一种全氟聚醚硅烷化合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及一种全氟聚醚硅烷化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、当今，电子设备在日常生活中的渗透越来越广泛，触屏设备也越来越多。但在长期使用过程中，手指的滑动容易带来水渍和油渍。因此，对触屏材料的疏水疏油效果以及耐磨性能提出了很高要求。

2、目前，全氟聚醚材料在防指纹油领域有着重要应用。将全氟聚醚材料涂覆在基材上，可以降低基材的表面能，提高其疏水疏油性能。但是单独的全氟聚醚与基材的粘附力很小，耐磨性能很差。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术中的全氟聚醚化合物与基材的粘附力很小，耐磨性能很差等技术缺陷，提供了一种全氟聚醚硅烷化合物及其制备方法和应用。本发明的全氟聚醚硅烷化合物在玻璃基材上具有良好的粘附力和耐磨性能。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种全氟聚醚硅烷化合物，其结构为如下：

4、

5、其中，m’为亚甲基，m”为

6、或者，m’为羰基，m”为-o-或

7、x’、x”各自独立地为氢、苯基或以下基团：

8、

9、y为c1-c8的亚烷基、c1-c8的亚杂烷基、被取代基取代的c1-c8的亚烷基或被取代基取代的c1-c8的亚杂烷基；所述c1-c8的亚杂烷基的杂原子为o或者n，杂原子个数为1-2；所述取代基为环氧基团、甲基丙烯酰氧基、苯基、氨基或卤素原子；

10、z”为化学键、亚苯基或亚氨基；

11、r’、r”、r”’各自独立地为c1-c4的烷基；

12、x’、x”不同时为氢或苯基；

13、n的平均值为6-100。

14、本发明中，n的平均值可为10-20，例如16.1-18.0。

15、本发明中，y较佳地为c1-c8的亚烷基，例如c3亚烷基。

16、本发明中，所述全氟聚醚硅烷化合物中氟元素的质量含量可为50％-70％。

17、在本发明某些具体实施方式中，m’为羰基，m”为x”为苯基。

18、在本发明某些具体实施方式中，m’为亚甲基，m”为-nh-。

19、在本发明某些具体实施方式中，m’为羰基，m”为-o-。

20、在本发明某些具体实施方式中，z”为化学键，y为c1-c8的亚烷基，所述c1-c8的亚烷基为c3亚烷基，例如c3直链亚烷基。

21、在本发明某些具体实施方式中，所述c1-c8的亚杂烷基为

22、

23、在本发明某些具体实施方式中，所述环氧基团为环氧乙基或环氧丙基。

24、在本发明某些具体实施方式中，r’、r”、r”’各自独立地为甲基或乙基。

25、在本发明一具体实施方式中，所述全氟聚醚硅烷化合物的结构式为如下：

26、

27、其中，n的平均值为16.1。

28、在本发明一具体实施方式中，所述全氟聚醚硅烷化合物的结构式为如下：

29、

30、其中，n的平均值为16.1。

31、在本发明一具体实施方式中，所述全氟聚醚硅烷化合物的结构式为如下：

32、

33、其中，n的平均值为16.1。

34、第二方面，本发明提供了一种如上所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其包括以下步骤：在第一溶剂中，将k型全氟聚醚化合物和硅烷偶联剂反应。

35、本发明中，所述k型全氟聚醚化合物可选自k型全氟聚醚醇、k型全氟聚醚酰氯、k型全氟聚醚酰氟和k型全氟聚醚甲酯中的一种或多种。

36、本发明中，所述k型全氟聚醚化合物的重均分子量可为1000-15000g/mol，例如2972或3000g/mol。

37、本发明中，所述硅烷偶联剂可选自3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-苯氨基丙基三甲氧基硅烷、3-苯氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷和3-氯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。

38、本发明中，所述k型全氟聚醚化合物与所述硅烷偶联剂的摩尔比可为1:(0.9-1.2)，例如15.00:14.88、10.00:11.16或10.00:11.29。

39、本发明中，所述第一溶剂可为四氢呋喃或氟碳溶剂。

40、本发明中，所述k型全氟聚醚化合物与所述第一溶剂的用量比可为10.00mmol:(150-200)g。

41、本发明中，所述反应的温度可为30-80℃，例如30℃。

42、本发明中，所述反应的时间可为12-48h，例如12h或24h。

43、第三方面，本发明提供了一种如上所述的全氟聚醚硅烷化合物作为防指纹油、涂料或表面处理剂的应用。

44、第四方面，本发明提供了一种复合玻璃基材，其包括玻璃基材和附着在所述玻璃基材上的如上所述的全氟聚醚硅烷化合物。

45、本发明中，所述全氟聚醚硅烷化合物的量可为24-36g/m2，例如30g/m2。

46、在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

47、本发明所用试剂和原料均市售可得。

48、本发明的积极进步效果在于：

49、(1)本发明中的全氟聚醚硅烷化合物，其核心结构是将硅烷偶联剂通过酰胺键、酯键或亚胺键等化学键直接接枝到全氟聚醚主链上，提高了其在玻璃基材上的耐磨性能；

50、(2)本发明中的全氟聚醚硅烷化合物，具备优异的疏水性和疏油性；

51、(3)本发明中，全氟聚醚硅烷化合物的制备方法操作简单，产物收率高；

52、(4)本发明中的全氟聚醚硅烷化合物在作为防指纹油、涂料或表面处理剂领域具有可观的应用价值。

1.一种全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，其结构式如下：

2.根据权利要求1所述的全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，其满足以下条件①-⑦中的至少一种：

3.根据权利要求1所述的全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，其结构式为如下①-③中的一种：

4.根据权利要求1所述的全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，n的平均值为10-20，例如16.1-18.0；

5.一种如权利要求1-4任一项所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：在第一溶剂中，将k型全氟聚醚化合物和硅烷偶联剂反应。

6.根据权利要求5所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述k型全氟聚醚化合物选自k型全氟聚醚醇、k型全氟聚醚酰氯、k型全氟聚醚酰氟和k型全氟聚醚甲酯中的一种或多种；

7.根据权利要求5所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述k型全氟聚醚化合物与所述硅烷偶联剂的摩尔比为1:(0.9-1.2)，例如15.00:14.88、10.00:11.16或10.00:11.29；

8.一种如权利要求1-4中任一项所述的全氟聚醚硅烷化合物作为防指纹油、涂料或表面处理剂的应用。

9.一种复合玻璃基材，其特征在于，其包括玻璃基材和附着在所述玻璃基材上的如权利要求1-4中任一项所述的全氟聚醚硅烷化合物。

10.根据权利要求9所述的复合玻璃基材，其特征在于，所述全氟聚醚硅烷化合物的量为24-36g/m2，例如30g/m2。