CN113527989A - 一种高耐磨擦的抗指纹剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于抗指纹试剂的技术领域，具体涉及一种高耐磨擦的抗指纹剂及其制备方法和应用。所述抗指纹剂的组分包括全氟聚合物以及含氟溶剂的结合；所述全氟聚合物由包括全氟聚醚烷醇和氯硅烷或者氯硅氧烷合成制得，包括如下步骤：将全氟聚醚烷醇溶解于有机溶剂中，再滴入溶解于有机溶剂的氯硅烷或者氯硅氧烷反应，之后减压蒸馏，得到全氟聚合物产品，将全氟聚合物与含氟溶剂混合，即得到抗指纹剂产品，其含氟链段具有多样性，具有较为优异的防玷污性能、耐摩擦性能以及疏油性能和疏水性能，且易于清洁，清洁之后不易留下痕迹，其多样性使得抗指纹剂能够满足不同的使用条件，其采用直接一步法合成的制备方法，简便快捷。
Description
技术领域
本发明属于抗指纹试剂的技术领域，具体涉及一种高耐磨擦的抗指纹剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着智能多媒体设备的品种多样以及其广泛的使用，一般来说，常被触摸的设备屏幕表面易于留下指纹、皮肤上的油脂、汗水和化妆品的痕迹，这不仅会影响对产品的外观感受，还会影响产品的可使用性，因此，防指纹涂层应用于智能多媒体设备起着尤为关键的作用。
防指纹涂层的材料一般是由含氟的聚合物组成，含氟聚合物具有疏油和低摩擦的特性，现有技术中，如专利CN201510934701.7公开了一种硅烷改性的含氟聚合物及其制备方法和防指纹涂料，其所述含氟聚合物的含氟链段类型单一，不能够满足不同的使用条件，应用方面较为局限。应用方面较为局限。
还有专利CN201610223612.6公开了一种全氟聚醚改性硅烷化合物及包含其的表面处理组合物和薄膜，需要对反应物进行端基烯丙基化再硅烷化，其制备步骤较为繁杂，不利于实际中的生产，因此，开发一种制备简便、性能优异的抗指纹涂料仍然尤为关键。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种高耐磨擦的抗指纹剂及其制备方法和应用，提供一种应用于屏幕设备具有高耐磨擦、高防玷污、疏水疏油、不易留痕特点的抗指纹剂。
本发明的技术内容如下：
本发明提供了一种高耐磨擦的抗指纹剂，所述抗指纹剂的组分包括全氟聚合物以及含氟溶剂的结合；
所述全氟聚合物的结构通式为Rf-R1 p-O-Si-(R2 qO)3，其中Rf为包括
的一种或以上的组合，m、n为整数，0≤m，n≤100；
R1 p为烷基或者苯基，p为碳链个数，p≤10；
R2 q为烷基，q为碳链个数，q≤10；
所述全氟聚合物由包括全氟聚醚烷醇Rf-R1 p-OH和氯硅烷(R2 q)aSixClb或者氯硅氧烷(R2 qO)aSixClb合成制得，其中x、a、b均为正整数，0＜x≤8；0≤a、b≤18；
所述含氟溶剂为包括全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、甲基九氟丁醚、乙基九氟丁醚以及氢氟醚的一种或以上的组合溶剂；
按质量分数计，所述抗指纹剂中的组分全氟聚合物占0.1～10％，含氟溶剂占90～99.9％。
本发明还提供了一种高耐磨擦的抗指纹剂的制备方法，包括如下步骤：
将全氟聚醚烷醇溶解于有机溶剂中，再滴入溶解于有机溶剂的氯硅烷或者氯硅氧烷，于20～70℃下反应10～25小时，之后减压蒸馏，得到全氟聚合物产品，将全氟聚合物与含氟溶剂混合，即得到抗指纹剂产品；
所述有机溶剂包括间二三氟甲苯、全氟己烷、三氯三氟乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、全氟(2-正丁基四氢呋喃)以及全氟三乙基胺的一种；
