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含氟醚化合物、含氟醚組合物及涂布液,以及具有表面層的基材及其制造方法_2

文檔序號(hào):9382484閱讀:來源:國知局
反應(yīng)成為硅烷醇基(Si-OH)。硅烷醇基進(jìn)一步在分子間發(fā)生反應(yīng)形 成Si-O-Si鍵。此外,硅烷醇基與基材的表面的羥基(基材-0H)進(jìn)行脫水縮合反應(yīng),形成 化學(xué)鍵(基材-〇-Si)?;衔铮?)由于在末端上具有水解性甲硅烷基,因此是與基材的密 著性優(yōu)異、且耐摩擦性優(yōu)異、能夠使基材的表面拒水拒油性化的化合物。
[0190] 作為L,可例舉烷氧基、鹵素原子、酰基、異氰酸酯基(-NC0)等。作為烷氧基,優(yōu)選 碳數(shù)1~4的烷氧基。作為?;?,優(yōu)選碳數(shù)2~5的?;?br>[0191] 作為L,從工業(yè)上制造容易的方面考慮,優(yōu)選碳數(shù)1~4的烷氧基或鹵素原子。作 為鹵素原子,特別優(yōu)選氯原子。作為L,從涂布時(shí)的放出空氣少、化合物(1)的保存穩(wěn)定性優(yōu) 異的方面考慮,優(yōu)選碳數(shù)1~4的烷氧基,在需要化合物(1)的長期保存穩(wěn)定性的情況下特 別優(yōu)選乙氧基,在將涂布后的反應(yīng)時(shí)間設(shè)為短時(shí)間的情況下特別優(yōu)選甲氧基。
[0192] R為氫原子或1價(jià)烴基。作為1價(jià)烴基,可例舉烷基、環(huán)烷基、鏈烯基、芳基等。
[0193] 作為R,優(yōu)選1價(jià)經(jīng)基,特別優(yōu)選1價(jià)飽和經(jīng)基。1價(jià)飽和經(jīng)基的碳數(shù)優(yōu)選1~6, 更優(yōu)選1~3,特別優(yōu)選1~2。
[0194] 作為R,從工業(yè)上制造容易的方面考慮,優(yōu)選碳數(shù)為1~6的烷基,更優(yōu)選碳數(shù)為 1~3的烷基,特別優(yōu)選碳數(shù)為1~2的烷基。
[0195] a根據(jù)CniF2niO的m的數(shù),為1~5的整數(shù)。例如,在化合物⑴為化合物(10)的衍 生物的情況下,a為1。
[0196] b優(yōu)選1~6的整數(shù),特別優(yōu)選3~5。在b為3以上的情況下,CbH2b可以是直鏈 也可以是支鏈,優(yōu)選直鏈。
[0197] c優(yōu)選2或3,特別優(yōu)選3。在分子中通過存在多個(gè)L,可使與基材的表面的結(jié)合進(jìn) 一步牢固。
[0198] 在c為2以上的情況下,存在于1個(gè)分子中的多個(gè)L可以相互相同,也可以相互不 同。從原料的入手容易性和制造容易的方面考慮,優(yōu)選相互相同。
[0199]g優(yōu)選1~3的整數(shù),在g為3以上的情況下,CgH2g可以是直鏈也可以使支鏈,優(yōu) 選直鏈。
[0200] h優(yōu)選1~3的整數(shù),在h為3以上的情況下,ChH2h可以是直鏈也可以使支鏈,優(yōu) 選直鏈。
[0201] 另外,在化合物(1)為化合物(10)的衍生物的情況下,g以及h均為1。
[0202] 作為-SiLcR3c,優(yōu)選-Si(OCH3) 3、-SiCH3 (OCH3)2、-Si(OCH2CH3) 3、-SiCl3、-Si(OCOCH3) 3、-Si(NCO)3。從工業(yè)制造中的操作容易的方面考慮,特別優(yōu)選-Si(OCH3) 3。
[0203] (化合物(1)的優(yōu)選形態(tài))
[0204] 作為化合物(1),優(yōu)選將上述的優(yōu)選的D1-Rfl基團(tuán)、優(yōu)選的(CnF2nO)n、優(yōu)選的A基團(tuán) 組合而成的化合物,特別優(yōu)選下式(111)、下式(112)、下式(113)、下式(121)、下式(122)、 下式(123)、下式(131)、下式(132)、下式(133)表示的化合物。通過將化合物(111)、化合 物(112)、化合物(113)、化合物(121)、化合物(122)、化合物(123)、化合物(131)、化合物 (132)、化合物(133)作為化合物(10)的衍生物,工業(yè)上制造容易,操作容易,可對表面層充 分賦予初期拒水拒油性、耐摩擦性、指紋污染去除性、潤滑性、均勻性。
[0214] (化合物(1)的制造方法)
[0215] 化合物(111)的制造方法:
[0216] 〈方法i>化合物(111)在b為3以上的情況下,可如下制造。
[0217] 在堿性化合物的存在下,使D1-Rf-O-CF= 0?2與化合物(10)反應(yīng),得到化合物 (II) 、化合物(21)以及未反應(yīng)的化合物(10)的混合物。
[0218] HO-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-OH??? (10)
[0219] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH? ? ? (11)
[0220] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-CF2CHF-O-Rf-D1 ? ? ? (21 )
[0221] 從混合物分離化合物(11),在堿性化合物的存在下,使X-Cb2H2(b2)-CH=CH2與化 合物(11)反應(yīng),得到化合物(12)。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0222] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH= CH2 ? ? ? (12)
