TW201502220A - 用於表面處理之組合物、製備經表面處理之物件的方法及經表面處理之物件 - Google Patents

用於表面處理之組合物、製備經表面處理之物件的方法及經表面處理之物件 Download PDF

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Abstract

本發明係關於用於表面處理之組合物，其包含矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷。該組合物形成易於清潔且具有極佳物理性質(包括抗沾污及污染性)之層。另外，該等層之耐久性及摩擦係數可基於該組合物來選擇性地控制。本發明亦揭示經表面處理之物件及利用該組合物製備該經表面處理之物件之方法。

Description

用於表面處理之組合物、製備經表面處理之物件的方法及經表面處理之物件
本發明概言之係關於用於表面處理之組合物，且更特定而言係關於包含矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷之組合物。本發明亦係關於利用組該合物製備經表面處理之物件之方法，且係關於利用該方法形成之經表面處理之物件。
電子及光學器件/組件之表面通常因來自手及手指之油而易於污染及沾污。例如，包括互動觸控螢幕顯示器之電子器件(例如智慧型電話)在使用時通常因指紋、皮膚油、汗液、化妝品等而沾污。一旦該等污染及/或沾污黏附至該等器件之表面，則該等污染及/或沾污不易去除。此外，該等污染及/或沾污降低該等器件之可用性。
在嘗試將該等污染及沾污之出現率及發生率減至最少中，已將習用表面處理組合物施加於各種器件/組件之表面上以形成習用層。該等習用表面處理組合物通常由氟化聚合物及溶劑組成。然而，該等氟化聚合物之製造或獲得通常較昂貴。另外，通常難以改變(例如降低)自該等習用表面處理組合物形成之習用層之摩擦係數。
本發明提供用於基板之表面處理之組合物。該組合物包含包括重複R2SiO2/2單元之矽氧烷聚合物，其中R係獨立地經選擇之經取代或未經取代之烴基。該組合物進一步包含多氟聚醚矽烷。
本發明亦提供製備經表面處理之物件之方法。該方法包含將用於表面處理之組合物施加於物件之表面上以在該物件之表面上形成層。
最後，本發明提供根據該方法形成之經表面處理之物件。
該組合物形成易於清潔且具有極佳物理性質(包括抗污染及沾污性)之層。另外，可端視該組合物中矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷之相對量選擇性控制自該組合物形成之該等層之摩擦係數。另外，該等層及組合物可以較自習用組合物形成之習用層顯著更低之成本來製備，同時仍維持該等極佳物理性質且同時提供其他益處。
本發明提供用於表面處理之組合物、利用該組合物製備經表面處理之物件之方法，及根據該方法形成之經表面處理之物件。該組合物形成易於清潔且具有極佳物理性質(包括抗沾污及污染性)之層。另外，自該組合物形成之該等層相對於自習用組合物(包括氟化聚合物)形成之習用層具有合意之摩擦係數及顯著降低之成本。
該組合物包含矽氧烷聚合物。該矽氧烷聚合物包含重複R2SiO2/2單元，其中R係獨立地經選擇之經取代或未經取代之烴基。例如，R可為脂肪族、芳香族、環狀、脂環族等基團。另外，R可包括烯系不飽和基團。「經取代」意指烴之一或多個氫原子可經不同於氫之原子(例如鹵素原子，例如氯、氟、溴等)置換，或R之鏈內之碳原子可經不同於碳之原子置換，即，R可在該鏈內包括一或多個雜原子，例如 氧、硫、氮等。R通常具有1至10個碳原子，另一選擇為1至6個碳原子。含有至少3個碳原子之經取代或未經取代之烴基可具有具支鏈或無支鏈結構。由R代表之烴基之實例包括(但不限於)烷基，例如甲基、乙基、丙基、1-甲基乙基、丁基、1-甲基丙基、2-甲基丙基、1,1-二甲基乙基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基、己基、庚基、辛基、壬基及癸基；烯基，例如乙烯基；環烷基，例如環戊基、環己基及甲基環己基；芳基，例如苯基及萘基；烷芳基，例如甲苯基及二甲苯基；及芳烷基，例如苄基及苯乙基。由R代表之經鹵素取代之烴基之實例包括(但不限於)3,3,3-三氟丙基、3-氯丙基、氯苯基、二氯苯基、2,2,2-三氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基及2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊基。
除由R代表之基團以外，矽氧烷聚合物可在任一末端或側鏈位置處包括其他取代基或官能基。例如，矽氧烷聚合物可包括矽鍵結之羥基、氫原子、胺基團、矽氮烷基團、(甲基)丙烯酸酯基團、環氧基團等。該等基團或原子可存在於重複D單元(下文闡述)或末端M單元(其通常具有式R3SiO1/3，除非一或多個R由該等其他取代基或官能基中之一者置換)中。最通常地，若存在，該等基團係矽氧烷聚合物中之末端。
由於矽氧烷聚合物包含重複R2SiO2/2單元，故矽氧烷聚合物具有直鏈部分。然而，矽氧烷聚合物可視情況為具支鏈、部分地具支鏈，及/或可包括具有三維網絡化結構之樹脂部分。在該等實施例中，矽氧烷聚合物進一步包含RSiO3/2單元及/或SiO4/2單元。R2SiO2/2單元通常稱作D單元，RSiO3/2單元通常稱作T單元，且SiO4/2單元通常稱作Q單元。矽氧烷聚合物本身或矽氧烷聚合物之樹脂部分(若存在)之分支歸因於T單元及/或Q單元之存在。
矽氧烷聚合物可由矽氧烷聚合物之主鏈內之矽氧烷鍵(Si-O-Si)組 成。另一選擇為，矽氧烷聚合物可包括由一或多個二價基團(例如CH2連接基團)隔開之矽氧烷鍵，其中CH2可重複至多(例如)10次。該等二價基團之存在或不存在通常歸因於形成矽氧烷聚合物之反應機制，其中由矽氧烷鍵組成之矽氧烷聚合物係自縮合形成，且包括一或多個二價基團之矽氧烷聚合物係自矽氫化形成。
矽氧烷聚合物可視情況具有官能基，例如矽鍵結之烯基、矽鍵結之羥基、矽鍵結之烷氧基等。在包括該等官能基之各個實施例中，該等官能基可為末端官能基、側官能基或二者。通常，該等官能基係末端官能基。例如，矽氧烷聚合物可為二甲基乙烯基封端的、二乙烯基甲基封端的、二甲基羥基封端的、二羥基甲基封端的等。在某些實施例中，矽氧烷聚合物包括選自可水解基團、烯基或其組合之末端基團。通常，自該等組合物形成之層之物理性質在矽氧烷聚合物包括此一末端基團時有所改良。
在矽氧烷聚合物係直鏈之各個實施例中，矽氧烷聚合物具有以下通式(A)：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-(O)c-((SiR2-O)d-SiR2)e-(CH2)f-[((SiR2-O)g-SiR2)h-(CH2)i]j-((SiR2-O)k-SiR2)l-(O)m-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p；其中X係獨立地經選擇之可水解基團；R係如上文所定義；a及p各自係獨立地選自0至3之整數；b、f、i及n各自係獨立地選自0至10之整數；c及m各自獨立地係0或1；d、g及k各自係獨立地選自0或1至200之整數，限制條件係d、g及k不同時為0；e、h及l各自係獨立地選自0及1之整數，限制條件係e、h及l不同時為0；且j係選自0至5之整數；限制條件係當下標d係0時，下標e亦係0；當下標d大於0時，下標e係1；當下標g係0時，下標h、i及j亦係0；當下標g大於1時，下標h係1且下標j係至少1；當下標k係0時，下標l亦係0；且當下標k大於0時，下標l係1。
通式(A)中由X代表之可水解基團獨立地選自H、鹵化物基團、-OR3、-NHR3、-NR3R4、-OOC-R3、O-N=CR3R4、O-C(=CR3R4)R5及-NR3COR4，其中R3、R4及R5各自獨立地選自H及C1-C22烴基團，且其中R3及R4可視情況在烷基胺基中形成環胺。
在上文通式(A)中，下標d、g及k代表矽氧烷聚合物之重複R2SiO2/2單元。
