JP6625998B2 - 処理された物品及びこれを作製する方法 - Google Patents

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    • C23C22/48Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
    • C23C22/58Treatment of other metallic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B05D5/083Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface involving the use of fluoropolymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08G2650/28Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule characterised by the polymer type
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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2014年3月18日に出願された米国特許仮出願第61/954691号の優先権を主張するものであり、その全内容が参照によって本明細書に援用される。
基材に撥液性を付与するために様々な技術が使用されている。例えば、1つ以上のフッ素化基を有するシラン化合物又は組成物は、ガラス及びセラミックスのような基材を撥油性及び撥水性にするための使用に成功している。このようなシラン化合物又は組成物は、典型的に、1つ以上の加水分解性基及び少なくとも1つのフッ素化アルキル基又はフッ素化ポリエーテル基を包含する。例えば、米国特許第3,646,085号、同第5,274,159号、同第6,613,860号、同第6,716,534号、同第7,470,741号、及び同第7,652,115号、並びに国際特許出願公開第2010/060006号を参照されたい。撥油性及び撥水性のために処理されている基材類としては、ガラス、浴室タイルのようなセラミックス、エナメル質、金属、天然及び人工石、ポリマー、並びに木が挙げられる。
幾つかの表面改質技術は金属表面での使用に成功しているが(例えば、米国特許第8,158,264号(Davidら)を参照されたい)、これらの技術の中には、高価かつ手間がかかり、より大型の金属又は金属化物品に実行するのは困難であり得るものもある。
特定のフッ素化シランは、ガラス及びセラミックスに良好に付着し、高耐久性で清掃容易なコーティングをこれらの基材に提供するものの、これらのフッ素化シランは、典型的に、金属表面を処理することに関しては、それほど成功していない。金属表面に撥液性を付与する方法、並びに耐久性のある撥油性及び撥水性を有する金属表面を備えた物品へのニーズは、依然として存在する。
金属表面は、家庭及び屋外でよく使用される様々な物品に見出される。例えば、金属表面は、台所及び浴室で一般的であり、水栓、シャワーヘッド、手すり、レンジフード、及び他の器具に使用される。別の例では、自動車では、金属表面は、車輪リム等の外装部品に使用される。このような金属表面は、料理又は自動車用のオイル又はグリース、食品、石鹸、塵埃、砂、及び無機物(例えば、石灰)等の、様々な油性及び水性沈着物と接触し得る。これらの沈着物は、指紋、汚れ、又は染みの形態であり得るが、表面上に容易に現れる傾向があり、除去するのは困難であり得る。これらの沈着物を取り除くことは、しばしば侵襲的なこすり洗いを(多くの場合、清掃用具及び洗剤と共に)必要とし、これは、表面の審美的外観に対して問題となる。したがって、侵襲的なこすり洗いの必要なしに油性及び水性沈着物の除去を可能にし、清掃の繰り返し後にこの特性を保持する、清掃容易な金属表面は有利であろう。これを達成できる方法及びそれから作製される物品が、このたび、見出された。
一態様では、本開示は、金属表面を有する処理された物品を作製する方法を提供する。この方法は、金属表面を少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物を含むプライマー組成物で処理して、下塗りされた金属表面を提供することと、その後該下塗りされた金属表面を式Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)で表されるフッ素化化合物を含む処理組成物で処理することと、を含む。この式中、Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、Xは、二価又は三価の有機連結基であり、各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、xは0又は1又は2であり、yは1〜8の値であり、zは1又は2である。
別の態様では、本開示は、上記方法の実施形態のいずれか1つにより処理された金属表面を有する処理された物品を提供する。金属表面の少なくとも一部分の上に層が形成される。この層は、少なくとも1つのシロキサンと、シロキサン、シラノール、及びシランからなる群から選択される少なくとも1つの他の基とを含む第2又は第3アミノ官能性化合物を含む。フッ素化化合物は、第2又は第3アミノ官能性化合物に結合し、該フッ素化化合物は、式Rf{−X−[Si(Y’)3−x(R)で表される。この式中、Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、Xは、二価又は三価の有機連結基であり、各Y’は、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、アリールオキシ、あるいは該第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して該少なくとも1つのシロキサンを形成する−O−であり、Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、xは0又は1又は2であり、yは1〜8の値であり、zは1又は2である。
別の態様では、本開示は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物の、式Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)で表されるフッ素化化合物による処理前の金属表面のためのプライマーとしての使用を提供し、式中、Rf、X、Y、R、x、y、及びzは、上記定義の通りである。
上記の方法、処理された物品、又は使用の幾つかの実施形態では、フッ素化化合物は、式Rf{Q−X’−[Si(Y)3−x(R)で表され、式中、Qは結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断され、Rf、Y、Y’、R、x、y、及びzは、上記定義の通りである。
別の態様では、本開示は、金属表面を有する処理された物品を作製する方法を提供する。この方法は、金属表面を、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物と、式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y)3−x(R)で表されるフッ素化化合物とを含む処理組成物で処理することを含む。この式中、Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、X”は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により任意に中断され、各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、xは0又は1又は2であり、yは1〜8の値であり、zは1又は2である。
別の態様では、本開示は、金属表面を有する処理された物品を提供する。金属表面の少なくとも一部分の上に層が形成される。この層は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物と、式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y3−x(R)で表されるフッ素化化合物とのシロキサン反応生成物を含む。この式中、各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、アリールオキシ、該第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−であるか、あるいは、金属表面に結合した−O−であり、Rf、X”、R、x、y、及びzは、上記定義の通りである。
上記の方法、処理された物品、又は使用の幾つかの実施形態では、第2又は第3アミノ官能性化合物は、式(RN−R−[Si(Y(R3−pで表され、式中、Rは、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR−基により任意に中断された多価アルキレン基であり、Rは、アルキル又はアリールアルキレニルであり、各Rは、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R−[Si(Y(R3−p]であり、Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ヒドロキシル、ポリアルキレンオキシ、又はハロゲンであり、pは1、2、又は3であり、qは、1、2、又は3であり、但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y(R3−p基が存在し、R基の両方が水素でないことを条件とする。幾つかの実施形態では、qは1である。
本明細書に記載の方法の幾つかの実施形態では、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性シランは、金属表面上のプライマーとして使用され、フッ素化シランが次に続く場合に、1つのシラン基を有する第1アミノ官能性シラン等の他のアミノ官能性シランよりも、驚くほどより耐久性のある清掃容易性能を提供する。本明細書に記載の方法の幾つかの実施形態では、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性シランと、式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y3−x(R)で表されるフッ素化化合物との両方を含む処理組成物は、式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y3−x(R)で表されるフッ素化化合物と他の官能性シランとの混合物よりも耐久性のある清掃容易性能も提供する。
本明細書で用いるとき、用語「アルキル」及び接頭語「アルク(alk)」は、直鎖基と分岐鎖基との両方及び環状基、例えば、シクロアルキルを包含する。特に指定のない限り、これらの基は1〜20個の炭素原子を含有する。幾つかの実施形態では、これらの基は合計で最大10個の炭素原子、最大8個の炭素原子、最大6個の炭素原子、又は最大4個の炭素原子を有する。環状基は、単環式又は多環式であることができ、好ましくは3〜10個の環炭素原子を有する。
用語「アルキレン」は、上に定義された「アルキル」基の二価又は三価の形態である。
他に示されない限り、用語「ハロゲン」は、ハロゲン原子又は1つ以上のハロゲン原子を指し、塩素、臭素、ヨウ素、及びフッ素原子を包含する。
用語「アリール」は、本明細書で用いるとき、炭素環式芳香族環又は任意に少なくとも1つのヘテロ原子を含有する環系(すなわち、O、N、又はS)を包含する。アリール基の例としては、フェニル、ナフチル、ビフェニル、及びピリジニルが挙げられる。
用語「アリーレン」は、上に定義された「アリール」基の二価の形態である。
「アリールアルキレン」とは、アリール基が結合している「アルキレン」部分を指す。
「アリールアルキレニル」とは、「アルキレン」部分が結合している末端アリール基を指す。
用語「カルバメート」は、基−O−C(O)−N(R’)−を指し、式中、R’は下記の定義による。
用語「尿素」は、基−N(R’)−C(O)−N(R’)−を指し、式中、各R’は、独立して、下記の定義による。
用語「加水分解性基」は、適切な条件下で直接縮合反応を受けることができる基、又は適切な条件下で加水分解でき、縮合反応を受けることができる化合物を生じさせる基を指す。適切な条件とは、典型的に、水の存在、及び任意に酸又は塩基の存在を指す。
用語「非加水分解性基」は、一般に、上記の加水分解性基を加水分解するための適切な条件下(例えば、酸性又は塩基性水性条件)で加水分解できない基を指す。
本明細書で使用するとき、「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」、「少なくとも1つの」、及び「1つ以上」は交換可能に使用される。
一覧が後に続く、「〜のうちの少なくとも1つ」及び「〜のうちの少なくとも1つを含む」という語句は、一覧内の項目のいずれか1つ、及び、一覧内の2つ以上の品目の任意の組み合わせを指す。
本明細書ではまた、端点による数値範囲の列挙には、端点を包含するその範囲内に包含されるすべての数が包含される(例えば、1〜5には、1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等が包含される)。数値が整数である場合、整数のみが包含される(例えば、1、2、3、4、5等)。
上記概要は、本発明の開示した各々の実施形態又はすべての実現形態を説明することを意図したものではない。以下の説明は、例示的実施形態をより詳細に例証する。本出願の全体にわたる複数の箇所で、例の一覧によって指針が与えられており、それらの例は、個別に及び様々な組み合わせで使用されることができる。いずれの場合も、記載される一覧は、あくまで代表的な群としてのみの役割を果たすものであって、排他的な一覧として解釈するべきではない。
本開示に従って処理され得る金属表面には、室温で固体の任意の金属及び/又は金属合金が含まれ得る。幾つかの実施形態では、金属表面は、クロム、クロム合金、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、スズ、ステンレス鋼、及び黄銅のうちの少なくとも1つを含む。