[0223] 化合物(12)和HSiLcR3c發(fā)生氫化硅烷化反應(yīng),得到化合物(Ilia),或化合物 (Illa)以及化合物(Illb)的混合物。氫化硅烷化反應(yīng)優(yōu)選使用鉑等過渡金屬催化劑或有 機(jī)過氧化物等自由基引發(fā)劑進(jìn)行。
[0224] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH2CH2-SiLcR 3c ? ? ? (Ilia)
[0225] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH(CH3)-SiL CR3c ? ? ? (Illb)
[0226] 〈方法ii>化合物(111)在b為I以上的情況下,可如下制造。
[0227] 在堿性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiI^R3。與化合物(I1)反應(yīng),得到化合物 (III) 。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0228] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3c ??? (111 )
[0229] 化合物(112)的制造方法:
[0230] 化合物(112)可如下制造。
[0231] 在氨基甲酸酯化催化劑的存在下,使OCN-CbH2b-SiLJ3。與化合物(11)反應(yīng),得到 化合物(112)。
[0232] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-C( = 0)NH-CbH2b-SiLcR 3c* * * (112)
[0233] 化合物(113)的制造方法:
[0234] 化合物(113)可如下制造。
[0235] 將化合物(11)氧化,得到化合物(13a)。根據(jù)情況,將化合物(13a)酯化,得到化 合物(13b)。R1為烷基等。
[0236] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2C( = 0)OH? ? ? (13a)
[0237] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2C( = 0)OR1 ? ? ? (13b)
[0238] 使H2N-CbH2b-SiLJ3。與化合物(13a)或化合物(13b)反應(yīng),得到化合物(113)。
[0239] Di-Rf-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2C( = 0)
[0240] -NH-CbH2b-SiLcR3c ??? (113)
[0241] 化合物(121)的制造方法:
[0242]〈方法i>化合物(121)在b為3以上的情況下,可如下制造。
[0243]在堿性化合物的存在下,使D1-Rf-CF= 0?2與化合物(10)反應(yīng),得到化合物(14)、 化合物(22)以及未反應(yīng)的化合物(10)的混合物。
[0244]HO-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH? ?*(10)
[0245]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH... (14)
[0246]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-CF2CHF-Rf-D1 ??? (22)
[0247] 從混合物中分離化合物(14),在堿性化合物的存在下,使X-Cb2H2(b2)-CH= 012與 化合物(14)反應(yīng),得到化合物(15)。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0248]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH= CH2 ? ? ? (15)
[0249]化合物(15)和HSiLeR3。發(fā)生氫化硅烷化反應(yīng),得到化合物(121a),或化合物 (121a)以及化合物(121b)的混合物。氫化硅烷化反應(yīng)優(yōu)選使用鉑等過渡金屬催化劑或有 機(jī)過氧化物等自由基引發(fā)劑進(jìn)行。
[0250]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH2CH2-SiLcR3c ? ? ? (121a)
[0251]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH(CH3) -SiLcR3 c ? ? ? (121b)
[0252]〈方法ii>化合物(121)在b為I以上的情況下,可如下制造。
[0253] 在堿性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiI^R3。與化合物(14)反應(yīng),得到化合物 (121)。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0254]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O((CF2O)nl (CF2CF2O)nJ-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3c ? ? ? (121)