在各個實施例中，下標c及m係0且下標b、d、e、f、g、h、i、j、k、l及n各自係1或更大之整數。當下標j係1時，所得矽氧烷聚合物包括各自由二價連接基團隔開之重複矽氧烷鍵之三個鏈段，其中該等二價連接基團分別由下標b、f、i及n代表。在該等實施例中，矽氧烷聚合物通常自矽氫化形成且可由以下通式代表：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-((SiR2-O)d-SiR2)e-(CH2)f-[((SiR2-O)g-SiR2)h-(CH2)i]j-((SiR2-O)k-SiR2)l-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p。
通常，當下標d、g及k係1或更大時，下標j係1(且如上文所定義，由於下標d大於0，下標e係1，且由於下標g大於0，下標h係1)。在該等實施例中，矽氧烷聚合物具有以下通式：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-(SiR2-O)d-SiR2-(CH2)f-(SiR2-O)g-SiR2-(CH2)i-(SiR2-O)k-SiR2-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p。
最通常地，下標d及k各自係1且下標g係大於1之整數，從而使得由下標g代表之嵌段提供矽氧烷聚合物中之重複R2SiO2/2單元。在該等實施例中，矽氧烷聚合物具有以下通式：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-SiR2-O-SiR2-(CH2)f-(SiR2-O)g-SiR2-(CH2)i-SiR2-O-SiR2-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p。
在上文介紹之某些實施例中，下標a及p各自係0，從而使得矽氧烷聚合物在每一末端處經三個矽鍵結之可水解基團(由X代表)封端。然而，如上文所闡述，矽氧烷聚合物無需具有任何矽鍵結之可水解基 團，此乃因下標a及p可各自為3。在下標a及p各自係0之實施例中，矽氧烷聚合物具有以下通式：(X)3-Si-(CH2)b-SiR2-O-SiR2-(CH2)f-(SiR2-O)g-SiR2-(CH2)i-SiR2-O-SiR2-(CH2)n-Si-(X)3。
在該等實施例中，下標b、f、i及n各自係2。因此，當由X代表之可水解基團各自係烷氧基(例如甲氧基)時，矽氧烷聚合物具有以下通式：(OCH3)3-Si-CH2CH2-SiR2-O-SiR2-CH2CH2-(SiR2-O)g-SiR2-CH2CH2-SiR2-O-SiR2-CH2CH2-Si-(OCH3)3。
下文僅出於闡釋目的闡明上文剛闡述之通式內之矽氧烷聚合物之特定種類，其中每一R獨立地係甲基或CH2CH2CF3：
如上文所闡述，R獨立地經選擇，從而使得即使在由下標g代表之重複嵌段內，不同嵌段中可存在由R代表之不同取代基。例如，在上文第一結構中，R可在甲基與CH2CH2CF3之間獨立地變化。
在其他實施例中，下標c及m係1，且下標b、f、i及n各自係0。在該等實施例中，矽氧烷聚合物通常自縮合形成且可由以下通式代表：(X)3-a(R)a-Si-O-((SiR2-O)d-SiR2)e-[((SiR2-O)g-SiR2)h]j-((SiR2-O)k-SiR2)l-O-Si-(X)3-p(R)p。
由於R經獨立地選擇且可在不同R2SiO2/2單元中變化，故可重寫上文通式以排除任一由下標e、h、j及l代表之嵌段，只要所有該等下標不同時為0即可。例如，上文通式可在由下標d、下標h、下標j及/或下標1代表之嵌段內僅包括R2SiO2/2單元時進行重寫，此乃因除在矽氧烷聚合物包括多於200個之重複R2SiO2/2單元之實施例中分子量之潛在差異以外，該等式中之每一者將彼此重複。作為僅一個實例，倘若下標d、e、k及l係0，下標g係大於1之整數，且下標h及j係1，則在下文將上文介紹之通式重寫為：(X)3-a(R)a-Si-O-(SiR2-O)g-SiR2-O-Si-(X)3-p(R)p。
另外，由於R經獨立地選擇，故上文剛介紹之通式可進一步縮減成以下：(X)3-a(R)a-Si-O-(SiR2-O)g-Si-(X)3-p(R)p。
下標a及p可各自獨立地係0至3，從而使得該等實施例之矽氧烷聚合物無需具有任何矽鍵結之可水解基團。下文僅出於闡釋目的闡明上文剛闡述之通式內之矽氧烷聚合物之特定種類：
在該等實例中之每一者中，下標g代表重複R2SiO2/2單元，且基於矽氧烷聚合物之期望分子量及黏度選擇g。
下文僅出於闡釋目的闡明當矽氧烷聚合物包括可水解基團時之矽氧烷聚合物之其他實例：
在該等實例中之每一者中，下標g代表重複R2SiO2/2單元，且基於矽氧烷聚合物之期望分子量及黏度選擇g。下標b代表視情況重複之CH2基團且如上文所定義。
可利用矽氧烷聚合物之單一種類，或可在組合物中彼此配合利用矽氧烷聚合物之不同種類之各種組合。例如，可彼此組合利用兩個 不同類型之矽氧烷聚合物，或可與聚矽氧樹脂(例如MQ樹脂)組合利用矽氧烷聚合物。可以離散組份形式獲得或形成矽氧烷聚合物及將其包括於組合物中，或可將矽氧烷聚合物佈置於載劑溶劑或媒劑中，之後將矽氧烷聚合物及載劑溶劑或媒劑納入組合物中。當利用載劑溶劑或媒劑時，載劑溶劑或媒劑可為下文所揭示中之任一者，但載劑溶劑或媒劑並非受限於此。
矽氧烷聚合物組合物之載劑媒劑可為能夠溶解、部分地溶解或以其他方式分散矽氧烷聚合物之任一媒劑。載劑媒劑在能夠溶解矽氧烷聚合物時可在某些實施例中稱作溶劑。媒劑通常係指與溶劑不同之媒劑，此乃因媒劑僅需要分散矽氧烷聚合物，而無需溶解矽氧烷聚合物，但溶解較為典型。例如，在某些實施例中，載劑媒劑包含矽氧烷流體。適於組合物之載劑媒劑目的之矽氧烷流體之特定實例包括揮發性甲基矽氧烷流體，例如六甲基二矽氧烷、八甲基三矽氧烷、十甲基四矽氧烷及其組合。揮發性甲基矽氧烷流體(例如OS-10、OS-20或OS-30)係自Dow Corning®公司，Midland,MI購得。在其他實施例中，矽氧烷聚合物之載劑媒劑係非極性烴載劑，其可為芳香族、脂肪族、環狀、脂環族等載劑。適於載劑媒劑之脂肪族烴媒劑之特定實例包括己烷、庚烷、辛烷等。適於載劑媒劑之芳香族烴媒劑之特定實例包括甲苯、二甲苯、三甲苯等。然而，載劑媒劑通常係矽氧烷流體，其改良與通常用以溶解多氟聚醚矽烷之媒劑之可混合性，如下文所闡述。
當在濕式塗覆方法中利用該組合物時，矽氧烷聚合物之分子量或黏度通常不受限制。在該等實施例中，矽氧烷聚合物之黏度通常使得包括矽氧烷聚合物之組合物可流動。然而，當在其他方法(例如物理氣相沈積)中利用該組合物時，矽氧烷聚合物之分子量或黏度通常經選擇以使得矽氧烷聚合物揮發。在該等實施例中，矽氧烷聚合物在 25℃下之黏度通常為50cSt至500,000cSt，另一選擇為100cSt至300,000cSt，另一選擇為300cSt至100,000,cSt。
用於組合物中之矽氧烷聚合物之相對量可端視自該組合物以及形成層之方法形成之該層之期望物理性質而變化。例如，當在濕式塗覆應用中利用該組合物且該組合物進一步包含媒劑時，矽氧烷聚合物通常基於該組合物之總重量以以下量存在於該組合物中：0.01重量%至0.5重量%，另一選擇為0.05重量%至0.35重量%，另一選擇為0.10重量%至0.30重量%。當該組合物不包括媒劑時，矽氧烷聚合物通常基於該組合物之總重量以以下量存在於該組合物中：大於1重量%至小於99重量%，另一選擇為5重量%至95重量%，另一選擇為25重量%至75重量%。存在於該組合物中之矽氧烷聚合物之量可端視組合物中採用之各種可選組份之不存在或存在而在上文方才闡明之範圍內變化，如下文更詳細闡述。
該組合物進一步包含多氟聚醚矽烷。多氟聚醚矽烷可為任一已知之全氟聚醚矽烷，其通常用於習用表面處理組合物中。
在各個實施例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式(B)：Y-Za’-[(OC3F6)b’-(OCF(CF3)CF2)c’-(OCF2CF(CF3))d’-(OC2F4)e’-(CF(CF3))f’-(OCF2)g’]-(CH2)h’-X’-(Cn’H2n’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cj’H2j’)-Si-(X”)3-z’(R2)z’。
