一种全氟聚醚硅氧烷产品的制备方法及其产品在超疏水型防指纹涂层中的应用技术

本发明专利技术公开一种全氟聚醚硅氧烷产品的制备方法及其产品在超疏水型防指纹涂层中的应用，属于含氟聚硅氧烷新材料技术领域，该方法以三氯硅烷为起始反应原料，经与格氏试剂Ⅰ反应制得中间产物Ⅰ；通过中间产物Ⅰ与低聚全氟聚醚醇反应制得中间产物Ⅱ；通过中间产物Ⅱ与三氯硅烷做硅氢加成反应制得中间产物Ⅲ；通过中间产物Ⅲ与格氏试剂Ⅱ反应得到中间产物Ⅳ；通过中间产物Ⅳ与三氯硅烷的重复硅氢加成反应制得中间产物

【技术实现步骤摘要】
一种全氟聚醚硅氧烷产品的制备方法及其产品在超疏水型防指纹涂层中的应用


[0001]本专利技术属于含氟聚硅氧烷新材料
，具体涉及一种全氟聚醚硅氧烷产品的制备方法及其产品在超疏水型防指纹涂层中的应用。

技术介绍

[0002]随着对疏水涂层的深入研究，人们对涂层的要求也越来越高。根据应用场景的不同，合成具有特定功能的涂层已经成为未来疏水行业的趋势，譬如应用在数码产品的触摸屏、半导体或者汽车挡风玻璃等基材表面的防污疏水涂层等。这是因为经常被触摸的玻璃等基材容易被汗渍、污渍污染，而被污染后又不易清洁，而在特定的清洗剂下的清洗过程可能划伤基材表面。
[0003]氟硅化合物作为防指纹涂层被广泛应用于玻璃、塑料件、铝材等基材表面，从而达到防污的目的。目前，氟硅化合物的防指纹涂层技术被国外垄断，而且存在工艺复杂、苛刻和成本较高问题，国内所用氟硅化合物多为C8全氟聚碳链化合物。但由于C8全氟碳链化合物存在对人体及环境有严重危害的因素，且由其合成的氟硅化合物难以降解，疏水、耐磨性能皆不佳，其实际应用受到诸多限制。
[0004]现有的氟硅防指纹剂多以全氟聚醚或全氟聚醚端基改性化合物合成，例如：专利CN102666759A、专利CN107698768A、专利CN101501046A等都是以全氟聚醚或全氟聚醚端基改性物为起始原料，通过与双键化合物反应合成全氟聚醚烯基化合物，再与含氢硅键化合物硅氢加成制得全氟聚醚硅氧烷化合物。但由于该类化合物所用全氟聚醚都为大分子物质，其合成需要较为苛刻的环境以及较高成本，因此，需要开发具有低成本同时兼具高疏水、高耐磨性能的防指纹涂层。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种全氟聚醚硅氧烷产品的制备方法及其产品在超疏水型防指纹涂层中的应用。
[0006]基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种全氟聚醚硅氧烷化合物的制备方法，包括以下步骤：（1）在保护气体氛围下，向反应器中加入格氏试剂Ⅰ、催化剂和有机碱，然后向反应器中滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液a，将混合液a进行后处理，得到中间产物Ⅰ，所述中间产物Ⅰ为烯丙基三氯硅烷；所述格氏试剂Ⅰ为烯丙基氯或烯丙基溴；（2）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅰ、全氟聚醚醇、有机碱、亲核试剂，在50～70 ℃下搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液b，将混合液b进行后处理，得到中间产物Ⅱ，所述中间产物Ⅱ的结构式如式（A）所示：
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（A）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（3）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅱ和催化剂，在90～120 ℃下滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液c，将混合液c进行后处理，得到中间产物Ⅲ，所述中间产物Ⅲ的结构式如式（B）所示：
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（B）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（4）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅲ，在0～10 ℃下滴加格氏试剂Ⅱ溶液，然后在室温条件下搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液d，将混合液d进行后处理，得到中间产物Ⅳ，所述中间产物Ⅳ的结构式如式（C）所示：
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（C）其中，PFPE为全氟聚醚基团；所述格氏试剂Ⅱ为烯丙基溴化镁或烯丙基氯化镁；（5）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅳ和催化剂，在90～120 ℃下滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液e，将混合液e进行后处理，得到中间产物
Ⅴ
，所述中间产物
Ⅴ
的结构式如式（D）所示：
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（D）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（6）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物
Ⅴ
，在80～100 ℃下滴加有机碱溶液，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液f，将混合液f进行后处理，得到全氟聚醚硅氧烷化合物，所述全氟聚醚硅氧烷化合物的结构式如式（E）所示：
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（E）其中，PFPE为全氟聚醚基团，R为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3。
[0007]优选地，步骤（1）中所述催化剂为氯化亚铜；所述有机碱为三乙胺、三正丙胺中的一种；所述格氏试剂Ⅰ、催化剂、有机碱三者的摩尔比为1∶（1～1.3）∶（1～1.3）；所述格氏试剂Ⅰ与三氯硅烷的摩尔比为1∶（1～1.5）。
[0008]更加优选地，步骤（1）中所述格氏试剂Ⅰ为烯丙基溴，所述格氏试剂Ⅰ和有机碱的摩尔比为1∶（1.2～1.3），所述格氏试剂Ⅰ和三氯硅烷的摩尔比为1∶1.3。