幾つかの実施形態では、本開示に記載のように処理された金属表面には、クロメート処理鋼表面等のクロメート処理表面が含まれる。化学変換コーティング(例えば、クロメート又はホスフェートコーティング)を使用して、一部の金属(例えば、亜鉛めっき鋼、亜鉛、及びアルミニウム)の腐食耐性及び接着性能を改善することができる。酸性であり、クロメート処理対象基材の表面金属のいくらかを溶解することによって作用するクロメート処理溶液は、処理対象金属のために特に設計される。クロメート処理表面は、クロメート処理溶液の種類に応じて、様々な濃度の6価クロムを含み得る。
幾つかの実施形態では、本開示に従って処理される金属表面には、ステンレス鋼又はアルミニウムの少なくとも1つが含まれる。本明細書に記載のように処理され得るステンレス鋼には、様々なグレードが含まれる。例えば、物品は、少なくとも約10(幾つかの実施形態では、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20)重量パーセントのクロムを含有するオーステナイト系、フェライト系、又はマルテンサイト系ステンレス鋼の表面を有し得る。ステンレス鋼のクロム含有量が少なくとも約10重量パーセントである場合、鋼は、一般に、所望の形状に容易に形成され得る。好適なステンレス鋼の具体的な種類としては、430、304、及び316が挙げられる。ステンレス鋼は、一般に、その表面上に酸化クロム(III)のパッシベーション層を形成する。ステンレス鋼は、表面磨耗等の、接着を改善するために典型的に使用される一部の種類の表面処理に対して耐性があり得、典型的には上記の化学変換コーティングでは処理されない。一部の金属に対する接着(例えば、コーティングの)は金属の表面磨耗によって改善されるものの、ステンレス鋼は、研磨処理の下で加工硬化する傾向がある。
本明細書に記載の方法に従って有利に処理され得る金属表面を有する物品の例としては、台所及び浴室の水栓、蛇口、取っ手、吐水口、シンク、排水管、手すり、タオルかけ、カーテンロッド、食器洗浄機パネル、冷蔵庫パネル、ストーブトップ、ストーブ、オーブン、及び電子レンジパネル、排気フード、グリル、自動車のホイール又はリム、並びに化学反応器が挙げられる。本開示に従って処理されるステンレス鋼の物品としては、用途に応じて広範な厚さのステンレス鋼表面を有するものが挙げられる。
本開示による処理された物品を作製する方法は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物を含む組成物を、特定のフッ素化化合物と組み合わせて用いる。幾つかの実施形態では、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物は、プライマーとして使用される。これらの実施形態のいずれかを実施するために有用な第2又は第3アミノ官能性化合物は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基Si(Y(R3−pを有し、式中、Yは、式I及びIIに関連して以下に記載するもの等の加水分解性基又はヒドロキシル基であり、Rは、アルキル又はアリールアルキレニル(これらはいずれも置換されていてもよい)等の非加水分解性基であり、pは1、2、又は3である。アミノ官能性化合物において、アミノ基は、典型的に、炭素原子に結合する。第2又は第3アミノ官能性化合物は、1、2、3、又は4つの第2又は第3アミノ基を有し得る。シラン基は独立して選択される、つまり、アミノ官能性化合物の2つ以上のシラン基は、同じであっても異なっていてもよいことを意味する。2つ以上のシラン基が独立して選択される場合、Y基及びR基、並びにY基の数は、独立して選択されてもよいことを理解すべきである。
幾つかの実施形態では、本開示を実施するのに有用な第2又は第3アミノ官能性化合物は、式I:(RN−R−[Si(Y(R3−pで表される。式Iでは、Rは、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR−基により任意に中断された多価アルキレン基である。幾つかの実施形態では、Rは、最大3つの−O−基により中断される。Rが最大3つの−NR−基により中断される実施形態では、第2又は第3アミノ官能性化合物は、例えば、ジアミノ官能性シラン、トリアミノ官能性シラン、及テトラアミノ官能性シランを含む。幾つかの実施形態では、Rは、二価のアルキレン基である。幾つかの実施形態では、Rは、最大6個(幾つかの実施形態では、5、4、又は3個)の炭素原子を有する二価のアルキレン基である。幾つかの実施形態では、Rは、1つ又は2つの−NR−基により中断される二価のアルキレン基であり、式−CH−CH−N(R)−CH−CH−CH−又は−CH−CH−N(R)−CH−CH−N(R)−CH−CH−CH−で表される。
式Iでは、Rは、アルキル又はアリールアルキレニルである。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rは、アルキル(例えば、メチル又はエチル)である。
式Iでは、各Rは、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R−[Si(Y(R3−p]であり、式中、Rは、上記実施形態のうちのいずれかにおけるように定義され、但し、R基の両方が水素であってはならないことを条件とする。幾つかの実施形態では、一方のR基は水素又はアルキルであり、他方のR基は−R−[Si(Y)(R3−p]である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、一方のR基はアルキルであり、他方のR基は−R−[Si(Y)(R3−p]である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、アルキルは、最大6個(幾つかの実施形態では、最大5、4、3、又は2個)の炭素原子を有してよい。幾つかの実施形態では、一方のR基は水素又はメチルであり、他方のR基は−R−[Si(Y)(R3−p]である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、一方のR基は水素であり、他方のR基は−R−[Si(Y)(R3−p]である。
及びRは、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y)(R3−p基が、式Iで表される化合物中に存在するように選択される。
式Iでは、Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ヒドロキシル、ポリアルキレンオキシ、又はハロゲンである。R、R、又はRに関して上記した実施形態のうちのいずれかを含む幾つかの実施形態では、Yは、アルコキシ、アセトキシ、アリールオキシ、又はハロゲンである。R、R、又はRに関して上記した実施形態のうちのいずれかを含む幾つかの実施形態では、Yは、メトキシ、アセトキシ、フェノキシ、ブロモ、又はクロロである。R、R、又はRに関して上記した実施形態のうちのいずれかを含む幾つかの実施形態では、Yは、メトキシ、アセトキシ、又はクロロである。シラン上のメトキシ基は、低立体障害をもたらし、また容易に加水分解されて−Si−O−Si−結合の形成を効果的に可能にする。シラン上のアセトキシ基及びクロロ基もまた、少なくとも同じ理由で容易に加水分解されるので、−Si−O−Si−結合の形成を可能にする上で、メトキシ基と同程度に効果的であるか、又は更にはメトキシ基よりも効果的であると予想される。
式Iでは、pは1、2、又は3である。R、R、R、又はYに関して上記した実施形態のうちのいずれかを含む幾つかの実施形態では、pは3である。
式Iでは、qは1、2、又は3である。式Iの幾つかの実施形態では、qは1である。qが1の場合、式Iの化合物は、式II:(RN−R−[Si(Y(R3−p]として書かれ得ることを理解すべきである。これらの実施形態では、Rは、二価のアルキレン基である。式Iの幾つかの実施形態では、Rは多価アルキレン基であり、qは2又は3である。
本開示を実施するのに有用な第2又は第3アミノ官能性化合物の例としては、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)アミン、N−メチル−ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、及びN,N’−ビス[3−トリメトキシシリルプロピル]−エチレンジアミンが挙げられる。
典型的には、本開示を実施するのに有用なフッ素化化合物は、式IIIで表される。
Rf{X−[Si(Y)3−x(R) III
幾つかの実施形態では、本開示を実施するのに有用なフッ素化シランは、式IVで表される。
Rf{Q−X’−[Si(Y)3−x(R) IV
式III及びIVでは、Rfは、2個以上の鎖内酸素原子を含むポリフルオロポリエーテル基であり、一価又は二価であり得る。Rfは、直鎖状、分岐、環状、又はそれらの組み合わせであり得、飽和されていても飽和されていなくてもよい。Rfは、典型的に、全フッ素化基である(すなわち、全てのC−H結合が、C−F結合によって置換されている)。しかしながら、フッ素原子の代わりに水素原子又は塩素原子が存在してもよい。典型的には、2個の炭素原子毎に1個を超えない水素又は塩素のいずれかの原子が存在する。幾つかの実施形態では、水素及び/又は塩素が存在する場合、Rfは、少なくとも1つのトリフルオロメチル基を含む。オリゴマー又はポリマーの性質であることから、式III及びIVの化合物は、典型的に混合物として存在し、そのような使用に適している。
式IIIでは、各Xは、独立して、二価又は三価の有機連結基であり、直鎖状、分岐、及び環状の構造を含む。Xは、飽和されていても飽和されていなくてもよく、1〜20個(1〜15個、又は1〜10個)の炭素原子及び任意に1個以上のヘテロ原子(例えば、O、N、又はS)を含有し得る。幾つかの実施形態では、Xは、最大4個のヘテロ原子を含有する。この1個以上のヘテロ原子は、1つを超えるヘテロ原子を含有する官能基(例えば、アミド、エステル、及びカルバメート)に組み合わされ得る。幾つかの実施形態では、Xは、少なくとも1つの官能基(例えば、最大4つの官能基)を含有する。
式IVでは、Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−である。幾つかの実施形態では、Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、又は−C(O)−O−である。幾つかの実施形態では、Qは、−C(O)−N(R’)−である。これらの実施形態のいずれにおいても、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキル(すなわち、メチル、エチル、プロピル、又はブチル)である。幾つかの実施形態では、R’は、水素、メチル、又はエチルである。幾つかの実施形態では、R’は水素又はメチルである。
式IVでは、X’は、アルキレン又はアリールアルキレンの少なくとも1つを含む有機連結基である。幾つかの実施形態では、X’はアルキレンである。幾つかの実施形態では、X’は、10、8、6、又は最大4個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、X’はプロピレンである。X’は、二価又は三価であり得、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断される。幾つかの実施形態では、X’は、独立してエーテル、エステル、カルバメート、又はアミドである少なくとも1つの官能基により任意に中断される。語句「少なくとも1つの官能基により中断される」とは、官能基のいずれかの側にアルキレン又はアリールアルキレンを有することを指す。少なくとも1つの官能基により中断される代表的なX’基としては、−(CH1〜10OC(O)N(R)−(CH1〜10−、−(CH1〜10O(CH1〜10S(CH1〜10−、−(CH1〜10OC(O)−(CH1〜10−、−(CH1〜10O(CH1〜10O(CO)N(R’)−(CH1〜10、及び
Figure 0006625998
式中、R’は、水素、又はC1〜4アルキルである。
幾つかの実施形態では、Qは、−C(O)−N(R’)−であり、X’は、独立してエーテル、エステル、カルバメート、又はアミノである少なくとも1つの官能基により任意に中断された二価又は三価のアルキレンである。これらの実施形態のうちの幾つかでは、X’は、最大8個の炭素原子を有する。これらの実施形態のうちの幾つかでは、X’は、
Figure 0006625998
である。
式III及びIVでは、各Yは、独立して、ハロゲン(すなわち、フッ化物、塩化物、臭化物、若しくはヨウ化物)、アルコキシ(すなわち、−O−アルキル)、アシルオキシ(すなわち、−OC(O)アルキル)、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシ(すなわち、−O−アリール)である。これらのY基は、一般に加水分解でき、例えば水の存在下でシラノール基を生成する。したがって、少なくとも1つのYは、ヒドロキシルでもあり得る。これらの実施形態では、アルキル(例えば、アルコキシ及びアシルオキシにおける)は、1個以上のハロゲン原子と任意に置換される。幾つかの実施形態では、アルコキシ及びアシルオキシは、最大8、6、4、3、又は2個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アリールオキシは、6〜12個(又は6〜10個)の炭素原子を有し、非置換であっても、ハロゲン、アルキル(例えば、最大4個の炭素原子を有する)、及びハロアルキルにより置換されてもよい。ポリアルキレンオキシは、例えば、−O−(CH(CH)−CHO)q’−C1〜4アルキル、−O−(CH−CHO)q”−C1〜4アルキル、又はそれらの組み合わせ(例えば、−O−(CH(CH)−CHO)q’−(CH−CHO)q”−C1〜4アルキルであり、q’とq”の比は1:1〜1:10)であり、q’、q”、又はq’+q”は、1〜40(幾つかの実施形態では、2〜10)である。幾つかの実施形態では、各Yは、独立して、ハロゲン化物、ヒドロキシル、アルコキシ、アリールオキシ、及びアシルオキシからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、各Yは、独立して、ハロゲン化物(例えば、塩化物)、及び最大10個の炭素原子を有するアルコキシからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、各Yは、独立して、1〜6個(例えば、1〜4個)の炭素原子を有するアルコキシである。幾つかの実施形態では、各Yは、独立して、メトキシ又はエトキシである。
