CN117015568A - 组合物、带表面层的基材及带表面层的基材的制造方法 - Google Patents
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Abstract
课题在于,提供能够形成耐磨耗性优异的表面层的组合物、带表面层的基材及带表面层的基材的制造方法。本发明的组合物包含:具有聚(氧氟亚烷基)链及反应性甲硅烷基的含氟醚化合物、和具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂。
Description
技术领域
本发明涉及组合物、带表面层的基材及带表面层的基材的制造方法。
背景技术
已知的是:为了对基材的表面赋予拒水拒油性、指纹污垢去除性、润滑性(用手指触碰时的顺滑度)等,通过使用具有聚(氧全氟亚烷基)链和水解性甲硅烷基的含氟醚化合物进行表面处理,从而在基材的表面形成由含氟醚化合物的缩合物形成的表面层(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-037541号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,对于使用含氟醚化合物而形成的表面层的要求性能变高。例如,在表面层被应用于构成手指触摸面的构件的情况下,要求即便被重复磨耗其性能(例如拒水性)也不易降低的表面层、即耐磨耗性优异的表面层。
本发明人等发现:对专利文献1中记载那样的使用含氟醚化合物而形成的表面层进行评价时,表面层的耐磨耗性尚有改良的余地。
因而,本发明的课题在于,提供能够形成耐磨耗性优异的表面层的组合物、带表面层的基材和带表面层的基材的制造方法。
用于解决问题的方案
发明人等发现,通过以下的构成能够解决上述课题。
[1]一种组合物,其特征在于,包含:具有聚(氧氟亚烷基)链及反应性甲硅烷基的含氟醚化合物、和具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂。
[2]根据[1]所述的组合物,其中,前述交联剂中的前述反应性甲硅烷基的数量为2~8个。
[3]根据[1]或[2]所述的组合物,其中,前述交联剂为式(A)所示的化合物。
Ra1-La1-C(-Ya1-Ta1)m1(-Ra2)3-m1 式(A)
式(A)中,
Ra1为氢原子、卤素原子、氨基、羟基、反应性甲硅烷基、-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2、Ra4C(O)NH-、Ra4S(O)2O-、Ra4C(O)O-或硫醇基,
La1及La2各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya1及Ya2各自独立地为氟原子或任选在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ta1及Ta2各自独立地为反应性甲硅烷基,
Ra2及Ra3各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子,Ra4为任选具有氟原子的碳数1~5的烷基,
m1及m2各自独立地为1~3的整数。
其中,m1为1时,Ra1为反应性甲硅烷基或-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
[4]根据[3]所述的组合物,其中,前述式(A)中,
La1为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya1为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ra2为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子。
[5]根据[3]或[4]所述的组合物,其中,前述式(A)中,m1为3。
[6]根据[3]~[5]中任一项所述的组合物,其中,前述式(A)中,Ra1为-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
[7]根据[6]所述的组合物,其中,前述式(A)中,
La2为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya2为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ra3为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子。
[8]根据[6]或[7]所述的组合物,其中,前述式(A)中,m2为3。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的组合物,其中,前述交联剂的含量相对于前述含氟醚化合物的含量的摩尔比为0.0010~0.3000。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的组合物,其中,前述聚(氧氟亚烷基)链包含下述式(1)所示的重复单元。
(OX)式(1)
(X为具有1个以上氟原子的氟亚烷基。)
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的组合物,其中,前述反应性甲硅烷基为下述式(2)所示的基团。
-Si(R)nL3-n式(2)
(R为1价的烃基。L为水解性基团或羟基。n为0~2的整数。)
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的组合物,其中,前述含氟醚化合物为下述式(3)所示的化合物。
[A-(OX)m-O-]jZ[-Si(R)nL3-n]g式(3)
(A为全氟烷基或-Q[-Si(R)nL3-n]k。X为具有1个以上氟原子的氟亚烷基。R为1价的烃基。L为水解性基团或羟基。m为2以上的整数。n为0~2的整数。j为1以上的整数,g为1以上的整数。k为1~10的整数。)
[13]一种带表面层的基材,其特征在于,具有基材和形成于前述基材上的表面层,所述表面层由[1]~[12]中任一项所述的组合物形成。
[14]一种带表面层的基材的制造方法,其中,使用[1]~[12]中任一项所述的组合物,通过干涂法或湿涂法在基材上形成表面层。
发明的效果
根据本发明,可以提供能够形成耐磨耗性优异的表面层的组合物、带表面层的基材及带表面层的基材的制造方法。
此外,根据本发明,也可以提供在能够形成耐磨耗性优异的表面层的同时、还能够形成初始的水接触角优异的表面层的组合物、带表面层的基材及带表面层的基材的制造方法。
具体实施方式
本说明书中,将式(A)所示的化合物记为化合物A。其他式所示的化合物也同样地记载。将式(1)所示的重复单元记为单元1。其他式所示的重复单元也同样地记载。将式(2)所示的基团记为基团2。其他式所示的基团也同样地记载。将式(3)所示的化合物记为化合物3。其他式所示的化合物也同样地记载。
本说明书中,记为“亚烷基任选具有A基”的情况下,亚烷基可以在亚烷基中的碳-碳原子间具有A基,也可以如亚烷基-A基-那样在末端具有A基。
本说明书中,“芳氧基”中的“芳基”不仅包括芳基,还包括杂芳基。
本说明书中,“连接基团”不仅是指原子的集合体,只要具有将规定的基团彼此连接的功能,则原子自身也被视作“连接基团”。例如,氮原子自身作为3价的连接基团来处理。
本发明中的术语的含义如下。
“2价有机聚硅氧烷残基”是指下式所示的基团。下式中的Rx为烷基(优选碳数1~10)、或苯基。另外,g1为1以上的整数,优选1~9的整数、特别优选1~4的整数。
“硅亚苯基骨架基团”为-Si(Ry)2PhSi(Ry)2-(其中,Ph为亚苯基,Ry为1价的有机基团。)所示的基团。作为Ry,优选烷基(优选碳数1~10)。
“二烷基亚甲硅烷基”为-Si(Rz)2-(其中,Rz为烷基(优选碳数1~10)。)所示的基团。
化合物的“数均分子量”通过利用1H-NMR及19F-NMR、以末端基团为基准求出氧氟亚烷基的数量(平均值)来算出。
[组合物]
本发明的组合物包含:具有聚(氧氟亚烷基)链及反应性甲硅烷基的含氟醚化合物(以下也称为“特定含氟醚化合物”。)、和具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂。
本发明人等发现,使用本发明的组合物在基材上形成表面层的情况下,表面层的拒水性及耐磨耗性会提高。对该理由的详情尚不明确,推测是因为以下的理由。
使用含氟醚化合物得到的表面层是通过含氟醚化合物的反应性甲硅烷基的水解反应及脱水缩合反应形成的。此处,含氟醚化合物的反应性甲硅烷基的一部分有时不与基材键合而是残留。该情况下,若摩擦表面层,则有时具有不与基材键合的反应性甲硅烷基的特定含氟醚化合物的分子从表面层剥离,表面层的耐磨耗性降低。
此处,认为如果使用本发明的组合物,则交联剂所具有的多个反应性甲硅烷基的一部分跟特定含氟醚化合物中的不与基材键合的反应性甲硅烷基键合。另外,认为交联剂所具有的多个反应性甲硅烷基的一部分与基材键合。由此,推测表面层的拒水性及耐磨耗性提高。
<特定含氟醚化合物>
特定含氟醚化合物为具有聚(氧氟亚烷基)链及反应性甲硅烷基的化合物。
聚(氧氟亚烷基)链包含多个单元1。
(OX)式(1)
X为具有1个以上氟原子的氟亚烷基。
氟亚烷基的碳数从表面层的耐候性及耐蚀性更优异的方面出发,优选2~6、特别优选2~4。
氟亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任意者。
氟亚烷基具有1个以上的氟原子,从表面层的耐蚀性更优异的方面出发,优选2~10个、特别优选2~4个。
氟亚烷基可以是氟亚烷基中的全部氢原子被氟原子取代的基团(全氟亚烷基)。
作为单元1的具体例,可举出-OCHF-、-OCF2CHF-、-OCHFCF2-、-OCF2CH2-、-OCH2CF2-、-OCF2CF2CHF-、-OCHFCF2CF2-、-OCF2CF2CH2-、-OCH2CF2CF2-、-OCF2CF2CF2CH2-、-OCH2CF2CF2CF2-、-OCF2CF2CF2CF2CH2-、-OCH2CF2CF2CF2CF2-、-OCF2CF2CF2CF2CF2CH2-、-OCH2CF2CF2CF2CF2CF2-、-OCF2-、-OCF2CF2-、-OCF2CF2CF2-、-OCF(CF3)CF2-、-OCF2CF2CF2CF2-、-OCF(CF3)CF2CF2-、-OCF2CF2CF2CF2CF2-、-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2-、-O-cycloC4F6-、-O-cycloC5F8-、-O-cycloC6F10-。
此处,-cycloC4F6-是指全氟环丁烷二基,作为其具体例,可举出全氟环丁烷-1,2-二基。-cycloC5F8-是指全氟环戊烷二基,作为其具体例,可举出全氟环戊烷-1,3-二基。-cycloC6F10-是指全氟环己烷二基,作为其具体例,可举出全氟环己烷-1,4-二基。
聚(氧氟亚烷基)链中包含的单元1的重复数m为2以上的整数,更优选2~200的整数、进一步优选5~150的整数、特别优选5~100的整数、最优选10~50的整数。
聚(氧氟亚烷基)链可以仅包含1种(OX),也可以包含2种以上的(OX)。
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。
包含2种以上的(OX)是指,在特定含氟醚化合物中,存在碳数不同的2种以上的(OX);存在氢原子数不同的2种以上的(OX);存在氢原子的位置不同的2种以上的(OX);及存在即使碳数相同侧链的有无、侧链的种类(侧链的数量、侧链的碳数等)也不同的2种以上的(OX)。
关于2种以上的(OX)的配置,例如,{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22}所示的结构表示m21个(OCF2)与m22个(OCF2CF2)无规地配置。另外,(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2)m25所示的结构表示m25个(OCF2CF2)与m25个(OCF2CF2CF2CF2)交替地配置。