儘管組合物之多氟聚醚矽烷不限於通式(B)之多氟聚醚矽烷，但下文更詳細闡述通式(B)之特定態樣。由下標b’-g’代表之基團(即，式(B)中方括號內之基團)可以任一順序存在於多氟聚醚矽烷內，包括與由上文通式(B)中及本揭示內容通篇中代表順序不同之順序。此外，該等基團可以隨機或嵌段形式存在。另外，由下標b’代表之基團通常為直鏈，即，由下標b’代表之基團另一選擇為可寫為(O-CF2-CF2-CF2)b’。在下文闡述中，關於烴或烷基之Cp’-Cq’(其中p’及q’各自係 整數)意指該基團具有p’至q’個碳原子。
在上文通式(B)中，Z獨立地選自-(CF2)-、-(CF(CF3)CF2O)-、-(CF2CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)-CF2)-、-(CF2-CF(CF3))-及-(CF(CF3))-。Z通常經選擇從而使得多氟聚醚矽烷在主鏈內不包括氧-氧(O-O)鍵。另外，在此通式中，a’係1至200之整數；b’、c’、d’、e’、f’及g’係各自獨立地選自0或1至200之整數；h’、n’及j’係各自獨立地選自0或1至20之整數；i’及m’係各自獨立地選自0或1至5之整數；X’係二價有機基團或氧原子；R1係獨立地經選擇之C1-C22烴基團；z’係獨立地選自0至2之整數；X”係獨立地經選擇之可水解基團；R2係不含脂肪族不飽和基團之獨立地經選擇之C1-C22烴基團；且Y係選自F及Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-；其中X”、X’、z’、R1、R2、j’、m’、i’、n’及h’係如上文所定義。
為獨立地經選擇之C1-C22烴基團之R1可為直鏈、具支鏈或環狀。另外，R1可在烴基團內包括雜原子，例如氧、氮、硫等，且可經取代或未經取代。通常，R1係C1-C4烷基。另外，由下標n’及j’代表之基團，即，基團(Cn’H2n’)及(Cj’H2j’)亦可獨立地為直鏈或具支鏈。例如，當n’係3時，該等基團可獨立地具有結構-CH2-CH2-CH2、-CH(CH3)-CH2或-CH2-CH(CH3)，其中後兩個結構具有側烷基，即，該等結構為具支鏈且非直鏈。
就由下標m’、i’及j’代表之部分而言：當下標i’係0時，下標j’亦係0；當下標i’係大於0之整數時，下標j’亦係大於0之整數；且當下標i’係大於0之整數時，m’亦係大於0之整數。換言之，當由下標i’代表之基團存在時，由下標j’代表之基團亦存在。反之亦真實，即，當由下標i’代表之基團不存在時，由下標j’代表之基團亦不存在。另外，當i’係大於0之整數時，由下標m’代表之基團存在，且m’亦係大於0之 整數。在某些實施例中，下標m’及i’各自係1。通常，下標i’不超過1，但下標m’可為大於1之整數，從而使得在由下標i’代表之基團內存在矽氧烷鍵(即，Si-O鍵)。
在某些實施例中，組合物之多氟聚醚矽烷之限制條件係，當Y係F時；Z係-(CF2)-；a’係1至3之整數；且下標c’、d’、f’、i’、m’及j’各自係0。
通式(B)中由X”代表之可水解基團獨立地選自H、鹵化物基團、烷氧基(-OR3)、烷基胺基(-NHR3或-NR3R4)、羧基(-OOC-R3)、烷基亞胺氧基(-O-N=CR3R4)、烯氧基(O-C(=CR3R4)R5)或N-烷基醯胺基(-NR3COR4)，其中R3、R4及R5各自獨立地選自H及C1-C22烴基團。當R3、R4及R5獨立地係C1-C22烴基團時，R3、R4及R5可為直鏈、具支鏈或環狀。另外，R3、R4及R5可在烴基團內獨立地包括雜原子，且可經取代或未經取代。通常，R3、R4及R5各自係獨立地經選擇之C1-C4烷基。在某些實施例中，通式(B)中由X”代表之可水解基團獨立地選自烷氧基(-OR3)及烷基胺基(-NHR3或-NR3R4)。當通式(B)中由X”代表之可水解基團係烷基胺基時，R3及R4視情況可在烷基胺基中形成環胺。
下文詳細闡述組合物之多氟聚醚矽烷之具體種類之非限制性例示性實施例。通常，在該等實施例中，z’係0從而使得多氟聚醚矽烷包括三個由X”代表之可水解基團。然而，如上文所闡述，z’可為不同於0之整數(例如1或2)，從而使得該等具體多氟聚醚矽烷包括少於三個之可水解基團。
在某些實施例中，通式(B)中之Y係F。通常，當通式(B)中之Y係F時，通式(B)中之下標c’、d’及g’係0。因此，在該等實施例中，當不存在由下標c’、d’及g’代表之基團時，多氟聚醚矽烷具有通式F-Za’-[(OC3F6)b’-(OC2F4)e’-(CF(CF3))f’]-(CH2)h’-X’-(Cn’H2n’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cj’H2j’)-Si-(X”)3-z’(R2)z’。
在如上文所介紹之通式(B)中之Y係F之組合物之一個實施例中，通式(B)中之Z係-(CF2)-，通式(B)中之下標c’、d’、f’及g’係0且通式(B)中之下標b’、e’、h’及n’各自獨立地係大於0之整數。作為此實施例之僅一個實例，下標a’係3，下標b’係至少1，下標e’係1，下標h’係1，X’係氧原子，下標n’係3，且下標m’、i’及j’各自係0。在此一個實例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(X”)3-z’(R2)z’。因此，當由X”代表之可水解基團皆係烷氧基(例如甲氧基)時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(OCH3)3。另一選擇為，當由X”代表之可水解基團皆係烷基胺基(例如N(CH3)2)時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(N(CH3)2)3。在該等實施例中，下標b’通常為17至25之整數。
在如上文所闡述之通式(B)中之Y係F且通式(B)中之Z係-(CF2)-之表面處理組合物之另一實施例中，通式(B)中之下標c’、d’、f’及g’係0且通式(B)中之下標b’、e’、h’、n’、m’、i’及j’各自獨立地係大於0之整數。作為此實施例之僅一個實例，下標a’係3，下標b係至少1，下標e’係1，下標h’係1，X’係氧原子，下標n’係3，下標m’及i’各自係1，且下標j’係2。在此一個實例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-CH2-CH2-Si-(X”)3-z’(R2)z’。因此，當由X”代表之可水解基團皆係烷氧基(例如甲氧基)且z係0時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-CH2-CH2-Si(OCH3)3。在該等實施例中，下標b’通常係17至25之整數。
在如上文所介紹之通式(B)中之Y係F之表面處理組合物之另一實 施例中，通式(B)中之Z係-(CF(CF3)CF2O)-。在此實施例中，通式(B)中之下標b’、c’、d’、e’及g’係0，且通式(B)中之下標f’、h’及n’各自獨立地係大於0之整數。作為此實施例之僅一個實例，通式(B)中之下標b’、c’、d’、e’及g’係0，下標a’係至少1，下標f’係1，下標h’係1，X’係氧原子，下標n’係3，且下標i’、m’及j’各自係0。在此一個實例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式：F-(CF(CF3)-CF2-O)a’-CF(CF3)-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(X”)3-z’(R2)z’。因此，當由X”代表之可水解基團皆係烷氧基(例如甲氧基)且z’係0時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：F-(CF(CF3)-CF2-O)a’-CF(CF3)-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(OCH3)3。另一選擇為，當由X”代表之可水解基團皆係烷基胺基(例如N(CH3)2基團)時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：F-(CF(CF3)-CF2-O)a’-CF(CF3)-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(N(CH3)2)3。在該等實施例中，下標a’通常係14至20之整數。