式III及びIVの上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、Rfは、−(C2nO)−、−(CF(Z)O)−、−(CF(Z)C2nO)−、又は−(C2nCF(Z)O)−のうちの少なくとも1つを含む全フッ素化繰り返し単位を含み、式中、Zは、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルコキシ基であり、その各々が、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断され、nは、1〜12(幾つかの実施形態では、1〜6、1〜4、又は3)の整数である。これらの式のいずれにおいても、Zは、直鎖、分枝状、又は環状であり得、1〜9個の炭素原子及び0〜4個の酸素原子を有し得る。全フッ素化繰り返し単位は、ランダム、ブロック、又は交互の順序で配列されることができる。
上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、Rfは一価であり、zは1である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rfは、C2n+1−、C2n+1O−、及びR’C2nO−からなる群から選択される基で終端され、式中、R’は、水素又は塩素原子である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、末端基はC2n+1−、又はC2n+1O−であり、式中、nは1〜6又は1〜3の整数である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rfの近似平均構造は、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−、CO(CFCFCFO)CFCF−、又はCFO(CO)CF−であり、「a」は3〜50の平均値を有する。幾つかの実施形態では、Rfは、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、「a」は、4〜7の平均値を有する。
Rfが一価の場合を除く上記実施形態のうちのいずれか1つを包含する幾つかの実施形態では、Rfは二価であり、zは2である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rfは、−CFO(CFO)(CO)CF−、−CFO(CO)CF−、−(CFO(CO)(CF−、又は−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−Rf’−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、Rf’は、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断されたペルフルオロアルキレン基であり、mは1〜50であり、bは3〜40である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rf’は(C2d)であり、式中、dは2〜4である。これらの実施形態のうちの幾つかでは、Rfは、−CFO(CFO)(CO)CF−、−CFO(CO)CF−、又は−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−(C2d)−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、dは2〜4であり、m+b、又はb+b、又はbの平均値は約4〜約24である。
式III及びIVで表される上記フッ素化シランは、典型的に、オリゴマー及び/又はポリマーの分布を包含し、それゆえp及びmは非整数であってもよい。上記の構造は、近似平均構造であり、この近似平均は、この分布に対するものである。これらの分布は、シラン基がないか又は2つを超えるシラン基を有するペルフルオロポリエーテルもまた含有してよい。典型的には、シラン基を含まず約10重量%未満の化合物を含有する分布を使用できる。
式III及びIVでは、Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基(例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、若しくはn−オクチル)、又はフェニル基である。幾つかの実施形態では、Rは、最大4個の炭素原子を有するアルキル基である。幾つかの実施形態では、Rは、メチル又はエチルである。
式III及びIVでは、xは0、1、又は2である。上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、xは0又は1である(幾つかの実施形態では、0)。
式III及びIVでは、yは1〜8の値である。幾つかの実施形態では、yは1〜8の整数である。幾つかの実施形態では、yは1又は2である。幾つかの実施形態では、X’は、アミン又はアミド基で終端され、yは2である。幾つかの実施形態では、X又はX’は、分岐又は4価の基であり、yは2である。幾つかの実施形態では、yは1である。
幾つかの実施形態では、式III又はIVで表されるフッ素化化合物の数平均分子量は、それらの上記実施形態のいずれにおいても、約750〜約6000、又は約800〜約4000である。
上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、Rfは−CFO(CFO)(CO)CF−であり、zは2であり、yは1であり、X−Si(Y)3−x(Z)は、C(O)NH(CHSi(OCH、又はC(O)NH(CHSi(OCHCHである。これらの実施形態のうちの幾つかでは、m及びbは、それぞれ約9〜12である。他の実施形態では、RfはCO(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、zは1であり、yは1であり、X−Si(Y)3−x(Z)は、C(O)NH(CHSi(OCH、又はC(O)NH(CHSi(OCHCHである。他の実施形態では、Rfは、−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−(C2d)−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、zは2であり、yは1であり、X−Si(Y)3−x(Z)は、C(O)NH(CHSi(OCH、又はC(O)NH(CHSi(OCHCHである。更に他の実施形態では、Rfは、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、zは1であり、yは2であり、aは、上記定義の通りであり、X−[Si(Y)3−x(Z)は、
Figure 0006625998
である。
第2又は第3アミノ官能性化合物がプライマーとして使用される場合、アミノ基は、金属表面と反応し、かつ/又は金属表面と共にキレートを形成し得ると考えられる。次に、Si(Y)(R3−p基内の加水分解性Y基のうちの少なくとも幾つかは、加水分解され、シラノール基を形成する。加水分解に必要な水が、プライマー組成物に添加されてもよく、溶媒中の、若しくは基材の表面に吸収された外来水であってもよく、第2又は第3アミノ官能性化合物が曝露される雰囲気に存在してもよい(例えば、少なくとも10%、20%、30%、40%又は更には少なくとも50%の相対湿度を有する雰囲気)。処理組成物が添加される前に、シラノール基が形成されるのを可能にするために十分な時間、プライマー組成物が金属表面上に残存することができるようにすべきである。次に、シラノール基は、フッ素化化合物のシラン基上で加水分解性基(例えば、アルコキシ、アシルオキシ、又はハロゲン)と反応して、シロキサン結合を形成し得る。全てのシラノール基が反応してシロキサン結合を形成し、プライマーがフッ素化化合物上でシランと反応する反応基をもはや有さなくなるほどの長さの時間、プライマー組成物が金属表面上に残存することができるようにすべきではない。第2又は第3アミノ官能性シランがプライマーとして使用される場合、室温での1〜5時間が、過剰なシロキサン結合の形成の弊害をもたらすことなく、シラノール基を形成させるために十分な時間であり得ることが見出された。また、100℃〜150℃等の高温での5〜60分間が、過剰なシロキサン結合の形成の弊害をもたらすことなく、シラノール基を形成させるために十分な時間であり得ることが見出された。
第2又は第3アミノ官能性化合物がプライマーとして使用される方法から作製された、本開示による処理された物品の実施形態では、金属表面の少なくとも一部分が、第2又は第3アミノ官能性化合物と接触、結合、又はキレート形成する。第2又は第3アミノ官能性化合物は、金属表面の少なくとも一部分上に層を形成し、形成された層は、典型的に、フッ素化化合物と共有される少なくとも1つのシロキサン結合を含む。第2又は第3アミノ官能性化合物中の全てのシランが、フッ素化化合物との縮合によるか、若しくは自己縮合によるかのいずれかによって、シロキサンに変換されてもよく、又は一部の未反応シラン若しくは未縮合シラノールが、第2又は第3アミノ官能性化合物上に残存してもよい。フッ素化化合物が第2又は第3アミノ官能性化合物に結合する場合、フッ素化化合物は、式Rf{−X−[Si(Y’)3−x(R)で表され得、式中、Rfは、X、R、x、y、及びzは、式III及びIVに関連して上記したそれらの実施形態のいずれかにおける上記定義の通りである。各Y’は、Yの定義に関連して上記したそれらの実施形態のいずれかにおける定義の通り、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシである。処理された物品では、Y’は、第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して少なくとも1つのシロキサンを形成する−O−でもあり得る。これらの実施形態のうちの幾つかでは、結合は、例えば、共有結合又は水素結合であり得る。フッ素化化合物中の全てのシランが、第2又は第3アミノ官能性化合物との縮合によるか、若しくは自己縮合によるかのいずれかによって、シロキサンに変換されてもよく、又は一部の未反応シラン若しくは未縮合シラノールが、フッ素化化合物上に残存してもよい。したがって、本開示による処理された物品の幾つかの実施形態では、金属表面上の層は、第2又は第3アミノ官能性化合物及びフッ素化化合物の部分縮合物である。
第2又は第3アミノ官能性化合物がプライマーとして使用される方法から作製された、本開示による処理された物品の実施形態では、典型的に、例えばESCA又は他の分析技術を使用して処理された物品を分析し、第2又は第3アミノ官能性化合物に富んだ層及びフッ素化化合物に富んだ層を見出すことが可能である。
幾つかの実施形態では、本開示による方法は、金属表面を、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物及びフッ素化化合物の両方を含む処理組成物で処理することを含む。これらの実施形態では、フッ素化化合物は式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y)3−x(R)で表され、式中、Rf、R’、R、Y、x、y、及びzは、それらの実施形態のいずれかで式III及びIVに関連した上記定義の通りである。これらの実施形態では、X”は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により任意に中断される。幾つかの実施形態では、X”は、10、8、6、又は最大4個の炭素原子を有する。幾つかの実施形態では、アルキレン又はアリールアルキレンは、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により中断される(幾つかの実施形態では、カルバメート)。これらの実施形態のうちの幾つかでは、X”は、
Figure 0006625998
である。第2又は第3アミノ官能性化合物がプライマーとして使用される上記方法におけるように、作製された加水分解に必要な水は、処理組成物に添加され、溶媒中の、若しくは基材の表面に吸収された外来水であってもよく、又は第2又は第3アミノ官能性化合物及びフッ素化化合物が曝露される雰囲気内に存在してもよい。この方法によって調製される処理された物品では、金属表面の少なくとも一部分上に形成された層が存在する。この層は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物と、式Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y3−x(R)で表されるフッ素化化合物との反応生成物を含むシロキサンを含む。この式中、各Yは、Yの定義に関連して上記したそれらの実施形態のうちのいずれかにおける定義の通り、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシである。処理された物品上に形成された層では、Y’は、第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−、あるいは金属表面に結合した−O−でもあり得る。これらの実施形態のうちの幾つかでは、結合は、例えば、共有結合又は水素結合であり得る。Rf、X”、R、x、y、及びzは、それらの実施形態のいずれかにおける上記定義の通りである。この場合も、本開示による処理された物品の幾つかの実施形態では、金属表面状に形成される層は、第2又は第3アミノ官能性化合物及びフッ素化化合物の部分縮合物である。
式III及びIVで表されるフッ素化化合物は、例えば、フッ素化カルボン酸、又はこれらの塩、これらの酸フッ化物、又はカルボン酸エステル(例えば、Rf−[C(O)−OCH)から様々な従来技術を使用して調製することができる。例えば、以下の反応手順に従って、フッ化メチルエステルを式NH−X−Si(Y)3−x(Z)を有するアミンで処理することができる。
