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CN105102505B - 含氟醚化合物、含氟醚组合物及涂布液,以及具有表面层的基材及其制造方法 - Google Patents

含氟醚化合物、含氟醚组合物及涂布液,以及具有表面层的基材及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可形成初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异的表面层的含氟醚化合物、含氟醚组合物以及涂布液,以及具有表面层的基材及其制造方法。涉及一种以D1‑Rf1‑O‑CH2‑(CmF2mO)n‑A(D1为CF3‑/CF3‑O‑,Rf1为含有1个以上氢原子的碳数1~20的氟代亚烷基等,m为1~6,n为1~200,A为‑CaF2a‑B‑CbH2b‑SiLcR3‑c,B为‑CgH2gO‑、‑ChH2hO‑C(=O)NH‑等,L为水解性基团,R为1价烃基等,a为1~5,b为1~10,c为1~3,g为1~5,h为1~5)表示的含氟醚化合物,以及具有由含有该含氟醚化合物的含氟醚组合物形成的表面层的基材及其制造方法。

Description

含氟醚化合物、含氟醚组合物及涂布液,以及具有表面层的基 材及其制造方法
技术领域
本发明涉及可适用于对基材的表面赋予拒水拒油性的表面处理的含氟醚化合物,含有该含氟醚化合物的含氟醚组合物或涂布液。本发明涉及使用该含氟醚化合物、含氟醚组合物或涂布液,制造具有表面层的基材的方法以及通过该方法制造的具有表面层的基材。
背景技术
由于含氟化合物显示出高润滑性、拒水拒油性等,因此适用于表面处理剂。如果通过该表面处理剂来对基材的表面赋予拒水拒油性,则容易拭去基材的表面污染,提高污染的去除性。在该含氟化合物中,具有在全氟烷链的当中存在醚键(-O-)的聚(氧化全氟代亚烷基)链的含氟醚化合物对油脂等的污染去除性特别优异。
含有该含氟醚化合物的表面处理剂在要求长期维持即使用手指反复摩擦拒水拒油性也不易下降的性能(耐摩擦性)、以及可通过擦拭容易地去除附着在表面上的指纹的性能(指纹污染去除性)的用途中,例如可作为构成触摸屏的手指所接触的面的部件的表面处理剂使用。
作为含氟醚化合物,具体而言,已知下述(1)~(3)的含氟醚化合物。
(1)具有聚(氧化全氟代亚烷基)链、在一个末端上具有全氟烷基、在另一个末端上具有水解性甲硅烷基的含氟醚化合物(专利文献1、2)。
(2)具有聚(氧化全氟代亚烷基)链、在两个末端上具有水解性甲硅烷基的含氟醚化合物(专利文献3)。
(3)具有聚(氧化全氟代亚烷基)链、在一个末端上具有全氟烷基,在另一个末端上具有水解性甲硅烷基的含氟醚化合物,和具有聚(氧化全氟代亚烷基)链、在两个末端上具有水解性甲硅烷基的含氟醚化合物的混合物(专利文献4)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2000-143991号公报
专利文献2:日本专利第2874715号公报
专利文献3:日本专利特开2003-238577号公报
专利文献4:日本专利特开2011-116947号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
根据本发明人的认识,(1)的含氟醚化合物对介质的溶解性低,在涂布液中容易凝集,或者即使溶解于介质中也由于在对基材的表面进行涂布后使其干燥的过程中容易在涂膜中凝集,而使表面层的均匀性(透明性、平滑性、不均匀部分少)不足。
在(2)、(3)的含氟醚化合物中,表面层的润滑性(用手指接触表面层时的滑动性)或耐摩擦性不足。
本发明的目的在于,提供一种可形成初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异的表面层的含氟醚化合物,含有该含氟醚化合物的含氟醚组合物以及涂布液。
本发明的目的在于,提供一种具有初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性均匀的表面层的基材及其制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明提供具有下述[1]~[15]的构成的含氟醚化合物、含氟醚组合物以及涂布液,以及具有表面层的基材及其制造方法。
[1]一种以下式(1)表示的含氟醚化合物。
D1-Rf1-O-CH2-(CmF2mO)n-A···(1)
其中,
D1为CF3-或CF3-O-,
Rf1为含有1个以上氢原子的碳数1~20的氟代亚烷基、含有1个以上氢原子的在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基、碳数1~20的亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的亚烷基,
A为下式(4)表示的基团,
m为1~6的整数,
n为1~200的整数,在n为2以上时,(CmF2mO)n可以由m不同的2种以上CmF2mO构成。
-CaF2a-B-CbH2b-SiLcR3-c···(4)
B为单键或-CgH2gO-、-ChH2hO-C(=O)NH-、-C(=O)-NH-,
L为水解性基团,
R为氢原子或者1价烃基,
a为1~5的整数,
b为1~10的整数,
c为1~3的整数,
g为1~5的整数,
h为1~5的整数。
[2]如[1]所述的含氟醚化合物,其中,上述-CH2-(CmF2mO)n为-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}(其中,n1为1以上的整数,n2为1以上的整数,n1+n2为2~200的整数,对n1个CF2O以及n2个CF2CF2O的结合顺序没有限定。)。
[3]如[1]或[2]所述的含氟醚化合物,其中,上述Rf1为下式(3-1)表示的基团、下式(3-2)表示的基团或下式(3-3)表示的基团。
-RF-O-CHFCF2-···(3-1)
-RF-CHFCF2-···(3-2)
-RF-CzH2z-···(3-3)
其中,
RF为单键、碳数1~15的全氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~15的全氟代亚烷基,
z为1~4的整数。
[4]如[1]~[3]中任一项所述的含氟醚化合物,其中,数均分子量为2000~10000。
[5]一种含氟醚组合物,其中,含有[1]~[4]中任一项所述的含氟醚化合物和上述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物。
[6]如[5]所述的含氟醚组合物,其中,上述式(1)表示的含氟醚化合物的含量在100质量%含氟醚组合物中为70质量%以上。
[7]如[5]或[6]所述的含氟醚组合物,其中,上述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物为下式(2)表示的含氟醚化合物。
D2-Rf2-O-CH2-(CpF2pO)q-CdF2d-CH2-O-Rf3-D3···(2)
其中,
D2以及D3分别独立地为CF3-或CF3-O-,
Rf2以及Rf3分别独立地为碳数1~20的氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基,
d为1~5的整数,
p为1~6的整数,
q为1~200的整数,在q为2以上时,(CpF2pO)q可以由p不同的2种以上的CpF2pO构成。
[8]如[5]~[7]中任一项所述的含氟醚组合物,其中,上述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物为下式(6)表示的含氟醚化合物。
RF1-O-(CsF2sO)t-RF2···(6)
其中,
RF1以及RF2分别独立地为碳数1~6的全氟烷基,
s为1~6的整数,
t为1~200的整数,在t为2以上时,(CsF2sO)t可以由s不同的2种以上的CsF2sO构成。
[9]如[7]或[8]所述的含氟醚组合物,其中,上述式(1)表示的含氟醚化合物和上述式(2)表示的含氟醚化合物的总含量(在含有上述式(6)表示的含氟醚化合物的情况下,为式(1)表示的含氟醚化合物和式(2)表示的含氟醚化合物和式(6)表示的含氟醚化合物的总含量)在100质量%含氟醚组合物中为80质量%以上。
[10]一种涂布液,其中,含有[1]~[4]中任一项所述的含氟醚化合物或[5]~[9]中任一项所述的含氟醚组合物、和介质。
[11]如[10]所述的涂布液,其中,上述介质为选自氟代烷烃、氟代芳香族化合物以及氟代烷基醚的至少1种有机溶剂。
[12]一种具有表面层的基材的制造方法,其中,将[1]~[4]中任一项所述的含氟醚化合物或[5]~[9]中任一项所述的含氟醚组合物真空蒸镀在基材的表面上。
[13]一种具有表面层的基材的制造方法,其中,将[10]或[11]所述的涂布液涂布在基材的表面上,使其干燥。
[14]一种具有表面层的基材,其中,由[1]~[4]中任一项所述的含氟醚化合物或[5]~[9]中任一项所述的含氟醚组合物形成。
[15]一种触摸屏,其中,在输入面上具备由[1]~[4]中任一项所述的含氟醚化合物或[5]~[9]中任一项所述的含氟醚组合物形成的具有表面层的基材。
发明的效果
如果采用本发明的含氟醚化合物,含有该含氟醚化合物的含氟醚组合物以及涂布液,则可形成初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异的表面层。
本发明的具有表面层的基材具有初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性均匀的表面层。
如果采用本发明的具有表面层的基材的制作方法,则可制造具有初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性均匀的表面层的基材。
具体实施方式
本说明书中,将以式(1)表示的化合物记作化合物(1)。以其他式表示的化合物也同样如此记载。
以下术语的定义适用于本说明书和权利要求书。
“水解性甲硅烷基”是指可通过水解反应形成硅烷醇基(Si-OH)的基团。例如,式(1)中的-SiLcR3-c
“醚性氧原子”是指在碳-碳原子间中形成醚键(-O-)的氧原子。
含氟醚化合物的数均分子量使用NMR分析法,通过下述的方法算出。
通过1H-NMR以及19F-NMR,根据以末端基团为基准求出的氧化全氟代亚烷基的数(平均值)来算出。末端基团例如为式(1)中的Rf1或A。
“氟代亚烷基”是指亚烷基的氢原子的一部分或全部被氟原子所取代的基团;“全氟代亚烷基”是指亚烷基的氢原子全部被氟原子所取代的基团。
“全氟烷基”是指烷基的全部氢原子被氟原子所取代的基团。
氧化全氟代亚烷基的化学式中,将其氧原子记载在全氟代亚烷基的右侧进行表示。
“表面层”是指由本发明的含氟醚化合物或含氟醚组合物在基材的表面上形成的层。
[式(1)表示的含氟醚化合物]
本发明的含氟醚化合物是下式(1)表示的化合物(1)。
D1-Rf1-O-CH2-(CmF2mO)n-A···(1)
其中,
D1为CF3-或CF3-O-,
Rf1为含有1个以上氢原子的碳数1~20的氟代亚烷基、含有1个以上氢原子的在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基、碳数1~20的亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的亚烷基,
A为下式(4)表示的基团,
m为1~6的整数,
n为1~200的整数,在n为2以上时,(CmF2mO)n可以由m不同的2种以上CmF2mO构成。
-CaF2a-B-CbH2b-SiLcR3-c···(4)
B为单键或-CgH2gO-、-ChH2hO-C(=O)NH-、-C(=O)-NH-,
L为水解性基团,
R为氢原子或者1价烃基,
a为1~5的整数,
b为1~10的整数,
c为1~3的整数,
g为1~5的整数,
h为1~5的整数。
(D1基团)
由于D1在末端上具有CF3-,因此化合物(1)的一个末端为CF3-,另一个末端为水解性甲硅烷基。如果采用该结构的化合物(1),由于可形成低表面能量的表面层,因此该表面层的润滑性或耐摩擦性优异。另一方面,采用在两个末端上具有水解性甲硅烷基的现有的含氟醚化合物时,表面层的润滑性或耐摩擦性不足。
((CmF2mO)n)
m从充分对表面层赋予耐摩擦性、指纹污染去除性的方面考虑,优选1~3的整数,从充分对表面层赋予润滑性的方面考虑,更优选1或2。
在m为2以上的情况下,CmF2m可以是直链状,也可以是支链状。从充分对表面层赋予指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,优选直链状。
n从充分对表面层赋予初期拒水拒油性的方面考虑,优选2以上的整数,更优选10以上的整数,特别优选20以上的整数。如果化合物(1)的数均分子量过大,则每单位分子量中存在的水解性甲硅烷基的数量减少,耐摩擦性下降,从这方面考虑,n优选150以下的整数,更优选100以下的整数,特别优选80以下的整数。
在n为2以上时,(CmF2mO)n可以由m不同的2种以上CmF2mO构成。
在(CmF2mO)n中存在m不同的2种以上的CmF2mO的情况下,对各CmF2mO的结合顺序没有限定。例如,在存在CF2O和CF2CF2O的情况下,可以将CF2O和CF2CF2O以无规的方式配置,也可以将CF2O和CF2CF2O以相互交替的方式配置,还可以将由多个CF2O构成的嵌段和由多个CF2CF2O构成的嵌段连接。
在(CmF2mO)n由1种CmF2mO构成的情况下,从充分对表面层赋予耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,(CmF2mO)n优选(CF2CF2O)n、(CF2CF2CF2O)n或(CF2CF2CF2CF2O)n,特别优选(CF2CF2O)n