在如上文剛介紹之通式(B)中之Y係F且通式(B)中之Z係-(CF(CF3)CF2O)-之表面處理組合物之另一實施例中，通式(B)中之下標b’、c’、d’、e’及g’係0，下標a’係至少1，下標f’係1，下標h’係1，X’係氧原子，下標n’係3，下標m’及i’各自係1，且下標j’係2。在此一個實例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式：F-(CF(CF3)CF2O)a’-CF(CF3)-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-CH2-CH2-Si-(X”)3-z’(R2)z’。因此，當由X”代表之可水解基團皆係烷氧基(例如甲氧基)且z’係0時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：F-(CF(CF3)CF2O)a’-CF(CF3)-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-CH2-CH2-Si(OCH3)3。在該等實施例中，下標a’通常係14至20之整數。
在其他實施例中，通式(B)中之Y係Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-。通常，當通式(B)中之Y係Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-時， 通式(B)中之下標b’、c’及f’係0。因此，在該等實施例中，當不存在由下標b’、c’及f’代表之基團時，多氟聚醚矽烷具有以下通式：Y-Za’-[(OCF2CF(CF3))d’-(OC2F4)e’-(OCF2)g’]-(CH2)h’-X’-(Cn’H2n’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cj’H2j’)-Si-(X”)3-z’(R2)z’。
在如上文剛介紹之通式(B)中之Y係Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-,Z is-(CF2)-之一個實施例中，X’係氧原子，通式(B)中之下標b’、c’、d’及f’係0，且通式(B)中之下標e’及g’各自獨立地係大於0之整數。作為此實施例之僅一個實例，Z係-(CF2)-，X’係氧原子，通式(B)中之下標b’、c’、d’、f’、m’、i’及j’係0，下標e’係至少1，下標g’係至少1，下標h’係1，X’係氧原子，且下標n’係3。在此一個實例中，多氟聚醚矽烷具有以下通式：(R2)z’(X”)3-z’Si-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CF2-(OCF2CF2)e’-(OCF2)g’-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(X”)3-z’(R2)z’。因此，當由X”代表之可水解基團皆係烷氧基(例如甲氧基)且z’係0時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：(CH3O)3Si-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CF2-(OCF2CF2)e’-(OCF2)g’-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(OCH3)3。另一選擇為，當由X”代表之可水解基團皆係烷基胺基(例如N(CH3)2基團)且z’係0時，此具體多氟聚醚矽烷具有以下通式：((CH3)2N)3Si-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CF2-(OCF2CF2)e-(OCF2)g-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(N(CH3)2)3。
另一選擇為，在如上文所介紹之通式(B)中之Y係Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-之另一實施例中，Z係-(CF2)-，X’係氧原子，通式(B)中之下標b’、c’、e’及f’係0，且通式(B)中之下標d’及g’各自獨立地係大於0之整數。
可以離散組份形式獲得或形成多氟聚醚矽烷及將其包括於組合物中，或可將多氟聚醚矽烷佈置於載劑媒劑中，之後將多氟聚醚矽烷及載劑媒劑納入組合物中。當利用載劑媒劑時，載劑媒劑通常選自下 文所揭示之媒劑，但另一選擇為可利用其他媒劑。
用於組合物中之多氟聚醚矽烷之相對量可端視自該組合物以及形成層之方法形成之該層之期望物理性質而變化。例如，當在濕式塗覆應用中利用該組合物且該組合物進一步包含媒劑時，多氟聚醚矽烷通常基於該組合物之總重量以以下量存在於該組合物中：為0.01重量%至0.5重量%，另一選擇為0.05重量%至0.35重量%，另一選擇為0.10重量%至0.30重量%。當該組合物不包括媒劑時，多氟聚醚矽烷通常基於該組合物之總重量以以下量存在於組合物中：為大於1重量%至小於99重量%，另一選擇為5重量%至95重量%，另一選擇為25重量%至75重量%，且該組合物之其餘部分為矽氧烷聚合物。存在於該組合物中之多氟聚醚矽烷之量可端視該組合物中採用之各種可選組份之不存在或存在在上文剛闡明之範圍內變化，如下文更詳細闡述。
矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷可以0.1/99.9至99.9/0.1之各個比率存在於組合物中。如下文詳細闡述，矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷之相對量通常基於自組合物形成之層之期望物理性質來選擇。例如，在組合物中矽氧烷聚合物之量相對於組合物中多氟聚醚矽烷之量增加時，自該組合物形成之層通常具有較小摩擦係數(動力學)，此在某些應用中係合意的。相反，在組合物中矽氧烷聚合物之量相對於組合物中多氟聚醚矽烷之量減少時，自該組合物形成之層通常具有較大耐久性(如在磨耗後基於水接觸角所確定，如下文所闡述)，此在某些應用中亦係合意的。因此，可基於利用層之具體應用中該層之較小摩擦係數或較大耐久性是否更合意來選擇性地選擇組合物中矽氧烷聚合物與多氟聚醚矽烷之比率。
在各個實施例中，該組合物進一步包含媒劑。該組合物之媒劑可為能夠溶解多氟聚醚矽烷及/或矽氧烷聚合物之任一媒劑。媒劑通常經選擇從而使得媒劑相對於多氟聚醚矽烷不具反應性。媒劑通常係 氟化媒劑，但該媒劑無需為全氟化的，例如該媒劑可為多氟化的。適於組合物之媒劑之特定實例包括全氟脂肪族C5-C12烴，例如十氟戊烷、全氟己烷、全氟甲基環己烷及全氟-1,3-二甲基環己烷；多氟化芳香族烴，例如雙(三氟甲基)苯；多氟化脂肪族烴；氫氟醚(HFE)，例如全氟丁基甲基醚(C4F9OCH3)、乙基九氟丁基醚(C4F9OC2H5)、乙基九氟異丁基醚(C4F9OC2H5)及類似HFE；全氟聚醚；全氟醚；含氮之全氟化或多氟化媒劑；等等。該組合物可採用單一媒劑或兩種或更多種媒劑之組合。該等媒劑可為直鏈、具支鏈、環狀、脂環族、芳香族，或可含有其組合。在某些實施例中，對於改良與可存在於該組合物中之矽氧烷流體之可混合性，媒劑並非係全氟化的，例如如用於矽氧烷聚合物之載劑媒劑。在該等實施例中，媒劑通常係多氟化的且可選自多氟化芳香族烴，例如雙(三氟甲基)苯；多氟化脂肪族烴；(HFE)，例如全氟丁基甲基醚、乙氧基-九氟丁烷及類似HFE，及其組合。通常，媒劑包含HFE。
在包括媒劑之各個實施例中，媒劑包含全氟聚醚媒劑。在該等實施例中，全氟聚醚媒劑在大氣壓力下之沸點溫度通常為至少40℃，另一選擇為至少60℃，另一選擇為至少80℃，另一選擇為至少100℃。在一個特定實施例中，全氟聚醚媒劑在大氣壓力下之沸點溫度為125℃至145℃，另一選擇為130℃至140℃。在另一特定實施例中，全氟聚醚媒劑在大氣壓力下之沸點溫度為160℃至180℃，另一選擇為165℃至175℃。通常，全氟聚醚媒劑在大氣壓力下之沸點溫度為大於120℃至180℃，另一選擇為大於125℃至180℃，另一選擇為大於160℃至180℃。然而，端視全氟聚醚媒劑之分子量而定，全氟聚醚媒劑之沸點溫度可大於180℃至(例如)200℃、230℃或270℃之上限範圍。
在媒劑包含全氟聚醚媒劑之實施例中，組合物之媒劑通常具有以下通式；