作为表示聚(氧氟亚烷基)链的(OX)m,优选[(OCHmaF(2-ma))m11·(OC2HmbF(4-mb))m12·(OC3HmcF(6-mc))m13·(OC4HmdF(8-md))m14·(OC5HmeF(10-me))m15·(OC6HmfF(12-mf))m16·(O-cycloC4HmgF(6-mg))m17·(O-cycloC5HmhF(8-mh))m18·(O-cycloC6HmiF(10-mi))m19]。此处,-cycloC4HmgF(6-mg)表示氟环丁烷二基,优选氟环丁烷-1,2-二基。-cycloC5HmhF(8-mh)表示氟环戊烷二基,优选氟环戊烷-1,3-二基。-cycloC6HmiF(10-mi)表示氟环己烷二基,优选氟环己烷-1,4-二基。
ma为0或1,mb为0~3的整数,mc为0~5的整数,md为0~7的整数,me为0~9的整数,mf为0~11的整数,mg为0~5的整数,mh为0~7的整数,mi为0~9的整数。
m11、m12、m13、m14、m15、m16、m17、m18及m19各自独立地为0以上的整数,优选100以下。
m11+m12+m13+m14+m15+m16+m17+m18+m19为2以上的整数,更优选2~200的整数、更优选5~150的整数、进一步优选5~100的整数、特别优选10~50的整数。
其中,m12优选2以上的整数、特别优选2~200的整数。
另外,C3HmcF(6-mc)、C4HmdF(8-md)、C5HmeF(10-me)及C6HmfF(12-mf)可以为直链状,也可以为支链状,从表面层的耐磨耗性更优异的方面出发,优选直链状。
需要说明的是,m11个(OCHmaF(2-ma))、m12个(OC2HmbF(4-mb))、m13个(OC3HmcF(6-mc))、m14个(OC4HmdF(8-md))、m15个(OC5HmeF(10-me))、m16个(OC6HmfF(12-mf))、m17个(O-cycloC4HmgF(6-mg))、m18个(O-cycloC5HmhF(8-mh))、m19个(O-cycloC6HmiF(10-mi))的键合顺序没有限定。
m11为2以上时,多个(OCHmaF(2-ma))任选相同或不同。
m12为2以上时,多个(OC2HmbF(4-mb))任选相同或不同。
m13为2以上时,多个(OC3HmcF(6-mc))任选相同或不同。
m14为2以上时,多个(OC4HmdF(8-md))任选相同或不同。
m15为2以上时,多个(OC5HmeF(10-me))任选相同或不同。
m16为2以上时,多个(OC6HmfF(12-mf))任选相同或不同。
m17为2以上时,多个(O-cycloC4HmgF(6-mg))任选相同或不同。
m18为2以上时,多个(O-cycloC5HmhF(8-mh))任选相同或不同。
m19为2以上时,多个(O-cycloC6HmiF(10-mi))任选相同或不同。
(OX)m优选具有下述的结构。
{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22}、
(OCF2CF2)m23、
(OCF2CF2CF2)m24、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2)m25、
{(OCF2CF2CF2CF2CF2)m26·(OCF2)m27}、
{(OCF2CF2CF2CF2CF2)m26·(OCF2CF2)m27}、
{(OCF2CF2CF2CF2CF2CF2)m26·(OCF2)m27}、
{(OCF2CF2CF2CF2CF2CF2)m26·(OCF2CF2)m27}、
(OCF2CF2CF2CF2CF2-OCF2)m28、
(OCF2CF2CF2CF2CF2-OCF2CF2)m28、
(OCF2CF2CF2CF2CF2CF2-OCF2)m28、
(OCF2CF2CF2CF2CF2CF2-OCF2CF2)m28、
(OCF2-OCF2CF2CF2CF2CF2)m28、
(OCF2-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2)m28、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2CF2)m28、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2)m28。
其中,m21为1以上的整数,m22为1以上的整数,m21+m22为2~500的整数,m23及m24各自独立地为2~500的整数,m25为1~250的整数,m26及m27各自独立地为1以上的整数,m26+m27为2~500的整数,m28为1~250的整数。
从容易制造特定含氟醚化合物的方面出发,(OX)m更优选为下述的结构。
{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22}、
(OCF2CF2CF2)m24、
(OCF2CF2)2{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22-2}、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2)m25-1OCF2CF2、
(OCF2CF2CF2CF2CF2-OCF2)m28、
(OCF2CF2CF2CF2CF2CF2-OCF2)m28、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2CF2)m28-1OCF2CF2、
(OCF2CF2-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2)m28-1OCF2CF2。
其中,对于m22-2、m25-1及m28-1,以成为1以上的整数的方式来选择m22、m25及m28的数。
这些中,从表面层的耐磨耗性更优异的方面出发,(OX)m优选为{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22}。
{(OCF2)m21·(OCF2CF2)m22}中,从表面层的耐磨耗性及指纹污垢去除性更优异的方面出发,m22/m21优选0.1~10、更优选0.2~5.0、进一步优选0.2~2.0、特别优选0.2~1.5、最优选0.2~0.85。
(OX)m的数均分子量优选1,000~20,000、更优选2,000~15,000、特别优选3,000~10,000。
数均分子量为下限值以上时,特定含氟醚化合物的分子链变长,因此特定含氟醚化合物的分子链的柔软性提高。由此,以特定含氟醚化合物的反应性甲硅烷基为来源的硅烷醇基与具有硅烷醇基的基材或基底层的反应概率变高,因此表面层与基材或基底层的粘接性进一步提高。其结果,表面层的耐磨耗性更优异。另外,表面层的氟含量提高,因此拒水拒油性更优异。
另外,数均分子量为上限值以下时,成膜时的处理性更优异。
反应性甲硅烷基优选基团2。
-Si(R)nL3-n式(2)
R为1价的烃基。
1价的烃基优选1价的脂肪族烃基(可以为饱和,也可以为不饱和。)或1价的芳香族烃基,更优选1价的脂肪族烃基,特别优选烷基。
1价的烃基可以为直链状、支链状或环状,优选为直链状或支链状。1价的烃基的碳数优选1~6、更优选1~3、特别优选1~2。
L为水解性基团或羟基。
L的水解性基团是通过水解反应而形成羟基的基团。即,用Si-L表示的具有水解性的甲硅烷基通过水解反应而形成Si-OH所示的硅烷醇基。硅烷醇基进一步在硅烷醇基之间发生反应而形成Si-O-Si键。
关于作为水解性基团的L的具体例,可列举出烷氧基、芳氧基、卤素原子、酰基、酰氧基、异氰酰基(-NCO)。作为烷氧基,优选为碳原子数1~4的烷氧基。作为芳氧基,优选为碳原子数3~10的芳氧基。作为卤素原子,优选为氯原子。作为酰基,优选为碳原子数1~6的酰基。作为酰氧基,优选为碳原子数1~6的酰氧基。
作为L,从更容易制造特定含氟醚化合物的观点出发,优选为碳原子数1~4的烷氧基或卤素原子。作为L,从涂布时的脱气少、特定含氟醚化合物的保存稳定性更优异的观点出发,优选为碳原子数1~4的烷氧基,在需要特定含氟醚化合物的长期保存稳定性的情况下,特别优选为乙氧基,在将涂布后的反应时间设为短时间的情况下,特别优选为甲氧基。
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,从而表面层对于基材的密合性变得更牢固。
在n为0或1的情况下,在1分子中存在的多个L可以相同也可以不同。从原料的获取容易性、特定含氟醚化合物的制造容易性的观点出发,优选彼此相同。在n为2的情况下,在1分子中存在的多个R可以相同也可以不同。从原料的获取容易性、特定含氟醚化合物的制造容易性的观点出发,优选彼此相同。
作为特定含氟醚化合物,在膜的拒水拒油性及耐磨耗性更优异的方面,优选化合物3。
[A-(OX)m-O-]jZ[-Si(R)nL3-n]g式(3)
A为全氟烷基或-Q[-Si(R)nL3-n]k。
全氟烷基中的碳数从膜的耐磨耗性更优异的方面出发优选1~20、更优选1~10、进一步优选1~6、特别优选1~3。
全氟烷基可以为直链状,也可以为支链状。
其中,A为-Q[-Si(R)nL3-n]k的情况下,j为1。
作为全氟烷基,可举出CF3-、CF3CF2-、CF3CF2CF2-、CF3CF2CF2CF2-、CF3CF2CF2CF2CF2-、CF3CF2CF2CF2CF2CF2-、CF3CF(CF3)-等。
作为全氟烷基,从膜的拒水拒油性更优异的方面出发,优选CF3-、CF3CF2-、CF3CF2CF2-。
Q为(k+1)价的连接基团。如后所述那样,k为1~10的整数。因此,作为Q,可举出2~11价的连接基团。
Q优选具有选自由C、N、Si、环结构及(k+1)价的有机聚硅氧烷残基组成的组中的至少1种分支点(以下记为“分支点P”。)。
作为环结构,从容易制造特定含氟醚化合物的观点以及表面层的耐磨耗性、耐光性和耐化学药品性更优异的观点出发,优选为选自由3~8元环的脂肪族环、3~8元环的芳香族环、3~8元环的杂环、以及由这些环之中的2个以上形成的稠环组成的组中的1种,特别优选为下式列举出的环结构。
环结构可以具有卤素原子、烷基(在碳-碳原子间任选包含醚性氧原子。)、环烷基、烯基、烯丙基、烷氧基、氧代基(=O)等取代基。
作为(k+1)价的有机聚硅氧烷残基的具体例,可举出下述基团。
其中,下式中的R5为氢原子、烷基、烷氧基、或苯基。R5的烷基及烷氧基的碳数优选1~10、特别优选1。
Q任选具有包含选自亚烷基、氟亚烷基、羟基亚烷基、烷氧基亚烷基、羰基、酰胺键、醚键、硫醚键、脲键、氨基甲酸酯键、碳酸酯键、酯键、-SO2NR6-、-Si(R6)2-、-OSi(R6)2-、-Si(CH3)2-Ph-Si(CH3)2-及2价有机聚硅氧烷残基中的1种以上的基团。
其中,R6为氢原子、碳数1~6的烷基或苯基,Ph为亚苯基。R6的烷基的碳数从容易制造特定含氟醚化合物的方面出发优选1~3、特别优选1~2。
另外,构成Q的各键或基团可以任意末端配置于[A-(OX)m-O-]j侧。例如,酰胺键可以碳原子配置于[A-(OX)m-O-]j侧,也可以氮原子配置于[A-(OX)m-O-]j侧。关于其他键、基团也同样。
作为2价有机聚硅氧烷残基的具体例,可举出下式的基团。其中,下式中的R7为氢原子、烷基、烷氧基、或苯基。R7的烷基及烷氧基的碳数优选1~10、特别优选1。
从容易制造特定含氟醚化合物的方面出发,Q优选具有选自由-C(O)NR6-、-C(O)-、-C(O)OR6-、-NR6-及-O-组成的组中的至少1种键,从表面层的耐光性及耐化学药品性优异的方面出发,特别优选具有-C(O)NR6-或-C(O)-。