(CmF2mO)n从充分对表面层赋予耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,优选{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}(其中,n1为1以上的整数,n2为1以上的整数,n1+n2为2~200的整数,对n1个CF2O以及n2个CF2CF2O的结合顺序没有限定。)。
n1为1以上的整数。从充分对表面层赋予耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,n1优选2以上的整数,更优选5以上的整数,特别优选10以上的整数。如果化合物(1)的数均分子量过大,则每单位分子量中存在的水解性甲硅烷基的数量减少,耐摩擦性下降,从这方面考虑,n1优选100以下的整数,更优选80以下的整数,特别优选50以下的整数。
n2为1以上的整数。从充分对表面层赋予耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,n2优选2以上的整数,更优选5以上的整数,特别优选10以上的整数。如果化合物(1)的数均分子量过大,则每单位分子量中存在的水解性甲硅烷基的数量减少,耐摩擦性下降,从这方面考虑,n2优选100以下的整数,更优选80以下的整数,特别优选50以下的整数。
作为化合物(1),从其制造的难易度考虑,优选下述含氟二醇的衍生物。下述含氟二醇的衍生物是指两个末端基-CF2CH2-OH的至少一方的基团转换为其他基团的化合物。特别优选羟基的氢原子转换为其他基团的衍生物。
HO-CH2CF2-O(CmF2mO)n-CF2CH2-OH
例如,在(CmF2mO)n为{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}的情况下,从化合物(1)的制造难易度的方面考虑,化合物(1)优选下述化合物(10)的衍生物。
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
化合物(10)是市售的化合物,或者可由末端基团为-CF2C(O)F等的公知的含氟聚醚化合物通过还原反应等将末端基团转换为-CF2CH2OH来进行合成。
另外,在化合物(1)为化合物(10)的衍生物的情况下,-CH2-(CmF2mO)n-为-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-。此外,A中的-CaF2a-为-CF2-,B中的g以及h均为1。
化合物(1)由于具有(CmF2mO)n,因此氟原子的含量多。因此可形成初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性优异的表面层。
(Rf1基)
Rf1中的氢原子的数量从表面层的均匀性优异的方面考虑,为1以上,优选2以上,特别优选3以上。Rf1中的氢原子的数为(Rf1的碳数)×2以下,从充分对表面层赋予初期拒水拒油性的方面考虑,优选(Rf1的碳数)以下。
由于Rf1具有氢原子,可提高化合物(1)对介质的溶解性。因此,在涂布液中化合物(1)不易凝集,此外,在对基材的表面进行涂布后,由于在使其干燥的过程中涂膜中的化合物(1)不易凝集,因而表面层的均匀性优异。另一方面,采用Rf1不具有氢原子的现有的含氟醚化合物时,表面层的均匀性不足。
Rf1从化合物(1)的制造难易度的方面考虑,优选下式(3-1)表示的基团、下式(3-2)表示的基团或下式(3-3)表示的基团。另外,RF是与D1键合的基团。
-RF-O-CHFCF2-···(3-1)
-RF-CHFCF2-···(3-2)
-RF-CzH2z-···(3-3)
其中,
RF为单键、碳数1~15的全氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~15的全氟代亚烷基,
z为1~4的整数。
RF从充分对表面层赋予初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性的方面考虑,优选碳数1~9的全氟代亚烷基,或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~13的全氟代亚烷基。全氟代亚烷基可以是直链状,也可以是支链状。
z优选1~3的整数。在z为3或4的情况下,CzH2z可以是直链或支链,优选直链。
作为Rf1以式(3-1)表示的情况下的D1-Rf1-基的具体例,可例举下述基团。
CF3-O-CHFCF2-
CF3-CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2CF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-O-CF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2OCF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-O-CF2CF2OCF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2OCF2CF2OCF2CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2CF2OCF(CF3)CF2-O-CHFCF2-
CF3-CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)CF2-O-CHFCF2-
作为Rf1以式(3-2)表示的情况下的D1-Rf1-基的具体例,可例举下述基团。
CF3-CHFCF2-
CF3-CF2-CHFCF2-
CF3-CF2CF2-CHFCF2-
CF3-CF2CF2CF2-CHFCF2-
作为Rf1以式(3-3)表示的情况下的D1-Rf1-基的具体例,可例举下述基团。
CF3-CH2-
CF3-CF2-CH2-
CF3-CF2CF2-CH2-
CF3-CF2CF2CF2-CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2-CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2-CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-CH2-
CF3-CH2CH2-
CF3-CF2-CH2CH2-
CF3-CF2CF2-CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2-CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2-CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2-CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-CH2CH2-
CF3-CH2CH2CH2-
CF3-CF2-CH2CH2CH2-
CF3-CF2CF2-CH2CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2-CH2CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2-CH2CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2-CH2CH2CH2-
CF3-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-CH2CH2CH2-
CF3-O-CF2-CH2-
CF3-CF2OCF2-CH2-
CF3-O-CF2CF2OCF2-CH2-
CF3-CF2OCF2CF2OCF2-CH2-
CF3-O-CF2CF2OCF2CF2OCF2-CH2-
CF3-CF2OCF2CF2OCF2CF2OCF2-CH2-
(A基团)
A为下式(4)表示的基团。
-CaF2a-B-CbH2b-SiLcR3-c···(4)
B为单键或-CgH2gO-、-ChH2hO-C(=O)NH-、-C(=O)-NH-,
L为水解性基团,
R为氢原子或者1价烃基,
a为1~5的整数,
b为1~10的整数,
c为1~3的整数,
g为1~5的整数,
h为1~5的整数。
L为水解性基团。水解性基团是可通过水解反应成为羟基的基团。即,化合物(1)的末端的Si-L通过水解反应成为硅烷醇基(Si-OH)。硅烷醇基进一步在分子间发生反应形成Si-O-Si键。此外,硅烷醇基与基材的表面的羟基(基材-OH)进行脱水缩合反应,形成化学键(基材-O-Si)。化合物(1)由于在末端上具有水解性甲硅烷基,因此是与基材的密着性优异、且耐摩擦性优异、能够使基材的表面拒水拒油性化的化合物。
作为L,可例举烷氧基、卤素原子、酰基、异氰酸酯基(-NCO)等。作为烷氧基,优选碳数1~4的烷氧基。作为酰基,优选碳数2~5的酰基。
作为L,从工业上制造容易的方面考虑,优选碳数1~4的烷氧基或卤素原子。作为卤素原子,特别优选氯原子。作为L,从涂布时的放出空气少、化合物(1)的保存稳定性优异的方面考虑,优选碳数1~4的烷氧基,在需要化合物(1)的长期保存稳定性的情况下特别优选乙氧基,在将涂布后的反应时间设为短时间的情况下特别优选甲氧基。
R为氢原子或1价烃基。作为1价烃基,可例举烷基、环烷基、链烯基、芳基等。
作为R,优选1价烃基,特别优选1价饱和烃基。1价饱和烃基的碳数优选1~6,更优选1~3,特别优选1~2。
作为R,从工业上制造容易的方面考虑,优选碳数为1~6的烷基,更优选碳数为1~3的烷基,特别优选碳数为1~2的烷基。
a根据CmF2mO的m的数,为1~5的整数。例如,在化合物(1)为化合物(10)的衍生物的情况下,a为1。
b优选1~6的整数,特别优选3~5。在b为3以上的情况下,CbH2b可以是直链也可以是支链,优选直链。
c优选2或3,特别优选3。在分子中通过存在多个L,可使与基材的表面的结合进一步牢固。
在c为2以上的情况下,存在于1个分子中的多个L可以相互相同,也可以相互不同。从原料的入手容易性和制造容易的方面考虑,优选相互相同。
g优选1~3的整数,在g为3以上的情况下,CgH2g可以是直链也可以使支链,优选直链。
h优选1~3的整数,在h为3以上的情况下,ChH2h可以是直链也可以使支链,优选直链。
另外,在化合物(1)为化合物(10)的衍生物的情况下,g以及h均为1。
作为-SiLcR3-c,优选-Si(OCH3)3、-SiCH3(OCH3)2、-Si(OCH2CH3)3、-SiCl3、-Si(OCOCH3)3、-Si(NCO)3。从工业制造中的操作容易的方面考虑,特别优选-Si(OCH3)3
(化合物(1)的优选形态)
作为化合物(1),优选将上述的优选的D1-Rf1基团、优选的(CmF2mO)n、优选的A基团组合而成的化合物,特别优选下式(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。通过将化合物(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)作为化合物(10)的衍生物,工业上制造容易,操作容易,可对表面层充分赋予初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(111)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(112)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(113)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(121)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(122)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(123)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(131)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(132)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(133)
(化合物(1)的制造方法)
化合物(111)的制造方法:
<方法i>化合物(111)在b为3以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使D1-RF-O-CF=CF2与化合物(10)反应,得到化合物(11)、化合物(21)以及未反应的化合物(10)的混合物。
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(11)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-O-RF-D1···(21)
从混合物分离化合物(11),在碱性化合物的存在下,使X-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2与化合物(11)反应,得到化合物(12)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2···(12)
