明的含氟可阳离子光固化单体化合物中即包含可光聚合结构部分，又包括基本上全氟化的烷基结构，并且这二者之间还连接有丁二酸酯结构部分，这使得该单体聚合后形成的聚合物涂层具有高的表面硬度、极低的表面能，表现出疏水疏油的优良性能，尤其是抗油性沾污非常好。
因此，根据本发明的第四个方面，提供了一种可光固化组合物，该组合物包含本发明的式(I)化合物作为聚合单体。该可光固化组合物除了包含本发明的式(I)化合物以外，还可包含光引发剂以及其它含有乙烯基醚双键、脂环族环氧基、环氧乙烷基或者氧杂环丁烷基等可阳离子光固化基团的单体、低聚物，例如，湖北固润科技有限公司的商品GR-OXT-1(CAS NO:3047-32-3),GR-OXT-7(CAS NO:483303-25-9)。本发明可光固化组合物可以为光固化涂料组合物、光固化油墨组合物、光致抗蚀组合物等。该组合物在固化后其表面硬度高，具有极低的表面能，疏水疏油性能良好，尤其是抗油性沾污非常好。
根据本发明的最后一个方面，提供一种光固化材料，该材料通过将本发明的可光固化组合物光固化而获得。该光固化材料由于包含本发明式(I)化合物作为可光固化单体的缘故具有高的表面硬度，极低的表面能，优良的疏水疏油性，尤其是抗油性沾污非常好。
实施例
以下将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1：化合物C-1的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和35.69g(0.3mol)的二氯亚砜混合均匀后在70℃的条件下搅拌5h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的二氯亚砜后，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷和18.48g(0.22mol)碳酸氢钠。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入25.52g(0.22mol)3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷。滴加完毕后在室温中继续反应10h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯25.27g，产率81％。
在氮气氛围下，将3.12g(0.01mol)的富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯、3.08g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至65℃，搅拌8h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-1，共5.68g，产率96％。
将3.12g(0.01mol)的富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯与3.08g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇加入到单口烧杯中混合均匀。然后将其置于紫外灯(产生的辐射波段为300-600nm)下曝光30min，得到最终产物C-1，共5.86g，产率99％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δδ4.40(t,J＝6.4Hz,4H),4.18(d,J＝6.0Hz,2H),4.12(d,J＝5.9Hz,2H),3.94(s,4H),3.78(t,J＝7.0Hz,1H),3.36–3.18(m,2H),3.11(td,J＝12.5,3.4Hz,1H),2.97(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.66–2.49(m,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,4H),0.89(t,J＝8.0Hz,3H),0.80(t,J＝8.0Hz,3H).
实施例2：化合物C-2的合成
重复实施例1的方法，不同之处在于：将1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇更换成1H,1H,2H,2H-全氟辛硫醇。得到最终产物C-2，共6.64g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δδ4.40(t,J＝6.4Hz,4H),4.18(d,J＝6.0Hz,2H),4.12(d,J＝5.9Hz,2H),3.94(s,4H),3.78(t,J＝7.0Hz,1H),3.36–3.18(m,2H),3.11(td,J＝12.5,3.4Hz,1H),2.97(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.66–2.49(m,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,4H),0.89(t,J＝8.0Hz,3H),0.80(t,J＝8.0Hz,3H).
实施例3：化合物C-3的合成
重复实施例1的方法，不同之处在于：将1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇更换成1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。得到最终产物C-3，共7.6g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δδ4.40(t,J＝6.4Hz,4H),4.18(d,J＝6.0Hz,2H),4.12(d,J＝5.9Hz,2H),3.94(s,4H),3.78(t,J＝7.0Hz,1H),3.36–3.18(m,2H),3.11(td,J＝12.5,3.4Hz,1H),2.97(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.66–2.49(m,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,4H),0.89(t,J＝8.0Hz,3H),0.80(t,J＝8.0Hz,3H).
实施例4：化合物C-4的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和38.08g(0.3mol)的草酰氯混合均匀后在75℃的条件下搅拌6h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入15.54g(0.21mol)的缩水甘油和23.23g(0.23mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应15h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二缩水甘油酯18.47g，产率81％。
在氮气氛围下，将2.28g(0.01mol)的富马酸二缩水甘油酯、3.36g(0.012mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至75℃，搅拌7h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-4，共4.88g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.69(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.53(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.31(dd,J＝12.3,7.0Hz,1H),4.21(dd,J＝12.4,6.9Hz,1H),3.97(t,J＝7.0Hz,1H),3.26(dd,J＝12.5,7.0Hz,1H),3.23–3.14(m,1H),3.09(dp,J＝23.6,7.0Hz,2H),2.95–2.74(m,3H),2.67(dd,J＝7.1,5.0Hz,1H),2.61(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.42(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.37(dd,J＝7.0,5.1Hz,1H),2.36–2.20(m,1H).
