JP6073353B2 - 潤滑性添加剤を含むフッ素化コーティング - Google Patents
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Description
本出願は、米国特許仮出願第61/559762号(2011年11月15日出願)の利益を請求し、この開示全体は参照により本明細書に組み込まれる。
潤滑性添加剤を有するフッ素化コーティング、フッ素化コーティングを有する物品、及びフッ素化コーティングを有する物品の製造方法が提供される。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。本方法は、硬化性コーティング組成物をケイ素含有基材の表面と反応させて、硬化したコーティング組成物を形成するステップを更に含む。
−CF2−O−CF2−等の二価の基である。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数xは、0、1、又は2に等しい。変数nは、4〜100の範囲、5〜100の範囲、10〜100の範囲、10〜80の範囲、10〜60の範囲、10〜50の範囲、10〜40の範囲、20〜100の範囲、40〜100の範囲、50〜100の範囲、60〜100の範囲の整数である。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−Si(R1)3−x(R2)x
(IA)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−S−CH2CH2CH2−Si(R1)3−x(R2)x
(IB)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−(CO)OCH3
(II)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−(CO)OH
(III)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2OH
(IV)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2OCH2CH=CH2
(V)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2OCH2CH2CH2−Si(OMe)3
(VI)
C3F7O[CF(CF3)CF2O]bC2F5
(VII)
F[CF2CF2CF2O]dCF2CF3
(VIII)
CF3[OCF(CF3)CF2]m(OCF2)kOCF3
(IX)
CF3[OCF2CF2]p(OCF2)qOCF3
(x)
C3F7O[CF(CF3)CF2O]vCFHCF3
(XI)
Si(R3)4−y(R4)y
(XII)
R5−[Si(R6)3−z(R7)z]2
(XIII)
式(XII)又は(XIII)では、各R3又はR6は、独立して、ヒドロキシル基又は加水分解性基であり、各R4又はR7は、独立して、非加水分解性基である。式(XII)の変数yは、0〜3の範囲の整数(即ち、0、1、2、又は3)である。式(XIII)の変数zは、0〜2の範囲の整数(即ち、0、1、又は2)である。式(XIII)の基R5は、1〜10個の炭素原子、1〜6個の炭素原子、1〜4個の炭素原子、又は1〜3個の炭素原子を有するアルキレンである。アルキレンR5は、直鎖、分枝鎖、環状、又はこれらの組み合わせであってもよい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
式(I)では、Lは、単結合又は−S−CH2CH2CH2−である。基R1は、ヒドロキシ基又は加水分解性基である。基R2は、非加水分解性基である。変数nは、4〜100の範囲の整数である。変数xは、0、1、又は2に等しい。本方法は、硬化性コーティング組成物をケイ素含有基材の表面と反応させて、硬化したコーティング組成物を形成するステップを更に含む。
全ての溶媒は商用源から入手される標準の試薬グレードであり、特記しない限り更に精製せずに使用した。
紫外線下で蛍光を用いて、スズの表面層を有する各ガラスプレート基材の側面を確認し、「裏」と印を付けた。以下に記載される実施例及び比較実施例に従うコーティングを、ガラスプレート(基材)の前側又は空気側のみに堆積させた。
コーティングされた基材は、上述の堆積方法を用いて、以下の実施例及び比較実施例に記載されるように調製された。
Taber Industries of North Tonawanda(NY,USA)から入手したTABER 5900線形磨耗試験器に、Taber Industriesの1センチメートル(cm)×1センチメートル(cm)の正方形の工具を取り付けた。スチールウール(ガラスの表面を擦ることができる番号0000)を約20ミリメートル×20ミリメートルの大きさに切断し、正方形の工具と試験されるコーティングされたガラス基材との間に設置した。
メチルエステルF(CF(CF3)CF2O)aCF(CF3)C(O)OCH3(式中、変数aは4〜100の範囲の平均値を有する)は、米国特許第3,250,808(Mooreら)に記載される方法に従い(その説明は参照により本明細書に組み込まれる)、ジグリム溶媒中のヘキサフルオロプロピレンオキシドの、金属フッ化物で開始されるオリゴマー形成によって調製された。生成物を蒸留によって精製し、低沸点成分を除去した。