化合物(12)和HSiLcR3-c发生氢化硅烷化反应,得到化合物(111a),或化合物(111a)以及化合物(111b)的混合物。氢化硅烷化反应优选使用铂等过渡金属催化剂或有机过氧化物等自由基引发剂进行。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH2CH2-SiLcR3-c···(111a)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH(CH3)-SiLcR3-c···(111b)
<方法ii>化合物(111)在b为1以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(11)反应,得到化合物(111)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(111)
化合物(112)的制造方法:
化合物(112)可如下制造。
在氨基甲酸酯化催化剂的存在下,使OCN-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(11)反应,得到化合物(112)。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(112)
化合物(113)的制造方法:
化合物(113)可如下制造。
将化合物(11)氧化,得到化合物(13a)。根据情况,将化合物(13a)酯化,得到化合物(13b)。R1为烷基等。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OH···(13a)
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OR1···(13b)
使H2N-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(13a)或化合物(13b)反应,得到化合物(113)。
D1-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)
-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(113)
化合物(121)的制造方法:
<方法i>化合物(121)在b为3以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使D1-RF-CF=CF2与化合物(10)反应,得到化合物(14)、化合物(22)以及未反应的化合物(10)的混合物。
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(14)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-RF-D1···(22)
从混合物中分离化合物(14),在碱性化合物的存在下,使X-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2与化合物(14)反应,得到化合物(15)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2···(15)
化合物(15)和HSiLcR3-c发生氢化硅烷化反应,得到化合物(121a),或化合物(121a)以及化合物(121b)的混合物。氢化硅烷化反应优选使用铂等过渡金属催化剂或有机过氧化物等自由基引发剂进行。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH2CH2-SiLcR3-c···(121a)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH(CH3)-SiLcR3-c···(121b)
<方法ii>化合物(121)在b为1以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(14)反应,得到化合物(121)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(121)
化合物(122)的制造方法:
化合物(122)可如下制造。
在氨基甲酸酯化催化剂的存在下,使OCN-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(14)反应,得到化合物(122)。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(122)
化合物(123)的制造方法:
化合物(123)可如下制造。
将化合物(14)氧化,得到化合物(16a)。根据情况,将化合物(16a)酯化,得到化合物(16b)。R1为烷基等。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OH···(16a)
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OR1···(16b)
使H2N-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(16a)或化合物(16b)反应,得到化合物(123)。
D1-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(123)
化合物(131)的制造方法:
<方法i>化合物(131)在b为3以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使D1-RF-CzH2z-Z与化合物(10)反应,得到化合物(17)、化合物(23)以及未反应的化合物(10)的混合物。Z为离去基团,为I、Br、Cl、OC(=O)CF3、OSO2CH3、OSO2Ph(Ph为苯基。)等。
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(17)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CzH2z-RF-D1···23)
从混合物分离化合物(17),在碱性化合物的存在下,使X-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2与化合物(17)反应,得到化合物(18)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH=CH2···(18)
化合物(18)和HSiLcR3-c发生氢化硅烷化反应,得到化合物(131a),或化合物(131a)以及化合物(131b)的混合物。氢化硅烷化反应优选使用铂等过渡金属催化剂或有机过氧化物等自由基引发剂进行。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH2CH2-SiLcR3-c···(121a)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-Cb-2H2(b-2)-CH(CH3)-SiLcR3-c···(121b)
<方法ii>化合物(131)在b为1以上的情况下,可如下制造。
在碱性化合物的存在下,使X-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(17)反应,得到化合物(131)。X为离去基团,为I、Br、Cl等。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CbH2b-SiLcR3-c···(131)
化合物(132)的制造方法:
化合物(132)可如下制造。
在氨基甲酸酯化催化剂的存在下,使OCN-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(17)反应,得到化合物(132)。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-C(=O)NH-CbH2b-SiLcR3-c···(132)
化合物(133)的制造方法:
化合物(133)可如下制造。
将化合物(17)氧化,得到化合物(19a)。根据情况,将化合物(19a)酯化,得到化合物(19b)。R1为烷基等。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OH···(19a)
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OR1···(19b)
使H2N-CbH2b-SiLcR3-c与化合物(19a)或化合物(19b)反应,得到化合物(133)。
D1-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)-NH-CbH2b-SiLcR3-c···(133)
如果采用以上的化合物(1)的制造方法,则可通过将市售的化合物(10)作为原料使用,通过温和条件下的加成反应或取代反应,简便地得到目标化合物(1)。
此外,作为用于得到化合物(1)的中间体的化合物(11)、化合物(14)、化合物(17)由于是末端具有适度极性的醇,因此可通过使用硅胶的通常的色谱柱纯化容易地分离。因此,可从化合物(11)、化合物(21)以及未反应的化合物(10)的混合物,化合物(14)、化合物(22)以及未反应的化合物(10)的混合物,或化合物(17)、化合物(23)以及未反应的化合物(10)的混合物分离目标化合物(11)、化合物(14)或化合物(17),该化合物中不残留或仅残留少量未反应的化合物(10)。因此,最终得到的化合物(1)中不含有或少量含有由未反应的化合物(10)得到的两末端为水解性甲硅烷基的含氟醚化合物。此外,通过分离作为化合物(2)的化合物(21)、化合物(22)或化合物(23),可将化合物(2)作为后述的含氟醚组合物中添加的一种成分进行有效利用。
本发明的化合物(1)可以是由1种化合物(1)构成的单一化合物,也可以是由D1、Rf1、(CmF2mO)n、A等不同的2种以上的化合物(1)构成的混合物。
本发明中作为单一化合物的化合物(1)是指除了在n的数值上具有分布以外其他都相同的化合物群。在(CmF2mO)n为{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}的情况下,是指除了在n1和n2上具有分布以外其他都相同的化合物群,以及在以{(CF2O)n1/n(CF2CF2O)n2/n}n表示的情况下,是指除了在n的数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)是通常在上述含义下可视作单一化合物的化合物,因此在其他部分(D1,Rf1,A等)相同的范围内,在{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}部分没有发生变化的衍生物可视作单一化合物。
化合物(1)的数均分子量,优选2000~10000。如果数均分子量在该范围内,则耐摩擦性优异。化合物(1)的数均分子量优选2100~9000,特别优选2400~8000。
通常认为,在含氟醚化合物的数均分子量越小,则与基材的化学结合越牢固。认为这是由于每单位分子量中存在的水解性甲硅烷基的数量变多的缘故。但是本发明人确认了如果数均分子量低于上述范围的下限值,则耐摩擦性容易下降。此外,如果数均分子量超过上述范围的上限值,则耐摩擦性下降。认为这是由于每单位分子量中存在的水解性甲硅烷基的数量减少而产生的影响变大的缘故。
[含氟醚组合物]
本发明的含氟醚组合物(以下,作为本组合物。)是含有化合物(1)和化合物(1)以外的含氟醚化合物的组合物。作为化合物(1)以外的含氟醚化合物(以下,记作其他含氟醚化合物。),可例举在化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的含氟醚化合物、或与化合物(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,且组合物中的相对于化合物(1)的相对含量优选为使化合物(1)的特性下降的可能性小的量。
在其他含氟醚化合物是在化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的含氟醚化合物的情况下,化合物(1)制造中的化合物(1)的纯化容易,还可将纯化工序简略化。在其他含氟醚化合物是与化合物(1)用于相同用途的公知的含氟醚化合物的情况下,有时会发挥补充化合物(1)的特性等新的作用效果。
作为其他含氟醚化合物,为了使化合物(1)的特性下降的可能性低,优选下述化合物(2)或化合物(6)。
(化合物(2))
化合物(2)为下式(2)表示的含氟醚化合物。
D2-Rf2-O-CH2-(CpF2pO)q-CdF2d-CH2-O-Rf3-D3···(2)
其中,
D2以及D3分别独立地为CF3-或CF3-O-,
Rf2以及Rf3分别独立地为碳数1~20的氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基,
d为1~5的整数,
p为1~6的整数,
q为1~200的整数,在q为2以上时,(CpF2pO)q可以由p不同的2种以上的CpF2pO构成。
((CpF2pO)q)
p从可有效利用化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,优选与式(1)中的m相同。
在p为2以上的情况下,CpF2p可以是直链状,也可以是支链状。从充分对表面层赋予指纹污染去除性、润滑性的方面考虑,优选直链状。
