TWI765966B - 含氟醚組成物、塗佈液及具有表面層之物品 - Google Patents
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Abstract
本發明提供可形成水滴滑落性優異之表面層的含氟醚組成物及塗佈液,以及具有水滴滑落性優異之表面層的物品。
一種含氟醚組成物,其特徵在於含有含氟醚化合物(A)及含氟醚化合物(B),前述化合物(A)及前述化合物(B)各自具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈、鍵結於該鏈一末端之全氟烷基及下式(I)所示之基;於前述組成物中所含前述化合物(A)與前述化合物(B)之組合中,前述化合物(A)所具全氟烷基之碳數少於前述化合物(B)所具全氟烷基之碳數;並且,相對於前述化合物(A)與前述化合物(B)之合計量,前述化合物(A)之含量為30~95質量%;-SiRnL3-n(I),L為羥基或水解性基,R為氫原子或1價烴基,n為0~2之整數。
Description
本發明係關於含氟醚組成物、塗佈液及物品。
含氟化合物由於展現高潤滑性及撥水撥油性等,而被用於表面處理劑等。例如若利用該表面處理劑於基材表面形成表面層的話,便能賦與潤滑性及撥水撥油性等,而變得容易拭去基材表面之污垢,提升污垢之除去性。於該氟化合物中,又以具有在全氟烷基鏈中間存在有醚鍵(-O-)之聚(氧基全氟伸烷基)鏈的含氟醚化合物尤具優異的油脂等污垢之除去性。
作為含氟醚化合物提案有一種具水解性矽基者。像這樣的含氟醚化合物被用在要求可長期維持下述性能之用途上:即便於手指反覆摩擦下撥水撥油性也不易降低之性能(耐摩擦性);及可藉由擦拭輕易去除附著在表面之指紋之性能(指紋污垢除去性),譬如用在觸控面板之構成供手指觸摸面之構件的表面處理劑。
作為含氟醚化合物,舉例來說,提案有下述含氟醚化合物。
一種含氟醚化合物,其係以具有1~3個下述基(α)與1~3個下述基(β)之聚(氧基全氟伸烷基)基為單元:
基(α),至少1種碳數1~2之氧基全氟伸烷基所構成;基(β),至少1種碳數3~6之氧基全氟伸烷基所構成;該含氟醚化合物具有由2個以上前述單元連結而成之聚(氧基全氟伸烷基)鏈,且於該聚(氧基全氟伸烷基)鏈之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基(專利文献1)。
又,於專利文献1中揭示一含有95質量%以上之前述含氟醚化合物之組成物及一含有2種前述含氟醚化合物之混合物。
專利文獻1:國際公開第2013/121984號
但是,依本案發明人來看,已知利用專利文獻1中所記載之含氟醚化合物、組成物或混化物所形成之表面層的水滴滑落性並不充分。另外,「水滴滑落性」係指水滴於傾斜面容易滑落(滾落角(falling angle)小或/及滑落速度快)之性質。
本發明之目的在於提供可形成水滴滑落性優異之表面層的含氟醚組成物及塗佈液,以及具有水滴滑落性優異之表面層的物品。
本發明提供具有以下[1]~[15]之構成的含氟
醚組成物、塗佈液及物品。
[1]一種含氟醚組成物,其特徵在於含有含氟醚化合物(A)及含氟醚化合物(B),前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈、鍵結於該鏈一末端之全氟烷基及下式(I)所示之基;於前述組成物中所含前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之組合中,含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數少於含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數;並且,相對於前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之合計量,前述含氟醚化合物(A)之含量為30~95質量%;-SiRnL3-n...(I)
惟,L為羥基或水解性基;R為氫原子或1價烴基;n為0~2之整數;n為0或1時,(3-n)個L可相同亦可相異;n為2時n個R可相同亦可相異;前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之前述式(I)所示之基可相同亦可相異。
[2]如[1]之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為1~19,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為2~20。
[3]如[1]或[2]之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為1,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為2或3;抑或,前述含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為2,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為3。
[4]如[1]至[3]中任一項之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之前述式(I)所示之基的數量為1~3個。
[5]如[1]至[4]中任一項之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之聚(氧基全氟伸烷基)鏈之數量為1~3個。
[6]如[1]之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)皆為下式(A/B)所示之含氟醚化合物,且於前述組成物中所含前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之組合中,含氟醚化合物(A)中之Rf之碳數少於含氟醚化合物(B)中之Rf之碳數;[Rf-O-Q-RPF-]rZ[-SiRnL3-n]s...(A/B)
惟,Rf為全氟烷基,且r為2以上時,r個全氟烷基為同一全氟烷基;Q為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPF為聚(氧基全氟伸烷基)鏈;Z為(r+s)價連結基;
-SiRnL3-n為前述式(I)所示之基且s為2以上時,s個式(I)所示之基為同一基;r及s分別為1以上之整數,且r+s為8以下。
[7]如[6]之含氟醚組成物,其中前述r為1~3。
[8]如[6]或[7]之含氟醚組成物,其中前述s為1~3。
[9]一種含氟醚組成物,其特徵在於含有下式(A1)所示之含氟醚化合物(A1)及下式(B1)所示之含氟醚化合物(B1),且相對於前述含氟醚化合物(A1)與前述含氟醚化合物(B1)之合計量,前述含氟醚化合物(A1)之含量為30~95質量%;[Rfa-O-Qa-RPFa-]r1Za[-SiRa n1La 3-n1]s1...(A1)
[Rfb-O-Qb-RPFb-]r2Zb[-SiRb n2Lb 3-n2]s2...(B1)
惟,Rfa及Rfb為全氟烷基,且Rfa之碳數少於Rfb之碳數;Qa及Qb為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPFa及RPFb為聚(氧基全氟伸烷基)鏈;Za為(r1+s1)價連結基;Zb為(r2+s2)價連結基;La及Lb為羥基或水解性基;Ra及Rb為氫原子或1價烴基;n1及n2為0~2之整數;n1為0或1時,(3-n1)個La可各自相同亦可相異;n2
為0或1時,(3-n)個Lb可各自相同亦可相異;n1為2時,n1個Ra可各自相同亦可相異;n2為2時,n2個Rb可各自相同亦可相異;r1及r2為1以上之整數,r1為2以上時,r1個Rfa、Qa及RPFa可各自相同亦可相異;r2為2以上時,r2個Rfb、Qb及RPFb可各自相同亦可相異;s1及s2為1以上之整數,s1為2以上時,s1個[-SiRa n1La 3-n1]可相同亦可相異;s2為2以上時,s2個[-SiRb n2Lb 3-n2]可相同亦可相異。
[10]如[9]之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之r1為2以上時,r1個Rfa為相同。
[11]如[9]或[10]之含氟醚組成物,其中前述式(A2)中之r2為2以上時,r2個Rfb為相同。
[12]如[9]至[11]中任一項之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之Rfa之碳數為1~19,前述式(B1)中之Rfb之碳數為2~20。