[0255] 化合物(122)的制造方法:
[0256] 化合物(122)可如下制造。
[0257] 在氨基甲酸酯化催化劑的存在下,使OCN-CbH2b-SiLJ3。與化合物(14)反應(yīng),得到 化合物(122)。
[0258]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-C( =0)NH-CbH2b-SiLcR3 c ? ? ? (122)
[0259] 化合物(123)的制造方法:
[0260] 化合物(123)可如下制造。
[0261] 將化合物(14)氧化,得到化合物(16a)。根據(jù)情況,將化合物(16a)酯化,得到化 合物(16b)。R1為烷基等。
[0262]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2C( =0)OH? ? ? (16a)
[0263]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2C( =0)OR1 ? ? ? (16b)
[0264] 使H2N-CbH2b-SiLJ3。與化合物(16a)或化合物(16b)反應(yīng),得到化合物(123)。
[0265]Di-Rf-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2C( =0)-NH-CbH2b-SiLcR3 c ? ? ? (123)
[0266] 化合物(131)的制造方法:
[0267]〈方法i>化合物(131)在b為3以上的情況下,可如下制造。
[0268] 在堿性化合物的存在下,使D1-Rf-CzH2z-Z與化合物(10)反應(yīng),得到化合物(17)、化 合物(23)以及未反應(yīng)的化合物(10)的混合物。Z為離去基團(tuán),為I、Br、Cl、0C( = 0)CF3、 0S02CH3、0S02Ph(Ph為苯基。)等。
[0269]HO-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH? ? *(10)
[0270]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH? ? *(17)
[0271]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CzH2z-Rf-D1 ??? 23)
[0272] 從混合物分離化合物(17),在堿性化合物的存在下,使X-Cb2H2(b2)-CH=CH2與化 合物(17)反應(yīng),得到化合物(18)。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0273]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH=CH2 ? ? ? (18)
[0274] 化合物(18)和HSiLcR3c發(fā)生氫化硅烷化反應(yīng),得到化合物(131a),或化合物 (131a)以及化合物(131b)的混合物。氫化硅烷化反應(yīng)優(yōu)選使用鉑等過渡金屬催化劑或有 機(jī)過氧化物等自由基引發(fā)劑進(jìn)行。
[0275] D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O {(CF2O) nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb 2H2(b 2)-CH2CH2-SILcR3 c ? ? ? (121a)
[0276]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2CH2-O-Cb2H2(b2)-CH(CH3) -SiLcR3c ? ? ? (121b)
[0277]〈方法ii>化合物(131)在b為I以上的情況下,可如下制造。
[0278] 在堿性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiI^R3。與化合物(17)反應(yīng),得到化合物 (131)。X為離去基團(tuán),為I、Br、Cl等。
[0279] D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O {(CF20)nl (CF2CF2O)n2I-CF2CH2-O-C bH2b-SiLcR3c. ?? (131)
[0280] 化合物(132)的制造方法:
[0281] 化合物(132)可如下制造。
[0282] 在氨基甲酸酯化催化劑的存在下,使OCN-CbH2b-SiLJ3。與化合物(17)反應(yīng),得到 化合物(132)。
[0283]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O((CF2O)nl (CF2CF20)n2}-CF2CH2-O-C( = 0)NH-CbH2b-SiLcR3 c ? ? ? (132)
[0284] 化合物(133)的制造方法:
[0285] 化合物(133)可如下制造。
[0286] 將化合物(17)氧化,得到化合物(19a)。根據(jù)情況,將化合物(19a)酯化,得到化 合物(19b)。R1為烷基等。
[0287]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O((CF2O)nl (CF2CF2O)nJ-CF2C( = 0)OH??? (19a)