[0009]更加优选地，步骤（1）中所述反应温度为室温。
[0010]优选地，步骤（2）中所述中间产物Ⅰ与全氟聚醚醇的摩尔比为1∶（3～3.6）；所述有机碱为叔丁醇钾，所述亲核试剂为叔丁醇；所述叔丁醇钾与全氟聚醚醇的摩尔比为（1～1.3）∶1；以中间产物Ⅰ、全氟聚醚醇、叔丁醇钾三者质量和为总质量，所述叔丁醇的加入量按每0.5g总质量加入不少于1mL叔丁醇计算。
[0011]更加优选地，步骤（2）中所述全氟聚醚醇分子量为1000～2000。
[0012]更加优选地，步骤（2）中所述全氟聚醚醇的结构式如式（F）所示：
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（F）其中，n是6～12的整数。
[0013]更加优选地，所述叔丁醇钾与全氟聚醚醇的摩尔比为（1.2～1.3）∶1优选地，步骤（3）中所述催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液；所述中间产物Ⅱ与氯铂酸的摩尔比为（10000～30000）∶1；所述中间产物Ⅱ与三氯硅烷的摩尔比为1∶（1～1.3）。
[0014]更加优选地，所述氯铂酸的异丙醇溶液浓度为0.05 mol/L。
[0015]更加优选地，步骤（3）中所述中间产物Ⅱ与氯铂酸的摩尔比为（15000～30000）∶1。
[0016]优选地，步骤（4）中所述中间产物Ⅲ与格氏试剂Ⅱ的摩尔比为1∶（3～3.5）。
[0017]更加优选地，步骤（4）中所述格氏试剂Ⅱ溶液是将格氏试剂Ⅱ溶解在四氢呋喃中制备而成；所述格氏试剂Ⅱ为烯丙基溴化镁，所述格氏试剂Ⅱ溶液浓度为1 mol/L。
[0018]更加优选地，所述步骤（4）中降温至0 ℃后滴加格氏试剂Ⅱ溶液。
[0019]更加优选地，步骤（4）中所述反应温度为室温。
[0020]优选地，步骤（5）中所述催化剂为氯铂酸的异丙醇溶液；所述中间产物Ⅳ与三氯硅烷的摩尔比为1∶（3～4.5）。
[0021]更加优选地，步骤（5）中所述中间产物Ⅳ与氯铂酸的摩尔比为（10000～30000）∶1。
[0022]更加优选地，所述氯铂酸的异丙醇溶液浓度为0.05 mol/L；所述中间产物Ⅳ与氯铂酸的摩尔比为（10000～15000）∶1。
[0023]优选地，步骤（6）中所述有机碱为三乙胺、吡啶中的一种；所述有机碱溶液是将有机碱溶解在甲醇或乙醇中制备而成；所述中间产物
Ⅴ
和有机碱的摩尔比为1∶（9～11.7）。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氟聚醚硅氧烷化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在保护气体氛围下，向反应器中加入格氏试剂Ⅰ、催化剂和有机碱，然后向反应器中滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液a，将混合液a进行后处理，得到中间产物Ⅰ，所述中间产物Ⅰ为烯丙基三氯硅烷；所述格氏试剂Ⅰ为烯丙基氯或烯丙基溴；（2）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅰ、全氟聚醚醇、有机碱、亲核试剂，在50～70 ℃下搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液b，将混合液b进行后处理，得到中间产物Ⅱ，所述中间产物Ⅱ的结构式如式（A）所示：
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（A）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（3）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅱ和催化剂，在90～120 ℃下滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液c，将混合液c进行后处理，得到中间产物Ⅲ，所述中间产物Ⅲ的结构式如式（B）所示：
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（B）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（4）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅲ，在0～10 ℃下滴加格氏试剂Ⅱ溶液，然后在室温条件下搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液d，将混合液d进行后处理，得到中间产物Ⅳ，所述中间产物Ⅳ的结构式如式（C）所示：
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（C）其中，PFPE为全氟聚醚基团；所述格氏试剂Ⅱ为烯丙基溴化镁或烯丙基氯化镁；（5）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物Ⅳ和催化剂，在90～120 ℃下滴加三氯硅烷，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液e，将混合液e进行后处理，得到中间产物
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，所述中间产物
Ⅴ
的结构式如式（D）所示：
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（D）其中，PFPE为全氟聚醚基团；（6）在保护气体氛围下，向反应器中加入中间产物
Ⅴ
，在80～100 ℃下滴加有机碱溶液，搅拌并进行反应，反应结束后得到混合液f，将混合液f进行后处理，得到全氟聚醚硅氧烷化合物，所述全氟聚醚硅氧烷化合物的结构式如式（E）所示：
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（E）其中，PFPE为全氟聚醚基团，R为
‑
OCH3或
‑
OCH2CH3。2.根据权利要求1所述的全氟聚醚硅氧烷化合物的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述催化剂为氯化亚铜；所述有机碱为三乙胺、三正丙胺中的一种；所述格氏试剂Ⅰ、催化剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永斌，
申请(专利权)人：甘肃华隆芯材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：