含全氟聚醚基的硅烷化合物、其制备方法、表面处理剂及物品技术

本发明专利技术涉及一种式(1)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物：Rf‑X

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含全氟聚醚基的硅烷化合物、其制备方法、表面处理剂及物品
本专利技术涉及表面处理剂领域，特别是涉及含全氟聚醚基的硅烷化合物及其制备方法，含有该含全氟聚醚基的硅烷化合物的表面处理剂以及使用该表面处理剂处理的物品。
技术介绍
在现有技术中已知含全氟聚醚基的硅烷化合物处理基材时，能够在其表面形成疏水、疏油、防污、低摩擦系数且具有耐久性等性能的膜层，一方面是由于分子中全氟聚醚的低表面能特性，另一方面分子中的硅氧烷基团能在基材表面进行脱水缩合反应形成化学键而结合。将含有该组合物的表面处理剂用喷涂或气相沉积的方式均匀分散到基材上，经加热固化就可以形成具有防护功能的膜层。由于该膜层仅数纳米且透明，不会影响基材表面外观和透光性。虽然，现有的含全氟聚醚基的硅烷化合物制备的膜层具有较高的耐磨性，可经受钢丝绒往复耐磨5000次以上，甚至可达上万次，所述膜层的表面动摩擦系数可降低到0.05左右。但是，现有的含全氟聚醚基的硅烷化合物存在合成工艺难度大，制程步骤多，流程长，原始物料结构特殊而不易取得等问题，从而导致其价格昂贵，生产成本高。
技术实现思路
针对现有技术中的技术问题，本专利技术提供一种新型全氟聚醚基的硅烷化合物及其制备方法。一方面，本专利技术提供式(1)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物：Rf-X1-X2-NQkT2-k(1)；式中，Rf为F-(CF2)m-(OC4F8)p-(OC3F6)q-(OC2F4)r-(OCF2)s-OC(Z)F-(CF2)t-，这里，p、q、r和s分别独立为0以上200以下的整数，p、q、r和s的和至少为1，带有p、q、r和s并用括号括起的各个重复单元的存在顺序和数量上在式中是任意的；m和t分别为0以上、30以下的整数，Z为F或CF3；其中，所述分别独立指所述字母在化学式中每次出现均可为其范围内相同或不同的数值。例如所述p、q、r和s分别独立为0以上200以下的整数，指p、q、r和s在化学式中每次出现均可指代为相同或不同的任意的0以上200以下的整数。可以理解的，下文中的分别独立的含义与此相同。X1为二价有机基团；X2为羰基、硫酰基或者酸酐；T在每次出现时分别独立，为羟基、可水解的基团或者烃基；Q在每次出现时分别独立，为-Y-SiR1jR23-j；Y在每次出现时分别独立，为二价有机基团；R1在每次出现时分别独立，为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团，其中优选R1为-OR3，式中，R3为取代或非取代的C1-3烷基，优选地R3为甲基、乙基、丙基、异丙基；R2在每次出现时分别独立，为C1-22烷基或Q’，Q’与Q含义相同，也即Q’在每次出现时分别独立，也为-Y-SiR1jR23-j；可以理解的，下文中的Q’与Q含义相同均类同。j在各Q和Q’中分别独立，也即Q’中的j与Q中的j可为相同或不同的数值，为选自0～3的整数，j的总和为1以上；k分别独立，为1或2，优选地，k为2。上述式(1)中，Rf还可以为下述式(a)或(b)：(a)：CF3-(OC2F4)r-(OCF2)s-OCF2-式中，r与s的和为10以上200以下的整数；(b)：F-(CF2)m-(OC4F8)p-(OC3F6)q-(OC2F4)r-(OCF2)s-OC(Z)F-(CF2)t-式中，m和t分别独立，m为1-16的整数，t为0-2的整数，r和s分别独立，为1以上200以下的整数，p、q、r和s的和为10以上200以下，带有p、q、r和s并用括号括起的各个重复单元的存在顺序和数量上在式中是任意的。上述式(1)中X1可以为如下所示的基团：-R4-X3-X4-；其中，R4为C1-6烷基或经取代的C1-6烷基；X3选自-O-，-S-，邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团，R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基，R6为C1-6烷基或经取代的C1-6烷基；X4为二价基团；f每次出现时分别独立，为1～100的整数，g每次出现时分别独立，为1～20的整数；优选地，X4为-(R7)a-(X5)b-R8-所示的基团，其中：R7为-(CH2)c-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；c为1～20的整数；a为0或1；b为0或1；R8为-(CH2)d-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；d为1～20的整数；X5为-(X6)e-，X6每次出现时分别独立，为选自-O-、-S-、邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团，R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基，R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基，f每次出现时分别独立，为1～100的整数，g每次出现时分别独立，为1～20的整数；e为1～10的整数。上述式(1)中，T每次出现时分别独立，选自羟基、-O(R7)、C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基和苯基，R7为C1-12烷基，优选地T每次出现时分别独立，为羟基、或-O(R7)，R7为C1-12烷基。