[0288]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O((CF2O)nl (CF2CF2O)nJ-CF2C( = (D)OR1 ??? (19b)
[0289] 使H2N-CbH2b-SiLJ3。與化合物(19a)或化合物(19b)反應(yīng),得到化合物(133)。
[0290]D1-Rf-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)nl (CF2CF2O) n2} -CF2C( =0)-NH-CbH2b-SiLcR3 c ? ? ? (133)
[0291] 如果采用以上的化合物(1)的制造方法,則可通過將市售的化合物(10)作為原料 使用,通過溫和條件下的加成反應(yīng)或取代反應(yīng),簡便地得到目標(biāo)化合物(1)。
[0292] 此外,作為用于得到化合物(1)的中間體的化合物(11)、化合物(14)、化合物(17) 由于是末端具有適度極性的醇,因此可通過使用硅膠的通常的色譜柱純化容易地分離。因 此,可從化合物(11)、化合物(21)以及未反應(yīng)的化合物(10)的混合物,化合物(14)、化合 物(22)以及未反應(yīng)的化合物(10)的混合物,或化合物(17)、化合物(23)以及未反應(yīng)的化 合物(10)的混合物分離目標(biāo)化合物(11)、化合物(14)或化合物(17),該化合物中不殘留 或僅殘留少量未反應(yīng)的化合物(10)。因此,最終得到的化合物(1)中不含有或少量含有由 未反應(yīng)的化合物(10)得到的兩末端為水解性甲硅烷基的含氟醚化合物。此外,通過分離作 為化合物(2)的化合物(21)、化合物(22)或化合物(23),可將化合物(2)作為后述的含氟 醚組合物中添加的一種成分進(jìn)行有效利用。
[0293] 本發(fā)明的化合物⑴可以是由1種化合物(1)構(gòu)成的單一化合物,也可以是由D1、 Rfl、(CniF2niO)PA等不同的2種以上的化合物⑴構(gòu)成的混合物。
[0294] 本發(fā)明中作為單一化合物的化合物(1)是指除了在n的數(shù)值上具有分布以外其他 都相同的化合物群。在(CniF2niO) "為{(CF20)nl (CF2CF2O)n2}的情況下,是指除了在nl和n2上 具有分布以外其他都相同的化合物群,以及在以{(CF2O)nl/n (CF2CF2O)n2/丄表示的情況下, 是指除了在n的數(shù)值上具有分布以外其他都相同的化合物群。由于市售的化合物(10)是 通常在上述含義下可視作單一化合物的化合物,因此在其他部分(D^R'A等)相同的范圍 內(nèi),在{(CF2O)nl (CF2CF2O)n2}部分沒有發(fā)生變化的衍生物可視作單一化合物。
[0295] 化合物⑴的數(shù)均分子量,優(yōu)選2000~10000。如果數(shù)均分子量在該范圍內(nèi),則耐 摩擦性優(yōu)異。化合物(1)的數(shù)均分子量優(yōu)選2100~9000,特別優(yōu)選2400~8000。
[0296] 通常認(rèn)為,在含氟醚化合物的數(shù)均分子量越小,則與基材的化學(xué)結(jié)合越牢固。認(rèn)為 這是由于每單位分子量中存在的水解性甲硅烷基的數(shù)量變多的緣故。但是本發(fā)明人確認(rèn)了 如果數(shù)均分子量低于上述范圍的下限值,則耐摩擦性容易下降。此外,如果數(shù)均分子量超過 上述范圍的上限值,則耐摩擦性下降。認(rèn)為這是由于每單位分子量中存在的水解性甲硅烷 基的數(shù)量減少而產(chǎn)生的影響變大的緣故。
[0297] [含氟醚組合物]
[0298] 本發(fā)明的含氟醚組合物(以下,作為本組合物。)是含有化合物(1)和化合物(1) 以外的含氟醚化合物的組合物。作為化合物(1)以外的含氟醚化合物(以下,記作其他含 氟醚化合物。),可例舉在化合物(1)的制造過程中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的含氟醚化合物、或與 化合物(1)用于相同用途的公知的(尤其是市售的)含氟醚化合物等。其他含氟醚化合物 是使化合物(1)的特性下降的可能性低的化合物,且組合物中的相對于化合物(1)的相對 含量優(yōu)選為使化合物(1)的特性下降的可能性小的量。
[0299] 在其他含氟醚化合物是在化合物(1)的制造過程中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的含氟醚化 合物的情況下,化合物(1)制造中的化合物(1)的純化容易,還可將純化工序簡略化。在其 他含氟醚化合物是與化合物(1)用于相同用途的公知的含氟醚化合物的情況下,有時(shí)會(huì)發(fā) 揮補(bǔ)充化合物(1)的特性等新的作用效果。
[0300] 作為其他含氟醚化合物,為了使化合物(1)的特性下降的可能性低,優(yōu)選下述化 合物⑵或化合物(6)。
[0301] (化合物⑵)
[0302] 化合物(2)為下式(2)表示的含氟醚化合物。
[0303] D2-Rf2-O-CH2- (CpF2pO)q-CdF2d-CH2-0-Rf3-D3 ??? (2)
[0304] 其中,
[0305] D2以及D3分別獨(dú)立地為CF3_或CF3-O-,
[0306] Rf2以及Rf3分別獨(dú)立地為碳數(shù)1~20的氟代亞烷基、或在碳-碳原子間具有醚性
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