作为Q,可举出2个以上的2价烃基与1个以上的分支点P的组合、或2个以上的烃基与1个以上的分支点P与1个以上的键B的组合。
作为2价烃基的具体例,可举出2价脂肪族烃基(亚烷基、环亚烷基等)、2价芳香族烃基(亚苯基等)。2价烃基的碳数优选1~10、更优选1~6、特别优选1~4。
R、L、n、X及m的定义如上述聚(氧氟亚烷基)链及上述反应性甲硅烷基的说明中所述。
Z为(j+g)价的连接基团。
Z的定义除了在上述Q中将(k+1)价替换成(j+g)价之外,与上述Q相同。在特定含氟醚化合物中,Z和Q任选相同或不同。从特定含氟醚化合物的制造容易性等观点出发,Z和Q优选相同。
j为1以上的整数,从膜的拒水拒油性更优异的方面出发,优选1~5的整数,从容易制造化合物3的方面出发,特别优选1。
g为1以上的整数,从膜的耐磨耗性更优异的方面出发,优选2~4的整数、更优选2或3、特别优选3。
k为1~10的整数,从表面层的耐磨耗性更优异的方面出发,优选1~8的整数、特别优选2~6的整数。
作为化合物3,从表面层的初始水接触角及耐磨耗性更优异的方面出发,优选化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31。这些中,化合物3-11及化合物3-21的表面层的初始水接触角特别优异,化合物3-31的表面层的耐磨耗性特别优异。
Rf1-(OX)m-O-Y11[-Si(R)nL3-n]g1 式(3-11)
[Rf2-(OX)m-O-]j2Y21[-Si(R)nL3-n]g2 式(3-21)
[L3-n(R)nSi-]k3Y32-(OX)m-O-Y31[-Si(R)nL3-n]g3式(3-31)
式(3-11)中,X、m、R、n及L分别与式(3)中的X、m、R、n及L的定义含义相同。
Rf1为全氟烷基,全氟烷基的适当的方案及具体例如上所述。
Y11为(g1+1)价的连接基团,其具体例与式(3)中的Z相同。
g1为1以上的整数,从表面层的耐磨耗性更优异的方面出发,优选2~15的整数、更优选2~4的整数、进一步优选2或3、特别优选3。
式(3-21)中,X、m、R、n及L分别与式(3)中的X、m、R、n及L的定义含义相同。
Rf2为全氟烷基,全氟烷基的适当的方案及具体例如上所述。
j2为2以上的整数,优选2~6的整数、更优选2~4的整数。
Y21为(j2+g2)价的连接基团,其具体例与式(3)中的Z相同。
g2为1以上的整数,从表面层的耐磨耗性更优异的方面出发,优选2~15的整数、更优选2~6、进一步优选2~4、特别优选4。
式(3-31)中,X、m、R、n及L分别与式(3)中的X、m、R、n及L的定义含义相同。
k3为1以上的整数,优选1~4的整数、更优选2或3、特别优选3。
Y32为(k3+1)价的连接基团,其具体例与式(3)中的Q相同。
Y31为(g3+1)价的连接基团,其具体例与式(3)中的Z相同。
g3为1以上的整数,优选1~4的整数、更优选2或3、特别优选3。
式(3-11)中的Y11可以为基团g2-1(其中,d1+d3=1(即,d1或d3为0。)、g1=d2+d4、d2+d4≥1。)、基团g2-2(其中,e1=1、g1=e2、e2≥1。)、基团g2-3(其中,g1=2。)、基团g2-4(其中,h1=1、g1=h2、h2≥1。)、基团g2-5(其中,i1=1、g1=i2、i2≥1。)、基团g2-6(其中,g1=1。)、基团g2-7(其中,g1=i3+1。)、基团g2-8(其中,g1=i4、i4≥1。)、或基团g2-9(其中,g1=i5、i5≥1。)。
式(3-21)中的Y21可以为基团g2-1(其中,j2=d1+d3、d1+d3≥2、g2=d2+d4、d2+d4≥1。)、基团g2-2(其中,j2=e1、e1=2、g2=e2、e2≥1。)、基团g2-4(其中,j2=h1、h1≥2、g2=h2、h2≥1。)、或基团g2-5(其中,j2=i1、i1=2、g2=i2、i2≥1。)。
另外,式(3-31)中的Y31及Y32各自独立地可以为基团g2-1(其中,g3=d2+d4、k3=d2+d4。)、基团g2-2(其中,g3=e2、k3=e2。)、基团g2-3(其中,g3=2、k3=2。)、基团g2-4(其中,g3=h2、k3=h2。)、基团g2-5(其中,g3=i2、k3=i2。)、基团g2-6(其中,g3=1、k3=1。)、基团g2-7(其中,g3=i3+1、k3=i3+1。)、基团g2-8(其中,g3=i4、k3=i4。)、或基团g2-9(其中,g3=i5、k3=i5。)。
(-A1-)e1C(Re2)4-e1-e2(-Q22-)e2式(g2-2)
-A1-N(-Q23-)2式(g2-3)
(-A1-)h1Z1(-Q24-)h2 式(g2-4)
(-A1-)i1Si(Re3)4-i1-i2(-Q25-)i2 式(g2-5)
-A1-Q26- 式(g2-6)
-A1-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-i3(-Q25-)i3 式(g2-7)
-A1-[CH2C(Re4)(-Q27-)]i4-Re5 式(g2-8)
-A1-Za(-Q28-)i5 式(g2-9)
其中,式(g2-1)~式(g2-9)中,A1与(OX)m侧连接,Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27及Q28与[-Si(R)nL3-n]侧连接。
A1为单键、亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-OC(O)O-、-NHC(O)O-、-NHC(O)NR6-、-O-、-SO2NR6-或-N(R6)SO2-的基团,各式中,存在2个以上A1的情况下,2以上的A1任选相同或不同。亚烷基的氢原子任选被氟原子取代。
Q11为单键、-O-、亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团。
Q22为亚烷基;在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团;在亚烷基的不与Si连接的一侧的末端具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团;或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-并且在不与Si连接的一侧的末端具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团,各式中,存在2个以上Q22的情况下,2个以上的Q22任选相同或不同。
Q23为亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团,2个Q23任选相同或不同。
Q24所键合的Z1中的原子为碳原子的情况下,Q24为Q22,Q24所键合的Z1中的原子为氮原子的情况下,Q24为Q23,各式中,存在2个以上Q24的情况下,2个以上的Q24任选相同或不同。
Q25为亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团,各式中,存在2个以上Q25的情况下,2个以上的Q25任选相同或不同。
Q26为亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团。
R6为氢原子、碳数1~6的烷基或苯基。
Q27为单键或亚烷基。
Q28为亚烷基、或者在碳数2以上的亚烷基的碳原子-碳原子间具有醚性氧原子或2价有机聚硅氧烷残基的基团。
Z1为具有h1+h2价的环结构的基团,所述环结构具有A1所直接键合的碳原子或氮原子并且具有Q24所直接键合的碳原子或氮原子。
Re1为氢原子或烷基,各式中,存在2个以上Re1的情况下,2个以上的Re1任选相同或不同。
Re2为氢原子、羟基、烷基或酰氧基。
Re3为烷基。
Re4为氢原子或烷基,从容易制造化合物的方面出发,优选氢原子。各式中,存在2个以上Re4的情况下,2个以上的Re4任选相同或不同。
Re5为氢原子或卤素原子,从容易控制化合物的方面出发,优选氢原子。
d1为0~3的整数,优选1或2。d2为0~3的整数,优选1或2。d1+d2为1~3的整数。
d3为0~3的整数,优选0或1。d4为0~3的整数,优选2或3。d3+d4为1~3的整数。
对于d1+d3,在Y21中为1~5的整数,优选1或2,在Y11、Y31及Y32中为1。
对于d2+d4,在Y11或Y21中为1~5的整数,优选4或5,在Y31及Y32中为1~5的整数,优选3~5的整数、特别优选4或5。
e1+e2为3或4。对于e1,在Y11中为1,在Y21中为2~3的整数,在Y31及Y32中为1。对于e2,在Y11或Y21中为1~3,优选2或3,在Y31及Y32中为1~3,优选为2或3。
对于h1,在Y11中为1,在Y21中为2以上的整数(优选2),在Y31及Y32中为1。对于h2,在Y11或Y21中为1以上的整数(优选2或3),在Y31及Y32中为1以上的整数(优选2或3)。
对于i1+i2,在Y11中为2~4(优选3或4),在Y12中为3或4(优选4),在Y31及Y32中为2~4的整数(优选3或4)。对于i1,在Y11中为1,在Y21中为2或3,在Y31及Y32中为1。对于i2,在Y11中为1~3的整数(优选2或3),在Y12中为1或2(优选2),在Y31及Y32中为1~3的整数(优选2或3)。
i3为0~3的整数,优选1~3、特别优选2或3。
对于i4,在Y11中为1以上(优选2~10的整数、特别优选2~6的整数),在Y31及Y32中为1以上(优选1~10的整数、特别优选1~6的整数)。
对于i5,在Y11中为1以上(优选2~7的整数),在Y31及Y32中为1以上(优选2~7的整数)。
对于Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q28的亚烷基的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面、及表面层的耐磨耗性、耐光性及耐化学药品性更优异的方面出发,优选1~10、更优选1~6、特别优选1~4。其中,在碳-碳原子间具有特定键的情况下的亚烷基的碳数的下限值为2。
作为Z1中的环结构,可举出上述环结构,优选的方案也同样。需要说明的是,Z1中的环结构与A1、Q24直接键合,因此,不存在环结构与例如亚烷基连接、且该亚烷基与A1、Q24连接的情况。
Za为(i5+1)价的有机聚硅氧烷残基,优选下述的基团。其中,下式中的Ra为烷基(优选碳数1~10)、或苯基。
/>
对于Re1、Re2、Re3或Re4的烷基的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面出发,优选1~10、更优选1~6、进一步优选1~3、特别优选1~2。
对于Re2的酰氧基的烷基部分的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面出发,优选1~10、更优选1~6、进一步优选1~3、特别优选1~2。
对于h1,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面、以及表面层的耐磨耗性及指纹污垢去除性更优异的方面出发,优选1~6、更优选1~4、进一步优选1或2、特别优选1。
对于h2,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面、以及表面层的耐磨耗性及指纹污垢去除性更优异的方面出发,优选2~6、更优选2~4、特别优选2或3。
作为Y11的其他方案,可举出基团g3-1(其中,d1+d3=1(即,d1或d3为0。)、g1=d2×r1+d4×r1。)、基团g3-2(其中,e1=1、g1=e2×r1。)、基团g3-3(其中,g1=2×r1。)、基团g3-4(其中,h1=1、g1=h2×r1。)、基团g3-5(其中,i1=1、g1=i2×r1。)、基团g3-6(其中,g1=r1。)、基团g3-7(其中,g1=r1×(i3+1)。)、基团g3-8(其中,g1=r1×i4。)、基团g3-9(其中,g1=r1×i5。)。