实施例5：化合物C-5的合成
重复实施例4的方法，不同之处在于：将1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇更换成1H,1H,2H,2H-全氟辛硫醇。得到最终产物C-5，共5.84g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.69(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.53(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.31(dd,J＝12.3,7.0Hz,1H),4.21(dd,J＝12.4,6.9Hz,1H),3.97(t,J＝7.0Hz,1H),3.26(dd,J＝12.5,7.0Hz,1H),3.23–3.14(m,1H),3.09(dp,J＝23.6,7.0Hz,2H),2.95–2.74(m,3H),2.67(dd,J＝7.1,5.0Hz,1H),2.61(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.42(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.37(dd,J＝7.0,5.1Hz,1H),2.36–2.20(m,1H).
实施例6：化合物C-6的合成
重复实施例4的方法，不同之处在于：将1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇更换成1H,1H,2H,2H-全氟癸硫醇。得到最终产物C-6，共6.80g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.69(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.53(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),4.31(dd,J＝12.3,7.0Hz,1H),4.21(dd,J＝12.4,6.9Hz,1H),3.97(t,J＝7.0Hz,1H),3.26(dd,J＝12.5,7.0Hz,1H),3.23–3.14(m,1H),3.09(dp,J＝23.6,7.0Hz,2H),2.95–2.74(m,3H),2.67(dd,J＝7.1,5.0Hz,1H),2.61(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.42(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.37(dd,J＝7.0,5.1Hz,1H),2.36–2.20(m,1H).
实施例7：化合物C-7的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和50.80g(0.4mol)的草酰氯混合均匀后在80℃的条件下搅拌5h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入17.02g(0.23mol)的缩水甘油和23.23g(0.23mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应16h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二缩水甘油酯18.47g，产率81％。
在氮气氛围下，将2.28g(0.01mol)的富马酸二缩水甘油酯、4.12g(0.014mol)的1H,1H,1H,2H,2H,3H-全氟庚烷-3-硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至80℃，搅拌9h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-7，共5.15g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.59(ddd,J＝12.5,7.0,3.1Hz,2H),4.46(dd,J＝12.4,7.1Hz,1H),4.23(dd,J＝12.5,7.0Hz,1H),4.17(t,J＝6.9Hz,1H),3.21(dd,J＝12.4,7.1Hz,1H),3.14(p,J＝7.0Hz,1H),3.06(p,J＝7.0Hz,1H),3.03–2.85(m,2H),2.69(td,J＝6.9,5.0Hz,2H),2.55(dd,J＝7.0,5.0Hz,1H),2.39(dd,J＝7.1,5.0Hz,1H),2.06(tq,J＝12.4,8.0Hz,1H),1.54(dqd,J＝12.2,8.0,2.8Hz,1H),0.88(t,J＝8.0Hz,3H).
实施例8：化合物C-8的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和50.80g(0.4mol)的草酰氯混合均匀后在70℃的条件下搅拌4h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入21.12g(0.24mol)3,4-环氧-1-丁醇和20.46g(0.22mol)苯胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应18h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二(1,2-环氧-4-羟基丁烷)酯20.74g，产率81％。
在氮气氛围下，将2.56g(0.01mol)的富马酸二(1,2-环氧-4-羟基丁烷)酯、4.20g(0.015mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至90℃，搅拌10h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-8，共5.15g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.59(dt,J＝12.4,2.9Hz,1H),4.01–3.82(m,3H),3.80(t,J＝6.9Hz,1H),3.31(td,J＝12.5,3.2Hz,1H),3.16(dd,J＝12.4,7.1Hz,1H),3.10(td,J＝12.5,3.1Hz,1H),3.02(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.70(p,J＝7.0Hz,1H),2.68–2.59(m,2H),2.58(dd,J＝6.9,5.0Hz,1H),2.54–2.32(m,3H),2.34–2.19(m,1H),1.84–1.73(m,1H),1.73–1.61(m,3H).