[13]如[9]至[12]中任一項之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之Rfa之碳數為1,前述式(B1)中之Rfb之碳數為2或3;抑或,前述式(A1)中之Rfa之碳數為2,前述式(B1)中之Rfb之碳數為3。
[14]一種塗佈液,其特徵在於含有如前述[1]至[13]中任一項之含氟醚組成物及液態介質。
[15]一種物品,其特徵在於具有如前述[1]至[13]中任一項之含氟醚組成物所形成的表面層。
依據本發明之含氟醚組成物及塗佈液可形成水滴滑落性優異之表面層。
本發明之物品具有水滴滑落性優異之表面層。
於本說明書中,將式(1)所示之化合物記作化合物(1),並將式(I)所示之基記作基(I)。而其他式所示之化合物或基亦採相同記法。
又,氧基全氟伸烷基之化學式係以將其氧原子記載於全氟伸烷基之右側來表示。
「表面層」係指形成於基材表面的層。
本發明之含氟醚組成物(以下亦記作「本組成物」)含有含氟醚化合物(A)(以下亦記作「化合物(A)」)及含氟醚化合物(B)(以下亦記作「化合物(B)」)。本組成物係如後述不含液態介質。本組成物可為由化合物(A)及化合物(B)構成者,亦可如後述含有化合物(A)及化合物(B)以外之其他含氟醚化合物和化合物(A)、化合物(B)及其他含氟醚化合物以外之不純物。
化合物(A)及化合物(B)各自具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈(以下亦記作「RPF鏈」)、鍵結於該鏈一末端之全氟烷基(以下亦記作「Rf基」)及下式(I)所示之基(以下亦記作「基(I)」)。
-SiRnL3-n...(I)
惟,L為羥基或水解性基;R為氫原子或1價烴基;n為0~2之整數;n為0或1時,(3-n)個L可相同亦可相異;n為2時n個R可相同亦可相異。
化合物(A)所具Rf基之碳數少於化合物(B)所具Rf基之碳數。也就是說,本組成物於具RPF鏈、Rf基及基(I)之含氟醚化合物方面,含有2種碳數相異之Rf基。因此,表面層之水滴滑落性優異。
化合物(A)及化合物(B)各自所具有之RPF鏈及基(I)可各自相同亦可相異。
(Rf基)
Rf基之碳數從表面層之潤滑性及耐摩擦性更為優異之觀點來看,宜為1~20,較佳為1~10,更佳為1~6,1~3尤佳。
因此,宜為:化合物(A)所具Rf基之碳數為1~19,化合物(B)所具Rf基之碳數為2~20;較佳為:化合物(A)所具Rf基之碳數為1~9,化合物(B)所具Rf基之碳數為2~10;更佳為:化合物(A)所具Rf基之碳數為1~5,化合物(B)所具Rf基之碳數為2~6;特別理想的是:化合物(A)所具Rf基之碳數為1,化合物(B)所具Rf基之碳數為2或3,抑或,化合物(A)所具Rf基之碳數為2,化合物(B)所具Rf基之碳數為3。
Rf基可為分枝狀亦可為直鏈狀,以直鏈狀為佳。作為Rf基可舉例如CF3-、CF3CF2-及CF3CF2CF2-等,且以CF3-及CF3CF2-尤佳。
化合物(A)所具Rf基之數量係與RPF鏈之數量相同。化合物(A)具2個以上Rf基時,各Rf基可全部為同一基亦可相異,且以同一基為佳。
同樣地,化合物(B)所具Rf基之數量係與RPF鏈之數量相同。化合物(B)具2個以上Rf基時,各Rf基可全部為同一基亦可相異,且以同一基為佳。
惟,化合物(A)所具Rf基中碳數最多之Rf基之碳數少於化合物(B)所具Rf基中碳數最少之Rf基之碳數。
以Rf基之組合來說,宜為下述組合:化合物(A)所具Rf基為CF3-、化合物(B)所具Rf基為CF3CF2-之組合;化合物(A)所具Rf基為CF3-、化合物(B)所具Rf基為CF3CF2CF2-之組合;以及,化合物(A)所具Rf基為CF3CF2-、化合物(B)所具Rf基為CF3CF2CF2-之組合;而以化合物(A)所具Rf基為CF3-、化合物(B)所具Rf基為CF3CF2-之組合尤佳。
Rf基典型上是隔著連結基鍵結於RPF鏈之一末端。
連結基以基(II)為佳。也就是說宜於化合物(A)及化合物(B)各自之RPF鏈之一末端隔著基(II)鍵結有Rf基。惟,基(II)之左側鍵結於Rf基。
-O-Q-...(II)
惟,Q為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個(宜為2~4個)該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基。且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異。
由於Q為具氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,故化合物(A)及化合物(B)對液態介質之溶解性變高。因此,化合物(A)及化合物(B)於塗佈液中會難以凝集,並且,經塗佈在基材表面之後,在使其乾燥途中因化合物(A)及化合物(B)難以凝集,故表面層之外觀會更為優異。
Q中之氧基氟伸烷基之碳數宜為2~6,較佳為2~4,且以2或3尤佳。
從表面層之外觀優異之觀點來看,氧基氟伸烷基中之氫原子數量為1個以上,宜為2個以上,3個以上尤佳。從表面層之撥水撥油性更為優異之觀點來看,氧基氟伸烷基中之氫原子數量宜為(Q之碳數)×2個以下,且以(Q之碳數)個以下尤佳。
氧基氟伸烷基可為不具分枝結構之氧基氟伸烷基,亦可為具分枝結構之氧基氟伸烷基。從表面層之耐摩耗性及潤滑性更為優異之觀點來看,以不具分枝結構之氧基氟伸烷基為佳。
於2~5個氧基氟伸烷基鍵結而成之基中,2~5個氧基氟伸烷基可相同亦可相異。
從化合物(A)及化合物(B)之製造容易度之觀點來
看,作為Q宜為單鍵或選自於由-CHFCF2OCH2CF2O-、-CF2CHFCF2OCH2CF2O-、-CF2CF2CHFCF2OCH2CF2O-、-CF2CF2OCHFCF2OCH2CF2O-、-CF2CF2OCF2CF2OCHFCF2OCH2CF2O-、-CF2CH2OCH2CF2O-、及-CF2CF2OCF2CH2OCH2CF2O-所構成群組中之基(惟,左側鍵結於O)。
(RPF鏈)
作為RPF鏈可舉例如下式(1)所示之RPF鏈。
(RFO)m1...(1)
惟,RF為全氟伸烷基;m1為2~200之整數;(RFO)m1可為由2種以上碳數相異之RFO構成者。
關於RF之碳數,從表面層之耐摩擦性及指紋除去性更為優異之觀點來看,宜為1~6個,較佳為1~4個;從表面層之潤滑性更為優異之觀點來看,則以1~2個尤佳;從表面層之耐摩擦性更為優異之觀點來看,以碳數3~4個全氟伸烷基尤佳。
RF可為分枝狀亦可為直鏈狀,從表面層之耐摩擦性及潤滑性更為優異之觀點來看,以直鏈狀為佳。
m1為2~200之整數,宜為5~150之整數,為10~80之整數尤佳。只要m1在前述範圍之下限值以上,則表面層之撥水撥油性優異。只要m1在前述範圍之上限值以下,則表面層之耐摩擦性優異。即,化合物(A)
及化合物(B)之數量平均分子量過大的話,存在於每單位分子量之基(I)之數量會減少,耐摩擦性便會降低。
於(RFO)m1中,存在有2種以上碳數相異之RFO時,各個RFO之鍵結順序不受限定。例如存在有2種RFO時,2種RFO可無規、交叉、嵌段地作配置。
從表面層之耐摩擦性、指紋污垢性及潤滑性更為優異之觀點來看,作為(RFO)m1以{(CF2O)m11(CF2CF2O)m12}、(CF2CF2O)m13、(CF2CF2CF2O)m14及(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15為佳,較佳為{(CF2O)m11(CF2CF2O)m12}及(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15,且以(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15尤佳。
惟,m11為1以上之整數;m12為1以上之整數;(m11+m12)為2~200之整數;且m11個CF2O及m12個CF2CF2O之鍵結順序不受限定。m13及m14分別為2~200之整數,m15為1~100之整數。m15宜為2~100之整數。
化合物(A)及化合物(B)各自所具有之RPF鏈可為1個亦可為2個以上。從耐摩擦性之觀點來看,宜為1~3個,1~2個尤佳。因不僅RPF鏈之數量甚且Rf基之數量在1以上,故表面層之水滴滑落性、撥水撥油性、耐久性、指紋污垢除去性及潤滑性優異。只要RPF鏈之數量在前述範圍之上限值以下,則表面層之外觀優異。
化合物(A)及化合物(B)具有2個以上RPF鏈時,各個RPF鏈可相同亦可相異。
(基(I))
於基(I)中,L為羥基或水解性基。
水解性基係會藉由水解反應成為羥基之基。即,L為水解性基時,基(I)之Si-L經由水解反應會成為矽烷醇基(Si-OH)。
作為水解性基可列舉烷氧基、鹵素原子、醯基及異氰酸基(-NCO)等。作為烷氧基以碳數1~4之烷氧基為佳。