所述抗指纹剂适于各类基材的防指纹处理，包括金属表面及其镀层、阳极氧化膜层、光学玻璃表面及其减反层、显示屏、手机屏幕、眼镜片、陶瓷等易脏污的材料。
所述抗指纹剂的使用方法包括：将抗指纹剂以浸泡、喷涂或者擦拭的方式涂覆在基材表面，待表干之后在80～160℃温度下进行烘烤10～90分钟，冷却到室温即可。
本发明的有益效果如下：
本发明的抗指纹剂，其含氟链段具有多样性，具有较为优异的防玷污性能、耐摩擦性能以及疏油性能和疏水性能，且易于清洁，清洁之后不易留下痕迹，其多样性使得抗指纹剂能够满足不同的使用条件，其采用直接一步法合成的制备方法，简便快捷，且所制得的抗指纹剂能够适用于各类基材的防指纹处理，包括金属表面及其镀层、阳极氧化膜层、光学玻璃表面及其减反层、显示屏、手机屏幕、眼镜片、陶瓷等易脏污的材料。
具体实施方式
以下通过具体的实施案例对本发明作进一步详细的描述，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
若无特殊说明，本发明的所有原料和试剂均为常规市场的原料、试剂。
实施例1
组装250mL三口烧瓶、磁力搅拌转子、水冷回流冷凝器、恒压滴液漏斗以及恒温电热套，洗净之后通氮气进行排气30分钟，于三口烧瓶中加入30g全氟聚醚烷醇
加入50g间二三氟甲苯作为溶剂，另外在恒压滴液漏斗中加入50g间二三氟甲苯和2.1g三乙氧基氯硅烷混合，打开恒压滴液漏斗逐滴滴入三口烧瓶中，控制滴加时间约10min，在60℃下反应15h，反应完成之后通过减压蒸馏去除溶剂，即得到全氟聚合物产品，采用红外光谱和核磁氢谱分析，显示-OH官能团和H的特征峰消失，可以确认产品为全氟聚醚三乙氧基硅烷，其结构式为
将得到的全氟聚醚三乙氧基硅烷与氢氟醚以1:999的比例混合，即稀释得到抗指纹剂产品A。
实施例2
准备好产品反应设备如实施例1所述，于三口烧瓶中加入30g全氟聚醚烷醇
加入50g全氟己烷作为溶剂，另外在恒压滴液漏斗中加入50g全氟己烷和1.1g三甲基氯硅烷混合，打开恒压滴液漏斗逐滴滴入三口烧瓶中，控制滴加时间约10min，在20℃下反应25h，反应完成之后通过减压蒸馏去除溶剂，即得到全氟聚合物产品，采用红外光谱和核磁氢谱分析，显示-OH官能团和H的特征峰消失，可以确认产品为全氟聚醚三甲基硅烷，其结构式为
将得到的全氟聚醚三乙氧基硅烷与全氟环醚以5:995的比例混合，即稀释得到抗指纹剂产品B。
实施例3
准备好产品反应设备如实施例1所述，于三口烧瓶中加入30g全氟聚醚烷醇
加入50g三氯三氟乙烷作为溶剂，另外在恒压滴液漏斗中加入50g三氯三氟乙烷和1.1g三甲基氯硅烷混合，打开恒压滴液漏斗逐滴滴入三口烧瓶中，控制滴加时间约10min，在20℃下反应24h，反应完成之后通过减压蒸馏去除溶剂，即得到全氟聚合物产品，采用红外光谱和核磁氢谱分析，显示-OH官能团和H的特征峰消失，可以确认产品为全氟聚醚三甲基硅烷，其结构式为
将得到的全氟聚醚三甲氧基硅烷与六氟丙烯三聚体以10:990的比例混合，即稀释得到抗指纹剂产品C。
对比例1
以实施例3为对照，将全氟聚醚烷醇成分改为全氟聚醚PFPE成分，其它反应成分和条件不变，得到抗指纹剂产品D。
对比例2
以实施例3为对照，制备抗指纹剂不采用氯硅烷成分，对比例1的抗指纹剂由全氟聚醚烷醇溶解于溶剂中，恒温反应，再与六氟丙烯三聚体以10:990的比例混合，即稀释得到抗指纹剂产品E。
试验例1
将实施例以及对比例所制备的抗指纹剂分别喷涂在两份玻璃表面，即有10份样品，表干后置入140℃烘箱烘烤30min，待冷却后进行耐摩擦测试，使用荷重500g/cm2的橡皮擦作为负载进行耐磨测试，然后每个循环(每来回1000次为一个循环)测试水接触角，共测试6个循环，测试结果如下表所示：
表1抗指纹剂的耐摩擦测试数据