实施例9：化合物C-9的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和50.80g(0.4mol)的草酰氯混合均匀后在80℃的条件下搅拌6h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷和23.31g(0.22mol)碳酸钠。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入25.50g(0.25mol)1,2-环氧-3-羟基戊烷。滴加完毕后在室温继续反应20h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二(1,2-环氧-3-羟基戊烷)酯23.00g，产率81％。
在氮气氛围下，将2.84g(0.01mol)的富马酸(1,2-环氧-3-羟基戊烷)酯、3.08g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至100℃，搅拌7h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-9，共5.41g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.60(dq,J＝18.5,7.1Hz,2H),3.97(t,J＝7.0Hz,1H),3.47(td,J＝12.5,3.3Hz,1H),3.24(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),3.08(q,J＝7.0Hz,1H),3.08–2.97(m,2H),2.84(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.53–2.32(m,4H),2.27(dd,J＝7.1,5.0Hz,1H),1.99(ttd,J＝20.9,12.5,2.7Hz,1H),1.74–1.63(m,1H),1.65–1.54(m,1H),1.34–1.16(m,2H),0.86(q,J＝7.9Hz,6H).
实施例10：化合物C-10的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和35.69(0.3mol)的二氯亚砜混合均匀后在75℃的条件下搅拌5h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的二氯亚砜后，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入25.52g(0.22mol)3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷和22.22g(0.22mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应12h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯25.27g，产率81％。
在氮气氛围下，将3.12g(0.01mol)的富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯、1.78g(0.012mol)的2,2,3,3-四氟丙硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至85℃，搅拌8h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-10，共4.41g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.40(dd,J＝20.3,5.9Hz,4H),4.30–4.15(m,5H),4.02(t,J＝7.0Hz,1H),3.94(s,4H),3.39(td,J＝20.9,12.4Hz,1H),3.27(dd,J＝12.4,7.1Hz,1H),2.84(dd,J＝12.4,7.1Hz,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,4H),0.90(t,J＝8.1Hz,3H),0.78(t,J＝8.0Hz,3H).
实施例11：化合物C-11的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和50.8g(0.4mol)的草酰氯混合均匀后在80℃的条件搅拌6h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯后，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零度左右，然后向其中逐滴加入27.84g(0.24mol)3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷和25.25g(0.25mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应12h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯25.27g，产率81％。
在氮气氛围下，将3.12g(0.01mol)的富马酸二(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)酯、4.972g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-3-三氟甲基-全氟-1-丁硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至85℃，搅拌11h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-11，共7.33g，产率96％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.37(d,J＝5.9Hz,1H),4.30(d,J＝6.0Hz,1H),4.22(d,J＝6.0Hz,1H),4.15(d,J＝5.9Hz,1H),3.94(s,2H),3.49–3.34(m,1H),3.27–3.13(m,1H),2.92–2.78(m,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,2H),0.86(dt,J＝31.5,8.0Hz,3H).
实施例12：化合物C-12的合成
将11.61g(0.1mol)的富马酸和50.8g(0.4mol)的草酰氯混合均匀后在80℃的条件下搅拌6h。之后先旋蒸后减压蒸馏除去多余的草酰氯后，向剩余液体中加入200mL的二氯甲烷。在氮气氛围中将前述混合液通过冰浴降温到零摄氏度左右，然后向其中逐滴加入12.76g(0.11mol)3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷和11.11g(0.11mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应12h。然后再在冰浴下向其中逐滴加入8.14g(0.11mol)的缩水甘油和11.11g(0.11mol)三乙胺的混合液。滴加完毕后在室温继续反应12h。反应完毕后过滤掉不溶物，滤液用水洗，洗至水相pH到中性为止，之后用无水硫酸镁粉末干燥有机相12h，最后旋蒸除去多余二氯甲烷，减压蒸馏得到中间产物富马酸(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)(缩水甘油)酯21.89g，产率81％。
在氮气氛围下，将2.70g(0.01mol)的富马酸(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)(缩水甘油)酯、3.08g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇、0.0328g(0.0002mol)的偶氮二异丁腈和10mL的甲苯加入到三口烧瓶中混合均匀。然后将反应混合物升温至85℃，搅拌8h。反应完毕后待反应体系冷却到室温后，旋蒸除去多余的甲苯，然后减压蒸馏，得到最终产物C-12，共5.28g，产率96％。
将2.70g(0.01mol)的富马酸(3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷)(缩水甘油)酯与3.08g(0.011mol)的1H,1H,2H,2H-全氟己硫醇加入到单口烧杯中混合均匀。然后将其置于紫外灯(产生的辐射波段为300-600nm)下曝光30min，得到最终产物C-12，共5.45g，产率99％。
所得产物的核磁氢谱：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ4.77(dd,J＝12.5,7.0Hz,1H),4.37(d,J＝5.9Hz,2H),4.22(d,J＝6.0Hz,2H),4.11–4.02(m,2H),3.94(s,2H),3.80(td,J＝12.5,2.8Hz,1H),3.24–3.10(m,2H),3.08(td,J＝12.5,3.1Hz,1H),2.84(dd,J＝12.4,7.0Hz,1H),2.74–2.66(m,1H),2.70–2.57(m,1H),2.43(dd,J＝7.0,4.9Hz,1H),2.27–2.11(m,1H),1.69(q,J＝8.0Hz,2H),0.88(t,J＝8.0Hz,3H).