從化合物(A)及化合物(B)之製造容易度之觀點來看,作為L以碳數1~4之烷氧基或鹵素原子為佳。鹵素原子則以氯原子尤佳。從塗佈時之排氣少且化合物(A)及化合物(B)之保存安定性優異之觀點來看,作為L以碳數1~4之烷氧基為佳;在需要化合物(A)及化合物(B)之長期保存安定性時,以乙氧基尤佳;在塗佈後之反應時間設為短時間時,則以甲氧基尤佳。
R為氫原子或1價烴基。
作為1價烴基可列舉烷基、環烷基等飽和烴基及烯丙基等烯基等,且以飽和烴基為佳。
1價烴基之碳數,從化合物(A)及化合物(B)容易進行製造之觀點來看,宜為1~6,較佳為1~3,1~2尤佳。
n宜為0或1,且以0尤佳。於1個基(I)中存在有多個L,會使得與基材之接著性變得更牢固,而表面層之耐久性會更為優異。
n為0或1時,(3-n)個L可相同亦可相異。例如可有一
部分的L為水解性基而剩餘的L為羥基。
作為基(I),以Si(OCH3)3、SiCH3(OCH3)2、Si(OCH2CH3)3、SiCl3、Si(OCOCH3)3及Si(NCO)3為佳。從工業製造上處理容易度之觀點來看以Si(OCH3)3尤佳。
化合物(A)及化合物(B)各自所具有之基(I)可為1個亦可為2個以上。從表面層之水滴滑落性更為優異之觀點來看,宜為1~3個;從表面層之耐摩擦性更為優異之觀點來看,2個或3個尤佳。
化合物(A)及化合物(B)具有2個以上之基(I)時,各個基(I)可全部為同一基,亦可非同一基。從化合物(A)之製造容易度之觀點來看,以全部為同一基為佳。
化合物(A)及化合物(B)個別之數量平均分子量(Mn)宜為2,000~20,000,較佳為2,500~15,000,且以3,000~10,000尤佳。只要數量平均分子量在前述範圍內,則耐摩擦性優異。
數量平均分子量(Mn)係依後述實施例所載之測定方法進行測定。
利用乾式塗佈法形成表面層時,化合物(A)之數量平均分子量(Mn)與化合物(B)之數量平均分子量(Mn)的差宜少。於乾式塗佈法時,有分子量越小的越先蒸發而蒸鍍至基材上之傾向。數量平均分子量(Mn)的差越少,所形成之表面層上越難產生化合物(A)及化合物(B)之分布不均。
化合物(A)之數量平均分子量(Mn)與化合物(B)之數量平均分子量(Mn)的差宜在2,000以下,且以1,000以下尤佳。
利用濕式塗佈法形成表面層時,即便化合物(A)之數量平均分子量(Mn)與化合物(B)之數量平均分子量(Mn)之間有所差距,於所形成之表面層上亦難產生化合物(A)及化合物(B)之分布不均,故其等的差無特別限定。
關於乾式塗佈法及濕式塗佈法容後再作詳細說明。
化合物(A)及化合物(B)只要各自具有RPF鏈、Rf基及基(I),則並無特別限定。例如可從載於以下文獻中之含氟醚化合物及市售之含氟醚化合物等眾所周知之含氟醚化合物中適當作選擇。
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作為具RPF鏈、Rf基及基(I)且Rf基為CF3-之含氟醚化合物的例子可列舉:DAIKIN INDUSTRIES,LTD.製之OPTOOL(註冊商標)UD509;Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製之KY-178、KY-185及KY-1900等。
作為具RPF鏈、Rf基及基(I)且Rf基為CF3CF2CF2-之含氟醚化合物的例子可列舉:DAIKIN INDUSTRIES,LTD.製之OPTOOL DSX、AES;Dow Corning Toray Co.,Ltd.製之DOW CORNING(註冊商標)2634 COATING;Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.製之KY-108等。
本組成物可為將該等中屬CF3-之含氟醚化合物作為化合物(A)來含有、且將Rf基為CF3CF2CF2-之含氟醚化合物作為化合物(B)來含有者。
於本組成物中,化合物(A)及化合物(B)可各自為由1種化合物構成之單一化合物,亦可為由2種以上化合物構成之混合物。
於本說明書中,將下述含氟醚化合物視為單一化合物:該含氟醚化合物係除了在聚(氧基全氟伸烷基)鏈中之氧基全氟伸烷基之重複數數目上有分布以外其餘皆同的化合物群。例如於RPF鏈為{(CF2O)m11(Rf2O)m12}之化合物的情況下,除了在m11及m12有分布以外其餘皆同的化合物群即當作屬單一化合物之含氟醚化合物。
以化合物(A)及化合物(B)來說,皆宜為下式(A/B)所示之含氟醚化合物。
下式(A/B)中之Rf表示前述Rf基,且於本組成物中所含化合物(A)與化合物(B)之組合中,化合物(A)中之Rf之碳數少於化合物(B)中之Rf之碳數。又,RPF表示前述RPF鏈,Q及SiRnL3-n則同前述。
[Rf-O-Q-RPF-]rZ[-SiRnL3-n]s...(A/B)
惟,Rf為全氟烷基,且r為2以上時,r個全氟烷基為同一全氟烷基;Q為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPF為聚(氧基全氟伸烷基)鏈;Z為(r+s)價連結基;-SiRnL3-n為前述式(I)所示之基且s為2以上時,s個式
(I)所示之基為同一基;r及s分別為1以上之整數,且r+s為8以下。
前述r不但表示前述RPF鏈之數量甚且表示Rf基之數量,且為1以上之整數。如前述,從耐摩擦性之觀點來看,r宜為1~3,且以1~2尤佳。
前述s係表示基(I)之數量,且如前述,從表面層之水滴滑落性更為優異之觀點來看,宜為1~3;從表面層之耐摩擦性更為優異之觀點來看,則以2或3尤佳。
又,從前述觀點來看,r+s宜為2~6,以3~5尤佳。
為(r+s)價連結基的Z,以後述Za、Zb所示之連結基為佳,可舉例如:取代或無取代之烴基、於取代或無取代之烴基之碳-碳原子間或/及末端具烴基以外之基或原子的基、及有機聚矽氧烷基等。理想的Z係與後述理想的Za及Zb相同的連結基。
<理想態樣>
作為本組成物理想之一態樣可舉下述態樣:化合物(A)為下式(A1)所示之含氟醚化合物(A1)(以下亦記作「化合物(A1)」),且化合物(B)為下式(B1)所示之含氟醚化合物(B1)(以下亦記作「化合物(B1)」)。即,本態樣之組成物含有化合物(A1)及化合物(B1),且相對於化合物(A1)與化合物(B1)之合計量,化合物(A1)之含量為30~95質量%。
[Rfa-O-Qa-RPFa-]r1Za[-SiRa n1La 3-n1]s1...(A1)
[Rfb-O-Qb-RPFb-]r2Zb[-SiRb n2Lb 3-n2]s2...(B1)
惟,Rfa及Rfb為Rf基,且Rfa之碳數少於Rfb之碳數;Qa及Qb為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPFa及RPFb為RPF鏈;Za為(r1+s1)價連結基;Zb為(r2+s2)價連結基;La及Lb為羥基或水解性基;Ra及Rb為氫原子或1價烴基;n1及n2為0~2之整數;n1為0或1時,(3-n1)個La可各自相同亦可相異;n2為0或1時,(3-n)個Lb可各自相同亦可相異;n1為2時,n1個Ra可各自相同亦可相異;n2為2時,n2個Rb可各自相同亦可相異;r1及r2為1以上之整數,r1為2以上時,r1個Rfa、Qa及RPFa可各自相同亦可相異;r2為2以上時,r2個Rfb、Qb及RPFb可各自相同亦可相異;s1及s2為1以上之整數,s1為2以上時,s1個[-SiRa n1La 3-n1]可相同亦可相異;s2為2以上時,s2個[-SiRb n2Lb 3-n2]可相同亦可相異。
Rf基係與前述相同,且其理想之態樣亦相同。
r1為2以上時,r1個Rfa宜碳數相同,從製造容易度之
觀點來看,宜為同一基,即以碳數相同且化學結構相同之基為佳。所謂為碳數相同且化學結構相同之基,係指譬如像r1為2時,2個Rfa為CF3CF2CF2-(並非2個Rfa之碳數相同但化學結構相異的CF3CF2CF2-及CF3CF(CF3)-之組合)。
r2為2以上時,r2個Rfb宜碳數相同,從製造容易度之觀點來看,宜為同一基,即以碳數相同且化學結構相同之基為佳。
於本態樣中,從表面層之潤滑性及耐摩擦性更為優異之觀點來看,宜為:Rfa之碳數為1~19,Rfb之碳數為2~20;較佳為:Rfa之碳數為1~9,Rfb之碳數為2~10;更佳為:Rfa之碳數為1~5,Rfb之碳數為2~6;特別理想的是:Rfa之碳數為1,Rfb之碳數為2或3,抑或,Rfa之碳數為2,Rfb之碳數為3。
Qa及Qb係與前述基(II)中之Q相同,且理想態樣亦相同。
RPFa及RPFb之RPF鏈係與前述相同,且理想態樣亦相同。
La及Lb係與前述基(I)中之L相同,且理想態樣亦相同。
Ra及Rb係與前述基(I)中之R相同,且理想態樣亦相同。
n1及n2係與前述基(I)中之n相同,且理想態樣亦相同。
r1及r2之理想值係與化合物(A)及化合物(B)所具有之RPF鏈之理想數量相同。即,r1及r2從耐摩擦性之觀點來看,宜為1~3,且以1~2尤佳。