Rf−[C(O)−OCH+NH−X’−Si(Y)3−x(Z) → Rf−[C(O)−NH−X’−Si(Y)3−x(Z)
この系列において、Rf、X’、Y、Z、x、及びzは、上記実施形態のうちの任意で定義されるものである。式NH−X−Si(Y)3−x(Z)を有するアミンは、幾つか市販されている(例えば、(3−アミノプロピル)トリメトキシシラン及び(3−アミノプロピル)トリエトキシシラン)。反応は、例えば、高温(例えば、最高で80℃、70℃、60℃、又は50℃)で実行してもよく、未希釈で又は好適な溶媒中で実行してもよい。このような転換を行うための条件は、当該技術分野において既知である。例えば、その開示が、フッ素化シランの調製に関して、参照によって本明細書に援用される、米国特許第3,810,874号(Mitschら)及び同第3,646,085号(Bartlett)を参照されたい。
フッ化メチルエステルは、幾つか市販されている(例えば、CHOC(O)CF(OCFCF9〜10(OCF9〜10CFC(O)OCH、Solvay Solexis(ヒューストン、テキサス州)から商品名「FOMBLIN ZDEAL」で入手可能なペルフルオロポリエーテルジエステル)。他のものは、例えば、当該技術分野において既知である技術を使用した炭化水素ポリエーテルジエステルの直接フッ素化を通じて、調製され得る。例えば、米国特許第5,578,278号(Fallら)及び同第5,658,962号(Mooreら)に開示されている方法を参照されたい。
幾つかの実施形態では、フッ化メチルエステルは、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(HFPO)のオリゴマー化、及びその開示が参照によって本明細書に援用される、米国特許第4,647,413号(Savu)に記載の方法に従って得られたペルフルオロポリエーテルフッ化カルボニルの官能化によって、調製される。
式III及びIVで表されるフッ素化化合物は、例えば、以下の反応手順に従って、カルボン酸エステル(例えば、Rf−[C(O)−OCH)と式NH−X−OHを有するアミノアルコール(例えば、エタノールアミン又は3−アミノ−1,2−プロパンジオール)との反応によりフッ素化ヒドロキシル化合物Rf−[(CO)NHXOH]を調製することによっても調整され得、式中、Rfは、上記実施形態のうちの任意で定義されるものであり、Xは、X’の前駆体であり、X’は、少なくとも1つのエーテル、エステル、又はカルバメート基によって中断される。
Rf−[C(O)−OCH+NH−X−(OH) → Rf−[C(O)−NH−X−(OH) → Rf−{C(O)−NH−X’−[Si(Y)3−x(R
上記のNH−X’−Si(Y)3−x(Z)との反応条件を、NH−X−OHとの反応に利用できる。次に、フッ素化ヒドロキシル化合物は、例えば、ハロアルキルシラン(例えば、クロロプロピルトリメトキシシラン)又はイソシアナトアルキルシラン(例えば、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン)で処理され得る。ハロアルキルシランとの反応は、例えば、先ず好適な溶媒(例えば、メタノール)中にて、任意に高温(例えば、最高で溶媒の還流温度)で、フッ素化ヒドロキシル化合物を塩基(例えば、ナトリウムメトキシド又はナトリウムtert−ブトキシド)で処理し、次いで得られたアルコキシドをハロアルキルシランと共に加熱(例えば、最高で100℃、80℃、又は70℃)することにより実行することができる。式Rf−[C(O)−NH−X−(OH)で表されるフッ素化ヒドロキシル化合物とイソシアナトアルキルシランとの反応は、好適な溶媒(例えば、メチルエチルケトン)中にて、任意に高温(例えば、溶媒の還流温度)で、また任意に触媒(例えば、オクタン酸第一スズ)の存在下で、任意に実行することができる。
式III及びIVで表されるフッ素化化合物はまた、例えば、従来の方法(例えば、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化物還元)を用いて、式Rf−[C(O)−OCHのエステル又は式Rf−[C(O)−OH]のカルボン酸を、以下の反応順序に示す式Rf−[CHOH](式中、Rf、X、Y、Z、x、及びzは、上記実施形態のいずれかで定義された通りであり、Xは、少なくとも1つのエーテル、エステル、又はカルバメート基により中断される)のフッ素化ヒドロキシル化合物に還元することにより調製することができる。
Rf−[C(O)−OCH → Rf−[CHOH] → Rf−[X−Si(Y)3−x(Z)
次いで、上記技術を用いてハロアルキルシラン又はイソシアナトアルキルシランと反応させることにより、式Rf−[CHOH]のフッ素化ヒドロキシル化合物を、例えばシランに変換することができる。有用なフッ素化ヒドロキシル化合物は、幾つか市販されている(例えば、HOCHCF(OCFCF9〜10(OCF9〜10CFCHOH、Solvay Solexisから商品名「FOMBLIN ZDOL」で入手可能なペルフルオロポリエーテルジオール)。
フッ素化ヒドロキシル化合物はまた、例えば、フッ素化ヒドロキシル化合物とハロアルキルシランとの反応に関して上記した条件下で、アリルハロゲン化物(例えば、アリル塩化物、アリル臭化物、又はアリルヨウ化物)で処理することができる。得られるアリル置換化合物は、例えば、式HS−X’−Si(Y)3−x(Z)の市販されている、又は容易に合成されるメルカプトシランで処理することができ、式中、X’、Y、Z、及びxは、フリーラジカル条件下で、上記実施形態のいずれかにおけるように定義することができる。有用なフリーラジカル開始剤としては、過酸化水素、過硫酸カリウム、t−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、t−ブチルペルベンゾアート、クメンハイドロパーオキサイド、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)、並びにK.K.Dietlikerにより、Chemistry & Technology of UV & EB Formulation for Coatings,Inks & Paints,Volume 3,pages 276〜298,SITA Technology Ltd.,London(1991)に記載されるもの等のフリーラジカル光開始剤が挙げられる。このような転換を行うための条件は、当該技術分野において既知である。例えば、その開示が、フッ素化シランの調製に関して、参照によって本明細書に援用される、米国特許第7,294,731号(Flynnら)を参照されたい。
フッ素化ヒドロキシル化合物はまた、例えば、アクリロイルハロゲン化物、エステル、無水物、又はアクリル酸で処理して、フッ素化アクリレートエステルを生成することができ、これは次いで、その開示が参照によって本明細書に援用されるフッ素化シランの調製に関する米国特許出願公開第2008/0220264号(Iyerら)に記載の方法に従って、例えば、式NH(3−y)−[X’−Si(Y)3−x(Z)(式中、X’、Y、Z、x、及びyは、上記実施形態のいずれかで定義された通りである)を有するアミンで処理することができる。フッ素化アクリレートエステルとアミンとの反応は、任意に乾燥溶媒中にて、及び任意に0.05重量パーセント〜2重量パーセントの触媒(例えば、1,4−ジヒドロピリジン、メチルジフェニルホスファン、メチルジ−p−トリルホスファン、2−アリル−N−アルキルイミダゾリン、水酸化テトラ−t−ブチルアンモニウム、DBU(1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデク−7−エン)、テトラメチルグアニジン、DBN(1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノン−5−エン)、カリウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、又は水酸化ナトリウム等の塩基)の存在下で、実行される。反応の進行は、赤外分光法を使用して便利に判定することができる。フッ素化アクリレートエステルは、同様の条件下で、式HS−X−Si(Y)3−x(Z)で表されるメルカプトシランでも処理することができる。
本開示を実施するのに有用なフッ素化化合物の調製に関する更なる詳細は、以下の実施例及びそこに引用される参照文献に見出すことができる。
以下の実施例に示されるように、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物は、式L−XSi(Y)又はM(Y)の化合物よりも、驚くほどより効果的なプライマーであり、式中、Lはアミノ基(例えば、第1アミノ基)であり、Xは、少なくとも1つのエーテル結合(例えば、プロピレン)によって任意に中断されるアルキレン(例えば、8、6、又は最大4個の炭素原子を有する)であり、Mは、Si、Ti、又はZr(例えば、Si)であり、各Yは、独立して、上記式III又はIVの実施形態のいずれかで定義された通りである(例えば、メトキシ又はエトキシ)。幾つかの実施形態では、本開示を実施するのに有用なプライマー組成物及び/又は処理組成物は、上記定義の通りである式L−XSi(Y)、M(Y)、及び(RSi(Y)4−g(式中、Rは、独立して、最大8個(幾つかの実施形態では、6又は最大4個)の炭素原子を有するアルキル基又はフェニル基であり、その各々がハロゲン(すなわち、フッ化物、塩化物、臭化物、若しくはヨウ化物)によって置換され得、gは1又は2であり、式中、Yは上記定義の通りである)で表される化合物のいずれか又は全てを不含である。下記の実施例に示されているように、本開示による方法は、これらの化合物がない場合、清掃容易なコーティングを効果的に提供する。
本開示を実施するのに有用なプライマー組成物は、典型的に、プライマー組成物の総重量に基づいて少なくとも0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、又は0.5重量パーセントから、最大1、1.5、又は2重量パーセントの少なくとも1つの第2又は第3アミノ官能性化合物を含む。例えば、プライマー組成物中の第2又は第3アミノ官能性化合物の量は、プライマー組成物の総重量に基づいて0.01〜2、0.01〜1、0.05〜2、0.05〜1、又は0.1〜1重量パーセントの範囲であり得る。より少量及びより多量の第2又は第3アミノ官能性化合物も有用であり得、一部の用途にとって望ましい場合がある。
本開示を実施するのに有用な処理組成物は、典型的に、処理組成物の総重量に基づいて少なくとも0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、又は0.5重量パーセントから最大1、1.5、又は2重量パーセントの式III又はIVで表される少なくとも1つのフッ素化化合物を含む。例えば、処理組成物中の式III又はIVで表されるフッ素化化合物の量は、処理組成物の総重量に基づいて0.01〜2、0.01〜1、0.05〜2、0.05〜1、又は0.1〜1重量パーセントの範囲であり得る。より少量及びより多量のフッ素化化合物も有用であり得、一部の用途にとって望ましい場合がある。
本開示を実施するのに有用な処理組成物の幾つかの実施形態は、フッ素化化合物に加えて、処理組成物の総重量に基づいて少なくとも0.01、0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095、0.1、0.15、0.2、0.25、又は0.5重量パーセントから、最大1、1.5、又は2重量パーセントの少なくとも1つの第2又は第3アミノ官能性化合物も含み得る。例えば、処理組成物中の第2又は第3アミノ官能性化合物の量は、処理組成物の総重量に基づいて0.01〜2、0.01〜1、0.05〜2、0.05〜1、又は0.1〜1重量パーセントの範囲であり得る。より少量及びより多量の第2又は第3アミノ官能性化合物も有用であり得、一部の用途にとって望ましい場合がある。
幾つかの実施形態では、本開示を実施するのに有用なプライマー組成物及び/又は処理組成物は、酸を含む。幾つかの実施形態では、酸は、酢酸、クエン酸、ギ酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パーフルオロ酪酸、硫酸、又は塩化水素酸の少なくとも1つを含む(すなわち、1つ以上を含む)。幾つかの実施形態では、酸は塩酸である。より強い酸は、典型的に、より弱い酸よりも低い温度でシラン基の加水分解をもたらし、したがって望ましい場合がある。酸は、プライマー及び/又は処理組成物中に、例えば、プライマー又は処理組成物の総重量に基づいて約0.004、0.007、0.01、又は0.015重量パーセントから約1、1.5、2、2.5、又は3重量パーセントの範囲で存在し得る。幾つかの実施形態では、酸は、プライマー又は処理組成物の総重量に基づいて最大0.5、0.4、0.3、0.2、又は0.1重量パーセントの量で存在する。幾つかの実施形態では、酸は、塩酸であり、プライマー組成物又は処理組成物中にプライマー組成物又は処理組成物の総重量に基づいて0.004〜0.05重量パーセントの範囲で存在する。中性pH条件下では、シラノール基の縮合は、高温(例えば、40℃〜200℃又は更には50℃〜100℃の範囲内)で実行され得るが、反応は、室温でも進行し得る。酸性条件下では、シラノール基の縮合は、室温(例えば、約15℃〜約30℃又は更には20℃〜25℃の範囲内)で、及び高温(例えば、40℃〜200℃又は更には50℃〜100℃の範囲内)で実行され得る。縮合反応の速度は、典型的に、温度及び(例えば、フッ素化化合物を含有する処理組成物中の)フッ素化化合物の濃度に依存する。
幾つかの実施形態では、本開示を実施するために有用なプライマー組成物及び/又は処理組成物は、水を含む。幾つかの実施形態では、水は、プライマー組成物又は処理組成物中に、プライマー組成物又は処理組成物の総重量に基づいて0.01重量パーセント〜5重量パーセント(幾つかの実施形態では、0.05〜1、0.05〜0.5、又は0.1〜0.5パーセント)の範囲で存在する。水は、プライマー及び/又は処理組成物に別々に添加されてよく、又は酸性水溶液の一部分として添加されてもよい(例えば、濃塩酸は水中に37重量%の酸である)。