作为Y21的其他方案,可举出基团g3-1(其中,j2=d1+d3、d1+d3≥2、g2=d2×r1+d4×r1。)、基团g3-2(其中,j2=e1、e1=2、g2=e2×r1、e2=2。)、基团g3-4(其中,j2=h1、h1≥2、g2=h2×r1。)、基团g3-5(其中,j2=i1、i1为2或3、g2=i2×r1、i1+i2为3或4。)。
作为Y31及Y32的其他方案,可举出基团g3-1(其中,g3=d2×r1+d4×r1、k3=d2×r1+d4×r1。)、基团g3-2(其中,g3=e2×r1、k3=e2×r1。)、基团g3-3(其中,g3=2×r1、k3=2×r1。)、基团g3-4(其中,g3=h2×r1、k3=h2×r1。)、基团g3-5(其中,g3=i2×r1、k3=i2×r1。)、基团g3-6(其中,g3=r1、k3=r1。)、基团g3-7(其中,g3=r1×(i3+1)、k3=r1×(i3+1)。)、基团g3-8(其中,g3=r1×i4、k3=r1×i4。)、基团g3-9(其中,g3=r1×i5、k3=r1×i5。)。
(-A1-)e1C(Re2)4-e1-e2(-Q22-G1)e2式(g3-2)
-A1-N(-Q23-G1)2式(g3-3)
(-A1-)h1Z1(-Q24-G1)h2式(g3-4)
(-A1-)i1Si(Re3)4-i1-i2(-Q25-G1)i2式(g3-5)
-A1-Q26-G1 式(g3-6)
-A1-CH(-Q22-G1)-Si(Re3)3-i3(-Q25-G1)i3 式(g3-7)
-A1-[CH2C(Re4)(-Q27-G1)]i4-Re5 式(g3-8)
-A1-Za(-Q28-G1)i5 式(g3-9)
其中,式(g3-1)~式(g3-9)中,A1与(OX)m侧连接,G1与[-Si(R)nL3-n]侧连接。
G1为基团g3,各式中,存在2个以上G1的情况下,2个以上的G1任选相同或不同。G1以外的符号与式(g2-1)~式(g2-9)中的符号相同。
-Si(R8)3-r1(-Q3-)r1式(g3)
其中,式(g3)中,Si与Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27及Q28侧连接,且Q3与[-Si(R)nL3-n]侧连接。R8为烷基。Q3为亚烷基、在碳数2以上的亚烷基的碳-碳原子间具有-C(O)NR6-、-C(O)-、-NR6-或-O-的基团、或为-(OSi(R9)2)p-O-,2个以上的Q3任选相同或不同。r1为2或3。R6为氢原子、碳数1~6的烷基或苯基。R9为烷基、苯基或烷氧基,2个R9任选相同或不同。p为0~5的整数,p为2以上时,2个以上的(OSi(R9)2)任选相同或不同。
对于Q3的亚烷基的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面、以及表面层的耐磨耗性、耐光性及耐化学药品性更优异的方面出发,优选1~10、更优选1~6、特别优选1~4。其中,在碳-碳原子间具有特定键的情况下的亚烷基的碳数的下限值为2。
对于R8的烷基的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面出发,优选1~10、更优选1~6、进一步优选1~3、特别优选1~2。
对于R9的烷基的碳数,从容易制造化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的方面出发,优选1~10、更优选1~6、进一步优选1~3、特别优选1~2。
对于R9的烷氧基的碳数,从化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31的保存稳定性优异的方面出发,优选1~10、更优选1~6、进一步优选1~3、特别优选1~2。
p优选0或1。
作为化合物3-11、化合物3-21及化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。下式的化合物从工业上容易制造、容易处理、表面层的拒水拒油性、耐磨耗性、指纹污垢去除性、润滑性、耐化学药品性、耐光性及耐化学药品性更优异、尤其耐光性特别优异的方面出发是优选的。
下式的化合物中的Rf为Rf1-(OX)m-O-(CF2)n-或Rf2-(OX)m-O-(CF2)n-。此处,Rf1、Rf2、X及m的定义如上所述,n为0~6的整数。
下式的化合物中的Qf为-(OX)m-O-(CF2)n-。此处,X及m的定义如上所述,n为0~6的整数。
作为Y11为基团g2-1的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-2的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y21为基团g2-2的化合物3-21,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-3的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-4的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-5的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-6的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g2-7的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-1的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-2的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-3的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-4的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-5的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-6的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y11为基团g3-7的化合物3-11,例如,可举出下式的化合物。
作为Y21为基团g2-1的化合物3-21,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-1的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-2的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-3的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-4的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-5的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-6的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g2-7的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为Y31及Y32为基团g3-2的化合物3-31,例如,可举出下式的化合物。
作为特定含氟醚化合物的具体例,例如,可举出下述的文献中记载的例子。
日本特开平11-029585号公报及日本特开2000-327772号公报中记载的全氟聚醚改性氨基硅烷、
日本特许第2874715号公报中记载的含硅有机含氟聚合物、
日本特开2000-144097号公报中记载的有机硅化合物、
日本特表2002-506887号公报中记载的氟化硅氧烷、
日本特表2008-534696号公报中记载的有机硅酮化合物、
日本特许第4138936号公报中记载的氟化改性含氢聚合物、
美国专利申请公开第2010/0129672号说明书、国际公开第2014/126064号及日本特开2014-070163号公报中记载的化合物、
国际公开第2011/060047号及国际公开第2011/059430号中记载的有机硅化合物、
国际公开第2012/064649号中记载的含氟有机硅烷化合物、
日本特开2012-72272号公报中记载的含有氟氧亚烷基的聚合物、
国际公开第2013/042732号、国际公开第2013/121984号、国际公开第2013/121985号、国际公开第2013/121986号、国际公开第2014/163004号、日本特开2014-080473号公报、国际公开第2015/087902号、国际公开第2017/038830号、国际公开第2017/038832号、国际公开第2017/187775号、国际公开第2018/216630号、国际公开第2019/039186号、国际公开第2019/039226号、国际公开第2019/039341号、国际公开第2019/044479号、国际公开第2019/049753号、国际公开第2019/163282号及日本特开2019-044158号公报中记载的含氟醚化合物、
日本特开2014-218639号公报、国际公开第2017/022437号、国际公开第2018/079743号、国际公开第2018/143433号中记载的含有全氟(聚)醚的硅烷化合物、
国际公开第2018/169002号中记载的含有全氟(聚)醚基的硅烷化合物、
国际公开第2019/151442号中记载的含有氟(聚)醚基的硅烷化合物、
国际公开第2019/151445号中记载的含有(聚)醚基的硅烷化合物、国际公开第2019/098230号中记载的含有全氟聚醚基的化合物、
日本特开2015-199906号公报、日本特开2016-204656号公报、日本特开2016-210854号公报及日本特开2016-222859号公报中记载的含有氟聚醚基的聚合物改性硅烷、
国际公开第2019/039083号及国际公开第2019/049754号中记载的含氟化合物。
作为特定含氟醚化合物的市售品,可举出信越化学工业株式会社制的KY-100系列(KY-178、KY-185、KY-195等)、AGC株式会社制的Afluid(注册商标)S550、大金工业株式会社制的OPTOOL(注册商标)DSX、OPTOOL(注册商标)AES、OPTOOL(注册商标)UF503、OPTOOL(注册商标)UD509等。
特定含氟醚化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
<交联剂>
本发明的组合物中包含的交联剂为具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂。交联剂中的反应性甲硅烷基及聚(氧氟亚烷基)链的具体例与上述特定含氟醚化合物中的反应性甲硅烷基及聚(氧氟亚烷基)链同样。
交联剂中的反应性甲硅烷基的数量为2个以上,从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,优选2~8个、更优选2~6个、特别优选3~6个。
从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,交联剂优选为化合物A。化合物A为式(A)所示的化合物。
Ra1-La1-C(-Ya1-Ta1)m1(-Ra2)3-m1式(A)
Ra1为氢原子、卤素原子、氨基、羟基、反应性甲硅烷基、-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2、Ra4C(O)NH-、Ra4S(O)2O-、Ra4C(O)O-或硫醇基,从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,优选-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