s1及s2之理想值係與化合物(A)及化合物(B)所具有之基(I)之理想數量相同。即,s1及s2從表面層之水滴滑落性優異之觀點來看,宜為1~3,且以2~3尤佳。
作為Za,可舉例如:(r1+s1)價取代或無取代之烴基、於取代或無取代之烴基之碳-碳原子間或/及末端具烴基以外之基或原子的(r1+s1)價基、及(r1+s1)價的有機聚矽氧烷基等。
作為Zb,可舉除了價數為(r2+s2)價以外其餘皆與Za相同者。
作為無取代之烴基可舉例如直鏈狀或分枝狀飽和烴基、芳香烴環狀基(例如自苯環、萘環等芳香烴環去除(a+b)個氫原子之基)、由直鏈狀或分枝狀飽和烴基與芳香烴環狀基之組合構成之基(例如於前述芳香烴環狀基鍵結有烷基作為取代基之基、於前述飽和烴基之碳原子間或/及末端具伸苯基等伸芳基之基)、及由2以上芳香烴環狀基之組合構成之基等。而於該等之中又以直鏈狀或分枝狀飽和烴基為佳。
取代之烴基係烴基之氫原子之一部分或全部經取代基取代之基。作為取代基可舉例如羥基、氟原子、氯原子、溴原子及碘原子等鹵素原子、胺基、硝基、氰基及胺基羰基等。
作為於烴基之碳-碳原子間或/及末端所具有之烴基以外之基或原子,可舉例如醚性氧原子(-O-)、硫醚性硫原子(-S-)、氮原子(-N<)、矽原子(>Si<)、碳原子(>C<)、-N(R15)-、-C(O)N(R15)-、-OC(O)N(R15)-、-Si(R16)(R17)-、有機聚矽氧烷基、-C(O)-、-C(O)-O-及-C(O)-S-等。惟,R15為氫原子、烷基或苯基,R16~R17分別獨立為烷基或苯基。
有機聚矽氧烷基可為直鏈狀,亦可為支鏈狀及環狀。
<化合物(A1)之理想形態>
作為化合物(A1),從表面層之耐摩擦性及指紋污垢除去性更為優異之觀點來看,以選自於由以下之化合物(A11)、化合物(A12)及化合物(A13)所構成群組中之至少1種為佳。
「化合物(A11)」
化合物(A11)係以下式(A11)來表示。
Rfa-O-Qa-RPFa-Q32a-[C(O)N(R33a)]p1-R34a-C[-R35a-SiRa n1La 3-n1]3...(A11)
惟,Rfa、Qa、RPFa、Ra、La及n1分別與前述同義;Q32a為氟伸烷基或是於碳數2以上之氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基;R33a為氫原子或烷基;p1為0或1;R34a為單鍵、伸烷基、於伸烷基末端(但為與C[-R35a
-SiRa n1La 3-n1]3鍵結之側的末端)具醚性氧原子之基、於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基、或是於碳數2以上之伸烷基末端(但為與C[-R35a-SiRa n1La 3-n1]3鍵結之側的末端)及碳-碳原子間具醚性氧原子之基;R35a為伸烷基、於伸烷基末端(惟,與Si鍵結之側的末端除外)具醚性氧原子之基、或是於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基;3個[-R35a-SiRa n1La 3-n1]可相同亦可相異。
化合物(A11)係前述式(A1)中之r1為1、s1為3且Z為-Q32a-[C(O)N(R33a)]p1-R34a-C[-R35a-]3之化合物。
於Q32a而言,作為氟伸烷基以全氟伸烷基或含1個以上氫原子之氟伸烷基為佳。因此,作為Q32a以下述基為佳:全氟伸烷基、含1個以上氫原子之氟伸烷基、於碳數2以上之全氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基、或是於含1個以上氫原子且碳數2以上之氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基。
p1為0時,作為Q32a以全氟伸烷基為佳,且全氟伸烷基以不具分枝結構為佳。只要Q32a為不具分枝結構之全氟伸烷基,表面層之耐摩擦性及潤滑性會更為優異。
在p1為0的情況下,於RPFa為{(CF2O)m11(CF2CF2O)m12}或(CF2CF2O)m13時,Q32a典
型為碳數1之全氟伸烷基;RPFa為(CF2CF2CF2O)m14時,Q32a典型為碳數2之全氟伸烷基;RPFa為(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15時,Q32a典型為碳數3之直鏈全氟伸烷基。
p1為1時,作為Q32a可列舉下述基。
(i)全氟伸烷基。
(ii)於與RPFa鍵結之側具有-RFCH2O-(惟,RF為全氟伸烷基)、且於與C(O)N(R33)鍵結之側具有含1個以上氫原子之氟伸烷基(亦可於碳-碳原子間具醚性氧原子)之基。
從化合物(A11)之製造容易度之觀點來看,作為(ii)之Q32a以下述基為佳。
-RFCH2O-CF2CHFOCF2CF2CF2-、-RFCH2O-CF2CHFCF2OCF2CF2-、-RFCH2O-CF2CHFCF2OCF2CF2CF2-及-RFCH2O-CF2CHFOCF2CF2CF2OCF2CF2-。
依據Q32a為不具分枝結構之化合物(A11)來看,可形成耐久性及潤滑性優異之表面層。
在[C(O)N(R33a)]p1基中之p1為0和1的情況下,含氟醚化合物之特性幾乎不變。p為1時雖具醯胺鍵,但由於在Q32a之與[C(O)N(R33a)]鍵結側之末端的碳原子上至少鍵結有1個氟原子,醯胺鍵之極性會變小,使得表面層之撥水撥油性不易降低。p1為0或為1,可從製造容易度之觀點來作選擇。
作為[C(O)N(R33a)]p1基中之R33a,從化合物(A11)之
製造容易度之觀點來看,以氫原子為佳。
R33a為烷基時,作為烷基以碳數1~4之烷基為佳。
p1為0時,作為R34a,從化合物(A11)之製造容易度之觀點來看,以選自於由單鍵、-CH2O-、-CH2OCH2-、-CH2OCH2CH2O-及-CH2OCH2CH2OCH2-所構成群組中之基(惟,左側鍵結於Q32a)為佳。
p1為1時,作為R34a,從化合物(A11)之製造容易度之觀點來看,以選自於由單鍵、-CH2-及-CH2CH2-所構成群組中之基為佳。
作為R35a,從化合物(A11)之製造容易度之觀點來看,以選自於由-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2OCH2CH2CH2-及-OCH2CH2CH2-所構成群組中之基(惟,右側鍵結於Si)為佳。
作為R35a,從表面層之耐光性優異之觀點來看,以不具醚性氧原子者尤佳。於屋外使用之觸控面板(自動販賣機及導板等數位看板)及車用觸控面板等而言,會對撥水撥油層要求耐光性。
化合物(A11)中之3個R35a,可相同亦可相異。
作為化合物(A11),可舉例如下式之化合物。該化合物從工業上製造容易、處理容易、表面層之撥水撥油性、耐摩擦性、指紋污垢除去性、潤滑性及外觀更為優異之觀點來看是理想的。
惟,該等式中之W為Rfa-O-Qa-RPFa-。而W之理想形態是成為組合了前述理想的Rfa、Qa及RPFa者。Q32a之理想範圍係如前所述。
「化合物(A12)」
化合物(A12)係以下式(A12)來表示。
Rfa-O-Qa-RPFa-R42a-R43a-N[-R44a-SiRa n1La 3-n1]2...(A12)
惟,Rfa、Qa、RPFa、Ra、La及n1分別與前述同義;R42a為全氟伸烷基;R43a為單鍵、伸烷基、於伸烷基末端(惟,與N鍵結之側的末端除外)具醚性氧原子或-NH-之基、於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基、或是於碳數2以上之伸烷基末端(惟,與N鍵結之側的末端除外)及碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基;R44a為伸烷基或是於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基;2個[-R44a-SiRa n1La 3-n1]可相同亦可相異。
化合物(A12)係前述式(A1)中之r1為1、s1為2且Z為-R42a-R43a-N[-R44a-]2之化合物。
R42a宜為不具分枝結構之全氟伸烷基。只要R42a為不具分枝結構之全氟伸烷基,表面層之耐摩擦性及潤滑性會更為優異。
RPFa為{(CF2O)m11(CF2CF2O)m12}或(CF2CF2O)m13時,R42a典型為碳數1之全氟伸烷基;RPFa為(CF2CF2CF2O)m14時,R42a典型為碳數2之全氟伸烷基;RPFa為(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15時,R42a典型為碳數3之直鏈全氟伸烷基。