典型的には、本開示を実施するのに有用な処理組成物は、有機溶媒を含む。本明細書で用いるとき、用語「有機溶媒」は、単一の有機溶媒及び2つ以上の有機溶媒の混合物を含む。有用な有機溶媒は、典型的に、式III又はIVで表される少なくとも約0.01重量パーセントのフッ素化シランを、少なくとも0.01(例えば、0.1)重量パーセントの水及び少なくとも0.004(例えば、0.01)重量パーセントの酸の存在下で溶解させることができる。
好適な有機溶媒としては、脂肪族アルコール(例えば、メタノール、エタノール、及びイソプロパノール)、ケトン(例えば、アセトン、2−ブタノン、及び2−メチル−4−ペンタノン)、エステル(例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、及びギ酸メチル)、エーテル(例えば、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルt−ブチルエーテル、2−メトキシプロパノール、及びジプロピレングリコールモノメチルエーテル(DPM))、アルカン(例えば、ヘプタン、デカン、及びパラフィン系溶媒)等の炭化水素、並びに部分フッ素化若しくは全フッ素化炭化水素(例えば、ペルフルオロヘキサン、ペルフルオロオクタン、及びペンタフルオロブタン)並びにハイドロフルオロエーテル(例えば、メチルペルフルオロブチルエーテル及びエチルペルフルオロブチルエーテル)並びに3M Company(セントポール、ミネソタ州)から商品名「NOVEC 7100」又は「NOVEC 7200」で入手されるもの等のフッ素化溶媒、が挙げられる。幾つかの実施形態では、有機溶媒は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、又はそれらの混合物である。幾つかの実施形態では、有機溶媒はイソプロパノールである。
有機溶媒、水、酸、フッ素化化合物、及び任意の他の構成成分の比は、均質な処理組成物を提供するように選択されてもよい。これらの実施形態では、処理組成物は、プライマーと共に使用される。処理組成物の幾つかの実施形態では、有機溶媒、水、酸、フッ素化化合物、第2又は第3アミノ官能性化合物、及び任意の他の構成成分の比は、均質な処理組成物を提供するように選択されてもよい。プライマー組成物では、有機溶媒、第2又は第3アミノ官能性化合物、及び任意の他の構成成分の比は、均質なプライマー組成物を提供するように選択されてもよい。
本開示を実施するのに有用な処理組成物は、それらの調製のすぐ後(例えば、最大1時間)、又はある期間(例えば、1時間超、3〜8時間、数日、若しくは数週間)室温で放置された後のいずれかで、金属表面に塗布されてもよい。フッ素化シランの加水分解及び縮合は、組成物が時間及び温度に曝露された後に発生する可能性がより高い場合がある。
本開示を実施するために有用な処理組成物は、濃縮物(例えば、式III又はIVで表されるフッ素化化合物の高濃度有機溶媒溶液)から調製されてもよい。濃縮物は、数週間(例えば、少なくとも1、2、又は3か月)安定であり得、濃縮物の総重量に基づいて少なくとも10、20、25、30、又は少なくとも40重量パーセントの量でフッ素化化合物を含み得る。濃縮物は、使用のすぐ前に、例えば、水、有機溶媒、酸、及び任意に追加的なフッ素化化合物又は他のシランで希釈されてもよい。
幾つかの実施形態では、処理される金属表面の表面は、処理前に清掃されてもよい。典型的には、ほこり、油、グリース、及び他の汚染物等の異物を除去することが望ましい。清掃は、例えば、有機溶媒(例えば、アセトン等のケトン若しくはイソプロパノール等のアルコール)で、水で、水酸化ナトリウム溶液(例えば、2、5、若しくは10重量パーセントの水酸化ナトリウム水溶液)で、又はそれらの組み合わせで、実行され得る。清掃は、室温で、又は高温(例えば、約50℃〜約100℃の範囲内)で実行され得る。金属表面を清掃する技術としては、拭き取り、水洗、及び超音波処理が挙げられる。清掃後、基材の金属表面は、例えば、空気若しくは窒素の気流の下で、又は高温で、乾燥され得る。
広範な方法を用いて、処理組成物で、幾つかの実施形態では本明細書に開示されるプライマー組成物で、金属表面を処理することができる(例えば、はけ塗り、噴霧、浸漬、圧延、延展、又は化学気相成長法)。金属表面は、典型的に、室温(典型的に、約15℃〜約30℃又は約20℃〜約25℃)で、処理及び/又はプライマー組成物で処理され得る。あるいは、処理及び/又はプライマー組成物は、予熱された(例えば、60℃〜150℃の温度に)基材に塗布できる。塗布後、処理された物品は、乾燥させるのに十分な時間、周囲温度又は高温(例えば、40℃〜300℃、50℃〜150℃、又は75℃〜140℃)で乾燥させ硬化させることができる。幾つかの実施形態では、本開示に従う撥水/撥油性及び耐久性表面処理は、物品を処理し、周囲温度で乾燥させた際に得ることができる。本開示に従って調製され、処理組成物が乾燥された清掃容易な物品は、典型的に、もはや表面上に存在する有機溶媒又は水を有さない。
上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、金属表面を有する清掃容易な物品を作製する方法は、金属表面を処理組成物で処理した後に少なくとも表面を高温にさらすことを更に含む。
処理された物品の上記実施形態のうちのいずれか1つを含む幾つかの実施形態では、処理の厚さは、1マイクロメートル未満、典型的に500ナノメートル未満である。幾つかの実施形態では、処理の厚さは、少なくとも約10、20、30、又は50ナノメートル、最大で約100、150、又は200ナノメートルである。本明細書に開示される方法に従って作製された薄膜は、典型的かつ有利に、透明であり、金属表面の外観、熱伝導率、又は機械的特性を変化させない。
本明細書に開示される物品及び方法の清掃容易性能は、典型的に、水又は炭化水素(例えば、ヘキサデカン)のうち少なくとも1つの処理された表面上の接触角を評価することによって、測定される。この用途では、水接触角は、Kruss GmbH(ハンブルク、ドイツ)から入手される設備を使用して室温(例えば、約25℃〜30℃)で測定され、平均測定値を得るために通常4回測定される。本明細書に開示される方法及び物品の幾つかの実施形態では、処理された金属表面は、少なくとも90(幾つかの実施形態では、少なくとも95、97、98、100、105、又は110)度の初期静止水接触角を有する。これらの実施形態では、「初期」は、表面の処理の約24時間後に、かつ処理された金属表面のいかなる磨耗又は拭き取りよりも前に測定された、処理された金属表面の接触角を指す。
本開示に従って処理された金属表面は、典型的に、耐久性のある清掃容易性能を提供する(すなわち、清掃容易性能は、表面を数回清掃した後に維持される)。この用途では、耐久性は、摩擦又は磨耗にさらされる前及び後に、処理された金属板の水接触角を測定することによって、測定される。摩擦は、処理された基材を紙タオルで10秒間摩擦することによって実行される。磨耗は、処理された基材を磨耗試験機(Erichsen GmbH & Co.KG(ヘーマー、ドイツ)から入手される)上で磨耗させ、3M Company(セントポール、ミネソタ州)から商品名「SCOTCHBRITE」で入手されるスポンジの水で濡れた黄色側で1000サイクルにわたって摩擦することによって、実行される。本明細書に開示される方法及び物品の幾つかの実施形態では、処理された金属表面は、10秒間摩擦した後に、少なくとも85(幾つかの実施形態では、少なくとも90、95、100、又は105)度の静的水接触角を有する。本明細書に開示される方法及び物品の幾つかの実施形態では、処理された金属表面は、上記の1000サイクルの磨耗後に、少なくとも85(幾つかの実施形態では、少なくとも90、95、100、又は105)度の静的水接触角を有する。
本明細書に開示される物品及び方法の清掃容易性能は、永続的なマーカーが処理された表面にどれだけ浸潤するか(防汚性)、マーカーがどれだけ容易に表面から除去され得るか(汚れ除去の容易性)、及びマークが表面上に残存しているか否か(耐汚染性)を視覚的に評価することによっても、測定される。この清掃容易性能の耐久性は、摩擦又は磨耗の前及び後に測定される。
摩擦又は磨耗の後、本開示による方法は、同等の表面を使用するが第2又は第3アミノ官能性シランの代わりに第1アミノ官能性シランをプライマーとして使用する類似した方法よりも、驚くほどより高い接触角、驚くほどより良好な防汚性、驚くほどより容易な汚れ除去、又は驚くほどより良好な耐汚染性のうちの少なくとも1つを有する処理された基材を提供する。例えば、アミノプロピルトリメトキシシランがプライマーとしてビス(トリメトキシシリルプロピル)アミンの代わりに使用される場合、摩擦後に、接触角は、およそ20度小さく、マーカーは、表面上で玉のようにならず、付いたマーカーは、表面上に残った。事実、アミノプロピルトリメトキシシランがプライマーとして使用された場合の処理された表面の性能は、プライマーが全く使用されなかった場合とほぼ同じであった。用語「等価面」は、本開示に従って処理される前に、本明細書に開示される金属表面に似ている、又は同じである(例えば、グレード、表面調製、及び表面組成の点で)金属表面を指す。
同様に、本開示による方法は、同等の表面を使用するが第2又は第3アミノ官能性シランをフッ素化化合物と組み合わせる代わりに第1アミノ官能性シランをフッ素化化合物と組み合わせて使用する類似した方法よりも、驚くほどより高い接触角、驚くほどより良好な防汚性、驚くほどより容易な汚れ除去、又は驚くほどより良好な耐汚染性のうちの少なくとも1つを有する処理された基材を提供する。例えば、アミノプロピルトリメトキシシランがフッ素化シランと共にビス(トリメトキシシリルプロピル)アミンの代わりに使用される場合、磨耗前に、接触角は、およそ40〜50度小さく、マーカーは、表面上に玉のように付着しなかった。フッ素化シラン及びビス(トリメトキシシリルプロピル)アミンの組み合わせから作製されたコーティングは、磨耗後も、驚くほどより高い接触角、汚れ除去能力、及び耐汚染性を有していた。用語「等価面」は、本開示に従って処理される前に、本明細書に開示される金属表面に似ている、又は同じである(例えば、グレード、表面調製、及び表面組成の点で)金属表面を指す。
本開示の幾つかの実施形態
第1の実施形態では、本開示は、金属表面を有する処理された物品を作製する方法であって、
少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物を含むプライマー組成物で金属表面を処理して、下塗りされた金属表面を提供することと、
その後、該下塗りされた金属表面を、以下の式で表されるフッ素化化合物を含む処理組成物で処理することと、を含み、
Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)
式中、
Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
xは0又は1又は2であり、
yは1〜8の値であり、
zは1又は2である、方法を提供する。
第2の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が、式Rf{Q−X’−[Si(Y)3−x(R)で表され、式中、
Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断された、第1の実施形態の方法を提供する。
第3の実施形態では、本開示は、Qが、−C(O)−N(R’)−であり、X’が、独立してエーテル、エステル、カルバメート、又はアミノである少なくとも1つの官能基により任意に中断された二価又は三価のアルキレンである、第2の実施形態の方法を提供する。
第4の実施形態では、本開示は、X’が、
Figure 0006625998
である、第3の実施形態の方法を提供する。
第5の実施形態では、本開示は、金属表面を有する処理された物品を作製する方法であって、
少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物と、
以下の式で表されるフッ素化化合物と、を含む処理組成物で該金属表面を処理することを含み、
Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y)3−x(R)
式中、
Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
X”は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により任意に中断され、
各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
xは0又は1又は2であり、
yは1〜8の値であり、
zは1又は2である、方法を提供する。
第6の実施形態では、本開示は、第2又は第3アミノ官能性化合物が処理組成物の総重量に基づいて0.01重量パーセント〜2重量パーセントの範囲で処理組成物中に存在する、第5の実施形態の方法を提供する。
第7の実施形態では、本開示は、第2又は第3アミノ官能性化合物が以下の式で表され、
(RN−R−[Si(Y)(R3−p
式中、
は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR−基によ任意に中断された多価アルキレン基であり、
は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
各Rは独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R−[Si(Y)(R3−p]であり、
Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、又はヒドロキシルであり、
pは1、2、又は3であり、
qは1、2、又は3であり、
但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y)(R3−p基が存在し、R基の両方が水素であってはならないことを条件とする、第1〜第6の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第8の実施形態では、本開示は、一方のRがアルキル又は水素であり、他方のRが−R−[Si(Y)(R3−p]である、第7の実施形態の方法を提供する。