q从可有效利用化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,优选与式(1)中的n相同。
在q为2以上时,(CpF2pO)q可以由p不同的2种以上CpF2pO构成。
在(CpF2pO)q中存在p不同的2种以上的CpF2pO的情况下,对各CpF2pO的结合顺序没有限定。
(CpF2pO)q从可有效利用化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,优选与式(1)中的(CmF2mO)n相同。例如,在化合物(1)为具有{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}的化合物的情况下,化合物(2)也特别优选具有{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}的化合物。
化合物(2)在为具有{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}的化合物的情况下,从化合物(2)的制造难易度的方面考虑,且从可有效利用化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,化合物(2)优选上述化合物(10)的衍生物。在化合物(2)为化合物(10)的衍生物的情况下,-CH2-(CpF2pO)q-为-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-,-CdF2d-为-CF2-。
(Rf2以及Rf3基)
Rf2以及Rf3的例示以及优选例与上述Rf1相同。
Rf2以及Rf3从可有效利用在化合物(1)的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,优选上述的式(3-1)表示的基团、式(3-2)表示的基团或式(3-3)表示的基团。另外,Rf2中,RF为与D2键合的基团,Rf3中,RF为与D3键合的基团。
(化合物(2)的优选形态)
作为化合物(2),从可有效利用化合物(1)的优选形态的制造过程中作为副产物产生的化合物的方面考虑,优选化合物(21)、化合物(22)、化合物(23)。另外,式中的2个RF基团的种类可以相同或不同。
D2-RF-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-O-RF-D3···(21)
D2-RF-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-RF-D3···(22)
D2-RF-CzH2z-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CzH2z-RF-D3···(23)
(化合物(6))
化合物(6)为下式(6)表示的含氟醚化合物。
RF1-O-(CsF2sO)t-RF2···(6)
其中,
RF1以及RF2分别独立地为碳数1~6的全氟烷基,
s为1~6的整数,
t为1~200的整数,在t为2以上时,(CsF2sO)t可以由s不同的2种以上的CsF2sO构成。
化合物(6)可通过用氟气对化合物(2)进行氟化而得。此外,可使用市售品。作为市售品,可例举FOMBLIN M、FOMBLIN Y、FOMBLIN Z(以上为苏威苏莱克斯公司(ソルベイソレクシス社)制)、Krytox(杜邦公司(デュポン社)制)、Demnum(大金工业株式会社(ダイキン工業社)制)等。从润滑性优异的方面考虑,(CsF2sO)t优选含有(CF2O)和(CF2CF2O)的FOMBLINM以及FOMBLIN Z。
本发明的含氟醚组合物可以含有化合物(1)以及其他含氟醚化合物以外的杂质。化合物(1)以及其他含氟醚化合物以外的杂质是指在化合物(1)以及其他含氟醚化合物的制造中不可避免的化合物,是不含有(CmF2mO)n等含氟醚链的化合物。具体而言,是化合物(1)以及其他含氟醚化合物的制造过程中生成的副产物、化合物(1)以及其他含氟醚化合物的制造过程中混入的成分。
本组合物中的化合物(1)的含量优选70质量%以上,特别优选80质量%以上。本组合物中的化合物(1)的含量是指,相对于本组合物中的化合物(1)和其他含氟醚化合物和上述副产物等杂质的总计的化合物(1)的含量。
即,相对于本组合物中的化合物(1)和其他含氟醚化合物和上述杂质的总计的其他含氟醚化合物和上述杂质的总含量优选30质量%以下,特别优选20质量%以下。如果化合物(1)的含量在上述范围内,则表面层的初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异。
其中,在其他含氟醚化合物为化合物(2)和化合物(6)的情况下,由于它们是如上所述的使化合物(1)的特性下降可能性低的化合物,所以本组合物中的化合物(1)的优选含量可以比上述含量的下限更低。
本组合物在含有化合物(2)和化合物(6)的至少一方的情况下,本组合物中的化合物(1)、化合物(2)以及化合物(6)的总含量优选80质量%以上,特别优选85质量%以上。本组合物中的化合物(1)、化合物(2)以及化合物(6)的总含量是指,相对于本组合物中的化合物(1)和其他含氟醚化合物和上述副产物等杂质的总计的化合物(1)、化合物(2)以及化合物(6)的总含量。
即,上述化合物(2)以及化合物(6)以外的其他含氟醚化合物和上述杂质的总含量优选20质量%以下,特别优选15质量%以下。如果化合物(1)、化合物(2)以及化合物(6)的总含量在上述范围内,则表面层的初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异。
在本组合物含有化合物(2)的情况下,本组合物中的化合物(1)和化合物(2)的质量比(化合物(1)/化合物(2))优选40/60以上且低于100/0,特别优选50/50以上且低于100/0。如果化合物(1)/化合物(2)在该范围内,则表面层的初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异。
在本组合物含有化合物(6)的情况下,本组合物中的化合物(1)和化合物(6)的质量比(化合物(1)/化合物(6))优选40/60以上且低于100/0,特别优选50/50以上且低于100/0。如果化合物(1)/化合物(6)在该范围内,则表面层的初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异。
在本组合物含有化合物(2)和化合物(6)的情况下,本组合物中的化合物(1)和化合物(2)以及化合物(6)的总量的质量比(化合物(1)/[化合物(2)+化合物(6)])优选40/60以上且低于100/0,特别优选50/50以上且低于100/0。如果化合物(1)/[化合物(2)+化合物(6)]在该范围内,则表面层的初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性优异。
[涂布液]
本发明的涂布液(以下记作本涂布液。)包括化合物(1)或本组合物、和介质。介质优选液状。本涂布液只要是液状即可,可以是溶液,也可以是分散液。以下,将本化合物(1)和本组合物总称为化合物(1)等。
本涂布液只要含有化合物(1)等即可,可以含有化合物(1)的制造工序中生成的副产物等杂质。
化合物(1)等浓度在本涂布液中优选0.001~10质量%,特别优选0.1~1质量%。
(介质)
作为介质,优选有机溶剂。有机溶剂可以是氟类有机溶剂,也可以是非氟类有机溶剂,也可以含有两种溶剂。
作为氟类有机溶剂,可例举氟代烷烃、氟代芳香族化合物、氟代烷基醚、氟代烷基胺、氟代醇等。
作为氟代烷烃,优选碳数4~8的化合物。作为市售品,例如可例举C6F13H(AC-2000:产品名,旭硝子株式会社制)、C6F13C2H5(AC-6000:产品名,旭硝子株式会社制)、C2F5CHFCHFCF3(Vertrel:产品名,杜邦公司制)等。
作为氟代芳香族化合物,例如可例举六氟苯、三氟甲苯、全氟甲苯、双(三氟甲基)苯等。
作为氟代烷基醚,优选碳数4~12的化合物。作为市售品,例如可例举CF3CH2OCF2CF2H(AE-3000:产品名,旭硝子株式会社制)、C4F9OCH3(Novec-7100:产品名,3M公司制)、C4F9OC2H5(Novec-7200:产品名,3M公司制)、C6F13OCH3(Novec-7300:产品名,3M公司制)等。
作为氟代烷基胺,例如可例举全氟三丙胺、全氟三丁胺等。
作为氟代醇,例如可例举2,2,3,3-四氟丙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇等。
作为氟类有机溶剂,从化合物(1)的溶解性的方面考虑,优选氟代烷烃、氟代芳香族化合物、氟代烷基醚,特别优选氟代烷基醚。
作为非氟类有机溶剂,优选仅由氢原子以及碳原子构成的化合物,和仅由氢原子、碳原子以及氧原子构成的化合物,可例举烃类有机溶剂、醇类有机溶剂、酮类有机溶剂、醚类有机溶剂、酯类有机溶剂。
作为烃类有机溶剂,优选己烷、庚烷、环己烷等。
作为醇类有机溶剂,优选甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等。
作为酮类有机溶剂,优选丙酮、甲乙酮、甲基异丁酮等。
作为醚类有机溶剂,优选二乙基醚、四氢呋喃、四乙二醇二甲醚等。
作为酯类有机溶剂,优选乙酸乙酯、乙酸丁酯等。
作为非氟类有机溶剂,从化合物(1)的溶解性的方面考虑,特别优选酮类有机溶剂。
作为介质,优选选自氟代烷烃、氟代芳香族化合物、氟代烷基醚、仅由氢原子以及碳原子构成的化合物,以及仅由氢原子、碳原子以及氧原子构成的化合物的至少1种有机溶剂。尤其,优选选自氟代烷烃、氟代芳香族化合物以及氟代烷基醚的氟类有机溶剂。
从提高化合物(1)的溶解性的方面考虑,作为介质,选自作为氟类有机溶剂的氟代烷烃、氟代芳香族化合物、氟代烷基醚、作为非氟类有机溶剂的仅由氢原子、碳原子以及氧原子构成的化合物的至少1种有机溶剂优选以总计占介质全体的90质量%以上的量含有。
本涂布液优选以占介质90~99.999质量%的量含有,特别优选以占介质99~99.9质量%的量含有。
本涂布液在化合物(1)等以及介质之外,在不损害本发明的效果的范围内,可含有其他成分。
作为其他成分,例如可例举促进水解性甲硅烷基的水解和缩合反应的酸催化剂或碱性催化剂等公知的添加剂。
作为酸催化剂,可例举盐酸、硝酸、乙酸、硫酸、磷酸、磺酸、甲磺酸、对甲苯磺酸等。
作为碱性催化剂,可例举氢氧化钠、氢氧化钾、氨等。
本涂布液中的其他成分的含量优选10质量%以下,特别优选1质量%以下。
本涂布液的固体成分浓度优选0.001~10质量%,特别优选0.1~1质量%。涂布液的固体成分浓度是根据加热前的涂布液的质量、和在120℃的对流式干燥机中加热4小时后的质量算出的值。此外,本组合物的浓度能够根据固体成分浓度、和本组合物以及溶剂等的添加量算出。
[具有表面层的基材]
本发明的具有表面层的基材具有由化合物(1)等形成的表面层。
(表面层)
在化合物(1)等中,化合物(1)中的水解性甲硅烷基(-SiLcR3-c)通过水解反应而形成硅烷醇基(Si-OH),该硅烷醇基在分子间进行脱水缩合反应而形成Si-O-Si键,或该硅烷醇基与基材表面的羟基(基材-OH)进行脱水缩合反应形成化学键(基材-O-Si)。即,本发明中的表面层以化合物(1)的水解性甲硅烷基的一部分或全部成为了硅烷醇基的状态、或脱水缩合反应后的状态含有化合物(1)。
(基材)
本发明中的基材只要是要求赋予拒水拒油性的基材即可,没有特别限定。作为基材的材料,可例举金属、树脂、玻璃、陶瓷、石、这些的复合材料。
(触摸屏)
通过由化合物(1)等形成表面层,可在赋予优异的初期拒水拒油性的同时,得到即使反复摩擦该表面拒水拒油性也不易下降的优异的耐摩擦性、可容易地去除该表面的指纹污染的性能(指纹污染去除性)、手指接触该表面时的滑动性(润滑性)、表面层的均匀性(透明性、平滑性、不均匀部分少)。因此,如此得到的具有表面层的基材由于在表面层具有优异的初期拒水拒油性的同时,还具有优异的耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性,适合作为构成触摸屏的部件。触摸屏是指将通过手指等的接触来输入其接触位置信息的装置和显示装置组合而成的输入/显示装置(触摸屏装置)的输入装置。触摸屏根据基材和输入检测方式,由透明导电膜、电极、配线、IC等构成。通过将基材的具有表面层的面设为触摸屏的输入面,可得到表面层具有优异的耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性的触摸屏。
触摸屏用基材的材质具有透光性。“具有透光性”是指以JIS R 3106为基准的垂直入射型可见光透射率在25%以上。
作为触摸屏用基材的材质,优选玻璃或透明树脂。作为玻璃,优选钠钙玻璃、碱铝硅酸盐玻璃、硼硅酸玻璃、无碱玻璃、晶体玻璃、石英玻璃,特别优选经化学强化的钠钙玻璃、经化学强化的碱铝硅酸盐玻璃、以及经化学强化的硼硅酸玻璃。作为透明树脂,优选丙烯酸树脂、聚碳酸酯。
此外,作为本发明中的基材,还适用构成液晶显示器、CRT显示器、投影显示器、等离子显示器、EL显示器等各种显示器的最外表面的显示器用基材,通过使用化合物(1)等或本涂布液的表面处理来形成表面层,可得到表面层具有优异的耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性、均匀性的显示器。
[具有表面层的基材的制造方法]
(干式涂布法)
化合物(1)等在通过干式涂布法对基材的表面进行处理、制造具有表面层的基材的方法中可直接使用。化合物(1)等适合通过干式涂布法形成密合性优异的表面层。作为干式涂布法,可例举真空蒸镀、CVD、溅射法等方法。从抑制化合物(1)的分解的方面、以及装置的简便性的方面考虑,可适用真空蒸镀法。真空蒸镀法可细分为电阻加热法、电子束加热法、高频感应加热法、反应性蒸镀、分子束外延法、热墙蒸镀法、离子电镀法、团簇离子束法等,可采用任一种方法。从抑制化合物(1)的分解的方面、以及装置的简便性的方面考虑,可适用电阻加热法。对真空蒸镀装置没有特别限定,可使用公知的装置。