作为Ra1中的卤素原子的具体例,可举出氟原子、氯原子、溴原子及碘原子,优选氯原子、溴原子或碘原子。
Ra1中的反应性甲硅烷基的具体例与上述特定含氟醚化合物中的反应性甲硅烷基同样。
La1及La2各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,优选不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基。
从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,亚烷基的碳数优选1~8、特别优选2~8。
亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任意者。
Ya1及Ya2各自独立地为氟原子或任选在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,优选不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基。
从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,亚烷基的碳数优选2~8、特别优选2~6。
亚烷基可以为直链状、支链状及环状中的任意者。
Ta1及Ta2各自独立地为反应性甲硅烷基。
Ta1及Ta2中的反应性甲硅烷基的具体例与上述特定含氟醚化合物中的反应性甲硅烷基同样。
Ra2及Ra3各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子,优选不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子。
从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发,烷基的碳数优选2~8、特别优选2~6。
烷基可以为直链状、支链状及环状中的任意者。
Ra4各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~5的烷基。
烷基的碳数从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发优选1~3、特别优选1。
m1及m2各自独立地为1~3的整数,从表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异的方面出发优选2或3、特别优选3。
其中,m1为1的情况下,Ra1为反应性甲硅烷基或-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
m1为2以上时,多个-Ya1-Ta1任选相同或不同。m2为2以上时,多个-Ya2-Ta2任选相同或不同。
m1为1时,多个Ra2任选相同或不同。m2为1时,多个Ra3任选相同或不同。
特别是Ra1为-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2、且m1及m2均为3时,表面层的耐磨耗性及拒水拒油性更优异。
优选的是,式(A)中,La1为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,Ya1为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,Ra2为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子(以下也称为“方案A”。)。由此,表面层的初始拒水性及耐磨耗性更优异。
式(A)中,Ra1为-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2的情况下,优选La2为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,Ya2为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,Ra3为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子(以下也称为“方案B”。)。由此,表面层的初始拒水性及耐磨耗性更优异。
特别是式(A)中Ra1为-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2的情况下,如果满足方案A及方案B这两者,则表面层的初始拒水性及耐磨耗性更优异。
交联剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
以下示出交联剂的具体例。
CH3-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
Cl-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
HO-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]3C-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH3-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]2CH-CH2-CH2-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2
Si(OCH3)3-CH2-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2
NH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
OH-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
Cl-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH3-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2-O-CH2]3C-CH2-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH3-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH2CH3)3]3
CF3-S(O)2O-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
HS-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH3-C(O)NH-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
CH3-C(O)O-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3
交联剂的制造方法没有特别限定,例如可以通过后述的实施例栏中记载的方法来制造。
<液体溶剂>
本发明的组合物可以为通过干涂法使用的组合物,也可以为通过湿涂法使用的组合物。
本发明的组合物为通过湿涂法使用的组合物的情况下,本发明的组合物优选包含液体溶剂。
作为液体溶剂的具体例,可举出水、有机溶剂。
液体溶剂优选包含有机溶剂,从涂覆性优异的方面出发,更优选包含沸点为35~250℃的有机溶剂。此处,沸点是指标准沸点。
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,从溶解性优异的方面出发,优选氟系有机溶剂。有机溶剂可以单独使用1种,也可以组合使用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、氟醇。
氟化烷烃优选碳数4~8的化合物、例如,可举出C6F13H(AC-2000:制品名、AGC株式会社制)、C6F13C2H5(AC-6000:制品名、AGC株式会社制)、C2F5CHFCHFCF3(Vertrel:制品名、杜邦公司制)。
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,例如,可举出CF3CH2OCF2CF2H(AE-3000:制品名、AGC株式会社制)、C4F9OCH3(NOVEC-7100:制品名、3M公司制)、C4F9OC2H5(NOVEC-7200:制品名、3M社制)、C2F5CF(OCH3)C3F7(NOVEC-7300:制品名、3M公司制)。
作为氟化烷基胺的具体例,可举出全氟三丙基胺、全氟三丁基胺。
作为氟醇的具体例,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,可举出二乙基醚、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、乙醇、正丁醇。
<其他成分>
本发明的组合物可以包含上述以外的成分。
作为其他成分,例如,可举出特定含氟醚化合物、交联剂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。
作为其他成分的具体例,可举出下述化合物X及下述化合物Y。
Rfa-(OXa)m1-La-CZa1=CH2 式(X)
CH2=CZb2-Lb2-(OXb)m2-Lb1-CZb1=CH2式(Y)
式(X)中,Rfa为碳数1~20的氟烷基,Xa为碳数1~6的氟亚烷基,La为单键或2价的连接基团(其中,不包括(OXa)na。na为1以上的整数。),Za1为氟原子或三氟甲基,m1为2以上的整数。
式(Y)中,Xb为碳数1~6的氟亚烷基,Lb1及Lb2各自独立地为单键或2价的连接基团(其中,不包括(OXb)nb。nb为1以上的整数。),Zb1及Zb2各自独立地为氟原子或三氟甲基,m2为2以上的整数。
<含量>
对于特定含氟醚化合物的含量,从表面层的初始拒水性及耐磨耗性更优异的方面出发,相对于本发明的组合物的全部固体成分质量,优选30~99.99质量%、更优选40~99.99质量%、特别优选50~99.95质量%。
对于交联剂的含量,从表面层的初始拒水性及耐磨耗性更优异的方面出发,相对于本发明的组合物的全部固体成分质量,优选0.001~10质量%、更优选0.01~5质量%、特别优选0.05~1质量%。
组合物的固体成分的质量在组合物包含液体溶剂的情况下为从组合物中去除液体溶剂后的质量。
组合物中,交联剂的含量相对于特定含氟醚化合物的含量的摩尔比(交联剂的物质量/含氟醚化合物的物质量)优选0.0001~0.5000、更优选0.0010~0.5000、进一步优选0.0010~0.3000、特别优选0.0050~0.2500。摩尔比为上述范围内时,表面层的耐磨耗性更优异。
本发明的组合物包含上述液体溶剂的情况下,液体溶剂的含量相对于本发明的组合物的总质量优选70~99.99质量%、特别优选80~99.9质量%。
本发明的组合物包含上述其他成分的情况下,其他成分的含量相对于特定含氟醚化合物的含量优选0~70质量%、更优选0~60质量%、特别优选0~50质量%。
[带表面层的基材]
本发明的带表面层的基材具有基材和由上述组合物形成的表面层。本发明的带表面层的基材具有由上述组合物形成的表面层,因此耐磨耗性优异、并且拒水拒油性也优异。
(基材)
基材只要是有时与其他物品(例如触笔(stylus))、人的手指接触而使用的基材、在操作时有时用人的手指拿住的基材和/或有时放置在其他物品(例如载置台)上的基材,且要求赋予拒水拒油性的基材,就没有特别限定。作为基材材料的具体例,可列举出金属、树脂、玻璃、蓝宝石、陶瓷、石头和它们的复合材料。玻璃可以经化学强化。