第9の実施形態では、本開示は、第2又は第3アミノ官能性化合物が、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N−メチル−ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、又はN,N’−ビス[3−トリメトキシシリルプロピル]−エチレンジアミンである、第1〜第8の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第10の実施形態では、本開示は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基において、Yがメトキシ、アセトキシ、又はクロロであり、pが3である、第7又は第8の実施形態の方法を提供する。
第11の実施形態では、本開示は、Rfが、−(C2nO)−、−(CF(Z)O)−、−(CF(Z)C2nO)−、又は−(C2nCF(Z)O)−のうちの少なくとも1つを含む全フッ素化繰り返し単位を含み、式中、Zは、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルコキシ基であり、その各々が、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断され、nは、1〜12の整数である、第1〜第10の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第12の実施形態では、本開示は、zが2であり、Rfが、−CFO(CFO)(CO)CF−、−CFO(CO)CF−、−(CFO(CO)(CF−、又は−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−Rf’−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、Rf’は、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断されたペルフルオロアルキレン基であり、mは1〜50であり、bは3〜40である、第11の実施形態の方法を提供する。
第13の実施形態では、本開示は、Rfが、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−、CO(CFCFCFO)CFCF−、又はCFO(CO)CF−であり、式中、aは3〜50の平均値を有し、zは1である、第1〜第11の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第14の実施形態では、本開示は、フッ素化化合物が処理組成物の総重量に基づいて0.01重量パーセント〜2重量パーセントの範囲で処理組成物中に存在する、第1〜第13の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第15の実施形態では、本開示は、処理組成物が有機溶媒を更に含む、第1〜第14の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第16の実施形態では、本開示は、処理組成物が酸触媒を更に含む、第1〜第15の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第17の実施形態では、本開示は、該金属表面が、クロム、クロム合金、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、スズ、ステンレス鋼、又は黄銅のうちの少なくとも1つを含む、第1〜第16の実施形態のうちの任意の1つの方法を提供する。
第18の実施形態では、本開示は、金属表面を備えた処理された物品であって、該金属表面の少なくとも一部分上に層が形成され、該層は、少なくとも1つのシロキサンと、シロキサン、シラノール、及びシランからなる群から選択される少なくとも1つの他の基とを含む第2又は第3アミノ官能性化合物と、
該第2又は第3アミノ官能性化合物に結合するフッ素化化合物と、を含み、該フッ素化化合物は、以下の式で表され、
Rf{−X−[Si(Y’)3−x(R)
式中、
Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
各Y’は、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、アリールオキシ、あるいは該第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して該少なくとも1つのシロキサンを形成する−O−であり、
Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
xは0又は1又は2であり、
yは1〜8の値であり、
zは1又は2である、処理された物品を提供する。
第19の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が、式Rf{Q−X’−[Si(Y’)3−x(R)で表され、式中、Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断された、第18の実施形態の処理された物品を提供する。
第20の実施形態では、本開示は、Qが、−C(O)−N(R’)−であり、X’が、独立してエーテル、エステル、カルバメート、又はアミノである少なくとも1つの官能基により任意に中断された二価又は三価のアルキレンである、第19の実施形態の処理された物品を提供する。
第21の実施形態では、本開示は、X’が
Figure 0006625998
である、第20の実施形態の処理された物品を提供する。
第22の実施形態では、本開示は、金属表面を備えた処理された物品であって、該金属表面の少なくとも一部分上に層が形成され、該層は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物とフッ素化化合物とのシロキサン反応生成物を含み、該フッ素化化合物は、以下の式で表され、
Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y3−x(R)
式中、
Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
X”は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により任意に中断され、
各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、アリールオキシ、該第2又は第3アミノ官能性化合物に結合して少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−、あるいは金属表面に結合した−O−であり、
Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
xは0又は1又は2であり、
yは1〜8の値であり、
zは1又は2である、処理された物品を提供する。
第23の実施形態では、本開示は、第2又は第3アミノ官能性化合物が以下の式で表され、
(RN−R−[Si(Y(R3−p
式中、
は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR−基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
各Rは、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R−[Si(Y(R3−p]であり、
各Yは、独立して、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、ヒドロキシル、又は該フッ素化化合物に結合して該少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−であり、
pは1、2、又は3であり、
qは1、2、又は3であり、
但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y(R3−p基が存在し、R基の両方が水素であってはならないことを条件とする、第18〜第22の実施形態のうちの任意の1つの処理された物品を提供する。
第24の実施形態では、本開示は、一方のRがアルキル又は水素であり、他方のRが−R−[Si(Y(R3−p]である、第23の実施形態の処理された物品を提供する。
第25の実施形態では、本開示は、該第2又は第3アミノ官能性化合物が、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N−メチル−ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、又はN,N’−ビス[3−トリメトキシシリルプロピル]−エチレンジアミンである、第18〜第24の実施形態のうちの任意の1つの処理された物品を提供する。
第26の実施形態では、本開示は、pが3である、第18〜第25の実施形態のうちの任意の1つの処理された物品を提供する。
第27の実施形態では、本開示は、Rfが、−(C2nO)−、−(CF(Z)O)−、−(CF(Z)C2nO)−、又は−(C2nCF(Z)O)−のうちの少なくとも1つを含む全フッ素化繰り返し単位を含み、式中、Zは、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルコキシ基であり、その各々が、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断され、nは、1〜12の整数である、第18〜第26の実施形態のうちの任意の1つの処理された物品を提供する。
第28の実施形態では、本開示は、zが2であり、Rfが、−CFO(CFO)(CO)CF−、−CFO(CO)CF−、−(CFO(CO)(CF−、又は−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−Rf’−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、Rf’は、少なくとも1つのエーテル結合又はアミン結合により任意に中断されたペルフルオロアルキレン基であり、mは1〜50であり、bは3〜40である、第27の実施形態の処理された物品を提供する。
第29の実施形態では、本開示は、Rfが、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−、CO(CFCFCFO)CFCF−、又はCFO(CO)CF−であり、式中、aは3〜50の平均値を有し、zは1である、第27の実施形態の処理された物品を提供する。
第30の実施形態では、本開示は、該金属表面が、クロム、クロム合金、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、スズ、ステンレス鋼、又は黄銅のうちの少なくとも1つを含む、第18〜第29の実施形態のうちの任意の1つの処理された物品を提供する。
第31の実施形態では、本開示は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物の、以下の式で表されるフッ素化化合物による処理前の金属表面のためのプライマーとしての使用であって、
Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)
式中、
Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
xは0又は1又は2であり、
yは1〜8の値であり、
zは1又は2である、使用を提供する。
第32の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が、式Rf{Q−X’−[Si(Y)3−x(Rで表され、式中、
Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断された、第31の実施形態の使用を提供する。
第33の実施形態では、本開示は、Qが、−C(O)−N(R’)−であり、X’が、独立してエーテル、エステル、カルバメート、又はアミノである少なくとも1つの官能基により任意に中断された二価又は三価のアルキレンである、第32の実施形態の使用を提供する。
第34の実施形態では、本開示は、X’が、
Figure 0006625998
である、第33の実施形態の使用を提供する。
第35の実施形態では、本開示は、該第2又は第3アミノ官能性化合物が以下の式で表され、
(RN−R−[Si(Y)(R3−p
式中、
は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR−基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
各Rは独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R−[Si(Y)(R3−p]であり、
Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、又はヒドロキシルであり、
pは1、2、又は3であり、
qは1、2、又は3であり、
但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y)(R3−p基が存在し、R基の両方が水素であってはならないことを条件とする、第31〜第34の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第36の実施形態では、本開示は、一方のRがアルキル又は水素であり、他方のRが−R−[Si(Y)(R3−p]である、第35の実施形態の使用を提供する。
第37の実施形態では、本開示は、該第2又は第3アミノ官能性化合物が、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、N−メチル−ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)アミン、又はN,N’−ビス[3−トリメトキシシリルプロピル]−エチレンジアミンである、第31〜36の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第38の実施形態では、本開示は、少なくとも2つの独立して選択されるシラン基において、Yがメトキシ、アセトキシ、又はシクロであり、pが3である、第35又は第36の実施形態の使用を提供する。