使用真空蒸镀法的情况下的成膜条件根据采用的真空蒸镀法的种类而不同,但在电阻加热法的情况下,蒸镀前真空度优选1×10-2Pa以下,特别优选1×10-3Pa以下。蒸镀源的加热温度只要是化合物(1)等蒸镀源具有足够蒸气压的温度即可,没有特别限制。具体而言优选30~400℃,特别优选50~300℃。如果加热温度在上述范围的下限值以上,则成膜速度良好。如果在上述范围的上限值以下,则不发生化合物(1)的分解,可对基材的表面赋予初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性。真空蒸镀时,基材温度优选室温(20~25℃)到200℃为止的范围。如果基材温度在200℃以下,则成膜速度良好。基材温度的上限值更优选150℃以下,特别优选100℃以下。
在使用化合物(1)等、通过干式涂布法对表面进行处理的情况下,通过该处理在基材的表面上形成的表面层的膜厚优选1~100nm,特别优选1~50nm。如果该表面层的膜厚在上述范围的下限值以上,则容易充分获得通过该表面处理产生的效果。如果在上述范围的上限值以下,则利用效率高。另外,膜厚可使用例如薄膜分析用X射线衍射计ATX-G(理学株式会社(R IGAKU社)制),通过X射线反射率法得到反射X射线的干渉图案,由该干渉图案的振动周期算出。
尤其,在真空蒸镀法中,由于本组合物中的化合物(1)的含量多,杂质的含量少,因此初期拒水拒油性、耐摩擦性、指纹污染去除性的提高效果大。认为这是由于以下现象得到了抑制:作为杂质的分子量小的副产物比化合物(1)先蒸镀在基材的表面上,其结果是,起到显现性能的作用的化合物(1)和基材的表面的化学键合受阻。
(湿式涂布法)
通过将本涂布液涂布在基材的表面上、使其干燥,可制造具有表面层的基材。
作为涂布液的涂布方法,可适当地采用公知的方法。
作为涂布方法,优选旋涂法、擦涂(ワイプコート)法、喷涂法、刮刀涂布法、浸涂法、模涂法、喷墨法、流涂法、辊涂法、铸涂法、朗缪尔-布洛尔杰特法或凹版涂布法。
使其干燥的方法只要是可将介质干燥去除的方法即可,可适当地采用公知的方法。干燥温度优选10~300℃,特别优选20~200℃。
将介质干燥去除后,形成于基材的表面的表面层的膜厚优选1~100nm,特别优选1~50nm。如果该表面层的膜厚在上述范围的下限值以上,则容易充分获得通过该表面处理产生的效果。如果在上述范围的上限值以下,则利用效率高。另外,膜厚的测定可以与干式涂布法所形成的表面层的膜厚的测定方法相同的方式进行。
(后处理)
在通过上述干式涂布法或湿式涂布法在基材表面形成表面层后,为了提高该表面层的对摩擦的耐久性,可以根据需要,进行用于促进化合物(1)和基材的反应的操作。作为该操作,可例举加热、加湿、光照射等。例如,可在具有水分的大气中加热形成了表面层的基材,促进水解性甲硅烷基的向硅烷醇基的水解反应、基材表面的羟基等与硅烷醇基的反应、通过硅烷醇基的缩合反应的硅氧烷键的生成等反应。
表面处理后,可根据需要去除表面层中的没有与其他化合物或基材进行化学键合的化合物。作为具体的方法,例如可例举在表面层上流过溶剂的方法、用浸透了溶剂的布进行拭取的方法。
实施例
以下,通过实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明并不限定于这些实施例。
以下,如无特别说明,“%”是指“质量%”。此外,将由2种以上的化合物(1)构成的混合物记作“化合物”,将由化合物(1)和其他含氟醚化合物构成的物质记作“组合物”。
例1~2、5~6、11~12、15~16、21~24为实施例,例3~4、7、13~14、17为比较例。
[例1:化合物(A)的制造]
(例1-1)
在300mL的3口烧瓶中放入2.9g20%KOH水溶液、33g叔丁醇、110g1,3-双(三氟甲基)苯、220g化合物(10)(FLUOROLINK D4000:产品名,苏威苏莱克斯公司制),加入14.6gCF3CF2CF2-O-CF=CF2。在氮气氛下,以40℃搅拌20小时。用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相,通过用蒸发器进行浓缩,得到233g粗产物(a)。将粗产物(a)用115gC6F13H(AC-2000:产品名,旭硝子株式会社制)进行稀释,在硅胶柱色谱中展开、分离。作为展开溶剂,依次使用AC-2000、AC-2000/CF3CH2OCF2CF2H(AE-3000:产品名,旭硝子株式会社制)(质量比1/2)、AE-3000/丙酮(质量比2/1)。对于各部分,末端基团的构造以及构成单位的单元数(n1-1,n2)的平均值根据1H-NMR以及19F-NMR的积分值求出。藉此,可知粗产物(a)中分别含有50摩尔%、25摩尔%以及25摩尔%的化合物(11-1)、化合物(21-1)以及化合物(10)。此外,可得到105.1g化合物(11-1)(收率44.8%)以及55.4g化合物(21-1)(收率23.6%)。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(11-1)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-O-CF2CF2-CF3···(21-1)
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
化合物(11-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.8(1F),-80.8(1F),-81.4(1F),-82.2(3F),-83.5(1F),-85.3~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
化合物(21-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):4.2(4H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.8(2F),-80.7(2F),-82.2(6F),-85.3~-88.2(4F),-89.4~-91.1(84F),-130.5(4F),-145.1(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4400。
(例1-2)
在100mL的2口茄形烧瓶内加入52.0g例1-1所得到的化合物(11-1)、0.52g硫酸氢四丁基铵盐、4.4g烯丙基溴、以及6.5g30%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入50gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到52.4g化合物(12-1)(收率99.9%)。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2-CH=CH2···(12-1)
化合物(12-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.7(2H),4.1(2H),4.2(2H),5.2~5.3(2H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(1F),-78.7(1F),-80.2(1F),-80.7(1F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
(例1-3)
50mL的聚四氟乙烯制密闭式耐压容器放入5.0g例1-2所得的化合物(12-1)、0.034g二叔丁基过氧化物、1.26g三氯硅烷以及2.5gAC-2000,在120℃下搅拌8小时。减压浓缩馏去未反应物或溶剂等后,放入带有滴液漏斗的烧瓶中,滴加1.0g原甲酸三甲酯和甲醇的混合溶液(原甲酸三甲酯/甲醇=25/1摩尔比),在60℃下使其反应3小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.05g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到作为化合物(111a-1)和化合物(111b-1)的混合物的5.0g化合物(A)(收率97.2%)。根据NMR,化合物(111a-1)和化合物(111b-1)的摩尔比为92∶8。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(111a-1)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH(CH3)-Si(OCH3)3···(111b-1)
化合物(111a-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.2(1F),-78.7(1F),-80.3(1F),-80.7(1F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4300。
化合物(111b-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.1(3H),1.8(1H),3.6(11H),3.8(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(1F),-78.7(1F),-80.2(1F),-80.7(1F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4300。
[例2:组合物(B)的制造]
(例2-1)
在100mL的四氟乙烯-全氟(烷氧基乙烯基醚)共聚物(PFA)制茄形烧瓶中放入25.0g例1-2所得到的化合物(12-1)、0.16g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、2.84g三甲氧基硅烷以及12.5gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.2g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到24.5g化合物(111a-1)和化合物(30)的组合物(B)(收率95.3%)。根据NMR,化合物(111a-1)和化合物(30)的摩尔比为83∶17。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(111a-1)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH=CHCH3·(30)
化合物(111a-1)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.2(1F),-78.7(1F),-80.3(1F),-80.7(1F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4300。
化合物(30)的NMR谱:
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.6(3H),4.0(2H),4.2(2H),4.5~5.0(1H),5.8~6.2(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(1F),-78.7(1F),-80.2(1F),-80.7(1F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.4~-91.1(82F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
[例3:组合物(C)的制造]
(例3-1)
在100mL的2口茄形烧瓶内加入30.0g化合物(10)、0.64g硫酸氢四丁基铵盐、4.5g烯丙基溴、以及6.0g30%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入30gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到29.7g化合物(31)(收率97.1%)。
CH2=CHCH2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH=CH2···(31)
化合物(31)的NMR谱:
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.7(4H),4.1(4H),5.2~5.3(4H),5.9(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(2F),-80.2(2F),-89.4~-91.1(80F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4000。
(例3-2)
在100mL的PFA制茄形烧瓶中放入29.6g例3-1所得到的化合物(31)、0.42g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、5.34g三甲氧基硅烷以及15gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.1g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到29.1g组合物(C)(收率92.1%)。如果根据1H-NMR以及19F-NMR的积分值求出组合物(C)的末端基团构造,则分别含有84摩尔%以及16摩尔%的-OCH2CH2CH2Si(OCH3)3以及-OCH=CHCH3。即,认为在组合物(C)中含有化合物(32)71摩尔%,化合物(33)26摩尔%以及化合物(34)3摩尔%。