作为基材,优选为触摸面板用基材和显示器基材,特别优选为触摸面板用基材。触摸面板用基材优选具有透光性。“具有透光性”是指:基于JIS R3106:1998(ISO 9050:1990)的垂直入射型可见光透射率为25%以上。作为触摸面板用基材的材料,优选为玻璃和透明树脂。
另外,作为基材,还优选在建材、装潢建材、室内装饰、运输机器(例如汽车)、看板广告牌/公告板、饮水器/餐具、水槽、观赏用器具(例如匾额、箱子)、实验器具、家具、艺术/体育/游戏中使用的玻璃或树脂薄膜、以及便携电话(例如智能手机)、便携信息终端、游戏机、遥控器等设备的外包装部分(不包括显示部)中使用的玻璃片或树脂薄膜。
基材可以是一个表面或两面实施了电晕放电处理、等离子体处理、等离子体接枝聚合处理等表面处理的基材。
表面层可以直接形成在基材的表面上,也可以隔着形成于基材表面的其它膜而形成在基材上。作为上述其它膜的具体例,可列举出:国际公开第2011/016458号第0089~0095段中记载的利用化合物、SiO2等对基材进行基底处理,从而形成于基材表面的基底膜。
(表面层)
表面层为由上述组合物形成的层。
表面层如上所述,包含特定含氟醚化合物的反应性甲硅烷基的一部分或全部进行了水解反应及脱水缩合反应的缩合物。另外,表面层包含上述交联剂或将其作为来源的成分。
表面层的厚度优选1~100nm、特别优选1~50nm。表面层的厚度为下限值以上时,可充分得到由表面层带来的效果。表面层的厚度为上述上限值以下时,利用效率高。
表面层的厚度可使用薄膜解析用X射线衍射计,通过X射线反射率法(XRR)来得到反射X射线的干涉图案,并根据该干涉图案的振动周期来算出。
[带表面层的基材的制造方法]
作为本发明的带表面层的基材的制造方法,为使用上述组合物,通过干涂法或湿涂法在基材上形成表面层的方法。
本发明的带表面层的基材例如可以通过下述的方法来制造。
·通过使用不含液体溶剂的上述组合物(以下也称为“干涂用组合物”。)的干涂法对基材的表面进行处理,得到在基材的表面形成有表面层的带表面层的基材的方法。
·通过湿涂法将包含液体溶剂的上述组合物(以下也称为“湿涂用组合物”。)涂布于基材的表面并使其干燥,得到在基材的表面形成有表面层的带表面层的基材的方法。
作为干涂法的具体例,可举出真空蒸镀法、CVD法、溅射法。这些中,从抑制特定含氟醚化合物的分解的方面、及、装置的简便性的方面出发,真空蒸镀法是适合的。在真空蒸镀时,可以使用使铁、钢等金属多孔体负载有干涂用组合物而成的粒料状物质,或者使湿涂用组合物浸渗并干燥而得到的粒料状物质。
作为湿涂法的具体例,可列举出旋涂法、揩涂法、喷涂法、挤涂法、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。
湿涂组合物后的干燥温度优选20~200℃、特别优选80~160℃。
实施例
以下,举出例子详细地对本发明进行说明。例1~例21为实施例,例22为比较例。但本发明不限定于这些例子。需要说明的是,后述的表中的各成分的配混量表示质量基准。
[合成例1:含氟醚化合物3-1的合成]
按照国际公开2018/143433号的合成例8中记载的方法,得到下述化合物3-1。
CF3CF2CF2-[OCF(CF3)CF2]22-OCF(CF3)-C(O)NH-CH2C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3式(3-1)
[合成例2:化合物A-1的合成]
<化合物a-1的合成>
(化合物a-1a的合成)
加入二烯丙基丙二酸二乙酯(60.0g,250mmol)、氯化锂(23.7g,559mmol)、水(6.45g,360mmol)、二甲基亚砜(263g),在160℃下进行搅拌。冷却至室温后,加入水,用乙酸乙酯进行提取。将己烷加入至有机层,用饱和食盐水进行清洗,用硫酸钠进行干燥。过滤后,将溶剂蒸馏去除,由此得到39.5g下述化合物a-1a。
CH2=CH-CH2-CH(C(O)OC2H5)-CH2-CH=CH2式(a-1a)
化合物a-1a的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):(ddt,J=17.1,10.1,7.0Hz,2H),5.06~4.94(m,4H),4.09(q,J=7.1Hz,2H),2.47(ddd,J=14.0,8.0,6.1Hz,1H),2.33(dt,J=14.9,7.5Hz,2H),2.22(dt,J=14.1,6.5Hz,2H),1.21(t,J=7.1Hz,3H).
(化合物a-1b的合成)
加入THF(260mL)、二异丙基胺(29.8mL,294mmol)后,将溶液冷却至-78℃。加入正丁基锂己烷溶液(2.76M,96.6mL,294mmol),升温至0℃。进行搅拌后,冷却至-78℃,制备二异丙基氨基锂(LDA)的THF溶液。将上述化合物a-1a(39.5g,235mmol)加入至THF溶液,进行搅拌后,加入烯丙溴(24.1mL,278mmol)。升温至0℃,加入1M盐酸(100mL),将THF减压蒸馏去除。用二氯甲烷进行提取后,加入硫酸钠。过滤后,将溶剂蒸馏去除,使用硅胶进行闪蒸柱层析,由此得到45.0g化合物a-1b。
C2H5O(O)C-C(CH2-CH=CH2)3式(a-1b)
化合物a-1b的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.74~5.62(m,3H),5.04(dd,J=13.6,1.9Hz,6H),4.10(q,J=7.1Hz,2H),2.29(d,J=7.4Hz,6H),1.22(t,J=7.1Hz,3H).
(化合物a-1c的合成)
使上述化合物a-1b(45.0g,216mmol)溶解于THF(620mL),冷却至0℃。加入氢化铝锂的THF溶液(104mL,260mmol),进行搅拌。加入水、15%氢氧化钠水溶液,室温下进行搅拌后,用二氯甲烷进行稀释。过滤后,将溶剂蒸馏去除,使用硅胶进行闪蒸柱层析,由此得到31.3g下述化合物a-1c。
HOCH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-1c)
化合物a-1c的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.90~5.76(m,3H),5.10~5.02(m,6H),3.38(s,2H),2.03(dt,J=7.5,1.2Hz,6H),1.45(s,1H).
(化合物a-1的合成)
加入乙腈(380mL)、上述化合物a-1c(31.3g,188mmol)、三苯基膦(64.3g,245mmol)、四氯化碳(33.9g,221mmol),在90℃下进行搅拌在。浓缩后,加入乙酸乙酯/己烷并进行搅拌。过滤、浓缩后,通过蒸馏(70℃,3hPa)得到28.2g下述化合物a-1。
ClCH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-1)
化合物a-1的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.83~5.67(m,3H),5.16~5.01(m,6H),3.32(s,2H),2.05(dt,J=7.5,1.1Hz,6H).
<化合物a-2的合成>
在氮气气氛下对Zn粉(0.98g)、氯化镍(1.30g)、化合物a-1(1g),加入离子交换水(1mL)、六甲基磷酰三胺(HMPA)(15mL),在MW(微波)中(53W,41kHz),在60℃下进行加热搅拌。利用硅胶(40g)对得到的混合物进行柱纯化(洗脱液己烷),得到化合物a-2(500mg)。
CH3-C(CH2-CH=CH2)3式(a-2)
化合物a-2的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.87~5.77(m,3H),5.06~5.00(m,6H),1.98(d,J=7.8Hz,6H),0.86(s,3H).
<化合物A-1的合成>
对化合物a-2(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-1。
CH3-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-1)
[合成例3:化合物A-2的合成]
对上述化合物a-1(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-2。
Cl-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-2)
[合成例4:化合物A-3的合成]
对上述化合物a-1c(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-3。
HO-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-3)
[合成例5:化合物A-4的合成]
<化合物a-4的合成>
(化合物a-4a的合成)
在氮气气氛下加入溴化锰(11mg)、联硼酸频哪醇脂(B2pin2)(1.6g)。其后,加入二甲基醚(DME)(5mL)、1mol%的四甲基乙二胺(TMEDA)0.1mL(4%(v/v)DME溶液)。
接着,滴加乙基溴化镁(EtMgBr、3MEt2O溶液)2.2mL后,加入化合物a-1(1g)。室温下搅拌4小时后,加入1M盐酸溶液(20mL),用二乙基醚(Et2O)(120mL)提取后,将有机层用硫酸镁进行脱水、过滤并浓缩。
利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-4a(800mg)。
BpinCH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-4a)
(化合物a-4b的合成)
使化合物a-4a(1g)溶解于25mL的水/THF混合溶液(水:THF=1:4)。进而加入NaIO4(1.9g),进行5分钟搅拌。
接着,加入2M盐酸水溶液(1mL),室温下进行4小时搅拌。用TLC确认原料的消失后,加入水及乙酸乙酯,提取有机层。将得到的有机层用饱和食盐水进行清洗,用硫酸钠进行脱水及过滤后,进行浓缩。
将得到的混合物用Et2O进行重结晶操作,得到化合物a-4b(800mg)。
(OH)2B-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-4b)
(化合物a-4c的合成)
加入乙腈(380mL)、上述化合物a-1c(31.3g,188mmol)、三苯基膦(64.3g,245mmol)、四溴化碳(33.9g,102mmol),在90℃下进行搅拌。浓缩后,加入乙酸乙酯/己烷并进行搅拌。过滤、浓缩后,通过蒸馏(70℃,3hPa)得到28.2g化合物a-4c。
Br-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-4c)
(化合物a-4的合成)
在氮气气氛下将乙酸钯(Pd(OAc)2)(20mg)、化合物a-4b(1g)、叔丁醇钾(KOt-Bu)(600mg)、二叔丁基甲基膦(P(t-Bu)2Me)40μL混合。
其后,加入叔戊醇10mL后,加入化合物a-4c(1g),室温下进行24小时搅拌。使得到的混合物溶解于Et2O 60mL,追加100mL的Et2O并在1g硅胶中通过。
利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-4(900mg)。
(CH2=CH-CH2)3C-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-4)
化合物a-4的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.86~5.75(m,3H),5.07~5.00(m,6H),1.99(d,J=7.3Hz,6H),1.20(s,4H).