其中a”係大於1之整數，且b”係0或至少1之整數。特定而言，上文通式之下標a”及b”經選擇以便提供全氟聚醚媒劑之期望沸點溫度。具體而言，下標a”與b”間之關係、全氟聚醚媒劑之沸點溫度及分子量闡明於下文中：
另一選擇為，媒劑可包含含氮之全氟化或多氟化媒劑。在該等實施例中，含氮之全氟化或多氟化媒劑通常係氮原子係中心原子之具有三個多氟化或全氟化取代基之三級胺，其視情況包括諸如氧等雜原子。通常，鍵結至氮原子之每一取代基相同，但該等取代基之所存在之碳原子數、雜原子之存在或不存在及/或氟含量可不同。該等取代基通常獨立地包括2至10個碳原子，且通常係全氟化的。作為此一含氮之全氟化媒劑之僅一個實例，下文僅出於闡釋目的闡明代表C12F27N之結構：
通常，當媒劑包含含氮之全氟化或多氟化媒劑時，該媒劑包含不同的含氮之全氟化或多氟化媒劑之組合。
媒劑可包含任一媒劑組合，但此一組合通常包括全氟聚醚媒劑及/或含氮之全氟化媒劑。例如，全氟聚醚媒劑可與含氮之全氟化媒劑配合利用。另一選擇為，全氟聚醚媒劑及/或含氮之全氟化媒劑可彼此及/或與其他媒劑組合利用。
當組合物利用媒劑時，該媒劑通常係基於該組合物之總重量以以下量存在於該組合物中：90重量%至99.99重量%，另一選擇為95重量%至99.99重量%，另一選擇為97重量%至99.99重量%，另一選擇為99重量%至99.9重量%，此與所利用之具體媒劑無關。媒劑之量可端視該組合物中採用之各種可選組份之不存在或存在而在上文方才闡明之範圍內變化，如下文更詳細闡述。另外，上文闡明之範圍不包括在上文闡述之用於溶解多氟聚醚矽烷之任一媒劑，亦及用以溶解矽氧烷聚合物之任何載劑媒劑。媒劑及載劑媒劑之相對量將取決於組合物中多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物之相對量。
組合物可另外包括任何其他適宜組份，例如偶合劑、抗靜電劑、紫外線吸收劑、塑化劑、整平劑、顏料、觸媒等等。
可視情況利用觸媒來促進經組合物的表面修飾。該等觸媒促進多氟聚醚矽烷之可水解基團與物件表面間之反應。該等觸媒可個別地或以兩種或更多種之組合用於該組合物中。適宜催化化合物之實例包括酸，例如羧酸，例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸及/或戊酸；鹼；有機酸之金屬鹽，例如二丁基二辛酸錫、硬脂酸鐵及/或辛酸鉛；鈦酸酯，例如鈦酸四異丙基酯及/或鈦酸四丁基酯；螯合化合物，例如乙醯丙酮鈦；胺基丙基三乙氧基矽烷及諸如此類。若利用，觸媒通常以基於100重量份數之組合物大於0重量%至5重量%、另一選擇為0.01重量%至2重量%之量利用。
另一選擇為或除上述以外，組合物可進一步包含各種添加劑化合物以改良自該組合物形成之層之黏附及/或耐久性。添加劑化合物之實例係矽烷，例如四(二甲基胺)矽烷、甲基三甲氧基矽烷、原矽酸四乙酯、縮水甘油氧基丙基三甲氧基矽烷、三乙基矽烷、異丁基三甲氧基矽烷；及矽氧烷，例如七甲基三矽氧烷、四甲基二矽氧烷等。
如上文所闡明，本發明進一步提供經表面處理之物件及製備經表面處理之物件之方法，該等於下文共同進行更詳細闡述。
經表面處理之物件包含呈現表面之物件。將層沈積於物件之表面上。該層係自組合物形成，將該組合物施加於物件之表面上以製備經表面處理之物件。例如，當組合物進一步包含媒劑時，製備經表面處理之物件之方法包含將該組合物施加於物件之表面上以在物件之表面上形成該組合物之濕層。該方法進一步包含自該濕層去除媒劑以在物件之表面上形成層且得到經表面處理之物件。儘管該物件可為任一物件，但由於自本發明組合物獲得之物理性質極佳，物件通常係電子物件、光學物件、消費電器及組件、汽車車體及組件等。最通常地，該物件係期望減少源自指紋或皮膚油之污染及/或沾污之物件。
電子物件之實例通常包括彼等具有電子顯示器(例如LCD顯示 器、LED顯示器、OLED顯示器、電漿顯示器等)者。該等電子顯示器通常用於各種電子器件中，例如電腦監測器、電視、智慧型電話、GPS單元、音樂播放器、遠端控制件、可攜式閱讀器等。例示性電子物件包括彼等具有互動觸控螢幕顯示器者或通常與皮膚接觸且通常顯示污染及/或沾污之其他組件。
如上文所介紹，物件亦可為金屬物件，例如消費電器及組件。例示性物件包括通常具有光亮金屬外觀(例如不銹鋼、拉絲鎳等)之洗碗機、爐、微波、冰箱、冷凍器等。
另一選擇為，物件可為汽車車體或組件。例如，可將組合物直接施加於汽車車體之面漆上以形成層，該層賦予汽車車體光亮外觀，該外觀美觀悅目且抵抗諸如灰塵等污染，以及來自指紋之沾污。
適宜光學物件之實例包括無機材料，例如玻璃板、包含無機層之玻璃板、陶瓷及諸如此類。適宜光學物件之其他實例包括有機材料，例如透明塑膠材料及包含無機層之透明塑膠材料等。光學物件之特定實例包括抗反射膜、光學濾波器、光學透鏡、目鏡透鏡、射束分離器、稜鏡、反射鏡等。
在有機材料中，透明塑膠材料之實例包括包含各種有機聚合物之材料。自透明度、折射率、可分散性及類似光學性質以及各種其他性質(例如耐震性、耐熱性及耐久性)之觀點考慮，用作光學構件之材料通常包含聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等)、聚醯胺(耐綸(nylon)6、耐綸66等)、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醯亞胺、聚乙烯醇、乙烯乙烯醇、丙烯酸聚合物、纖維素(三乙醯纖維素、二乙醯纖維素、賽珞凡(cellophane)等)或該等有機聚合物之共聚物。應瞭解，該等材料可用於眼用元件中。眼用元件之非限制性實例包括矯正及非矯正透鏡，其包括單視覺或多視覺透鏡，如雙焦點透鏡、三焦點透鏡及漸進透鏡，其可分段或不分段，以 及用以校正、保護或增強視力之其他元件，包括(但不限於)接觸透鏡、眼內透鏡、放大透鏡及保護透鏡或護目鏡。用於眼用元件之較佳材料包含一或多種選自以下之聚合物：聚碳酸酯、聚醯胺、聚醯亞胺、聚碸、聚對苯二甲酸乙二酯及聚碳酸酯共聚物、聚烯烴(尤其聚降莰烯)、二乙二醇-雙(烯丙基碳酸酯)聚合物(稱作CR39)及共聚物、(甲基)丙烯酸系聚合物及共聚物(尤其衍生自雙酚A之(甲基)丙烯酸系聚合物及共聚物)、硫基(甲基)丙烯酸系聚合物及共聚物、胺甲酸酯及硫胺甲酸酯聚合物及共聚物、環氧聚合物及共聚物及環硫化物聚合物及共聚物。
除上文闡述之物件以外，可施加本發明組合物以在其他物件(例如用於汽車或飛機之窗構件)上形成層，因此提供先進功能。為進一步改良表面硬度，亦可藉由所謂的溶膠-凝膠過程使用組合物及TEOS(四乙氧基矽烷)之組合實施表面修飾。
可將組合物施加於其上以形成層之一種感興趣的具體基板係購自Corning公司(Corning，New York)之任一代Gorilla®玻璃。另一感興趣的具體基板係購自Asahi Glass公司(Tokyo，Japan)之Dragontrail®玻璃。
在(例如)組合物包含媒劑之某些實施例中，將組合物施加於物件之表面上以形成層之步驟包含濕式塗覆方法。
適於該方法之濕式塗覆施加方法之特定實例包括浸塗、旋塗、流塗、噴塗、輥塗、凹版式塗覆、濺鍍、狹縫式塗覆、噴墨印刷及其組合。可經由加熱或其他已知之方法自濕層去除媒劑。
在其他實施例中，將組合物施加於物件之表面上之步驟可包含利用沈積裝置在物件之表面上形成層。例如，當利用沈積裝置時，沈積裝置通常包含物理氣相沈積裝置。在該等實施例中，沈積裝置通常選自濺鍍裝置、原子層沈積裝置、真空裝置及DC磁控濺鍍裝置。該 等物理氣相沈積裝置中之每一者之最佳操作參數係基於如業內易於瞭解之所利用組合物、欲在上面形成層之物件等。在某些實施例中，沈積裝置包含真空裝置。
例如，當經由物理氣相沈積(PVD)形成層時，該方法包含合併組合物及糰粒以形成浸漬糰粒。糰粒通常包含金屬、合金或其他穩健材料，例如鐵、不銹鋼、鋁、碳、銅、陶瓷等。通常，糰粒具有極高表面積體積比以接觸組合物之矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷。糰粒之表面積體積比可歸因於該糰粒之孔隙度，即，糰粒可為多孔的。另一選擇為，糰粒可包含織造纖維、非織造纖維及/或隨機纖維(例如奈米纖維(nanofiber))，以便提供期望之表面積體積比。糰粒可包含選自(例如)SiO2、TiO2、ZrO2、MgO、Al2O3、CaSO4、Cu、Fe、Al、不銹鋼、碳或其組合之材料。材料可為外殼內之插入物，該插入物包含金屬、合金或其他穩健材料。可以任一方式將該組合物引入糰粒中或引入至糰粒，只要多孔材料、多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物得以合併即可。例如，可將糰粒浸沒於組合物中，或可將組合物佈置於外殼內，從而使得多孔材料經組合物浸漬。當組合物包括媒劑時，該方法進一步包含在沈積前自浸漬糰粒去除媒劑以形成純淨糰粒。例如，可經由施加熱自糰粒閃蒸媒劑。另一選擇為，可藉由在室溫或稍微升高之溫度下、視情況在真空或吹掃氣體存在下進行乾燥自糰粒去除媒劑。