(CH3O)3Si-CH2CH2CH2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(32)
CH3CH=CH-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3·(33)
CH3CH=CH-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH=CHCH3···(34)
组合物(C)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(3.36H),1.6(0.96H),1.7(3.36H),3.6(18.5H),3.8(3.36H),4.0(0.64H),4.5~5.0(0.32H),5.8~6.2(0.32H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.2(2F),-80.3(2F),-89.1~-91.0(80F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
[例4:组合物(D)的制造]
(例4-1)
在100mL茄形烧瓶中放入30.0g例1-1所得到的化合物(11-1)、0.9g氟化钠粉末、以及30g二氯五氟丙烷(AK-225:产品名,旭硝子株式会社制),加入3.5gCF3CF2CF2OCF(CF3)COF。在氮气氛下,以50℃搅拌24小时。用加压过滤器去除氟化钠粉末后,减压馏去过剩的CF3CF2CF2OCF(CF3)COF和AK-225。将得到的粗产物用AC-2000进行稀释、通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到31.8g化合物(35)(收率98.8%)。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OC(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3···(35)
化合物(35)的NMR谱:
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):4.2(2H),4.7(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.8~-88.2(17F),-89.4~-91.1(82F),-130.3(2F),-130.5(2F),-132.5(1F),-145.1(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4500。
(例4-2)
准备高压釜(镍制,内容积1L),在高压釜的气体出口上串联设置保持为20℃的冷却器、NaF颗粒填充层、以及保持为0℃的冷却器。此外,设置将自保持为0℃的冷却器凝集的液体返回至高压釜的液体返送管路。
在高压釜中投入750gClCF2CFClCF2OCF2CF2Cl(以下记作CFE-419。),一边保持为25℃一边进行搅拌。在25℃向高压釜内吹入氮气气体1小时后,以25℃、流速2.0L/小时吹入20%氟气体1小时。接着,一边以相同流速吹入20%氟气体,一边在高压釜中用4.3小时注入将31.0g例4-1所得到的化合物(35)溶解于124g的CFE-419而成的溶液。
接着,一边以相同流速吹入20%氟气体,一边将高压釜的内压加压至0.15MPa(表压)。在高压釜内,一边将温度从25℃加热至40℃一边向CFE-419中注入4mL的含有0.05g/mL的苯的苯溶液,关闭高压釜的苯溶液注入口。搅拌15分钟后,再次注入4ml苯溶液并同时将温度保持为40℃,关闭注入口。再重复相同的操作3次。苯的注入总量为0.17g。
然后,一边将20%氟气体以相同的流速吹入,一边持续搅拌1小时。接着,将高压釜内的压力设为大气压,吹入氮气气体1小时。用蒸发器浓缩高压釜的内容物,得到31.1g化合物(36)(收率98.5%)。
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}CF2CF2O-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3·(36)
化合物(36)的NMR图谱;
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.7(42F),-78.8~-88.1(11F),-89.4~-91.1(92F),-91.5(2F),-130.3(2F),-130.5(2F),-132.5(1F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4600。
(例4-3)
在PFA制圆底烧瓶中放入30.0g例4-2所得到的化合物(36)以及60gAK-225。在冰浴中一边冷却一边搅拌,在氮气气氛下,从滴液漏斗缓慢滴加2.0g甲醇。一边用氮气进行鼓泡,一边搅拌12小时。用蒸发器浓缩反应混合物,得到27.6g化合物(37)(收率98.8%)。
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2C(=O)OCH3···(37)。
化合物(37)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(3H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-82.2(3F),-89.4~-91.1(92F),-130.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
(例4-4)
在100mL的3口茄型烧瓶中,将0.18g氯化锂溶解在18.3g乙醇中。向其中加入25.0g例4-3所得化合物(37),在冰浴中一边冷却一边缓慢滴加将0.75g硼氢化钠溶解于22.5g乙醇而得的溶液。之后,从冰浴中取出,一边缓慢升温至室温一边持续搅拌。在室温下搅拌12小时后,滴加盐酸水溶液直至溶液性质变为酸性。添加20mL的AK-2000,用水清洗1次,用饱和食盐水清洗1次,回收有机相。用蒸发器浓缩回收的有机相,得到24.6g化合物(38)(收率99.0%)。
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2OH·(38)。
化合物(38)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.7(42F),-81.4(1F),-82.2(3F),-83.4(1F),-89.4~-91.1(90F),-130.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4200。
(例4-5)
在100mL的2口茄形烧瓶内加入20.0g例4-4所得到的化合物(38)、0.21g硫酸氢四丁基铵盐、1.76g烯丙基溴、以及2.6g30%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入20gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到19.8g化合物(39)(收率98.2%)。
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH=CH2···(39)。
化合物(39)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.7(2H),4.1(2H),5.2~5.3(2H),5.9(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(1F),-80.1(1F),-82.1(3F),-89.4~-91.1(90F),-130.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4300。
(例4-6)
在100mL的PFA制茄形烧瓶中放入10.0g例4-5所得到的化合物(39)、0.09g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、1.48g三甲氧基硅烷以及5.0gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.1g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到9.9g化合物(40)和化合物(41)的组合物(D)(收率96.4%)。根据NMR,化合物(40)和化合物(41)的摩尔比为82∶18。
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3
···(40)
CF3-CF2CF2-O-CF2CF2OCF2CF2O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH=CHCH3···(41)
化合物(40)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.2(1F),-80.2(1F),-82.2(3F),-89.4~-91.1(90F),-130.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4400。
化合物(41)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.6(3H),4.0(2H),4.5~5.0(1H),5.9~6.2(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.2(1F),-80.2(1F),-82.2(3F),-89.4~-91.1(90F),-130.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:20。
数均分子量:4300。
[例5:组合物(E)的制造]
(例5-1)
在200mL的3口烧瓶中放入1.5g20%KOH水溶液、15g叔丁醇、50g1,3-双(三氟甲基)苯、100g化合物(10),加入11.6gCF3CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CF=CF2。在氮气氛下,以40℃搅拌20小时。用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相,通过用蒸发器进行浓缩,得到109g粗产物(b)。用55gAC-2000稀释粗产物(b),在硅胶柱色谱中展开、分离。作为展开溶剂,依次使用AC-2000,AC-2000/AE-3000(质量比1/2)、AE-3000/丙酮(质量比2/1)。对于各部分,末端基团的构造以及构成单位的单元数(n1-1,n2)的平均值根据1H-NMR以及19F-NMR的积分值求出。藉此,可知粗产物(b)中分别含有50摩尔%、25摩尔%以及25摩尔%化合物(11-2)、化合物(21-2)以及化合物(10)。此外,可得到43.6g化合物(11-2)(收率39.1%)以及27.0g化合物(21-2)(收率24.2%)。
CF3-CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(11-2)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CF2CHF-O-CF2CF(CF3)-O-CF2CF2-CF3···(21-2)
HO-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-OH···(10)
化合物(11-2)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.9(1F),-80.9(4F),-81.4(1F),-82.2(5F),-83.5(1F),-84.4~-87.2(2F),-89.1~-90.7(86F),-130.2(2F),-145.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:21。
数均分子量:4400。
化合物(21-2)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):4.2(4H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.4~-55.8(42F),-78.9(2F),-80.9(8F),-82.2(10F),-84.3~-87.2(4F),-89.1~-90.8(88F),-130.2(4F),-145.5(4F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:21。
数均分子量:4600。
(例5-2)