另一方面，本专利技术提供具有以下化学通式(2)的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中，Rf为q、r和s分别独立为0以上200以下的整数，q、r和s之和至少为1，标注q、r或s的括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的，m为1-16的整数，t为0或1，Z为氟原子或三氟甲基；X为二价有机基团；T每次出现时分别独立，为羟基、可水解的基团或烃基；Q每次出现时分别独立，为-Y-SiR1jR23-j；Y每次出现时分别独立，为二价有机基团；R1每次出现时分别独立，为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团，其中优选为烷氧基，更优选为C1-3的烷氧基；R2每次出现时分别独立，为C1-22烷基或Q’，Q’与Q含义相同；j在各Q和Q’中分别独立，为选自0～3的整数，j的总和为1以上；k分别独立，为1或2，优选k为2。上述式(2)中，优选地X为-(R3)a-(X1)b-R4-所示的基团，其中：R3为-(CH2)c-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；c为1～20的整数；a为0或1；R4为-(CH2)d-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；d为1～20的整数；X1为-(X2)e-；b为0或1；X2每次出现时分别独立，为选自-O-、-S-、邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团，R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基，R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基，f每次出现时分别独立，为1～100的整数，g每次出现时分别独立，为1～20的整数；e为1～10的整数。上述式(2)中，优选地X为C1-20亚烷基、-R3-X3-R4-或-X4-R4-，其中，X3为-O-、-S-、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-、-O-(CH2)h-(Si(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种式(1)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物：Rf‑X1‑X2‑NQkT2‑k    (1)；式中，Rf为F‑(CF2)m‑(OC4F8)p‑(OC3F6)q‑(OC2F4)r‑(OCF2)s‑OC(Z)F‑(CF2)t‑，这里，p、q、r和s分别为0以上200以下的整数，p、q、r和s的和至少为1，带有p、q、r和s并用括号括起的各个重复单元在顺序和数量上在式中是任意的；m和t分别为0以上、30以下的整数，Z为F或CF3；X1为二价有机基团；X2为羰基、硫酰基或者酸酐；T在每次出现时分别独立，为羟基、可水解的基团或者烃基；Q在每次出现时分别独立，为‑Y‑SiR1jR23‑j；Y在每次出现时分别独立，为二价有机基团；R1在每次出现时分别独立，为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团；R2在每次出现时分别独立，为C1‑22烷基或Q’；Q’与Q含义相同；j在各Q和Q’中分别独立，为选自0～3的整数，j的总和为1以上；k分别独立，为1或2。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2018.05.16 CN 20181046884511.一种式(1)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物：Rf-X1-X2-NQkT2-k(1)；式中，Rf为F-(CF2)m-(OC4F8)p-(OC3F6)q-(OC2F4)r-(OCF2)s-OC(Z)F-(CF2)t-，这里，p、q、r和s分别为0以上200以下的整数，p、q、r和s的和至少为1，带有p、q、r和s并用括号括起的各个重复单元在顺序和数量上在式中是任意的；m和t分别为0以上、30以下的整数，Z为F或CF3；X1为二价有机基团；X2为羰基、硫酰基或者酸酐；T在每次出现时分别独立，为羟基、可水解的基团或者烃基；Q在每次出现时分别独立，为-Y-SiR1jR23-j；Y在每次出现时分别独立，为二价有机基团；R1在每次出现时分别独立，为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团；R2在每次出现时分别独立，为C1-22烷基或Q’；Q’与Q含义相同；j在各Q和Q’中分别独立，为选自0～3的整数，j的总和为1以上；k分别独立，为1或2。2.根据权利要求1所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中k为2。3.根据权利要求1或2所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中R1为-OR3，式中，R3为取代或非取代的C1-3烷基。4.根据权利要求3所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中R3为甲基。5.