发明化合物固化成膜：
将1g发明化合物与0.01g的光引发剂(如下化合物A)混合。将所得混合物以0.5g/cm2旋涂于玻璃板上，无需干燥，然后将玻璃板放置于低压汞灯(λ＝365nm处的光照强度P＝30mW/cm2)下，光照10min使其固化成膜。
为验证单体化合物固化成膜的性质，测该膜的铅笔硬度以及做如下测试：涂膜表面耐指纹性能测试
涂膜表面耐指纹性能的表征方法有接触角和耐油性笔测试2种。接触角采用静态液滴量角法测定，测试温度25℃，湿度50％。耐油性笔测试:取样板中间位置，呈对称标记2个点，2点相距5cm；用油性笔在2点间画一条直线，用无尘布擦拭，记为次数1次；再在同一位置用油性笔画直线并用无尘布擦拭，如此重复直至油性笔迹无法用无尘布擦净，记下次数为N次，则耐油性笔次数为(N－1)次。
表面能的测试
固体与液体接触相间的表面张力可以表述如下式：
式(1)中，
γSL为固体与液体接触相间的表面张力，单位为N/m；
γS、
分别为固体总表面能、固体表面能的色散分量和固体表面能的极性分量，单位均为N/m；以及
γL、
分别表示受试液体的总表面能、表面能的色散分量和表面能的极性分量，单位均为N/m。
固体和受试液体的总表面能与表面能的色散分量和极性分量分别满足下面两个方程：
将式(1)带入到杨氏方程中可得到下式(4)
根据式(4)可知，通过测量两种已知液体在固体涂层表面的接触角θ，再利用两种已知液体各自的γL、
(受试液体的总表面能、表面能的色散分量、表面能的极性分量)数据，通过方程组可以求解出固体涂层表面的
(固体表面能的色散分量、固体表面能的极性分量)。
最后根据式(2)求解出固体涂层的总表面能。
具体两种受试液以及相关数据如下表所示：
涂膜表面耐腐蚀性能测试
涂膜表面耐腐蚀性能的表征方法主要为耐碱性测试，因为光固化涂料耐酸性较为突出，一般耐碱性较差。
耐碱性测试：取20％NaOH水溶液，用滴管滴1滴在涂层表面，观察涂层发白的时间。
然而，CN 106187953 A中的化合物A-1至A-14，化合物B-1至B-7，化合物C-1至C-4以及化合物D-1至D-7各自固化获得的涂膜的耐油性笔的次数均未超过40次，远远低于本发明化合物。
Claims (28)
1.下式(I)化合物：
其中
Y为含有1-10个碳原子的直链或支化烷基，该烷基的氢原子的80-100％被氟替代；
Z、Z’相同或不同且各自独立地为-(CH2)p-，其中p为0、1、2或3；
W、W’相同或不同且各自独立地为-(CH2)q-，其中q为0、1、2或3，前提是同环内的p和q不能同时为0；
(R0)m为W、O、Z与连接Z和W的碳原子一起构成的环上的m个取代基R0，其中m为0、1或2，和R0选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m为2时，两个R0可相同或不同；
(R0’)m’为W’、O、Z’与连接Z’和W’的碳原子一起构成的环上的m’个取代基R0’，其中m’为0、1或2，和R0’选自C1-C6烷基和羟基C1-C6烷基，其中当m’为2时，两个R0’可相同或不同，(R0)m与(R0’)m’相同或不同；
n1、n1’相同或不同且各自独立地为1或2；
n3为1、2、3或4；
R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基，当n1为2时，两个R1可相同或不同，和两个R2可相同或不同，当n1’为2时，两个R1’可相同或不同，和两个R2’可相同或不同；以及
R5和R6各自独立地选自H和C1-C6烷基，其中当n3为2、3或4时，n3个R5可相同或不同，和n3个R6可相同或不同。
2.如权利要求1所述的化合物，其中Y为含有3-8个碳原子的全氟直链或支化烷基。
3.如权利要求1所述的化合物，其中同环内的p和q均为1，或者同环内的p和q中之一为0，另一为1。
4.如权利要求1所述的化合物，其中m为0或1；和/或，m’为0或1。
5.如权利要求1所述的化合物，其中m为1，R0位于连接Z和W的碳原子上；和/或，m’为1，R0’位于连接Z’和W’的碳原子上。
6.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中n1和/或n1’为1；和/或，n3为2。
7.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中
R0和R0’相同或不同且独立地选自C1-C4烷基和羟基C1-C4烷基；和/或
R1、R2、R1’和R2’各自独立地选自H、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基；和/或
R5和R6各自独立地选自H和C1-C4烷基。
8.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中
R1、R2、R1’和R2’均为H；和/或
R5和R6均为H。