純淨糰粒可儲存直至用於沈積裝置中為止。在各個實施例中，在真空密封之鋁袋中儲存純淨糰粒。
適於自組合物形成層之真空裝置之一個特定實例係購自Hanil Vacuum Machine有限公司，Incheon，South Korea之HVC-900DA真空裝置。沈積裝置之另一實例係購自Edwards，Sanborn,NY之Edwards AUTO 306。
通常將純淨糰粒連同欲塗覆之物件一起在沈積裝置之室中置於 基板上，且經由電阻熱蒸發使矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷揮發，藉此在物件之表面上形成層。
獨立於形成層之方法，一旦在物件之表面上自組合物形成層，可對層實施進一步加熱、增濕、催化後處理、光輻照、電子束輻照等。例如，當經由沈積裝置施加組合物時，通常將自該組合物形成之層在升高之溫度(例如80-150℃)下加熱諸如45-75分鐘等之時段。另一選擇為，可使自該組合物形成之層在室溫及環境條件下靜置例如24小時等時段。
通常，自該組合物形成之層之厚度為1-1,000nm，另一選擇為1-200nm，另一選擇為1-100nm，另一選擇為5-75nm，另一選擇為10-50nm。
如上文所闡述，可基於組合物內矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷之相對量選擇性控制自該組合物形成之層之摩擦係數及/或耐久性。無論該組合物係經由濕式塗覆方法抑或經由沈積裝置來施加，此皆真實。例如，可藉由將具有確定表面積及質量之物體佈置於包括自組合物形成之層之經表面處理之物件上來量測滑動(動力學)摩擦係數，其中在該物體與該層之間具有選擇材料(例如一張標準規定用紙)。然後，施加垂直於重力之力以使該物體在該層上滑動預定距離，從而計算該層之滑動摩擦係數。滑動摩擦係數可不僅端視該組合物中矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷之相對量且亦端視用於組合物中之具體矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷而變化。為此，在某些實施例中，與在其他方面相同但不包括矽氧烷聚合物之組合物相比，可藉由將矽氧烷聚合物納入組合物中來使滑動係數顯著降低(例如高達或大於50%)。然而，相反，相對於用於組合物中之多氟聚醚矽烷，該層之耐久性可因將顯著量之矽氧烷聚合物包括於該組合物中而降低高達50%。自組合物形成之層之耐久性通常在使該等層經受磨耗測試後經由該等層之水接觸 角來量測。例如，對於具有較小耐久性之層，水接觸角在磨耗後減少，此通常指示該層至少部分地磨損。因此，如上文所介紹，通常基於利用層之應用確定相對量，其中可計算最小摩擦係數與最大耐久性之間之最佳化。
在某些實施例中，自組合物形成之層在使該等層經受磨耗測試之前及之後之水接觸角為75至125，另一選擇為80至120，另一選擇為90至110。在該等實施例中，該等層之滑動(動力學)摩擦係數亦通常小於0.1μ。
應瞭解，隨附申請專利範圍並不受限於闡述於實施方式中之明確及特定的化合物、組合物或方法，其可在屬於隨附申請專利範圍之範圍內之具體實施例間變化。就本文所依賴的用於闡述各個實施例之具體特徵或態樣之任何馬庫什(Markush)群組而言，可自獨立於所有其他馬褲什成員之各別馬庫什群組之每一成員獲得不同的、特殊的及/或意想不到的結果。馬庫什群組之每一成員可個別地及或以組合方式相依賴且足夠支持隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例。
另外，在闡述本發明之各個實施例中所依賴之任何範圍及子範圍獨立且共同地屬於隨附申請專利範圍之範圍內，且應理解為闡述及涵蓋在其中包括全部及/或部分值之所有範圍，即便本文未明確寫出該等值。熟習此項技術者易於認識到，所列舉之範圍及子範圍充分闡述本發明之各個實施例且使其成為可能，且該等範圍及子範圍可進一步描述成為相關的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一等等。作為僅一個實例，「0.1至0.9」之範圍可進一步描述為下三分之一，即，0.1至0.3，中三分之一，即，0.4至0.6，及上三分之一，即，0.7至0.9，該等個別地及共同地在隨附申請專利範圍之範圍內，且可個別地及/或共同地依賴且足夠支持隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例。另外，就界定或修飾範圍之語言(例如「至少」、「大於」、 「小於」、「不超過」及諸如此類)而言，應瞭解，該語言包括子範圍及/或上限或下限。作為另一實例，「至少10」之範圍固有地包括至少10至35之子範圍、至少10至25之子範圍、25至35之子範圍等等，且每一子範圍可個別地及/或共同地依賴且足夠支持隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例。最後，所揭示範圍內之個別數值可依賴且足夠支持隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例。例如，「1至9」之範圍包括各個別整數(例如3)，以及包括小數點(或分數)之個別數值(例如4.1)，其可依賴且足夠支持隨附申請專利範圍之範圍內之特定實施例。
以下實例意欲闡釋本發明且不應視為以任何方式限制本發明之範圍。
實例
根據本揭示內容製備用於表面處理之組合物。具體而言，下文所闡述之每一組合物包含矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷。由於實例中利用之媒劑分別溶解矽氧烷聚合物及多氟聚醚矽烷，故媒劑在本文中稱作溶劑。除非另有指示，否則下文所闡明之任一百分比係指重量百分比。
下表1闡釋5種不同組合物(對應於比較實例1及2及實踐實例1至3)。具體而言，比較實例1包含多氟聚醚矽烷但不包含矽氧烷聚合物，且比較實例2包含矽氧烷聚合物但不包含多氟聚醚矽烷。相比之下，實踐實例1至3之多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物之相對量有所變化。例如，在實踐實例1中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約2：1(以體積計)之比率利用。在實踐實例2中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以相對於實踐實例1之倒轉比率利用，即，在實踐實例2中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約1：2(以體積計)之比率利用。在實踐實例3中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約5.5：1(以體積計)之 比率利用。下表1中之所有值皆係指體積份數而非重量份數。
多氟聚醚矽烷1具有通式F(CF(CF3)CF2O)c’CF(CF3)CH2O(CH2)3-Si(CH3)2-O-Si(CH3)2-(CH2)2-Si(OCH3)3，其中c’係約14至約20之整數。
溶劑1係乙氧基-九氟丁烷(C4F9OC2H5)。
矽氧烷聚合物1具有以下通式： ，其中c”及d”經選擇從而使得矽氧烷聚合物1在25℃下之黏度為約38,000厘斯托克斯(centistokes)。
載劑溶劑1係六甲基二矽氧烷。
載劑溶劑1通常用作用於矽氧烷聚合物之載劑溶劑，因此比較實例1(其不包括矽氧烷聚合物)中不存在載劑溶劑1。相比之下，溶劑1通常用於溶解多氟聚醚矽烷，因此比較實例2(其不包括多氟聚醚矽烷)中不存在溶劑1。