HFPO−誘導カルボン酸からのHFPO誘導メチルエステルの調製
KRYTOX 157FS(H)(249.9グラム、0.042モル、MN=5900、C3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CO2H)及びジメチルホルムアミド(5.0グラム、0.069モル)を、オーバーヘッド攪拌棒、及び乾燥窒素源に繋がる窒素T字管を取り付けた水凝縮器、並びに水性炭酸カリウムの希釈溶液を含有するスクラバーを備える500mLの3つ首丸底フラスコに添加した。混合物を75℃に加熱し、その後、塩化チオニル(10.1グラム、0.085モル、Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI)から入手)を、フラスコの第3の首を通してピペットで添加した。(65℃で実行される反応で、当量の塩化オキサリルは塩化チオニルと置換することができる。)ガスの生成が観察され、75℃で更に16時間、反応物を攪拌した。生成物は、HFPO誘導カルボン酸塩化物であった。
HFPO誘導メチルエステルC3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CO2CH3(MN=5900、195.5グラム、0.033モル)、NOVEC 7100(293グラム)、及びテトラヒドロフラン(60グラム)を、オーバーヘッド攪拌棒を備える1Lの3つ首丸底フラスコ内に設置した。氷浴中で溶液を約3℃に冷却した。Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI,USA)から入手した水素化ホウ素ナトリウム(5.16グラム、0.136モル)を溶液に添加した。温度が1℃に達したとき、無水メタノール(4.4グラム)を添加した。
HFPO誘導アルコールC3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CH2OH(MN=5900、181グラム、0.031モル)及びNOVEC 7200(360グラム)を、オーバーヘッド攪拌棒を備える1Lの3つ首丸底フラスコ内に設置した。脱イオン水(7グラム)中の水酸化カリウム(4.33グラム、0.066モル)及び臭化テトラブチルアンモニウム(2グラム)の溶液を添加した。63℃で30分間、反応混合物を加熱した。次に、臭化アリル(9.3グラム、0.076モル)を添加し、反応混合物を約16時間63℃に保持した。次に、冷却した反応混合物を分液漏斗に移し、水相を分離し、廃棄した。有機相を、250mLの約2Nの水性塩酸、次に、50mLの飽和水性塩化ナトリウム溶液で洗浄した。次に、下位有機相を分離し、硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濾過した。次に、シリカゲル(15グラム)を添加し、溶液を簡潔に攪拌し、濾過によりシリカゲルを除去した。真空下(60℃、1.3kPa(10トル))で回転蒸発により溶媒を除去し、ある程度の出発材料のアルコールをなお含有する約94重量パーセントの純度で、173グラムのアリルエーテル生成物C3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CH2OCH2CH=CH2を得た。
HFPO誘導アリルエーテルC3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CH2OCH2CH=CH2(MN=5588、20.4グラム、0.0037モル)及び1,3−ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(50mL、TCI America(Portland OR,USA)から入手)を、乾燥窒素源に繋がるガラスT字管を取り付けた熱電対及び水凝縮器並びに鉱物油気泡発生器を備える100mLの丸底フラスコ内に設置した。次に、反応溶液を60℃に加熱し、トリクロロシラン(5.6グラム、0.041モル)を添加した。次に、キシレン中のプラチナ(0)−1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン複合体溶液(約2重量パーセントPt、Aldrich Chemical Company(Milwaukee,WI,USA)から入手)を、3時間にわたって、それぞれ約0.05グラムの単位で3回溶液に添加した。更に3時間、溶液を60℃に維持した。次に、均質な溶液を室温に冷却し、過剰なシランを真空下で除去した。次に、残りの混合物にオルトギ酸トリメチル(10.0グラム、0.094モル、Alfa Aesar(Ward Hill,MA,USA)から入手)及びメタノール(0.5グラム)の溶液を添加した。16時間、混合物を60℃に加熱した。更に10グラムのメタノールを添加し、45分間、混合物を60℃に加熱した。温かい溶液を分液漏斗に移し、室温に冷却した。下位相を分離し、シラン中に残る少量の溶媒を減圧(50℃、2kPa(15トル))で回転蒸発により除去し、16.8グラムの透明なHFPO−誘導エーテルシランC3F7O[CF(CF3)CF2O]nCF(CF3)CH2OCH2CH2CH2Si(OMe)3を得た。