根据权利要求1-4中任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中Rf为下述式(a)或(b)：(a)：CF3-(OC2F4)r-(OCF2)s-OCF2-式(a)中，r与s的和为10以上200以下的整数；(b)：F-(CF2)m-(OC4F8)p-(OC3F6)q-(OC2F4)r-(OCF2)s-OC(Z)F-(CF2)t-式(b)中，m为1-16的整数，t为0-2的整数，r和s分别独立，为1以上200以下的整数，p、q、r和s的和为10以上200以下，带有p、q、r和s并用括号括起的各个重复单元的存在顺序和数量上在式中是任意的。6.根据权利要求1-5中任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中X1为如下所示的基团：-R4-X3-X4-；式中，R4为C1-6烷基或经取代的C1-6烷基；X3选自-O-，-S-，邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团，R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基，R6为C1-6烷基或经取代的C1-6烷基；X4为二价基团；f每次出现时分别独立，为1～100的整数，g每次出现时分别独立，为1～20的整数。7.如权利要求6所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：X4为-(R7)a-(X5)b-R8-所示的基团，式中：R7为-(CH2)c-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；R8为-(CH2)d-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；X5为-(X6)e-；X6每次出现时分别独立，为选自-O-、-S-、邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团；R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基；R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基；f每次出现时分别独立，为1～100的整数；g每次出现时分别独立，为1～20的整数；c为1～20的整数；d为1～20的整数；e为1～10的整数；a为0或1；b为0或1。8.根据权利要求1-7任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于，T每次出现时分别独立，选为羟基、-O(R7)、C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基或苯基，R7为C1-12烷基。9.根据权利要求1-8任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：T每次出现时分别独立，为羟基、或-O(R7)，R7为C1-12烷基。10.一种式(2)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其中，Rf为q、r和s分别独立为0以上200以下的整数，q、r和s之和至少为1，标注q、r或s的括号括起来的各重复单元的存在顺序在式中是任意的，m为1-16的整数，t为0或1，Z为表示氟原子或三氟甲基；X为二价有机基团；T每次出现时分别独立，为羟基、可水解的基团或烃基；Q每次出现时分别独立，为-Y-SiR1jR23-j；Y每次出现时分别独立，为二价有机基团；R1每次出现时分别独立，为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团；R2每次出现时分别独立，为C1-22烷基或Q’；Q’与Q含义相同；j在各Q和Q’中分别独立，为选自0～3的整数，j的总和为1以上；k分别独立，为1或2。11.根据权利要求10所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：k为2。12.根据权利要求10或11所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：X为-(R3)a-(X1)b-R4-所示的基团，式中：R3为-(CH2)c-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；R4为-(CH2)d-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；X1为-(X2)e-；X2每次出现时分别独立，为选自-O-、-S-、邻、间或对亚苯基、邻、间或对亚苄基、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-NR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-和-(CH2)g-中的基团，R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基；R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基；f每次出现时分别独立，为1～100的整数；g每次出现时分别独立，为1～20的整数；c为1～20的整；d为1～20的整数；e为1～10的整数；a为0或1；b为0或1。13.