第39の実施形態では、本開示は、Rfが、−(C2nO)−、−(CF(Z)O)−、−(CF(Z)C2nO)−、又は−(C2nCF(Z)O)−のうちの少なくとも1つを含む全フッ素化繰り返し単位を含み、式中、Zは、ペルフルオロアルキル基又はペルフルオロアルコキシ基であり、その各々が、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断され、nは、1〜12の整数である、第31〜第38の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第40の実施形態では、本開示は、zが2であり、Rfが、−CFO(CFO)(CO)CF−、−CFO(CO)CF−、−(CFO(CO)(CF−、又は−CF(CF)−(OCFCF(CF))O−Rf’−O(CF(CF)CFO)CF(CF)−であり、式中、Rf’は、少なくとも1つのエーテル結合により任意に中断されたペルフルオロアルキレン基であり、mは1〜50であり、bは3〜40である、第39の実施形態の使用を提供する。
第41の実施形態では、本開示は、Rfが、CO(CF(CF)CFO)CF(CF)−、CO(CFCFCFO)CFCF−、又はCFO(CO)CF−であり、式中、aは3〜50の平均値を有し、zは1である、第31〜第39の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第42の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が処理組成物の総重量に基づいて0.01重量パーセント〜2重量パーセントの範囲で該処理組成物中に存在する、第31〜第41の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第43の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が、有機溶媒を更に含む処理組成物中に存在する、第31〜第42の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第44の実施形態では、本開示は、該フッ素化化合物が、酸触媒を更に含む処理組成物中に存在する、第31〜第43の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第45の実施形態では、本開示は、該金属基材が、クロム、クロム合金、鉄、アルミニウム、銅、ニッケル、亜鉛、スズ、ステンレス鋼、又は黄銅のうちの少なくとも1つを含む、第31〜第44の実施形態のうちの任意の1つの使用を提供する。
第46の実施形態では、本開示は、yが1又は2である、第1〜第45の実施形態のうちの任意の1つの方法、処理された物品、又は使用を提供する。
本開示をより十分に理解できるように、以下の実施例を記載する。これらの実施例は、単に例示を目的とするものであり、いかなる様式でも本開示を限定するものと解釈してはならないことを理解すべきである。すべての部及び百分率は、別段の指定がない限り重量によるものである。
材料
3−アミノ−1,2−プロパンジオール、HOCHCH(OH)CHNH、(APD)、テトラエトキシシラン、Si(OCHCH、(TEOS)、アミノプロピルトリメトキシシラン、NH(CHSi(OCH、(APTMS)、3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアネート、OCN(CHSi(OC、(NCO−シラン)、及び2−エチルヘキサン酸スズ(II)、[CH(CHCH(C)COSn、(TEH)をSigma−Aldrich(セントルイス、ミズーリ州)から入手した。
ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、NH[(CHSi(OCH、(BTMSPA)をMomentive(コロンバス、オハイオ州)から入手した。
アミノプロピルトリエトキシシラン、NH(CHSi(OCHCH、(APTES)をFluka(Sigma−Aldrich Switzerland)(ブーフス、スイス)から入手した。
OCを3M Company(セントポール、ミネソタ州)から商品名「HFE−7200」で入手した。
ステンレス鋼試験プレート(寸法12cm×7cm)をRocholl GmbH(ドイツ)から入手した。
ALU 300:アルミニウム試験プレート(寸法12cm×7cm)をHertel(ベルギー)から入手した。
調製
HFPO−オリゴマーエステルの調製:CFCFCFO(CF(CF)CFO)CF(CF)COOCH(式中、n=3〜20、MWavg約1232)は、米国特許第3,250,808号(実施例XIII)に示されるようにヘキサフルオロプロピレンエポキシド及びフッ化トリフルオロアセチルから出発し、続いて米国特許第3,250,808号(実施例V)に示されるようにメタノールでエステル化して、調製することができる。
α,ω HFPO−オリゴマージエステルの調製CHOCOCF(CF)(OCOCFCFCFCFO(CO)CF(CF)COOCH:米国特許第3,250,807号(Fritzら)に記載のように、600mLのParrの反応器に、Exfluor Research Corp.(ラウンドロック、テキサス州)から入手可能な47g(0.24mol)のフッ化ペルフルオロサクシニル、Aldrich Companyから入手可能な7g(0.12mol)のKF及び100gのテトラグライムを入れ、0℃に冷却し、続いてE.I.du Pont de Nemours and Co.(ウィルミントン、デラウェア州)から入手可能な548g(3.3mol)のヘキサフルオロプロピレンオキシドを4時間にわたって添加した。全部で6つの反応物を完成し、組み合わせ、たっぷりのメタノールと反応させ、水洗いして、数平均分子量が2280g/モルのヘキサフルオロプロピレンオキシドジメチルエステルオリゴマーを2540g分離した。
FS−1の調製:HFPO−オリゴマーエステル/APD/NCO−シラン、1/1/2
撹拌棒、マントルヒーター、温度計、及び凝縮器が取り付けられた100mLの三ツ口丸底フラスコに、HFPO−オリゴマーエステル(12.3g、0.01mol)及びAPD(0.9g、0.01mol)を入れた。反応は、窒素の下で行った。混合物の温度を40℃に上昇させ、16時間保持した。次に、NCO−シラン(5.0g、0.02mol)を1滴のTEH(約0.05g)と共に添加し、得られた混合物を一晩中80℃で加熱した。標準的なIR技術を使用して、残留イソシアネートがないか反応物を調べた。この粘稠な液体反応生成物をHFE−7200中に溶解し、固形分10%の溶液を得た。
FS−2の調製:HFPO−オリゴマーエステル/APTMS 1/1
この試料は、以下に概説する修正と共に、本質的に米国特許第3,646,085号の実施例1に記載の方法に従って調製した。
250mlの重合瓶に178.83gのHFPO−オリゴマーエステルを入れ、続いて26.85gの3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTMS)を緩徐に添加した。重合瓶を密閉し、予熱したLaunder−o−meterにて75℃で16時間処理した。形成されたメタノールを、ウォータージェット真空を使用し、続いて油圧ポンプ真空を使用して、回転蒸発器で70℃で留去した。98%の単離収率で、透明で、半粘稠な無色の液体が得られた。
IR及びNMR分光法により、反応の生成物構造及び完了を確認した。
FS−3の調製:α,ω HFPO−オリゴマージエステル/APTES 1/2
100mlの重合瓶に、60gのα,ω HFPO−オリゴマージエステルを入れ、続いて17.68gの3−アミノプロピルトリメトキシシラン(APTES)を緩徐に添加した。
重合瓶を密閉し、予熱したLaunder−o−meterにて80℃で3時間処理した。別の1.77gのAPTESを添加し、反応を85℃で20時間継続させた。形成されたメタノールを、ウォータージェット真空を使用し、続いて油圧ポンプ真空を使用して、回転蒸発器で85℃で留去した。透明で、半粘稠な黄褐色の液体が得られた。IR及びNMR分光法により、反応の生成物構造及び完了を確認した。
試験方法
以下の実施例及び比較例に示す試験の各データは、以下の測定方法及び評価基準に基づく。
磨耗方法
処理組成物の塗布後24時間、磨耗試験を行った。2つの磨耗方法を適用し、それぞれ「摩擦」又は「磨耗」と例に表示した。
「摩擦」は、処理された基材を紙タオルで10秒間摩擦することによって達成される磨耗試験を指す。
「磨耗」は、Erichsen GmbH & Co.KG(ヘーマー、ドイツ)から市販されているScrub Resistance Testerを使用し、3M Company(セントポール、ミネソタ州)から商品名「SCOTCHBRITE」で入手される水で濡れたスポンジの黄色側で、処理された基材を1000サイクルの間磨耗させる代替的な磨耗試験を指す。
接触角の測定
DSA 100 Contact Angle Analyzer(Kruss GmbH)を使用して、それらの静的水接触角に関して、処理された基材を試験した。接触角を磨耗前(初期)及び磨耗後(「摩擦」又は「磨耗」)に測定した。水接触角は、塗布又は磨耗の少なくとも24時間後に測定した。記録された値は、4回の測定の平均値であり、角度で報告する。
防汚性及び汚れ剥離の評価
防汚性及び/又は汚れ剥離の特性を測定するため、Artline Blue油性マーカーを使用して、1cm×5cmの汚れの筋を、処理された、及び未処理の基材上に塗布した。
防汚性の評価
汚れを塗布する際にマーカーの防汚性を評価し、1〜5の数字を使用して格付けした(1が「マーカーは完全に玉のようになり落下する」を表し、
5が「マーカー塗料は表面を完全に濡らす」を指す)。
汚れ剥離の評価
汚れの塗布後、試験基材を先ず室温で30分間乾燥させ、その後、汚れ除去の容易性及び耐汚染性を評価した。
a.汚れ除去の容易性
汚れた表面を乾燥した綿布で20秒間摩擦することによって、汚れ除去の容易性を評価した。汚れ除去を1〜3の尺度で評価した。(1は「除去が容易」、2:中程度の除去、3:除去が困難、を意味する)。
b.耐汚染性
乾燥した綿布で20秒間摩擦することによって汚れを除去した後(汚れ除去の容易性試験)、1〜8の数字を使用して残留汚れを視覚的に格付けした(1は「完全に汚れている」を意味し、8は「汚れ残りなし」を指す)。
剥離特性
180°剥離粘着力を測定することによって、剥離特性を評価した。Thwing−Albert Instruments,Co.から入手可能なRycobel剥離試験機を使用して180°剥離を測定した。3M Companyから商品名「3M SCOTCH MAGIC TAPE 810」(19mm幅)で入手されるテープ片を、コーティングされた基材に付けた。テープの上に、1kgの重量を有するステンレス鋼ロールを4回、転がした。180°剥離を0.3m/分の速度で試験した。結果は、ニュートン/インチ(N/インチ)で表し、3回の剥離粘着力測定値の平均である。
実施例Ex−1及びEx−2、比較例C−1〜C−4、並びに参考例REF−1、REF−2、及びREF−3
下の表1に表示されるプライマーを0.1重量%でイソプロピルアルコール(IPA)中に溶解させることによって、プライマー組成物を作製した。
97.8部の無水イソプロピルアルコール(IPA)を広口瓶に入れることによって、FS−1ベースの処理組成物を調製した。0.2部の18%HCl水溶液及び2部の、HFE−7200中の10%FS−1溶液を添加した。混合物を静かに混合し、数か月にわたって安定のままであるわずかに濁った即時使用可能な処理配合物を得た。
ステンレス鋼プレートを、先ずIPAで浸された拭取り布で清掃した。清掃後、基材を風乾した。
実施例及び比較例の基材を2工程プロセスで処理した。第1の工程では、IPA中の0.1%プライマー組成物を、空気霧化式噴霧ガンを使用して、2バール(0.2MPa)の圧力及び40mL/分の流量で、清掃された基材上に噴霧した(2クロス)。プライマー層を、下の表1に表示されるように、室温で3時間又は120℃で10分間乾燥させた。
第2の工程では、FS−1ベースの処理組成物を、空気霧化式噴霧ガンを使用して、2バール(0.2MPa)の圧力及び40mL/分の流量で、乾燥したプライマー層上に噴霧した(2クロス)。フッ素化シラン層を、下の表1に表示されるように、室温で48時間又はより高温で乾燥させた。
参考例REF−1は、未コーティングのステンレス鋼プレートである。参考例REF−2及びREF−3の基材を、先ずプライマー層を塗布することなしに、FS−1を含む処理組成物で処理した。フッ素化シランを含む組成物を、空気霧化式噴霧ガンを使用して、2バール(0.2MPa)の圧力及び40mL/分の流量で、清掃された基材上に噴霧した(2クロス)。フッ素化シラン層を、下の表1に表示されるように、室温で48時間又はより高温で乾燥させた。
Figure 0006625998
実施例Ex−1及びEx−2、比較例C−1〜C−4、並びに参考例REF−1、REF−2、及びREF−3を、摩擦による磨耗(「摩擦」)の前(初期)及び後に評価した。静的水接触角及び油性マーカーを使用した耐汚染性/防汚性を、上記の方法に従って、測定した。結果を下の表2に示す。
Figure 0006625998
実施例Ex−3、比較例C−5、並びに参考REF−4及びREF−5
実施例Ex−3では、実施例Ex−1及びEx−2、比較例C−1〜C−4、並びに参考例REF−1、REF−2、及びREF−3に関して上記した一般的な手順に従って、アルミニウム試験プレートを2工程で清掃及び処理した。第1の工程では、BTMSPAのプライマー組成物(IPA中に0.1%、乾燥条件:3時間室温)を塗布し、第2の工程では、プライマー層の乾燥後、上に示すフッ素化シランFS−1ベースの処理組成物を塗布した。比較例C−5を同じ方法で、但し、BTMSPAの代わりにAPTMSのプライマー組成物を用いて、調製した。参考例REF−4は、未処理のアルミニウム試験プレートを指す。参考REF−5は、アルミニウムプレートを、FS−1を含む処理組成物で処理するが、最初にプライマー層を塗布することなく得た。処理された、及び未処理の基材を、摩擦による磨耗試験(「摩擦」)の前(初期)及び後に、評価した。180°剥離試験及びArtline blue油性マーカーを使用した耐汚染性/防汚性を、上に概説した方法に従って、行った。結果を下の表3に示す。