實踐實例1至3及比較實例1至2之各別組合物各自經由噴塗施加至基板之表面。具體而言，該等組合物經由霧化壓力為8psi、液體壓力為5psi、衝程為2密耳至2.5密耳、噴嘴高度為5.3cm且速度為約100 mm/sec之PVA-1000分配機器(購自PVA，Cohoes,NY)施加至玻璃基板。在將各別組合物施加至基板後，使該等組合物在室溫下固化約24小時以在基板上形成層。
量測自該等組合物形成之層之物理性質。具體而言，在使各別層經受耐磨耗性測試之前及之後量測該等層之物理性質，如下文所闡述。
更特定而言，量測每一層之滑動摩擦係數(COF)。藉由將具有約156克之負荷之滑板置於每一層上量測滑動摩擦係數，其中在每一層與滑板之間佈置一張標準紙。滑板之面積為約25×25毫米。在垂直於重力之方向上施加力，以使滑板以約2.5毫米/sec之速度沿每一層移動約42毫米之距離來量測滑動摩擦係數。
然後，使每一層經受磨耗測試，此後量測每一層之水接觸角(WCA)，以確定該等層之耐久性。
耐磨耗性測試利用購自Taber公司，North Tonawanda,NY之5900型往復式磨耗器。所利用之磨耗材料係尺寸為6.0×12.2mm之摩擦橡皮。將往復式磨耗器以40個循環/分鐘之速度以及1英吋之衝程長度及5N之負荷操作1,500個循環。
經由購自AST Products公司，Billerica，MA之VCA Optima XE測角計量測每一層之水接觸角(WCA)。所量測水接觸角係基於每一層上2μL小滴之靜態接觸角。在耐磨耗性測試之後量測水接觸角。通常，WCA愈大，層之耐久性愈大。
下表2闡釋自實踐實例1至3及比較實例1至2形成之每一層之物理性質。
如自上表2易於明瞭，自實踐實例1至3及比較實例1至2形成之層之滑動摩擦係數隨各別組合物中矽氧烷聚合物之量增加而減小。例如，上表2中自左至右，所利用矽氧烷聚合物之量增加，但滑動摩擦係數減小。然而，該等層之耐久性通常隨組合物中所利用矽氧烷聚合物之量增加而降低。在某些應用中，更期望維持更低摩擦係數而非維持更高耐久性，反之亦然。因此，對於具體應用，可選擇性修改組合物之矽氧烷聚合物及全氟聚醚矽烷之相對量以使期望之滑動摩擦係數及耐久性平衡。
下表3闡釋5種不同組合物(對應於比較實例3及4及實踐實例4至6)。具體而言，比較實例3包含多氟聚醚矽烷但不包含矽氧烷聚合物，且比較實例4包含矽氧烷聚合物但不包含多氟聚醚矽烷。相比之下，實踐實例4至6之多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物之相對量有所變化。例如，在實踐實例4中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約2：1(以體積計)之比率利用。在實踐實例5中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以相對於實踐實例4之倒轉比率利用，即，在實踐實例5中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約1：2(以體積計)之比率利用。在實踐實例6中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約5.5：1(以體積計)之比率利用。下表3中之所有值皆係指體積份數而非重量份數。
多氟聚醚矽烷2具有通式： F((CF2)3O)c’CF2CF2CH2O(CH2)3Si(OMe)3，其中c’係17至25。
載劑溶劑1通常用作用於矽氧烷聚合物之載劑溶劑，因此比較實例3(其不包括矽氧烷聚合物)中不存在載劑溶劑1。相比之下，溶劑1通常用於溶解多氟聚醚矽烷，因此比較實例4(其不包括多氟聚醚矽烷)中不存在溶劑1。
實踐實例4至6及比較實例3至4之各別組合物各自經由噴塗施加至基板之表面。具體而言，該等組合物經由霧化壓力為8psi、液體壓力為5psi、衝程為2密耳至2.5密耳、噴嘴高度為5.3cm且速度為約100mm/sec之PVA-1000分配機器施加至玻璃基板。在將各別組合物施加至基板後，使該等組合物在室溫下固化約24小時以在基板上形成層。
量測自該等組合物形成之層之物理性質。具體而言，根據上文就實踐實例1至3及比較實例1至2闡述之程序在使各別層經受耐磨耗性測試之前及之後量測該等層之物理性質。
下表4闡釋自實踐實例4至6及比較實例3至4之組合物形成之每一層之物理性質。
如自上表4易於明瞭，自實踐實例4至6及比較實例3至4形成之層之滑動摩擦係數隨各別組合物中矽氧烷聚合物之量增加而減小。例如，上表4中自左至右，所利用矽氧烷聚合物之量增加，但滑動摩擦係數減小。然而，層之耐久性通常隨組合物中所利用矽氧烷聚合物之量增加而降低，但在實踐實例4至6及比較實例3至4中直至組合物完全不存在多氟聚醚矽烷(在比較實例4中)，耐久性隨矽氧烷聚合物之相 對量增加而降低係相當顯著的。在某些應用中，更期望維持更低摩擦係數而非維持更高耐久性，反之亦然。因此，對於具體應用，可選擇性修改組合物之矽氧烷聚合物及全氟聚醚矽烷之相對量以使期望之滑動摩擦係數及耐久性平衡。
下表5闡釋5種不同組合物(對應於比較實例5及6及實踐實例7至9)。具體而言，比較實例5包含多氟聚醚矽烷但不包含矽氧烷聚合物，且比較實例6包含矽氧烷聚合物但不包含多氟聚醚矽烷。相比之下，實踐實例7至9之多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物之相對量有所變化。例如，在實踐實例7中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約3：2(以體積計)之比率利用。在實踐實例8中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約1：2(以體積計)之比率利用。在實踐實例9中，多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物係以約1：6.5(以體積計)之比率利用。下表5中之所有值皆係指體積份數而非重量份數。
矽氧烷聚合物2具有以下通式： 其中e”經選擇從而使得矽氧烷聚合物2在25℃下之黏度為約650厘斯托克斯。
載劑溶劑1通常用作用於矽氧烷聚合物之載劑溶劑，因此比較實例5(其不包括矽氧烷聚合物)中不存在載劑溶劑1。相比之下，溶劑1通常用於溶解多氟聚醚矽烷，因此比較實例6(其不包括多氟聚醚矽烷)中不存在溶劑1。
實踐實例7至9及比較實例5至6之各別組合物各自經由噴塗施加至基板之表面。具體而言，該等組合物經由霧化壓力為8psi、液體壓力為5psi、衝程為2密耳至2.5密耳、噴嘴高度為5.3cm且速度為約100mm/sec之PVA-1000分配機器施加至玻璃基板。在將各別組合物施加至基板後，使該等組合物在室溫下固化約24小時以在基板上形成層。
量測自該等組合物形成之層之物理性質。具體而言，根據上文就實踐實例1至3及比較實例1至2闡述之程序在使各別層經受耐磨耗性測試之前及之後量測該等層之物理性質。
下表6闡釋自實踐實例7至9及比較實例5至6之組合物形成之每一層之物理性質。
如自上表6易於明瞭，自實踐實例7至9及比較實例5至6形成之層之滑動摩擦係數隨各別組合物中矽氧烷聚合物之量增加而減小。例如，上表6中自左至右，所利用矽氧烷聚合物之量增加，但滑動摩擦係數減小。然而，該等層之耐久性通常隨組合物中所利用矽氧烷聚合物之量增加而降低(縱使在實踐實例7至9之間逐漸降低)。在某些應用中，更期望維持較低摩擦係數而非維持較高耐久性，反之亦然。因此，對於具體應用，可選擇性修改組合物之矽氧烷聚合物及全氟聚醚 矽烷之相對量以使期望之滑動摩擦係數及耐久性平衡。
下表7闡釋3種不同組合物(對應於實踐實例10至11及比較實例7)。具體而言，實踐實例10至11之多氟聚醚矽烷及矽氧烷聚合物之相對量有所變化。相比之下，比較實例7包含多氟聚醚矽烷但不包含矽氧烷聚合物。下表7中之所有值皆係指重量份數。
多氟聚醚矽烷3具有以下通式：CF3-CF2-CF2-(O-CF2-CF2-CF2)b’-O-CF2-CF2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-Si-(OCH3)3，其中b’係17至25之整數。
矽氧烷聚合物3具有以下通式： 其中f”經選擇從而使得矽氧烷聚合物3在25℃下之黏度為約125厘斯托克斯。
矽氧烷聚合物4具有以下通式： 其中g”經選擇從而使得矽氧烷聚合物4在25℃下之黏度為約380厘斯托克斯。