作為R43a,從化合物(A12)之製造容易度之觀點來看,以選自於由-CH2-、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH2OCH2CH2-及-CH2NHCH2CH2-所構成群組中之基(惟,左側鍵結於R42a)為佳。
R43a因為不具極性高且耐藥性和耐光性不足之酯鍵,所以表面層初期之撥水性、耐藥性及耐光性優異。
作為R44a,從化合物(A12)之製造容易度之觀點來看,以-CH2CH2CH2-或-CH2CH2OCH2CH2CH2-(惟,右側鍵結於Si)為佳。
R44a因為不具極性高且耐藥性和耐光性不足之酯鍵,所以表面層初期之撥水性、耐藥性及耐光性優異。
從表面層之耐光性優異之觀點來看,R44a以不具醚性原子者尤佳。
化合物(A12)中之2個R44a,可為同一基亦可非同一
基。
作為化合物(A12)可舉例如下式之化合物。該化合物從工業上製造容易、處理容易、撥水撥油性、耐摩擦性、指紋污垢除去性、潤滑性、耐藥性及耐光性更為優異之觀點來看是理想的。
惟,該等式中之W為Rfa-O-Qa-RPFa-。而W之理想形態是成為組合了前述理想的Rfa、Qa及RPFa者。R42a之理想範圍係如前所述。
「化合物(A13)」
化合物(A13)係以下式(A13)來表示。
[Rfa-O-Qa-RPFa-R51a-R52a-O-]e1Z3a[-O-R53a-SiRa n1La 3-n1]f1...(A13)
惟,Rfa、Qa、RPFa、Ra、La及n1分別與前述同義;R51a為直鏈狀全氟伸烷基;R52a為伸烷基;Z3a為(e1+f1)價烴基、或是於烴基之碳-碳原子間具1
個以上醚性氧原子之碳數2以上(e1+f1)價基;R53a為伸烷基;e1為1以上之整數;f1為1以上之整數;(e1+f1)為3以上;e1為2以上時,e1個Rfa係全部為同一基,且e1個Qa、RPFa、R51a及R52a可各自相同亦可各自相異;f1為2以上時,f1個[-O-R53-SiRnL3-n]可相同亦可相異。
化合物(A13)係前述式(A1)中之r1為e1、s1為f1且Z為[-R51a-R52a-O-]e1Z3a[-O-R53a-]f1之化合物。
舉例來說,於RPFa為{(CF2O)m11(CF2CF2O)m12}或(CF2CF2O)m13時,R51a典型為-CF2-;RPFa為(CF2CF2CF2O)m14時,R51a典型為-CF2CF2-;RPFa為(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)m15時,R51a典型為-CF2CF2CF2-。
只要是R51a為直鏈狀之化合物(A13),便可形成耐摩擦及潤滑性優異之表面層。
作為R52a,從化合物(A13)之製造容易度之觀點來看,宜為碳數1~4之伸烷基,且以-CH2-尤佳。
作為Rfa-O-Qa-RPFa-R51a-基,從表面層之撥水撥油性、耐久性、指紋污垢除去性、潤滑性還有外觀都更加優異之觀點及化合物(A13)之製造容易度之觀點來看,以基(Rf-1)、基(Rf-2)或基(Rf-3)為佳。
Rf11O{(CF2O)m21(CF2CF2O)m22}CF2- (Rf-1)
Rf11OCHFCF2OCH2CF2O{(CF2O)m21(CF2CF2O)m22}CF2- (Rf-2)
Rf11O(CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O)m25CF2CF2OCF2CF2CF2- (Rf-3)
惟,Rf11為碳數1~20且直鏈狀之全氟烷基;m21及m22分別為1以上之整數,m21+m22為2~200之整數,m21個CF2O及m22個CF2CF2O之鍵結順序不受限制;m25為1~100之整數。
作為Z3a,可舉自具有(e1+f1)個羥基之多元醇去掉羥基之殘基為例。
作為Z3a之具體例,可舉例如下式之基。從羥基之反應性優異之觀點來看,作為Z3a以自1級之具羥基多元醇去掉羥基之殘基為佳,而從原料之取得容易性之觀點來看,則以基(Z-1)、基(Z-2)或基(Z-3)尤佳。惟,R4為烷基,且以甲基或乙基為佳。
作為R53a,從化合物(A13)之製造容易度之觀點來看,以碳數3~14之伸烷基為佳。並且,從後述化合物(A13)製造中之矽氫化時,難以生成烯丙基(-CH2CH=CH2)之一部分或全部已異構化為內烯烴(inner olefin)(-CH=CHCH3)之副產物的觀點來看,以碳數4~10之伸烷基尤佳。
e1及f1之理想值分別與r1及r2之理想值相同。
作為化合物(A13)可舉例如下式之化合物(1-1)~(1-6)。該化合物從工業上製造容易、處理容易、表面層之撥水撥油性、耐摩擦性、指紋污垢除去性、潤滑性及外觀更加優異之觀點來看是理想的。
惟,該等式中之W為Rfa-O-Qa-RPFa-。而W之理想形態是成為組合了前述理想的Rfa、Qa及RPFa者。R51a之理想形態係如前所述。
<化合物(B1)之理想形態>
作為化合物(B1),從表面層之耐摩擦性及指紋污垢
除去性更為優異之觀點來看,以選自於由以下之化合物(B11)、化合物(B12)及化合物(B13)所構成群組中之至少1種為佳。
「化合物(B11)」
化合物(B11)係以下式(B11)來表示。
Rfb-O-Qb-RPFb-Q32b-[C(O)N(R33b)]p2-R34b-C[-R35b-SiRb n2Lb 3-n2]3...(B11)
惟,Rfa、Qb、RPFb、Rb、Lb及n2分別與前述同義;Q32b為氟伸烷基或於碳數2以上之氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基;R33b為氫原子或烷基;p2為0或1;R34b為單鍵、伸烷基、於伸烷基末端(但為與C[-R35b-SiRb n2Lb 3-n2]3鍵結之側的末端)具醚性氧原子之基、於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基、或是於碳數2以上之伸烷基末端(但為與C[-R35b-SiRb n2Lb 3-n2]3鍵結之側的末端)及碳-碳原子間具醚性氧原子之基;R35b為伸烷基、於伸烷基末端(惟,與Si鍵結之側的末端除外)具醚性氧原子之基、或是於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基;3個[-R35b-SiRb n2Lb 3-n2]可相同亦可相異。
化合物(B11)係前述式(B1)中之r2為1、s2為3且Zb為-Q32b-[C(O)N(R33b)]p2-R34b-C[-R35b-]3之化合
物。
Q32b、R33b、p2、R34b及R35b分別與前述式(A11)中之Q32a、R33a、p1、R34a及R35a相同,且理想態樣亦相同。
「化合物(B12)」
化合物(B12)係以下式(B12)來表示。
Rfb-O-Qb-RPFb-R42b-R43b-N[-R44b-SiRn2L3-n2]2...(B12)
惟,Rfa、Qb、RPFb、Rb、Lb及n2分別與前述同義;R42b為全氟伸烷基;R43b為單鍵、伸烷基、於伸烷基末端(惟,與N鍵結之側的末端除外)具醚性氧原子或-NH-之基、於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基、或是於碳數2以上之伸烷基末端(惟,與N鍵結之側的末端除外)及碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基;R44b為伸烷基或是於碳數2以上之伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子或-NH-之基;2個[-R44b-SiRb n2Lb 3-n2]可非同一基。
化合物(B12)係前述式(B1)中之r2為1、s2為2且Zb為-R42b-R43b-N[-R44b-]2之化合物。
R42b、R43b及R44b分別與前述式(A12)中之R42a、R43a及R44a相同,且理想態樣亦相同。
「化合物(B13)」
化合物(B13)係以下式(B13)來表示。
[Rfb-O-Qb-RPFb-R51b-R52b-O-]e2Z3b[-O-R53b-SiRb n2Lb 3-n2]f2...(B13)
惟,Rfa、Qb、RPFb、Rb、Lb及n2分別與前述同義;R51b為直鏈狀全氟伸烷基;R52b為伸烷基;Z3b為(e2+f2)價烴基或於烴基之碳-碳原子間具1個以上醚性氧原子之碳數2以上之(e2+f2)價基;R53b為伸烷基;e2為1以上之整數;f2為1以上之整數;(e2+f2)為3以上;e2為2以上時,e2個Rfb係全部為同一基,而e2個Qb、RPFb、R51b及R52b可各自相同亦可各自相異;f2為2以上時,f2個[-O-R53b-SiRb n2Lb 3-n2]可相同亦可相異。
化合物(B13)係前述式(B1)中之r2為e2、s2為f2且Zb為[-R51b-R52b-O-]e2Z3b[-O-R53b-]f2之化合物。