根据权利要求10-12任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：X为C1-20亚烷基、-R3-X3-R4-或-X4-R4-，式中，X3为-O-、-S-、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-、-Si(R6)2-、-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-、-O-(CH2)h-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-、-CONR5-(CH2)h-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-、-CONR5-(CH2)h-N(R5)-或-CONR5-(邻、间或对亚苯基)-Si(R6)2-，X4为-S-、-C(O)O-、-CONR5-、-O-CONR5-(CH2)h-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-、-CONR5-(CH2)h-N(R5)-或-CONR5-(邻、间或对亚苯基)-Si(R6)2-，h为1～20的整数，R3为-(CH2)c-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；R4为-(CH2)d-、邻、间或对亚苯基或邻、间或对亚苄基；R5每次出现时分别独立，为氢原子、苯基或C1-6烷基R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基；f每次出现时分别独立，为1～100的整数；。14.根据权利要求13所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：R3为-(CH2)c-，R4为-(CH2)d-，式中，c为1～20的整；d为1～20的整数。15.根据权利要求10-14任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：X为C1-20亚烷基、-(CH2)c-O-(CH2)d、-(CH2)c-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-(CH2)d-或-(CH2)c-O-(CH2)h-(Si(R6)2O)f-Si(R6)2-(CH2)d-，式中，R6每次出现时分别独立，为苯基或C1-6烷基；c为1～20的整；d为1～20的整数；f为1～100的整数；h为1～20的整数。16.根据权利要求10-15任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：X选自以下基团：-CH2-、-(CH2)2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)6-、-CH2C6H4-、-CH2OCH2-、-CH2O(CH2)2-、-CH2O(CH2)3-、-CH2O(CH2)6-、-CH2C6H4-OCH2-、-CONH-(CH2)3-、-CON(CH3)-(CH2)3-、-CON(Ph)-(CH2)3-，Ph为苯基、-CON(CH3)-(CH2)6-、-CON(Ph)-(CH2)6-，Ph为苯基、-CONH-(CH2)2NH(CH2)3-、-CONH-(CH2)6NH(CH2)3-、-CH2O-CONH-(CH2)3-、-CH2O-CONH-(CH2)6-、-C(O)O-(CH2)3-、-C(O)O-(CH2)6-、-S-(CH2)3-、-(CH2)2S(CH2)3-、-CH2O-(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、-CH2O-(CH2)3Si(CH3)2OSi(CH3)2OSi(CH3)2(CH2)2-、-CH2O-(CH2)3Si(CH3)2O(Si(CH3)2O)2Si(CH3)2(CH2)2-。17.根据权利要求10-16任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：T每次出现时分别独立，选自羟基、-O(R7)、C1-12烷基、C2-12烯基、C2-12炔基和苯基，R7为C1-12烷基。18.根据权利要求10-17任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：T每次出现时分别独立，为羟基或-O(R7)，R7为C1-12烷基。19.根据权利要求10-18任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：Q中，j为3。20.根据权利要求10-19任一所述的含全氟聚醚基的硅烷化合物，其特征在于：其具有500～10,000的数均分子量。21.一种式(3)所示的含全氟聚醚基的硅烷化合物，式中，Rf为F-(CF2)m-(OC3F6)q-(OC2F4)r-(OCF2)s-OC(Z)F-(CF2)t-，q、r和s分别独立为0以上200以下的整数，q、r和s之和至少为1，标注q、r或s的括号括起来的各重复单元的顺序在式中是任意的，m为1-16的整数，t为0或1，Z为氟原子或三氟甲基；X为二价有机基团，优选地X为C1-6亚烷基、-CH2C6H4-或苯环上有取代基的-CH2C6H4-；Y1，Y2分别独立，为C1-6亚烷基；Q1，Q2分别独立，为烷氧基、羟基或可水...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈以静，王其观，
申请(专利权)人：广州优尔材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44