將實踐實例10至11及比較實例7之連同溶劑一起之組合物浸漬至包含鋼絲絨及銅外殼之糰粒中。在室溫下在真空吹掃下自糰粒驅逐溶劑。實踐實例10至11及比較實例7之組合物各自經由真空裝置(HVC-900DA，來自Hanil Vacuum Machine有限公司)沈積。真空裝置在2.0E-5托之真空下操作以在玻璃之表面上沈積層。每一層之厚度為20-30nm。
在經由真空裝置將各別組合物施加至基板後，將組合物在125℃下固化約1小時以在基板上形成層。
量測自該等組合物形成之層之物理性質。具體而言，根據如上文所闡述之方法在使各別層經受耐磨耗性測試之前及之後量測該等層之物理性質。
下表8闡釋自實踐實例10至11及比較實例7之組合物形成之每一層之物理性質。
如自上表8易於明瞭，自實踐實例10至11及比較實例7形成之層之滑動摩擦係數隨各別組合物中矽氧烷聚合物之量增加而減小。例如，上表8中自左至右，所利用矽氧烷聚合物之量減少，但滑動摩擦係數增加。然而，該等層之耐久性通常隨組合物中所利用矽氧烷聚合物之量增加而降低。例如，實踐實例11較實踐實例10利用更大量之多氟聚醚矽烷，其在磨耗之後較實踐實例10維持更大的WCA，此通常歸因於矽氧烷聚合物之量減少及多氟聚醚矽烷之量增加。在某些應用中，更期望維持更低摩擦係數而非維持更高耐久性，反之亦然。因此，對 於具體應用，可選擇性修改組合物之矽氧烷聚合物及全氟聚醚矽烷之相對量以使期望之滑動摩擦係數及耐久性平衡。
已以闡釋方式闡述本發明，且應瞭解，已使用之術語意欲具有闡述詞語之性質而非進行限制。顯然，可根據上文教示對本發明作出許多修改及變更。本發明可以與特定闡述不同之方式進行實踐。

Claims (11)

  1. 一種用於基板之表面處理之組合物，該組合物包含：包含重複R2SiO2/2單元之矽氧烷聚合物，其中R係獨立地經選擇之經取代或未經取代之烴基；及多氟聚醚矽烷。
  2. 如請求項1之組合物，其進一步包含溶劑。
  3. 如請求項1之組合物，其中該矽氧烷聚合物具有以下通式(A)：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-(O)c-((SiR2-O)d-SiR2)e-(CH2)f-[((SiR2-O)g-SiR2)h-(CH2)i]j-((SiR2-O)k-SiR2)l-(O)m-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p；其中X係獨立地經選擇之可水解基團；R係如上文所定義；a及p各自係獨立地選自0至3之整數；b、f、i及n各自係獨立地選自0至10之整數；c及m各自獨立地係0或1；d、g及k各自係獨立地選自0至200之整數，限制條件係d、g及k不同時為0；e、h及l各自係獨立地選自0及1之整數，限制條件係e、h及l不同時為0；且j係選自0至5之整數；限制條件係當下標d係0時，下標e亦係0；當下標d大於0時，下標e係1；當下標g係0時，下標h、i及j亦係0；當下標g大於1時，下標h係1且下標j係至少1；當下標k係0時，下標l亦係0；且當下標k大於0時，下標l係1。
  4. 如請求項1至3中任一項之組合物，其中該多氟聚醚矽烷具有以下通式(B)：Y-Za’-[(OC3F6)b’-(OCF(CF3)CF2)c’-(OCF2CF(CF3))d’-(OC2F4)e’-(CF(CF3))f’-(OCF2)g’]-(CH2)h’-X’-(Cn’H2n’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cj’H2j’)-Si-(X”)3-z’(R2)z’；其中Z係獨立地選自-(CF2)-、-(CF(CF3)CF2O)-、- (CF2CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)CF2)-、-(CF2CF(CF3))-及-(CF(CF3))-；a’係1至200之整數；b’、c’、d’、e’、f’及g’係各自獨立地選自0至200之整數；h’、n’及j’係各自獨立地選自0至20之整數；i’及m’係各自獨立地選自0至5之整數；X’係二價有機基團或氧原子；R1係獨立地經選擇之C1-C22烴基團；z’係獨立地選自0至2之整數；X”係獨立地經選擇之可水解基團；R2係不含脂肪族不飽和基團之獨立地經選擇之C1-C22烴基團；且Y係選自F及Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-；其中X”、X’、z’、R1、R2、j’、m’、i’、n’及h’係如上文所定義；限制條件係當下標i’係0時，下標j’亦係0；當下標i’係大於0之整數時，下標j’亦係大於0之整數；且當下標i’係大於0之整數時，m’亦係大於0之整數。
  5. 一種製備經表面處理之物件之方法，該方法包含：將用於表面處理之組合物施加於物件之表面上，以在該物件之該表面上形成層；其中該組合物包含：包含重複R2SiO2/2單元之矽氧烷聚合物，其中R係獨立地經選擇之經取代或未經取代之烴基；及多氟聚醚矽烷。
  6. 如請求項5之方法，其中該矽氧烷聚合物具有以下通式(A)：(X)3-a(R)a-Si-(CH2)b-(O)c-((SiR2-O)d-SiR2)e-(CH2)f-[((SiR2-O)g-SiR2)h-(CH2)i]j-((SiR2-O)k-SiR2)l-(O)m-(CH2)n-Si-(X)3-p(R)p；其中X係獨立地經選擇之可水解基團；R係如上文所定義；a及p各自係獨立地選自0至3之整數；b、f、i及n各自係獨立地選自0至10之整數；c及m各自獨立地係0或1；d、g及k各自係獨立地選 自0至200之整數，限制條件係d、g及k不同時為0；e、h及l各自係獨立地選自0及1之整數，限制條件係e、h及l不同時為0；且j係選自0至5之整數；限制條件係當下標d係0時，下標e亦係0；當下標d大於0時，下標e係1；當下標g係0時，下標h、i及j亦係0；當下標g大於1時，下標h係1且下標j係至少1；當下標k係0時，下標l亦係0；且當下標k大於0時，下標l係1。
  7. 如請求項5之方法，其中該多氟聚醚矽烷具有以下通式(B)：Y-Za’-[(OC3F6)b’-(OCF(CF3)CF2)c’-(OCF2CF(CF3))d’-(OC2F4)e’-(CF(CF3))f’-(OCF2)g’]-(CH2)h’-X’-(Cn’H2n’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cj’H2j’)-Si-(X”)3-z’(R2)z’；其中Z係獨立地選自-(CF2)-、-(CF(CF3)CF2O)-、-(CF2CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)O)-、-(CF(CF3)CF2)-、-(CF2CF(CF3))-及-(CF(CF3))-；a’係1至200之整數；b’、c’、d’、e’、f’及g’係各自獨立地選自0至200之整數；h’、n’及j’係各自獨立地選自0至20之整數；i’及m’係各自獨立地選自0至5之整數；X’係二價有機基團或氧原子；R1係獨立地經選擇之C1-C22烴基團；z’係獨立地選自0至2之整數；X”係獨立地經選擇之可水解基團；R2係不含脂肪族不飽和基團之獨立地經選擇之C1-C22烴基團；且Y係選自F及Si-(X”)3-z’(R2)z’(Cj’H2j’)-((SiR1 2-O)m’-SiR1 2)i’-(Cn’H2n’)-X’-(CH2)h’-；其中X”、X’、z’、R1、R2、j’、m’、i’、n’及h’係如上文所定義；限制條件係當下標i’係0時，下標j’亦係0；當下標i’係大於0之整數時，下標j’亦係大於0之整數；且當下標i’係大於0之整數時，m’亦係大於0之整數。
  8. 如請求項5至7中任一項之方法，其中該組合物進一步包含溶 劑，且其中施加該組合物之該步驟係選自浸塗、旋塗、流塗、噴塗、輥塗、凹版式塗覆、濺鍍、狹縫式塗覆及其組合。
  9. 如請求項5至7中任一項之方法，其中施加該組合物之該步驟包含利用沈積裝置沈積該組合物。
  10. 一種經表面處理之物件，其係根據如請求項5至7中任一項之方法形成。
  11. 如請求項10之經表面處理之物件，其中該層具有75至125之水接觸角及小於0.1μ之滑動(動力學)摩擦係數。
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