R51b、R52b、Z3b、R53b、e2及f2分別與前述式(A13)中之R51a、R52a、Z3a、R53a、e1及f1相同,且理想態樣亦相同。
(其他含氟醚化合物)
本組成物亦可更含有化合物(A)及化合物(B)以外之其他含氟醚化合物。
作為其他含氟醚化合物可舉例如具聚(氧基全氟伸烷
基)鏈且不具基(I)之含氟醚化合物(以下亦記作化合物(C))。
作為化合物(C)可舉例如化合物(C1)。
A31-O-Q51-(RF3O)m30-[Q52-O]p3-A32...(C1)
惟,A31及A32分別獨立為碳數1~20之全氟烷基;Q51為單鍵、含1個以上氫原子且不具分枝結構之氟伸烷基、於含1個以上氫原子且不具分枝結構之氟伸烷基末端(惟,與A31-O鍵結之側的末端除外)具醚性氧原子之基、於含1個以上氫原子且不具分枝結構之碳數2以上之氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基、或是於含1個以上氫原子且不具分枝結構之碳數2以上之氟伸烷基末端(惟,與A31-O鍵結之側的末端除外)及碳-碳原子間具醚性氧原子之基(惟,氧數為10以下);Q52為含1個以上氫原子且不具分枝結構之氟伸烷基、或是於含1個以上氫原子且不具分枝結構之碳數2以上之氟伸烷基之碳-碳原子間具醚性氧原子之基(惟,氧數為10以下);RF3為不具分枝結構之全氟伸烷基;m30為2~200之整數;(RF3O)m30可為由2種以上碳數相異之RF3O構成者;p3於Q51為單鍵時為0,而Q51為單鍵以外時則為1。
化合物(C1)可使用利用眾所周知之製造方法製得者,亦可使用市售物。舉例來說,Q51為單鍵且p3為0之化合物(C1)之市售物可列舉:FOMBLIN(註冊商標)M、FOMBLIN(註冊商標)Y、FOMBLIN(註冊商標)Z(以上為Solvay Solexis公司製)、Krytox(註冊商
標)(杜邦公司製)、DEMNUM(註冊商標)(Daikin Industries,Ltd.製)等。
本組成物亦可含有化合物(A)、化合物(B)及其他含氟醚化合物以外之不純物。作為化合物(A)、化合物(B)及其他含氟醚化合物以外之不純物可舉於化合物(A)、化合物(B)及其他含氟醚化合物製造上不可避免之化合物等。
(本組成物之組成)
於本組成物而言,於化合物(A)及化合物(B)之中,Rf基之碳數較少者之含量相對於化合物(A)與化合物(B)之合計量為30~95質量%,宜為40~90質量%,40~80質量%尤佳。只要Rf基之碳數較少者之含量在前述範圍內,表面層之水滴滑落性便優異。
於本組成物而言,化合物(A)及化合物(B)之合計量相對於本組成物之總質量宜為10質量%以上,20質量%以上尤佳。其上限無特別限定,亦可為100質量%。
本發明之塗佈液(以下亦記作本塗佈液)含有本組成物及液態介質。本塗佈液為液狀即可,且可為溶液亦可為分散液。
本塗佈液含有本組成物即可,亦可含有於化合物(A)及化合物(B)等之製造步驟中所生成之副產物等不純物。
本組成物之濃度於本塗佈液中宜為0.001~50質量
%,較佳為0.05~30,更佳為0.05~10,0.1~1質量%尤佳。
液態介質以有機溶劑為佳。有機溶劑可為氟系有機溶劑,亦可為非氟系有機溶劑,亦可含有兩溶劑。
氟系有機溶劑可列舉氟化烷烴、氟化芳香族化合物、氟烷基醚、氟化烷基胺及氟醇等。
氟化烷烴宜為碳數4~8之化合物。市售物可舉例如C6F13H(旭硝子公司製,ASAHIKLIN(註冊商標)AC-2000)、C6F13C2H5(旭硝子公司製,ASAHIKLIN(註冊商標)AC-6000)及C2F5CHFCHFCF3(Chemours公司製,Vertrel(註冊商標)XF)等。
氟化芳香族化合物可舉例如六氟苯、三氟甲基苯、全氟甲苯及雙(三氟甲基)苯等。
氟烷基醚宜為碳數4~12之化合物。市售物可舉例如CF3CH2OCF2CF2H(旭硝子公司製,ASAHIKLIN(註冊商標)AE-3000)、C4F9OCH3(3M公司製,Novec(註冊商標)7100)、C4F9OC2H5(3M公司製,Novec(註冊商標)7200)及C2F5CF(OCH3)C3F7(3M公司製,Novec(註冊商標)7300)等。
氟化烷基胺可舉例如全氟三丙胺及全氟三丁胺等。
氟醇可舉例如2,2,3,3-四氟丙醇、2,2,2-三氟乙醇及六氟異丙醇等。
非氟系有機溶劑以僅由氫原子及碳原子構成之化合
物與僅由氫原子、碳原子及氧原子構成之化合物為佳,可列舉烴系有機溶劑、醇系有機溶劑、酮系有機溶劑、醚系有機溶劑及酯系有機溶劑。
本塗佈液宜含有50~99.999質量%之液態介質,較佳為含有70~99.5質量%,更佳為含有90~99.5質量%,且以含有99~99.9質量%尤佳。
本塗佈液除了本組成物及液態介質以外,可於無損本發明效果之範圍內含有其他成分。
作為其他成分可舉例如促進水解性矽基之水解與縮合反應的酸觸媒和鹼性觸媒等眾所周知之添加劑。
本塗佈液中之其他成分含量宜為10質量%以下,且以1質量%以下尤佳。
本塗佈液之固體成分濃度宜為0.001~50質量%,較佳為0.05~30,更佳為0.05~10,且以0.01~1質量%尤佳。
塗佈液之固體成分濃度係從加熱前塗佈液之質量與以120℃之對流式乾燥機加熱4小時後之質量算出之值。
本組成物之濃度可從固體成分濃度與本組成物及溶劑等之饋入量算出。
本發明之物品於基材表面具有本組成物所形成之表面層。
(表面層)
於本組成物而言,在化合物(A)及化合物(B)中之基
(I)的L為水解性基時,會因基(I)行水解反應而形成矽烷醇基(Si-OH),該矽烷醇基會於分子間進行反應而形成Si-O-Si鍵,或該矽烷醇基會與基材表面之羥基(基材-OH)進行脫水縮合反應而形成化學鍵(基材-O-Si)。因此,表面層係以化合物(A)及化合物(B)各自之基(I)之一部分或全部已進行水解反應的狀態含有化合物(A)及化合物(B)。基(I)中之L為羥基時,則前述反應之進行不經水解反應。
表面層之厚度宜為1~100nm,1~50nm尤佳。只要表面層之厚度在前述範圍之下限值以上,便容易充分獲得表面處理所致之效果。只要表面層之厚度在前述範圍之上限值以下,利用效率即高。表面層之厚度可使用薄膜解析用X射線繞射計(RIGAKU公司製,ATX-G),利用X射線反射率法取得反射X射線之干涉圖案,並從該干涉圖案之振動周期算出。
(基材)
本發明之基材只要為有講求賦與潤滑性和撥水撥油性之基材則無特別限定。作為基材之材料可列舉金屬、樹脂、玻璃、藍寶石、陶瓷、石材及該等之複合材料。玻璃可經化學強化。於基材表面可形成有SiO2膜等基膜。
基材以觸控面板用基材、顯示器用基材及眼鏡鏡片用基材為宜,觸控面板用基材尤其適宜。觸控面板用基材具有透光性。「具有透光性」係指依循JIS R3106:1998(ISO 9050:1990)之垂直入射型可見光透射
率為25%以上。作為觸控面板用基材之材料以玻璃或透明樹脂為佳。
(物品之製造方法)
本發明之物品舉例來說可以下述方法製造。
.利用使用本組成物之乾式塗佈法處理基材表面而獲得本發明物品之方法。
.利用濕式塗佈法將本塗佈液塗佈於基材表面並使其乾燥而獲得本發明物品之方法。
<乾式塗佈法>
本組成物可直接用於乾式塗佈法。本組成物適合以乾式塗佈法形成密著性優異之表面層。
乾式塗佈法可列舉真空蒸鍍法、CVD法及濺鍍法等。從抑制化合物(A)及化合物(B)之分解的觀點及裝置之簡便性之觀點來看,以真空蒸鍍法尤佳。在真空蒸鍍時,可使用已使本組成物或本塗佈液浸潤鐵和鋼等金屬多孔體之粒狀物質。
真空蒸鍍時之溫度宜為20~300℃,30~200℃尤佳。
真空蒸鍍時之壓力宜為1×10-1Pa以下,1×10-2Pa以下尤佳。
<濕式塗佈法>
濕式塗佈法可列舉旋塗法、擦塗法、噴塗法、刮塗法、浸塗法、模塗法、噴墨法、流動塗膜法、輥塗法、澆鑄法、朗謬-布洛傑法及凹版塗佈法等。
<後處理>
為了提升表面層之耐摩擦性,可因應需求進行用以促進化合物(A)及化合物(B)與基材之反應的操作。該操作可列舉加熱、加濕、光照射等。
譬如,在具有水分之大氣中將形成有表面層之基材加熱,可促進水解性矽基水解成矽烷醇基之水解反應、基材表面之羥基等與矽烷醇基之反應、矽烷醇基之縮合反應所致之矽氧烷鍵之生成等反應。
表面處理後,既為表面層中之化合物且為不與其他化合物或基材化學鍵結之化合物可視需求除去。具體方法可舉例如對表面層沖洗溶劑之方法、及以浸潤過溶劑之布擦拭之方法等。
於本組成物及本塗佈液中,因含有化合物(A)及化合物(B),且相對於化合物(A)及化合物(B)之合計量,該等中Rf基碳數較少的化合物(A)之含量為30~95質量%,所以可形成水滴滑落性優異之表面層。
化合物(A)及化合物(B)由於各自於RPF鏈之一末端鍵結有Rf基,而於RPF鏈另一末端側存在有基(I)。藉由具有如此結構之化合物(A)及化合物(B),於基材上已形成有表面層時,各化合物之Rf基會容易定向於與基材側相反之側。因Rf基定向於與基材側相反之側,而使得所形成之表面層的表面能變低。
再加上,化合物(A)及化合物(B)各自之Rf基之碳數