由表1可以看出，本发明实施例所制备的A、B、C产品均展示出较为优异的耐摩擦性以及耐玷污性，且性能皆由于对比例所制备的产品，可见本发明所使用的全氟聚醚烷醇成分以及氯硅烷或者氯硅氧烷成分的结合制得的全氟聚合物为本发明的抗防指纹产品带来了链段结构的多样性，形成较强耐摩擦的产品，使得本发明的抗指纹剂能够满足于不同基材的抗指纹要求，具备广泛的应用领域。
试验例2
将实施例以及对比例所制备的抗指纹剂分别涂抹在两份玻璃表面，即有10份样品，表干后置入150℃烘箱烘烤30min，待冷却后进行耐摩擦测试，使用荷重1000g/cm2的0000#钢丝绒作为负载进行耐磨测试，然后每个循环(每来回1000次为一个循环)测试一次油酸接触角，共测试8个循环，测试结果如下表所示：
表2抗指纹剂的耐摩擦测试数据
试验例3
取镀金工件浸泡在抗指纹剂产品C、D以及E中，每个抗指纹剂产品浸泡3个镀金工件，分别浸泡0min、1min、5min取出后，置于150℃烤箱中烘烤30min，冷却至室温后，放入盐雾箱中测试，盐雾箱中的环境条件为氯化钠浓度5±1％，pH：6.5-7.2，温度35±1℃，测试结果如下表所示：
表2抗指纹剂的耐盐雾测试数据
根据耐盐雾试验说明，经过抗指纹剂处理的C2和C3能明显防止盐雾的腐蚀，而且经过对比例中的D和E处理的镀金工件耐盐雾性能并没有增强。
Claims (7)
1.一种高耐磨擦的抗指纹剂，其特征在于，所述抗指纹剂的组分包括全氟聚合物以及含氟溶剂的结合；
所述全氟聚合物的结构通式为Rf-R1 p-O-Si-(R2 qO)3，其中Rf为包括CF3CF2CF2O[CF(CF3)CF2O]m、CF3O(C2F4O)m(CF2O)n、CF3O(C3F6O)m(CF2O)n、C3F7O(CF2CF2CF2O)m的一种或以上的组合，其中，m、n为整数，0≤m，n≤100；
R1 p为烷基或者苯基，p为碳链个数，p≤10；
R2 q为烷基，q为碳链个数，q≤10。
2.由权利要求1所述的抗指纹剂，其特征在于，所述全氟聚合物由包括全氟聚醚烷醇Rf-R1 p-OH和氯硅烷(R2 q)aSixClb或者氯硅氧烷(R2 qO)aSixClb合成制得，其中x、a、b均为正整数，0＜x≤8；0≤a、b≤18。
3.由权利要求1所述的抗指纹剂，其特征在于，所述含氟溶剂为包括全氟己烷、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟环醚、六氟丙烯二聚体、六氟丙烯三聚体、甲基九氟丁醚、乙基九氟丁醚以及氢氟醚的一种或以上的组合溶剂。
4.由权利要求1所述的抗指纹剂，其特征在于，按质量分数计，所述抗指纹剂中的组分全氟聚合物占0.1～10％，含氟溶剂占90～99.9％。
5.一种权利要求1～4任一项所述的高耐磨擦的抗指纹剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将全氟聚醚烷醇溶解于有机溶剂中，再滴入溶解于有机溶剂的氯硅烷或者氯硅氧烷，于20～70℃下反应10～25小时，之后减压蒸馏，得到全氟聚合物产品，将全氟聚合物与含氟溶剂混合，即得到抗指纹剂产品。
6.由权利要求5所述的抗指纹剂的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂包括间二三氟甲苯、全氟己烷、三氯三氟乙烷、二氯甲烷、三氯甲烷、全氟(2-正丁基四氢呋喃)以及全氟三乙基胺的一种。
7.一种权利要求1～4所述的高耐磨擦的抗指纹剂的应用，其特征在于，所述抗指纹剂适于包括金属表面及其镀层、阳极氧化膜层、光学玻璃表面及其减反层、显示屏、手机屏幕、眼镜片以及陶瓷材料的应用。
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