HFPO誘導チオエーテルシランは、本質的に、米国特許第7,294,731号(Flynnら)(その説明は参照により本明細書に組み込まれる)に記載される方法に従い調製された。数量平均が5900グラム/モルに等しいHFPO誘導チオエーテルシランの調製は、次の通りである。
特に記載のない限り、上述の方法(液体堆積)に従い、以下に記載される全てのサンプルを、洗浄した基材上にコーティングし、硬化し、試験した。
実施例1A〜1Cは、実施例1A〜1Cが合計5滴のLEYBOLD HE1600油(Oerlikon Leybold Vacuum(Pfaffikon,Switzerland)から市販されている)で処理されたことを除き、それぞれ、比較実施例A1〜A3と同じ様式で調製された。液滴は、プレートの磨耗されていない領域にわたって等間隔に並べられ、その後、織布で表面上を平滑された。次に、プレートの磨耗されていない領域を磨耗した。
Claims (6)
- 1)式(I)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
のフッ素化シランであって、式中、
Lが、単結合であるか、又は−S−CH2CH2CH2−であり、
R1が、ヒドロキシ基又は加水分解性基であり、
R2が、非加水分解性基であり、
nは、4〜100の範囲の整数であり、
xが、0、1、又は2に等しい、フッ素化シランと、
2)1分子当たり0個又は1個の水素原子を有するフッ素化ポリエーテル油と、を含み、
フッ素化ポリエーテル油:フッ素化シランの重量比が50:100〜100:100である、硬化性コーティング組成物。 - 前記フッ素化シラン及び前記フッ素化ポリエーテル油と混和性であるフッ素化溶媒を更に含む、請求項1に記載の硬化性コーティング組成物。
- ケイ酸含有基材と、
前記ケイ酸含有基材に隣接する硬化性コーティング組成物の層と、を含み、前記硬化性コーティング組成物が、
1)式(I)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
のフッ素化シランであって、式中、
Lが、単結合であるか、又は−S−CH2CH2CH2−であり、
R1が、ヒドロキシ基又は加水分解性基であり、
R2が、非加水分解性基であり、
nは、4〜100の範囲の整数であり、
xが、0、1、又は2に等しい、フッ素化シラン、及び
2)1分子当たり0個又は1個の水素原子を有するフッ素化ポリエーテル油を含み、
前記硬化性コーティング組成物におけるフッ素化ポリエーテル油:フッ素化シランの重量比が50:100〜100:100である、物品。 - ケイ酸含有基材と、
前記ケイ酸含有基材に隣接する硬化したコーティング組成物の層と、を含み、前記硬化したコーティング組成物が、硬化性コーティング組成物と前記ケイ酸含有基材の表面との反応生成物を含み、前記硬化性コーティング組成物が、
1)式(I)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
のフッ素シランであって、式中、
Lが、単結合であるか、又は−S−CH2CH2CH2−であり、
R1が、ヒドロキシ基又は加水分解性基であり、
R2が、非加水分解性基であり、
nが、4〜100の範囲の整数であり、
xが、0、1、又は2に等しい、フッ素化シラン、及び
2)1分子当たり0個又は1個の水素原子を有するフッ素化ポリエーテル油を含み、
前記硬化性コーティング組成物におけるフッ素化ポリエーテル油:フッ素化シランの重量比が50:100〜100:100である、物品。 - フッ素化表面を作製する方法であって、
ケイ酸含有基材を準備するステップと、
前記ケイ酸含有基材に隣接して硬化性コーティング組成物を配置するステップであって、前記硬化性コーティング組成物が、
1)式(I)
F(CF(CF3)CF2O)nCF(CF3)−CH2O−CH2CH2CH2−L−Si(R1)3−x(R2)x
(I)
のフッ素化シランであって、式中、
Lが、単結合であるか、又は−S−CH2CH2CH2−であり、
R1が、ヒドロキシ基又は加水分解性基であり、
R2が、非加水分解性基であり、
nが、4〜100の範囲の整数であり、
xが、0、1、又は2に等しい、フッ素化シラン、及び
2)1分子当たり0個又は1個の水素原子を有するフッ素化ポリエーテル油を含む、ステップと、
前記硬化性コーティング組成物を前記ケイ酸含有基材の表面と反応させて、硬化したコーティング組成物を形成するステップと、を含み、
前記硬化性コーティング組成物におけるフッ素化ポリエーテル油:フッ素化シランの重量比が50:100〜100:100である、方法。 - 前記硬化性コーティング組成物が、前記フッ素化シラン及び前記フッ素化ポリエーテル油と混和性であるフッ素化溶媒を更に含む、請求項5に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201161559762P | 2011-11-15 | 2011-11-15 | |
US61/559,762 | 2011-11-15 | ||
PCT/US2012/063182 WO2013074299A1 (en) | 2011-11-15 | 2012-11-02 | Fluorinated coatings with lubricious additive |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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