在100mL的3口茄形烧瓶内加入30.0g例5-1所得到的化合物(11-2)、0.30g硫酸氢四丁基铵盐、4.1g烯丙基溴、以及3.6g30%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入50gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到28.6g化合物(12-2)(收率94.5%)。
CF3-CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2-CH=CH2···(12-2)
化合物(12-2)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.7(2H),4.1(2H),4.2(2H),5.2~5.3(2H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.3~-55.7(42F),-78.1(1F),-78.7(1F),-80.2(1F),-80.7(4F),-82.2(5F),-84.4~-87.2(2F),-89.1~-91.0(86F),-130.2(2F),-145.51(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:21。
数均分子量:4500。
(例5-3)
放入10.0g例5-2所得到的化合物(12-2)、0.19g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、1.37g三甲氧基硅烷以及5.0gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.2g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到10.1g化合物(111a-2)和化合物(30-2)的组合物(E)(收率98.3%)。根据NMR,化合物(111a-2)和化合物(30-2)的摩尔比为81∶19。
CF3-CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(111a-2)
CF3-CF2CF2-O-CF(CF3)CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2}-CF2CH2-O-CH=CHCH3···(30-2)
化合物(111a-2)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.0~-55.8(42F),-78.2(1F),-78.8(1F),-80.4(1F),-80.9(4F),-82.2(5F),-84.4~-87.1(2F),-89.1~-91.7(86F),-130.2(2F),-145.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:21。
数均分子量:4600。
化合物(30-2)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.6(3H),4.0(2H),4.2(2H),4.5~5.0(1H),5.8~6.2(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-52.0~-55.8(42F),-78.2(1F),-78.8(1F),-80.4(1F),-80.9(4F),-82.2(5F),-84.4~-87.1(2F),-89.1~-91.7(86F),-130.2(2F),-145.5(2F)。
单元数n1的平均值:21。
单元数n2的平均值:21。
数均分子量:4500。
[例6:组合物(F)的制造]
(例6-1)
用国际公开第2004/035656号的例1~4中记载的方法得到下述化合物(10-3)。
HO-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-OH·(10-3)
化合物(10-3)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(4H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-81.4(4F),-89.5(80F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:2500。
(例6-2)
在100mL的3口烧瓶中放入0.72g20%KOH水溶液、7.5g叔丁醇、25g1,3-双(三氟甲基)苯、50.0g例6-1所得到的化合物(10-3),加入5.40gCF3CF2CF2-O-CF=CF2。在氮气氛下,以40℃搅拌20小时。用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相,通过用蒸发器进行浓缩,得到53.8g粗产物(c)。用115gAC-2000稀释粗产物(c),在硅胶柱色谱中展开、分离。作为展开溶剂,依次使用AC-2000,AC-2000/AE-3000(质量比1/4)、AE-3000/丙酮(质量比2/1)。对于各部分,末端基团的构造以及构成单位的单元数(n2)的平均值根据1H-NMR以及19F-NMR的积分值求出。藉此,可知粗产物(c)中分别含有52摩尔%、24摩尔%以及24摩尔%化合物(11-3)、化合物(21-3)以及化合物(10-3)。此外,可得到24.0g化合物(11-3)(收率44.0%)以及13.1g化合物(21-3)(收率24.0%)。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-OH···(11-3)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CF2CHF-O-CF2CF2-CF3···(21-3)
HO-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-OH···(10-3)
化合物(11-3)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-78.8(2F),-81.4(2F),-82.2(3F),-85.3~-88.2(2F),-89.5(80F),-90.0~-91.5(2F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:2800。
化合物(21-3)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):4.2(4H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-78.8(4F),-82.2(6F),-85.3~-88.2(4F),-89.5(80F),-90.0~-91.5(4F),-130.5(4F),-145.1(2F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:3000。
(例6-3)
在100mL的2口茄形烧瓶内加入20.0g例6-2所得到的化合物(11-3)、0.31g硫酸氢四丁基铵盐、4.4g烯丙基溴、以及3.2g20%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入20gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到20.0g化合物(12-3)(收率98.6%)。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH2-CH=CH2···(12-3)
化合物(12-3)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.7(2H),4.1(2H),4.2(2H),5.2~5.3(2H),5.8~6.0(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-78.1(2F),-78.7(2F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.5(80F),-90.0~-91.5(2F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:2800。
(例6-4)
在100mL的PFA制茄形烧瓶中放入18.0g例6-3所得到的化合物(12-3)、0.13g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、2.27g三甲氧基硅烷以及10.0gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.1g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到18.2g化合物(111a-3)和化合物(30-3)的组合物(F)(收率96.9%)。根据NMR,化合物(111a-3)和化合物(30-3)的摩尔比为80∶20。
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(111a-3)
CF3-CF2CF2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH=CHCH3···(30-3)
化合物(111a-3)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H),4.2(2H),5.8~6.0(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-78.1(2F),-78.7(2F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.5(80F),-90.0~-91.5(2F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:2900。
化合物(30)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.6(3H),4.0(2H),4.2(2H),4.5~5.0(1H),5.8~6.2(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-78.1(2F),-78.7(2F),-82.2(3F),-85.4~-88.2(2F),-89.5(80F),-90.0~-91.5(2F),-130.5(2F),-145.1(1F)。
单元数n的平均值:20。
数均分子量:2800。
[例7:组合物(G)的制造]
(例7-1)
使用下述化合物(42)(Uniox M-1000:产品名,日本油脂株式会社(日油社)制。n2的平均值:21),以与国际公开第2004/008380号的例1中记载的方法相同的方法得到下述化合物(43)。
CH3O(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH···(42)
CF3O(CF2CF2O)n-CF2CH2-OH···(43)
化合物(43)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.9(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-56.2(3F),-81.4(2F),-89.5(82F),-91.4(2F)。
单元数n的平均值:21。
数均分子量:2600。
(例7-2)
在100mL的2口茄形烧瓶内加入25.0g例7-1所得到的化合物(43)、0.40g硫酸氢四丁基铵盐、5.8g烯丙基溴、以及4.0g30%氢氧化钠水溶液,以60℃搅拌8小时。反应结束后,加入20gAC-2000,用稀盐酸水溶液清洗1次,回收有机相。使回收的有机相通过硅胶柱,用蒸发器浓缩回收的溶液,得到24.5g化合物(44)(收率96.4%)。
CF3O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH2-CH=CH2···(44)
化合物(44)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):3.8(2H),4.1(2H),5.2~5.3(2H),5.9(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-56.3(3F),-78.3(2F),-89.5(82F),-91.5(2F)。
单元数n的平均值:21。
数均分子量:2600。
(例7-3)
在100mL的PFA制茄形烧瓶中放入20.0g例7-3所得到的化合物(44)、0.14g铂/1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷络合物的二甲苯溶液(铂含量:2%)、2.50g三甲氧基硅烷以及10.0gAC-2000,在70℃下搅拌10小时。反应结束后,将溶剂等减压馏去,在残渣中加入0.1g的活性炭并搅拌1小时后,用0.5μm孔径的膜滤器进行过滤,得到20.0g化合物(45)和化合物(46)的组合物(G)(收率95.6%)。根据NMR,化合物(45)和化合物(46)的摩尔比为83∶17。
CF3O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH2CH2CH2-Si(OCH3)3···(45)
CF3O(CF2CF2O)n-CF2CH2-O-CH=CHCH3···(46)