Figure 0006625998
実施例Ex−4〜Ex−6及び参考例REF−6〜REF−9
FS−2及びFS−3ベースの処理組成物を、99.6部の無水イソプロピルアルコール(IPA)を広口瓶に入れることによって、調製した。0.2部の18%HCl水溶液及び0.2部のフッ素化シランFS−2又はFS−3を添加した。混合物を静かに混合し、数か月にわたって安定のままであるわずかに濁った即時使用可能な処理配合物を得た。
実施例Ex−4〜Ex−6では、実施例Ex−1及びEx−2、比較例C−1〜C−4、並びに参考例REF−1、REF−2、及びREF−3に関して上記した一般的な手順に従って、表4に示す処理組成物によって、ステンレス鋼プレートを2工程プロセスで清掃及び処理した。参考REF−6は、未コーティングのステンレス鋼プレートを指す。参考REF−7〜REF−9を、ステンレス鋼プレートをFS−1又はFS−2を含む処理組成物で処理することによって、但し、先ずプライマー層を塗布することなしに、作製した。全ての場合において、異なる層の乾燥は、室温で48時間で行った。処理された、及び未処理の基材を、Erichsen磨耗試験機を使用する磨耗試験(「磨耗」)の前(初期)及び後に、評価した。静的水接触角及び油性マーカーを使用した耐汚染性/防汚性を、上記の方法に従って、測定した。結果を下の表4に示す。
Figure 0006625998
実施例Ex−7及びEx−8並びに比較例C−6及びC−7
プライマー及びフッ素化シランFS−1の両方を含む処理組成物を、97.7部の無水イソプロピルアルコール(IPA)を広口瓶に入れることによって、調製した。0.1部のプライマー、0.2部の18%HCl水溶液、及び2部の、HFE−7200中の10%FS−1溶液を添加した。混合物を静かに混合し、わずかに濁った即時使用可能な処理配合物を得た。
プライマー及びフッ素化シランFS−2の両方を含む処理組成物を、97.9部の無水イソプロピルアルコール(IPA)を広口瓶に入れることによって、調製した。0.1部のプライマー、及び0.2部の18%HCl水溶液、及び0.2部の10%FS−2溶液を添加した。混合物を静かに混合し、わずかに濁った即時使用可能な処理配合物を得た。
実施例Ex−7及びEx−8並びに比較例C−6及びC−7では、ステンレス鋼プレートを、実施例Ex−1及びEx−2、比較例C−1〜C−4、並びに参考例REF−1、REF−2、及びREF−3で上記したように清掃し、次に、表5に示される処理組成物を塗布することによって、1工程プロセスで処理した。IPA中の処理組成物を、空気霧化式噴霧ガンを使用して、2バール(0.2MPa)の圧力及び40mL/分の流量で、清掃された基材上に噴霧した(2クロス)。処理された基材を室温で48時間乾燥させた。処理された基材を、Erichsen磨耗試験機を使用する磨耗試験(「磨耗」)の前(初期)及び後に、評価した。静的水接触角及び油性マーカーを使用した耐汚染性/防汚性を、上記の試験方法に従って、評価した。結果を下の表5に示す。
Figure 0006625998
本明細書で引用した特許、特許文書、及び刊行物の全ての開示内容は、それぞれが個々に援用された場合と同様に、その全内容が参照によって援用される。抵触がある場合は、定義を含めて、本明細書が優先されるものとする。本発明の範囲及び趣旨を逸脱せずに、本発明の様々な修正及び変更が当業者には明らかとなるであろう。例示的な実施形態及び実施例は例示のみを提供し、本発明の範囲の制限を意図しない。本発明の範囲は以下に記載する請求項にのみ制限される。

Claims (6)

  1. 金属表面を有する処理された物品を作製する方法であって、
    少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物を含むプライマー組成物で、前記金属表面を処理して、下塗りされた金属表面を提供することと、
    その後、前記下塗りされた金属表面を、以下の式で表されるフッ素化化合物を含む処理組成物で処理することと、を含み、
    Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)
    式中、
    Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
    Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
    各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
    Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
    xは0又は1又は2であり、
    yは1〜8の値であり、
    zは1又は2であ
    前記第2又は第3アミノ官能性化合物が、以下の式で表され、
    (R N−R −[Si(Y) (R 3−p
    式中、
    は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR −基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
    は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
    各R は、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R −[Si(Y) (R 3−p ]であり、
    Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、又はヒドロキシルであり、
    pは1、2、又は3であり、
    qは1、2、又は3であり、
    但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y) (R 3−p 基が存在し、R 基の両方が水素であってはならないことを条件とする、方法。
  2. 前記フッ素化化合物が以下の式で表され、
    Rf{Q−X’−[Si(Y)3−x(R)
    式中、Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SON(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
    X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断されている、請求項1に記載の方法。
  3. 請求項1又は2に記載の方法に従って処理された、処理された物品であって、
    金属表面であって、前記金属表面の少なくとも一部分上に層が形成され、前記層は、少なくとも1つのシロキサン結合と、シロキサン、シラノール、及びシランからなる群から選択される少なくとも1つの他の基とを含む第2又は第3アミノ官能性化合物を含む、金属表面と、
    前記第2又は第3アミノ官能性化合物に結合するフッ素化化合物と、を含み、前記第2又は第3アミノ官能性化合物が、以下の式で表され、
    (R N−R −[Si(Y (R 3−p
    式中、
    は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR −基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
    は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
    各R は、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R −[Si(Y) (R 3−p ]であり、
    各Y は、独立して、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、ヒドロキシル、又は前記フッ素化化合物に結合して前記少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−であり、
    pは1、2、又は3であり、
    qは1、2、又は3であり、
    但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y) (R 3−p 基が存在し、R 基の両方が水素であってはならないことを条件とし、前記フッ素化化合物が、以下の式で表され、
    Rf{−X−[Si(Y’)3−x(R)
    式中、
    Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
    Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
    各Y’は、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、アリールオキシ、又は前記第2若しくは第3アミノ官能性化合物に結合して前記少なくとも1つのシロキサン結合を形成する−O−であり、
    Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
    xは0又は1又は2であり、
    yは1〜8の値であり、
    zは1又は2である、処理された物品。
  4. 少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物の、以下の式で表されるフッ素化化合物による処理前の金属表面のためのプライマーとしての使用であって、
    Rf{−X−[Si(Y)3−x(R)
    式中、
    Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
    Xは、二価又は三価の有機連結基であり、
    各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
    Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
    xは0又は1又は2であり、
    yは1〜8の値であり、
    zは1又は2であり、前記第2又は第3アミノ官能性化合物が、以下の式で表され、
    (R N−R −[Si(Y) (R 3−p
    式中、
    は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR −基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
    は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
    各R は、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R −[Si(Y) (R 3−p ]であり、
    Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、又はヒドロキシルであり、
    pは1、2、又は3であり、
    qは1、2、又は3であり、
    但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y) (R 3−p 基が存在し、R 基の両方が水素であってはならないことを条件とする、使用。
  5. 前記フッ素化化合物が以下の式で表され、
    Rf{Q−X’−[Si(Y) 3−x (R)
    式中、Qは、結合、−C(O)−N(R’)−、−C(O)−O−、又は−SO N(R’)−であり、式中、R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
    X’は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、独立してエーテル、チオエーテル、スルホン、アミン、エステル、アミド、カルバメート、又は尿素である少なくとも1つの官能基により任意に中断されている、請求項4に記載の使用。
  6. 金属表面を有する処理された物品を作製する方法であって、
    少なくとも2つの独立して選択されるシラン基を有する第2又は第3アミノ官能性化合物と、
    以下の式で表されるフッ素化化合物と、を含む処理組成物によって前記金属表面を処理することを含み、
    Rf{C(O)NR’−X”−[Si(Y)3−x(R)
    式中、
    Rfはポリフルオロポリエーテル基であり、
    X”は、アルキレン又はアリールアルキレンのうちの少なくとも1つを含む二価又は三価の有機連結基であり、その各々が、少なくとも1つのカルバメート又は尿素により任意に中断され、
    各Yは、独立して、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、アシルオキシ、ポリアルキレンオキシ、又はアリールオキシであり、
    Rは、最大8個の炭素原子を有するアルキル基、又はフェニル基であり、
    R’は、水素、又は最大4個の炭素原子を有するアルキルであり、
    xは0又は1又は2であり、
    yは1〜8の値であり、
    zは1又は2であり、
    前記第2又は第3アミノ官能性化合物が、以下の式で表され、
    (R N−R −[Si(Y) (R 3−p
    式中、
    は、1つ以上の−O−基又は最大3つの−NR −基により任意に中断された多価アルキレン基であり、
    は、アルキル又はアリールアルキレニルであり、
    各R は、独立して、水素、アルキル、アリールアルキレニル、又は−R −[Si(Y) (R 3−p ]であり、
    Yは、アルコキシ、アシルオキシ、アリールオキシ、ポリアルキレンオキシ、ハロゲン、又はヒドロキシルであり、
    pは1、2、又は3であり、
    qは1、2、又は3であり、
    但し、少なくとも2つの独立して選択される−Si(Y) (R 3−p 基が存在し、R 基の両方が水素であってはならないことを条件とする、方法。
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