9.如权利要求1-5中任一项所述的化合物，其中Z与Z’相同，W与W’相同，(R0)m与(R0’)m’相同，n1与n1’相同，R1与R1’相同，以及R2与R2’相同。
10.如权利要求1所述的化合物，其为选自下组的化合物：
11.一种制备如权利要求1-10中任一项所述的式(I)化合物的方法，包括：
1)使式(II)化合物
其中X和X’相同或不同且各自独立地为卤素；
与式(III)化合物进行酯化反应或与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义，
得到式(IV)化合物，
其中Z、Z’、W、W’、R0、R0’、R1、R1’、R2、R2’、m、m’、n1和n1’如对式(I)化合物所定义；以及
2)使式(IV)化合物与式(V)化合物反应，
其中R5、R6、n3和Y如对式(I)化合物所定义，
得到式(I)化合物。
12.如权利要求11所述的方法，其中X为氯或溴。
13.如权利要求11所述的方法，其中步骤1)中的反应在缚酸剂存在下进行。
14.如权利要求13所述的方法，其中缚酸剂为三乙胺、苯胺、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾或其任意混合物。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中当式(II)化合物与仅仅式(III)化合物进行酯化反应时，式(III)化合物与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0；当式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应时，式(III)化合物和式(III’)化合物各自与式(II)化合物的摩尔比为1.0-2.0；和/或，缚酸剂与式(II)化合物的摩尔比为2.0-3.0；和/或，步骤1)中的反应在20-30℃的温度下进行。
16.如权利要求13或14所述的方法，其中当式(II)化合物与仅仅式(III)化合物进行酯化反应时，式(III)化合物与式(II)化合物的摩尔比为2.1-2.5；当式(II)化合物与式(III)化合物和式(III’)化合物先后进行酯化反应时，式(III)化合物和式(III’)化合物各自与式(II)化合物的摩尔比为1.1-1.5；和/或，缚酸剂与式(II)化合物的摩尔比为2.1-2.5；和/或，步骤1)中的反应在室温下进行。
17.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其中步骤2)的反应按照步骤2a)进行：2a)在自由基引发剂存在下和在无氧气的条件下，使式(IV)化合物与式(V)化合物进行反应。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述自由基引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化二苯甲酰或其任意混合物。
19.如权利要求17所述的方法，其中式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.8-1.5；和/或，步骤2a)的反应在40-110℃的温度下进行。
20.如权利要求17所述的方法，其中式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.9-1.1；和/或，步骤2a)的反应在50-100℃的温度下进行。
21.如权利要求11-14中任一项所述的方法，其中步骤2)的反应按照步骤2b)进行：2b)使式(IV)化合物和式(V)化合物在紫外光照射下反应。
22.如权利要求21所述的方法，其中式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.8-1.5；和/或，步骤2b)的反应在室温下进行。
23.如权利要求21所述的方法，其中式(IV)化合物与式(V)化合物的摩尔比为0.9-1.0。
24.一种聚合物，其通过将如权利要求1-10中任一项所述的式(I)化合物通过开环聚合而得到。
25.一种如权利要求24所述的聚合物的制备方法，其中所述聚合物通过将如权利要求1-10中任一项所述的式(I)化合物通过阳离子光固化开环聚合而得到。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述聚合物通过将如权利要求1-10中任一项所述的式(I)化合物在光引发剂存在下进行紫外光固化而实现。
27.一种可光固化组合物，包含如权利要求1-10中任一项所述的式(I)化合物作为聚合单体。
28.一种光固化材料，该材料通过将根据权利要求27的可光固化组合物光固化而获得。
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| GR01 | Patent grant | ||
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