化合物(45)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):0.7(2H),1.7(2H),3.6(11H),3.8(2H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-56.3(3F),-78.3(2F),-89.5(82F),-91.5(2F)。
单元数n的平均值:21。
数均分子量:2800。
化合物(45)的NMR图谱;
1H-NMR(300.4MHz,溶剂:CDCl3,基准:TMS)δ(ppm):1.6(3H),4.0(2H),4.5~5.0(1H),5.8~6.2(1H)。
19F-NMR(282.7MHz,溶剂:CDCl3,基准:CFCl3)δ(ppm):-56.3(3F),-78.3(2F),-89.5(82F),-91.5(2F)。
单元数n的平均值:21。
数均分子量:2600。
[例11~17:具有表面层的基材的制造以及评价]
使用例1~7所得到的各化合物、组合物进行基材的表面处理,制成例11~17。对各例分别使用下述的干式涂布法、湿式涂布法、旋涂法以及喷涂法,制造具有表面层的基材。使用化学强化玻璃作为基材。对得到的具有表面层的基材用下述的方法进行评价。结果示于表1。
(干式涂布法)
干式涂布使用真空蒸镀装置(ULVAC公司(ULVAC社)制,VTR-350M)进行(真空蒸镀法)。将0.5g例1~7所得到的化合物或组合物填充在真空蒸镀装置内的钼制舟皿(日文:ボート)中,将真空蒸镀装置内排气至1×10-3Pa以下。以升温速度10℃/分以下的速度对配置有化合物或组合物的舟皿进行加热,在根据水晶震荡式膜厚计的蒸镀速度超过1nm/秒的时刻打开闸门,开始对基材的表面进行成膜。在膜厚为约50nm的时刻关闭闸门,结束对基材的表面的成膜。对堆积有化合物或组合物的基材在200℃下进行30分钟加热处理,之后,通过用AK-225进行清洗,得到具有表面层的基材。
(湿式涂布法)
将例1~7所得到的化合物或组合物与作为介质的C4F9OC2H5(Novec-7200:产品名,3M公司制)混合,制备固体成分浓度0.05%的涂布液。将基材浸在该涂布液(浸涂法)中,放置30分钟后,取出基材。使基材在200℃下干燥30分钟,通过用AK-225进行清洗,得到具有表面层的基材。
(干式涂布法以及湿式涂布法中的评价方法)
<水接触角以及正十六烷接触角的测定方法>
使用接触角测定装置DM-500(协和界面科学株式会社(協和界面科学社)制)对置于表面层的表面的约2μL蒸馏水或正十六烷的接触角进行测定。在基材的表面层的表面中的不同的5处进行测定,算出其平均值。接触角的计算使用2θ法。
<初期的水以及正十六烷接触角>
对具有表面层的基材,用上述测定方法测定初期的水接触角以及正十六烷接触角。
<耐摩擦性>
对具有表面层的基材,以JIS L 0849为基准使用往返式横切试验机(KNT公司(ケーエヌテー社)制)将纤维素制无纺布(BEMCOT M-3,旭化成株式会社(旭化成社)制)以荷重1kg往返10万次后,测定水接触角以及正十六烷接触角。
使摩擦次数增大时的拒水性(水接触角)以及拒油性(正十六烷接触角)的下降越小,则摩擦导致的性能下降越小,耐摩擦性越优异。
<指纹污染去除性>
在使人工指纹液(由油酸和角鲨烯构成的液体)附着在硅橡胶栓的平坦面上后,用无纺布(BEMCOT M-3,旭化成株式会社制)拭取多余的油分,准备指纹的印模。将该指纹印模置于具有表面层的基材上,以1kg的荷重按压10秒钟。此时,用雾度计(东洋精机株式会社(東洋精機社)制)测定指纹附着处的雾度。将此时的值作为初期值。接着,用安装有纸巾的往返式横切试验机对指纹附着处(KNT公司制),以荷重500g进行擦拭。每往返擦拭一次测定一次雾度的值,如果在10次往返擦拭为止的期间内达到雾度不能目测确认的数值则作为合格。
<动态摩擦系数>
使用荷重变化型摩擦摩耗试验系统HHS2000(新东科学株式会社(新東科学社)制),在接触面积3cm×3cm、荷重100g的条件下测定具有表面层的基材的相对于人工皮肤(PBZ13001,出光Technofine株式会社(出光テクノファイン社)制)的动态摩擦系数。
动态摩擦系数越小则润滑性越优异。
(旋涂法)
将例1~7所得到的化合物或组合物与作为介质的C4F9OC2H5(Novec-7200:产品名,3M公司制)混合,制备固体成分浓度0.05%的涂布液。在基材上用旋涂法在每分钟1500转的条件下涂布该涂布液30秒钟。使基材在120℃下干燥30分钟,通过用AK-225进行清洗,得到具有表面层的基材。
(喷涂法)
将例1~7所得到化合物或组合物和作为介质的Novec-7200混合,制备固体成分浓度0.1%的涂布液。在基材上使用喷涂系统(诺信公司(ノードソン社)制)喷涂该涂布液。使基材在120℃下干燥30分钟,通过用AK-225进行清洗,得到具有表面层的基材。
(旋涂法以及喷涂法中的评价方法)
<雾度的测定方法>
用雾度计(东洋精机株式会社制)测定具有表面层的基材的雾度。雾度越小,则表面层的均匀性越优异。
<表面粗糙度的测定方法>
使用扫描型探针显微镜SPM400(SII纳米技术株式会社(SIIナノテクノロジー社)制)测定具有表面层的基材的表面粗糙度(Ra)。
表面粗糙度(Ra)越小,则表面层的均匀性越优异。
<水接触角的测定方法>
使用接触角测定装置DM-500(协和界面科学株式会社制)对置于表面层的表面的约2μL蒸馏水的接触角进行测定。在基材的表面层的表面中的不同的10处进行测定,算出其平均值与标准差。
标准差越小则各测定点的接触角的差越小,表面层的均匀性越优异。
[表1]
使用作为化合物(1)的化合物(A)的例11,使用作为本组合物的组合物(B)、(E)以及(F)的例12、15~16中,表面层的初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性优异,而且均匀性优异。
另一方面,使用含有在两个末端上具有水解性甲硅烷基的含氟醚化合物的组合物(C)(例3)的例13中,表面层的耐摩擦性、润滑性差。
使用含有式(1)中的Rf1不含有氢原子的含氟醚化合物的组合物(D)以及(G)的例14以及17中,表面层的表面粗糙度(Ra)大,此外,水接触角的标准差大,均匀性差。雾度也高。
[例21~24:具有表面层的基材的制造以及评价]
使用将例2所得到的组合物(B)、和不具有水解性甲硅烷基的例1所得到的化合物(21-1)或化合物(6-1)(FOMBLIN M03:产品名,苏威苏莱克斯公司制)按照表2的混合比进行混合而得的组合物进行基材的表面处理,作为例21~24。对各例,与例11~14同样,分别使用干式涂布法和湿式涂布法制造具有表面层的基材,并以相同的方法进行评价。结果示于表2。
[表2]
使用了在作为本组合物的组合物(B)(例2)中加入了化合物(2)或化合物(6-1)的组合物的例21~24中,与使用了作为本组合物的组合物(B)(例2)的例12相同,表面层的初期拒水拒油性高、耐摩擦性、指纹污染去除性、润滑性优异。
产业上利用的可能性
本发明的含氟醚化合物可适用于对触摸屏的、构成手指接触面的部件等基材的表面赋予拒水拒油性的表面处理。
这里引用2013年4月4日提出申请的日本专利申请2013-078662号的说明书、权利要求书和摘要的全部内容作为本发明的说明书的揭示。

Claims (19)

1.一种以下式(1)表示的含氟醚化合物;
D1-Rf1-O-CH2-(CmF2mO)n-A…(1)
其中,
D1为CF3-或CF3-O-,
Rf1为含有1个以上氢原子的碳数1~20的氟代亚烷基、含有1个以上氢原子的在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基、碳数1~20的亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的亚烷基,
A为下式(4)表示的基团,
m为1~6的整数,
n为1~200的整数,在n为2以上时,(CmF2mO)n可以由m不同的2种以上CmF2mO构成;
-CaF2a-B-CbH2b-SiLcR3-c…(4)
B为单键或-CgH2gO-、-ChH2hO-C(=O)NH-、-C(=O)-NH-,
L为水解性基团,
R为氢原子或者1价烃基,
a为1~5的整数,
b为1~10的整数,
c为1~3的整数,
g为1~5的整数,
h为1~5的整数。
2.如权利要求1所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述-CH2-(CmF2mO)n为-CH2CF2-O{(CF2O)n1(CF2CF2O)n2},其中,n1为1以上的整数,n2为1以上的整数,n1+n2为2~200的整数,对n1个CF2O以及n2个CF2CF2O的结合顺序没有限定。
3.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,所述Rf1为下式(3-1)表示的基团、下式(3-2)表示的基团或下式(3-3)表示的基团;
-RF-O-CHFCF2-…(3-1)
-RF-CHFCF2-…(3-2)
-RF-CzH2z-…(3-3)
其中,
RF为单键、碳数1~15的全氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~15的全氟代亚烷基,
z为1~4的整数。
4.如权利要求1或2所述的含氟醚化合物,其特征在于,数均分子量为2000~10000。
5.如权利要求3所述的含氟醚化合物,其特征在于,数均分子量为2000~10000。
6.一种含氟醚组合物,其特征在于,含有权利要求1~5中任一项所述的含氟醚化合物和所述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物。
7.如权利要求6所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物的含量在100质量%含氟醚组合物中为70质量%以上。
8.如权利要求6或7所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物为下式(2)表示的含氟醚化合物;
D2-Rf2-O-CH2-(CpF2pO)q-CdF2d-CH2-O-Rf3-D3…(2)
其中,
D2以及D3分别独立地为CF3-或CF3-O-,
Rf2以及Rf3分别独立地为碳数1~20的氟代亚烷基、或在碳-碳原子间具有醚性氧原子的碳数2~20的氟代亚烷基,
d为1~5的整数,
p为1~6的整数,
q为1~200的整数,在q为2以上时,(CpF2pO)q可以由p不同的2种以上的CpF2pO构成。
9.如权利要求6或7所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物为下式(6)表示的含氟醚化合物;
RF1-O-(CsF2sO)t-RF2…(6)
其中,
RF1以及RF2分别独立地为碳数1~6的全氟烷基,
s为1~6的整数,
t为1~200的整数,在t为2以上时,(CsF2sO)t可以由s不同的2种以上的CsF2sO构成。
10.如权利要求8所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物以外的含氟醚化合物为下式(6)表示的含氟醚化合物;
RF1-O-(CsF2sO)t-RF2…(6)
其中,
RF1以及RF2分别独立地为碳数1~6的全氟烷基,
s为1~6的整数,
t为1~200的整数,在t为2以上时,(CsF2sO)t可以由s不同的2种以上的CsF2sO构成。
11.如权利要求8所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物和所述式(2)表示的含氟醚化合物的总含量在100质量%含氟醚组合物中为80质量%以上;在含有所述式(6)表示的含氟醚化合物的情况下,所述含氟醚化合物的总含量为式(1)表示的含氟醚化合物和式(2)表示的含氟醚化合物和式(6)表示的含氟醚化合物的总含量。
12.如权利要求9所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物和所述式(2)表示的含氟醚化合物的总含量在100质量%含氟醚组合物中为80质量%以上;在含有所述式(6)表示的含氟醚化合物的情况下,所述含氟醚化合物的总含量为式(1)表示的含氟醚化合物和式(2)表示的含氟醚化合物和式(6)表示的含氟醚化合物的总含量。
13.如权利要求10所述的含氟醚组合物,其特征在于,所述式(1)表示的含氟醚化合物和所述式(2)表示的含氟醚化合物的总含量在100质量%含氟醚组合物中为80质量%以上;在含有所述式(6)表示的含氟醚化合物的情况下,所述含氟醚化合物的总含量为式(1)表示的含氟醚化合物和式(2)表示的含氟醚化合物和式(6)表示的含氟醚化合物的总含量。
14.一种涂布液,其特征在于,含有权利要求1~5中任一项所述的含氟醚化合物或权利要求6~13中任一项所述的含氟醚组合物、和介质。
15.如权利要求14所述的涂布液,其特征在于,所述介质为选自氟代烷烃、氟代芳香族化合物以及氟代烷基醚的至少1种有机溶剂。
16.一种具有表面层的基材的制造方法,其特征在于,将权利要求1~5中任一项所述的含氟醚化合物或权利要求6~13中任一项所述的含氟醚组合物真空蒸镀在基材的表面上。
17.一种具有表面层的基材的制造方法,其特征在于,将权利要求14或15所述的涂布液涂布在基材的表面上,使其干燥。
18.一种具有表面层的基材,其特征在于,由权利要求1~5中任一项所述的含氟醚化合物或权利要求6~13中任一项所述的含氟醚组合物形成。
19.一种触摸屏,其特征在于,在输入面上具备由权利要求1~5中任一项所述的含氟醚化合物或权利要求6~13中任一项所述的含氟醚组合物形成的具有表面层的基材。
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