<化合物A-4的合成>
对上述化合物a-4(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-4。
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]3C-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-4)
[合成例6:化合物A-5的合成]
<化合物a-5的合成>
(化合物a-5a的合成)
在镁(2.36g,97.2mmol)中加入THF(35mL)、碘(0.180g,0.71mmol),室温下进行搅拌。加入上述化合物a-1(14.0g,75.9mmol)的THF(35mL)溶液,进行2小时加热回流,由此制备下述化合物a-5a的溶液(0.80M)。
ClMg-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-5a)
(化合物a-5b的合成)
加入1-溴-3-氯丙烷(2.90g,18.3mmol)、1-苯基-1-丙炔(0.220g,1.89mmol)、CuCl2(0.051g,0.38mmol),在0℃下进行搅拌。加入上述化合物a-5a(0.80M、26.0mL,20.9mmol)并进行搅拌。加入1M盐酸,用二氯甲烷进行提取,加入硫酸钠。过滤、浓缩后,通过蒸馏(100℃,3hPa)得到3.29g下述化合物a-5b。
Cl-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-5b)
化合物a-5b的NMR谱;
1H-NMR(400MHz,Chloroform-d)δ(ppm):5.76(ddt,J=16.6,10.6,7.4Hz,3H),5.09~4.93(m,6H),3.50(t,J=6.7Hz,2H),1.96(dt,J=7.4,1.2Hz,6H),1.76~1.61(m,2H),1.45~1.29(m,2H),1.24~1.08(m,2H).
(化合物a-5的合成)
在氮气气氛下对Zn粉(0.98g)、氯化镍(1.30g)、化合物a-5b(1g)加入离子交换水(1mL)、HMPA(15mL),在MW中(53W,41kHz)、在60℃下进行加热搅拌。用硅胶40g对得到的混合物进行柱纯化(洗脱液己烷),得到化合物a-5(800mg)。
CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-5)
<化合物A-5的合成>
对上述化合物a-5(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-5。
CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-5)
[合成例7:化合物A-6的合成]
<化合物a-6的合成>
(化合物a-6a的合成)
在氮气气氛下加入溴化锰(11mg)、B2pin2(1.6g)。其后,加入DME(5mL)、1mol%的TMEDA 0.1mL(4%(v/v)DME溶液)。
接着,滴加EtMgBr(3M的Et2O溶液)(2.2mL)后,加入化合物a-5b(1.2g)。室温下搅拌4小时后,加入1M盐酸溶液20mL,用Et2O 120mL进行提取后,将有机层用硫酸镁进行脱水、过滤,进行浓缩。
利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-6a(1g)。
Bpin-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-6a)
(化合物a-6b的合成)
使化合物a-6a(1g)溶解于25mL的水/THF混合溶液(水:THF=1:4)。进而加入NaIO4(1.7g),进行5分钟搅拌。
接着,加入2M盐酸水溶液(1mL),室温下进行4小时搅拌。用TLC确认原料的消失后,加入水、乙酸乙酯,提取有机层。将得到的有机层用饱和食盐水进行清洗,用硫酸钠进行脱水、过滤后,进行浓缩。
利用Et2O对得到的混合物进行重结晶操作,得到化合物a-6b(700mg)。
(OH)2B-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-6b)
(化合物a-6c的合成)
将化合物a-5b(1g)、甲酸钠(20g)、四丁基溴化铵(TBAB)(0.1g)混合,在120℃下进行2小时搅拌。其后,缓慢加入48%氢氧化钠水溶液。用乙酸乙酯(100mL)对得到的溶液进行提取。对有机层用硫酸钠进行脱水、过滤并浓缩。
利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-6c(700mg)。
HO-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-6c)
(化合物a-6d的合成)
加入乙腈(380mL)、上述化合物a-6c(31.3g)、三苯基膦(64.3g,245mmol)、四溴化碳(33.9g,102mmol),在90℃下进行搅拌。浓缩后,加入乙酸乙酯/己烷并进行搅拌。过滤、浓缩后,通过蒸馏(70℃,3hPa)得到28.2g化合物a-6d。
Br-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-6d)
(化合物a-6的合成)
在氮气气氛下将Pd(OAc)2(18mg)、化合物a-6b(1g)、KOt-Bu(500mg)、P(t-Bu)2Me40μL混合。
其后加入叔戊醇10mL后,加入1g化合物a-6c,室温下进行24小时搅拌。使得到的混合物溶解于Et2O(60mL),追加100mL的Et2O并在1g硅胶中通过。
利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-6(1.2g)。
(CH2=CH-CH2)3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-6)
<化合物A-6的合成>
对上述化合物a-6(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-6。
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]3C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-6)
[合成例8:化合物A-7的合成]
<化合物a-7的合成>
对化合物a-6d(5g)加入叔丁醇钾(1g)、18-Crown-6(30g)。在60℃下进行40小时加热搅拌后,加入1M盐酸水溶液(20g),用二氯甲烷(50g)进行提取。将有机层用硫酸镁进行脱水后,进行过滤并浓缩。利用分级式GPC对得到的产物进行纯化,得到化合物a-7(3.8g)。
CH2=CH-CH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-7)
<化合物A-7的合成>
对上述化合物a-7(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-7。
Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-7)
[合成例9:化合物A-8的合成]
<化合物a-8的合成>
在氮气气氛下对Zn粉(1.2g)、氯化镍(1.70g)、下述化合物a-8a(1g)加入离子交换水(1mL)、HMPA(15mL),在MW中(53W,41kHz)、在60℃下进行加热搅拌。用硅胶(40g)对得到的混合物进行柱纯化,(洗脱液己烷),得到化合物a-8(400mg)。
Cl-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-8a)
CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-8)
<化合物A-8的合成>
对上述化合物a-8(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-8。
CH3-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2式(A-8)
[合成例10:化合物A-9的合成]
<化合物a-9的合成>
(化合物a-9a的合成)
在氮气气氛下加入溴化锰(18mg)、B2pin2(2.0g)。其后,加入DME(5mL)、1mol%的TMEDA 0.1mL(4%(v/v)DME溶液)。接着,滴加EtMgBr(3MEt2O溶液)2.2mL,其后,加入化合物a-8a(1.5g)。
在室温下搅拌4小时后,加入1M盐酸溶液(20mL),用Et2O(120mL)进行提取后,将有机层用硫酸镁进行脱水、过滤并浓缩。利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-9a(900mg)。
Bpin-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-9a)
(化合物a-9b的合成)
使化合物a-9a(1g)溶解于25mL的水/THF混合溶液(水:THF=1:4)。其后,加入NaIO4(1.7g),进行5分钟搅拌。进而加入2M盐酸水溶液(1mL),在室温下进行4小时搅拌。用TLC确认原料的消失后,加入水及乙酸乙酯,提取有机层。将得到的有机层用饱和食盐水进行清洗,用硫酸钠进行脱水、过滤后,进行浓缩。
利用Et2O对得到的混合物进行重结晶操作,得到化合物a-9b(700mg)。
(OH)2B-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-9b)
(化合物a-9d的合成)
加入乙腈(380mL)、下述化合物a-9c(31.3g)、三苯基膦(64.3g,245mmol)、四溴化碳(33.9g,102mmol),在90℃下进行搅拌。浓缩后,加入乙酸乙酯/己烷并进行搅拌。过滤、浓缩后,通过蒸馏(70℃,3hPa)得到28.2g化合物a-9d。
OH-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-9c)
Br-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-9d)
(化合物a-9的合成)
在氮气气氛下将Pd(OAc)2(30mg)、化合物a-9b(1.5g)、KOt-Bu(800mg)、P(t-Bu)2Me80μL。
其后,加入叔戊醇(20mL)后,加入化合物a-6d(1g),在室温下进行24小时搅拌。使得到的混合物溶解于Et2O(60mL),追加100mL的Et2O并在2g的硅胶中通过。利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-9(1g)。
(CH2=CH-CH2)2CH-CH2-CH2-CH(CH2-CH=CH2)2式(a-9)
<化合物A-9的合成>
对上述化合物a-9(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-9。
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2]2CH-CH2-CH2-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2式(A-9)
[合成例11:化合物A-10的合成]
<化合物a-10的合成>
加入化合物a-9d(1g)、二噁烷(1mL)、二环己胺(Cy2NH)(0.3mL)、KOt-Bu(0.1g)、Pd(P(t-Bu)2Me)2的二噁烷溶液(30mol%)(1g)。其后,在室温下进行24小时搅拌。
使得到的混合物溶解于Et2O 60mL,追加100mL的Et2O并在2g的硅胶中通过。利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-10(500mg)。
CH2=C(CH2-CH=CH2)2式(a-10)
<化合物A-10的合成>
对上述化合物a-10(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-10。
Si(OCH3)3-CH2-CH[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]2式(A-10)
[合成例12:化合物A-11的合成]
<化合物a-11的合成>
使用国际公开2017/038830号的例11-2中记载的化合物作为化合物a-11。
NH2-CH2-C(CH2-CH=CH2)3式(a-11)
<化合物A-11的合成>
对上述化合物a-11(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-11。
NH2-CH2-C[CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-11)
[合成例13:化合物A-12的合成]
对下述化合物a-12(NEOALLYL(注册商标)P-30M:制品名、Daiso公司制)的纯化物(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-12。