相異,是以吾人認為碳數相異之Rf基會以特定之比率分散配置於表面層之表面,而形成物性或物理性的微細凹凸構造。並認為藉此表面層之表面的撥水性會更為提升,水滴接觸角及滾落角會變小而可發揮優異之水滴滑落性。
本組成物、本塗佈液及物品之用途並無特別限定。舉例來說可用在下述用途:觸控面板等顯示器輸入裝置;透明玻璃製或透明塑膠製(丙烯酸及聚碳酸酯等)構件之表面保護塗層、廚房用防污塗層;電子機器、熱交換器及電池等之撥水防濕塗層和防污塗層、衛浴用防污塗層;施在需一邊傳導同時撥液之構件的塗層;熱交換機之撥水.防水.滑水(water-sliding)塗層;振動篩和滾筒內部等之表面低摩擦塗層等。更具體之使用例可列舉:顯示器之前面保護板、抗反射板、偏光板、防眩板或是在其等表面施有抗反射膜處理者;行動電話及攜帶型資訊終端機等機器之觸控面板片和觸控面板顯示器等供人以手指或手掌在畫面上進行操作的具有顯示器輸入裝置之各種機器;厠所、浴室、洗手間、廚房等碰水的裝飾建材;配線板用防水塗層、熱交換機之撥水/防水塗層、太陽電池之撥水塗層、印刷配線板之防水/撥水塗層、電子機器框體和電子零件用之防水/撥水塗層、提升輸電線絕緣性之塗層、各種濾器之防水/撥水塗層、電波吸收材料和吸音材料之防水性塗層;浴室、廚房機器、衛浴用防污塗層;熱交換機之撥水/防水/滑水塗層;振動篩和滾筒內部等之表面低摩擦塗
層;機械零件、真空機器零件、軸承零件、汽車零件及工具等之表面保護塗層等。
由於發揮前述效果,所以本組成物、本塗佈液及物品可適合用在講求水滴滑落性之用途上。像這樣的用途可舉例如廚房用防污塗層;熱交換器之撥水防濕塗層和防污塗層、衛浴用防污塗層;施在需一邊傳導同時撥液之構件的塗層;熱交換機之撥水/防水/滑水塗層等。
以下藉由實施例詳細說明本發明,惟本發明不為該等例所限定。以下,「%」只要無特別說明即表示「質量%」。
例1~10中,例3~9為實施例,例1~2、10則為比較例。
(數量平均分子量)
含氟醚化合物之數量平均分子量係利用1H-NMR及19F-NMR,以末端基為基準藉由求出氧基全氟伸烷基之數量(平均值)來算出。末端基譬如基(I)或Rf基。
(水滴之滾落角)
於已保持水平之物品的表面(表面層)滴下50μL之水滴,之後,使物品慢慢地傾斜,並測定水滴開始滾落時物品與水平面之角度(滾落角)。
(水滴之滑落速度)
將物品表面與水平面之角度(傾斜角)設定為40°,並
於物品表面(表面層)滴下50μL之水滴,測定水滴移動了50mm時之時間。且以該移動時間為滑落速度。
按照國際公開第2013/121984號之實施例6所記載之方法獲得化合物(14I-1)。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x3(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)OCH3...(14I-1)
化合物(14I-1):單元數x3之平均值為13,數量平均分子量為4,700。
於50mL之茄形燒瓶中放入化合物(14I-1)9.0g及H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3 0.45g,並予以攪拌12小時。且從NMR確認了化合物(14I-1)全轉化成化合物(17I-1)。又,已生成有屬副產物之甲醇。將所得溶液以9.0g之CF3CH2OCF2CF2H(旭硝子公司製,AE-3000)稀釋,且以矽凝膠管柱層析(展開溶劑:AE-3000)純化(purifying)而獲得7.6g之化合物(17I-1)(產率84%)。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x3(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C(CH2CH=CH2)3...(17I-1)
化合物(17I-1):單元數x3之平均值為13,數量平均分子量為4,800。
於10mL之PFA製樣品管放入化合物(17I-1)6.0g、鉑/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二矽氧烷錯合物之二甲苯溶液(含鉑量:2%)0.07g、HSi(OCH3)3
0.78g、二甲亞碸0.02g及1,3-雙(三氟甲基)苯(東京化成工業公司製)0.49g,並在40℃下攪拌10小時。反應結束後予以減壓餾去溶劑等,並以孔徑1.0μm之膜濾器過濾而獲得6.7g之化合物(A-1)(產率100%)。
CF3-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x3(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3...(A-1)
化合物(A-1)之NMR譜:
1H-NMR(300.4MHz、溶劑:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8(6H)、1.3~1.6(12H)、3.4(2H)、3.7(27H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶劑:CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):-55.2(3F)、-82.1(54F)、-88.1(54F)、-90.2(2F)、-119.4(2F)、-125.4(52F)、-126.2(2F)。
單元數x3之平均值:13,化合物(A-1)之數量平均分子量:5,100。
按照國際公開第2013/121984號之實施例2所記載之方法獲得化合物(14I-2)。
CF3CF2-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x4(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)OCH3...(14I-2)
化合物(14I-2):單元數x4之平均值為13,數量平均分子量為4,800。
除了使用化合物(14I-2)替代化合物(14I-1)
以外,係依與例1-2同樣方式獲得8.4g之化合物(17I-2)(產率93%)。
CF3CF2-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x4(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C(CH2CH=CH2)3...(17I-2)
化合物(17I-2):單元數x4之平均值為13,數量平均分子量為4,900。
除了使用化合物(17I-2)替代化合物(17I-1)以外,係依與例1-3同樣方式獲得6.7g之化合物(B-1)(產率100%)。
CF3CF2-O-(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x4(CF2CF2O)-CF2CF2CF2-C(O)NH-CH2-C[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3...(B-1)
化合物(B-1)之NMR譜:
1H-NMR(300.4MHz、溶劑:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):0.8(6H)、1.3~1.6(12H)、3.4(2H)、3.7(27H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶劑:CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):-84.0(54F)、-88.2(3F)、-89.2(58F)、-119.7(2F)、-126.5(54F)。
單元數x4之平均值:13,化合物(B-1)之數量平均分子量:5,200。
使用化合物(A-1)及化合物(B-1),且以表1所示之質
量比進行混合以調製組成物,並供予下述評價。惟,例1僅使用化合物(A-1),例2僅使用化合物(B-1)。
(評價)
使用例1~10所得之各化合物或組成物,並進行基材之表面處理而獲得基材表面具有表面層之物品。就各例分別使用下述乾式塗佈法及濕式塗佈法作為表面處理方法。基材係使用化學強化玻璃(Dragontrail)。並就所得物品予以評價水接觸角及水滴滑落速度。且將結果示於表1。
<乾式塗佈法>
乾式塗佈係使用真空蒸鍍裝置(ULVAC公司製,VTR-350M)進行(真空蒸鍍法)。將於例1~10所得各化合物或組成物0.5g充填於真空蒸鍍裝置內之鉬製舟皿,並將真空蒸鍍裝置內部排氣至1×10-3Pa以下。在升溫速度10℃/分以下之速度下加熱配置有組成物之舟皿,並在以晶體振盪式膜厚計測得之蒸鍍速度超過1nm/秒之時間點打開擋門,開始對基材表面進行成膜。在膜厚達約50nm之時間點關閉擋門,結束對基材表面之成膜。在120℃下將堆積有組成物之基材進行加熱處理30分鐘並以AK-225洗淨,藉此製得基材表面具有表面層之物品。