OH-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-12)
OH-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-12)
[合成例14:化合物A-13的合成]
<化合物a-13的合成>
使用化合物a-12来代替化合物a-1c,除此以外,与上述的化合物a-1的合成同样地操作,得到下述化合物a-13。
Cl-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-13)
<化合物A-13的合成>
对化合物a-13(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-13。
Cl-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-13)
[合成例15:化合物A-14的合成]
<化合物a-14的合成>
在氮气气氛下对Zn粉(1.2g)、氯化镍(1.70g)、化合物a-13(1g)加入离子交换水(1mL)、HMPA(15mL),在MW中(53W,41kHz)在60℃下进行加热搅拌。用硅胶(40g)对得到的混合物进行柱纯化(洗脱液己烷),得到化合物a-14(700mg)。
Cl-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-14)
<化合物A-14的合成>
对上述化合物a-14(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-14。
CH3-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-14)
[合成例16:化合物A-15的合成]
<化合物a-15的合成>
(化合物a-15a的合成)
加入乙腈(380mL)、上述化合物a-12(31.3g)、三苯基膦(64.3g,245mmol)、四溴化碳(33.9g,102mmol),在90℃下进行搅拌。浓缩后,加入乙酸乙酯/己烷并进行搅拌。过滤、浓缩后,通过蒸馏(70℃,3hPa)得到28.2g化合物a-15a。
Br-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-15a)
(化合物a-15b的合成)
在氮气气氛下加入溴化锰(30mg)、B2pin2(4.0g)。其后,加入DME(10mL)、1mol%的TMEDA 0.2mL(4%(v/v)DME溶液)。接着,滴加EtMgBr(3MEt2O溶液)4mL后,加入化合物a-13(1.5g)。
在室温下搅拌4小时后,加入1M盐酸溶液(40mL),用Et2O 200mL进行提取后,将有机层用硫酸镁进行脱水、过滤,进行浓缩。利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-15b(1g)。
Bpin-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-15b)
(化合物a-15c的合成)
使化合物a-15b(1g)溶解于40mL的水/THF混合溶液(水:THF=1:4)后,加入NaIO4(3g),进行5分钟搅拌。接着,加入2M盐酸水溶液(1.5mL),室温下进行4小时搅拌。用TLC确认原料的消失后,加入水、乙酸乙酯,提取有机层。将得到的有机层用饱和食盐水进行清洗,用硫酸钠进行脱水、过滤后,进行浓缩。
利用Et2O对得到的混合物进行重结晶操作,得到化合物a-15c(500mg)。
(OH)2B-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-15c)
(化合物a-15的合成)
在氮气气氛下将Pd(OAc)2(30mg)、化合物a-15c(1.5g)、KOt-Bu(800mg)、P(t-Bu)2Me(80μL)混合。其后,加入叔戊醇(20mL)后,加入化合物a-15a(1g),室温下进行24小时搅拌。
使得到的混合物溶解于Et2O(60mL),追加100mL的Et2O并在2g的硅胶中通过。利用硅胶柱色谱对得到的混合物进行纯化,得到化合物a-15(1g)。
(CH2=CH-CH2-O-CH2)3C-CH2-CH2-C(CH2-O-CH2-CH=CH2)3式(a-15)
<化合物A-15的合成>
对上述化合物a-15(100mg)加入二氯甲烷(1g)和包含1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的Pt络合物2%的二甲苯溶液(20mg),加入三甲氧基硅烷1g后,升温至60℃,在该温度下进行4小时搅拌。其后,在减压下将挥发成分蒸馏去除,得到化合物A-15。
[Si(OCH3)3-CH2-CH2-CH2-O-CH2]3C-CH2-CH2-C[CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(OCH3)3]3式(A-15)
[例1]
将含氟醚化合物3-1和作为交联剂的化合物A-1以成为表1中记载的摩尔比的方式混合而得到组合物1。
在真空蒸镀装置(ULVAC KIKO公司制VTR-350M)内的钼制舟中填充1.0mL作为蒸镀源的组合物1,将真空蒸镀装置内排气至1×10-3Pa以下。将配置有组合物1的舟以升温速度10℃/分钟以下的速度进行加热,在基于水晶石英振荡式膜厚计的蒸镀速度超过1nm/秒的时刻打开挡板,开始在基材(化学强化玻璃)表面的制膜。在膜厚成为约50nm的时刻关闭挡板,结束在基材表面的制膜。在200℃下对堆积有组合物1的基材进行30分钟加热处理,用二氯五氟丙烷(AGC株式会社制、AK-225)进行清洗,得到在基材的表面具有表面层的带表面层的基材。
[例2~例22]
将交联剂的种类、及含氟醚化合物与交联剂的摩尔比变更为表1中所记载那样,除此以外,与例1同样地操作,得到各例中的带表面层的基材。
[评价试验]
使用例1~例22的带表面层的基材,实施以下的评价试验。
<水接触角(初始)>
使用接触角测定装置(协和界面科学公司制DM-701),在20℃下测定置于表面层表面的约2μL的蒸馏水的接触角。在表面层的表面的3个不同部位进行测定,算出其平均值,计算初始接触角。接触角的算出使用2θ法。初始接触角越大,拒水性越高,初始的水接触角越优异。
<水接触角(磨耗试验后)>
针对表面层,依据JIS L0849:2013(ISO105-X12:2001),使用往复式横动试验机(KNT公司制),使钢丝棉BONSTAR(编号:#0000)在压力:98.07kPa、速度:320cm/分钟的条件下往复。在往复10,000次的钢丝棉磨耗后,测定表面层的水接触角。磨耗试验前后的水的接触角的变化越小,则由磨耗导致的性能的降低越小,耐磨耗性越优异。
<评价结果>
将以上的评价试验的结果示于表1。
[表1]
如表1所示,确认了:使用包含特定含氟醚化合物以及具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂的组合物时,能够形成初始的水接触角优异、并且耐磨耗性也优异的表面层(例1~例21)。
产业上的可利用性
本发明的组合物可以用于各种用途。可以用于例如触摸面板等显示输入装置;透明玻璃制或透明塑料制的构件、眼镜用途等的镜片、厨房用防污构件;电子设备、换热器、电池等的拒水防湿构件或防污构件;化妆品用防污构件;需要既导通又拒液的构件;热交换机的拒水/防水/滑水用构件;振动筛或料筒内部等的表面低磨耗用构件等。作为更具体的使用例,可列举出显示器的前表面保护板、防反射板、偏光板、防眩光板或者对它们的表面实施防反射膜处理而得到的产物、便携电话(例如智能手机)、便携信息终端、游戏机、遥控器等设备的触摸面板片材或触摸面板显示器等具有用人的手指或手掌在画面上进行操作的显示输入装置的各种设备(例如显示部等中使用的玻璃或薄膜、以及除显示部之外的外包装部分中使用的玻璃或薄膜)。除上述之外,也可列举出厕所、浴池、盥洗室、厨房等涉水的装潢建材;布线板用防水构件;热交换机的拒水/防水/滑水用构件;太阳能电池的拒水构件;印刷电路板的防水/拒水用构件;电子设备壳体或电子部件用的防水/拒水用构件;送电线的绝缘性改进用构件;各种过滤器的防水/拒水用构件;电波吸收材料或吸音材料的防水用构件;浴池、厨房设备、化妆品用的防污构件;振动筛或料筒内部等的表面低磨耗用构件;机械部件、真空设备部件、轴承部件、汽车等的运输设备用部件;工具等的表面保护用构件。
需要说明的是,将2021年3月5日申请的日本专利申请2021-035376号的说明书、权利要求书、附图及摘要的全部内容引用至本申请中,作为本发明的说明书的公开而并入。
Claims (14)
1.一种组合物,其特征在于,包含:具有聚(氧氟亚烷基)链及反应性甲硅烷基的含氟醚化合物、和具有多个反应性甲硅烷基且不具有聚(氧氟亚烷基)链的交联剂。
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,所述交联剂中的所述反应性甲硅烷基的数量为2~8个。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其中,所述交联剂为式(A)所示的化合物,
Ra1-La1-C(-Ya1-Ta1)m1(-Ra2)3-m1 式(A)
式(A)中,
Ra1为氢原子、卤素原子、氨基、羟基、反应性甲硅烷基、-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2、Ra4C(O)NH-、Ra4S(O)2O-、Ra4C(O)O-或硫醇基,
La1及La2各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya1及Ya2各自独立地为氟原子或任选在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ta1及Ta2各自独立地为反应性甲硅烷基,
Ra2及Ra3各自独立地为任选具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子,
Ra4为任选具有氟原子的碳数1~5的烷基,
m1及m2各自独立地为1~3的整数,
其中,m1为1时,Ra1为反应性甲硅烷基或-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
4.根据权利要求3所述的组合物,其中,所述式(A)中,
La1为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya1为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ra2为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子。
5.根据权利要求3或4所述的组合物,其中,所述式(A)中,m1为3。
6.根据权利要求3~5中任一项所述的组合物,其中,所述式(A)中,Ra1为-La2-C(-Ya2-Ta2)m2(-Ra3)3-m2。
7.根据权利要求6所述的组合物,其中,所述式(A)中,
La2为不具有氟原子的碳数1~10的亚烷基,
Ya2为不具有氟原子及醚性氧原子的碳数2~10的亚烷基,
Ra3为不具有氟原子的碳数1~10的烷基、或氢原子。
8.根据权利要求6或7所述的组合物,其中,所述式(A)中,m2为3。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的组合物,其中,所述交联剂的含量相对于所述含氟醚化合物的含量的摩尔比为0.0010~0.3000。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的组合物,其中,所述聚(氧氟亚烷基)链包含下述式(1)所示的重复单元,
(OX) 式(1)
式(1)中,X为具有1个以上氟原子的氟亚烷基。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的组合物,其中,所述反应性甲硅烷基为下述式(2)所示的基团,
-Si(R)nL3-n 式(2)
式(2)中,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,n为0~2的整数。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的组合物,其中,所述含氟醚化合物为下述式(3)所示的化合物,
[A-(OX)m-O-]jZ[-Si(R)nL3-n]g 式(3)
式(3)中,A为全氟烷基或-Q[-Si(R)nL3-n]k,X为具有1个以上氟原子的氟亚烷基,R为1价的烃基,L为水解性基团或羟基,m为2以上的整数,n为0~2的整数,j为1以上的整数,g为1以上的整数,k为1~10的整数。
13.一种带表面层的基材,其特征在于,具有基材和形成于所述基材上的表面层,所述表面层由权利要求1~12中任一项所述的组合物形成。
14.一种带表面层的基材的制造方法,其中,使用权利要求1~12中任一项所述的组合物,通过干涂法或湿涂法在基材上形成表面层。
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