<濕式塗佈法>
將例1~10中所得各化合物或組成物與作為液態介質之C4F9OC2H5(3M公司製,Novec(註冊商標)7200)混合,而調製出固體成分濃度0.05%之塗佈液。將基材浸漬於塗佈液中並放置30分鐘後取出基材(浸塗法)。使塗膜於
120℃下乾燥30分鐘並以AK-225洗淨,藉此製得基材表面具有表面層之物品。
含有化合物(A-1)及化合物(B-1)、且相對於該等之合計量而言化合物(A-1)之含量為30~95質量%之例3~9的組成物,與將化合物(A-1)、化合物(B-1)個別單獨作使用之例1、2相較之下,滾落角較低且滑落速度較快,所以表面層之水滴滑落性更為優異。
相對於該等之合計量而言化合物(A-1)之含量小於30質量%之例10的表面層之水滴滑落性係與例1相等。
(例11~20)
使用市售之以CF3O{(CF2CF2O)m(CF2O)n}CF2CH2OH表示之化合物(m之平均值為20,n之平均值為21),並按照日本專利5761305號之合成例11~15所記載之方法而獲得下述化合物(A-2)。
CF3-O-{(CF2CF2O)20-(CF2O)21}-CF2CH2OCH2CH2CH2-Si[CH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3...(A-2)
並且,按照國際公開第2017/038830號之實施例1中
所記載之方法而獲得下述化合物(B-2)。
CF3CF2CF2-O-(CF2CF2O)2{(CF2O)21(CF2CF2O)20}-CF2-CH2OCH2-C[CH2OCH2CH2CH2-Si(OCH3)3]3...(B-2)
使用前述化合物(A-2)及化合物(B-2),且依與例1~10同樣方式對基材進行乾式塗佈,並就得物品予以評價滾落角及滑落速度。且將結果示於表2。
含有化合物(A-2)及化合物(B-2)、且相對於該等之合計量而言化合物(A-2)之含量為30~90質量%之例13~19的組成物,與將化合物(A-2)、化合物(B-2)個別單獨作使用之例11、12相較之下,滾落角較低且滑落速度較快,所以表面層之水滴滑落性更為優異。
相對於該等之合計量而言化合物(A-2)之含量小於30質量%之例20的表面層之水滴滑落性係與例11相等。
本組成物及本塗佈液可用於需賦予潤滑性
及撥水撥油性之各種用途上。可用於例如:觸控面板等顯示器輸入裝置;透明玻璃製或透明塑膠製構件之表面保護塗層、廚房用防污塗層;電子機器、熱交換器及電池等之撥水防濕塗層和防污塗層、衛浴用防污塗層;施在需一邊傳導同時撥液之構件的塗層;熱交換機之撥水/防水/滑水塗層;振動篩和滾筒內部等之表面低摩擦塗層等。
另外,在此引用已於2017年02月14日提出申請之日本專利申請案2017-024879號之說明書、申請專利範圍及摘要之全部內容,並納入作為本發明說明書之揭示。
Claims (13)
- 一種含氟醚組成物,其特徵在於含有含氟醚化合物(A)及含氟醚化合物(B),前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈、鍵結於該鏈一末端之全氟烷基及下式(I)所示之基;於前述組成物中所含前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之組合中,含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數少於含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數;並且,相對於前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之合計量,前述含氟醚化合物(A)之含量為30~95質量%;-SiRnL3-n...(I)惟,L為羥基或水解性基;R為氫原子或1價烴基;n為0~2之整數;n為0或1時,(3-n)個L可相同亦可相異;n為2時n個R可相同亦可相異;前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之前述式(I)所示之基可相同亦可相異;前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之前述式(I)所示之基的數量為2個或3個。
- 如請求項1之含氟醚組成物,其中前述含 氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為1~19,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為2~20。
- 如請求項1或2之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為1,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為2或3;抑或,前述含氟醚化合物(A)所具全氟烷基之碳數為2,前述含氟醚化合物(B)所具全氟烷基之碳數為3。
- 如請求項1或2之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)各自所具有之聚(氧基全氟伸烷基)鏈之數量為1~3個。
- 如請求項1之含氟醚組成物,其中前述含氟醚化合物(A)及前述含氟醚化合物(B)皆為下式(A/B)所示之含氟醚化合物,且於前述組成物中所含前述含氟醚化合物(A)與前述含氟醚化合物(B)之組合中,含氟醚化合物(A)中之Rf之碳數少於含氟醚化合物(B)中之Rf之碳數;[Rf-O-Q-RPF-]rZ[-SiRnL3-n]s...(A/B)惟,Rf為全氟烷基,且r為2以上時,r個全氟烷基為同一全氟烷基;Q為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPF為聚(氧基全氟伸烷基)鏈;Z為(r+s)價連結基; -SiRnL3-n為前述式(I)所示之基且s個式(I)所示之基為同一基;r為1以上之整數,s為2或3,且r+s為3~8。
- 如請求項5之含氟醚組成物,其中前述r為1~3。
- 一種含氟醚組成物,其特徵在於含有下式(A1)所示之含氟醚化合物(A1)及下式(B1)所示之含氟醚化合物(B1),且相對於前述含氟醚化合物(A1)與前述含氟醚化合物(B1)之合計量,前述含氟醚化合物(A1)之含量為30~95質量%;[Rfa-O-Qa-RPFa-]r1Za[-SiRa n1La 3-n1]s1...(A1) [Rfb-O-Qb-RPFb-]r2Zb[-SiRb n2Lb 3-n2]s2...(B1)惟,Rfa及Rfb為全氟烷基,且Rfa之碳數少於Rfb之碳數;Qa及Qb為單鍵、含1個以上氫原子之氧基氟伸烷基或由2~5個該氧基氟伸烷基鍵結而成之聚氧基氟伸烷基,且構成該基之氧基氟伸烷基可全部相同亦可相異;RPFa及RPFb為聚(氧基全氟伸烷基)鏈;Za為(r1+s1)價連結基;Zb為(r2+s2)價連結基;La及Lb為羥基或水解性基;Ra及Rb為氫原子或1價烴基;n1及n2為0~2之整數;n1為0或1時,(3-n1)個La可各自相同亦可相異;n2 為0或1時,(3-n)個Lb可各自相同亦可相異;n1為2時,n1個Ra可各自相同亦可相異;n2為2時,n2個Rb可各自相同亦可相異;r1及r2為1以上之整數,r1為2以上時,r1個Rfa、Qa及RPFa可各自相同亦可相異;r2為2以上時,r2個Rfb、Qb及RPFb可各自相同亦可相異;s1及s2為2或3,s1個[-SiRa n1La 3-n1]可相同亦可相異;s2個[-SiRb n2Lb 3-n2]可相同亦可相異。
- 如請求項7之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之r1為2以上時,r1個Rfa為相同。
- 如請求項7或8之含氟醚組成物,其中前述式(B1)中之r2為2以上時,r2個Rfb為相同。
- 如請求項7或8之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之Rfa之碳數為1~19,前述式(B1)中之Rfb之碳數為2~20。
- 如請求項7或8之含氟醚組成物,其中前述式(A1)中之Rfa之碳數為1,前述式(B1)中之Rfb之碳數為2或3;抑或,前述式(A1)中之Rfa之碳數為2,前述式(B1)中之Rfb之碳數為3。
- 一種塗佈液,其特徵在於含有如請求項1至11中任一項之含氟醚組成物及液態介質。
- 一種具有表面層之物品,其特徵在於具有如請求項1至11中任一項之含氟醚組成物所形成的表面層。
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