TWI586705B - A fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing ether composition and a coating liquid, and a substrate having a surface treatment layer and a method for producing the same (II) - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種適合使用於對基材表面賦予撥水撥油性之表面處理的含氟醚化合物、含有該含氟醚化合物之含氟醚組成物或塗覆液。本發明並有關於一種使用該化合物、含氟醚組成物或塗覆液來製造具有表面處理層之基材的方法及藉由該方法所製出之具有表面處理層之基材。
由於含氟化合物顯示高潤滑性及撥水撥油性等,故適合用作表面處理劑。若藉由該表面處理劑對基材表面賦予撥水撥油性,即容易擦拭基材表面之汙垢,可提升汙垢除去性。該含氟化合物中,又以具有在全氟烷基鏈中存在醚鍵(-O-)之聚(氧基全氟伸烷基)鏈的含氟醚化合物特別具有優異的油脂等汙垢之除去性。
含有該含氟醚化合物之表面處理劑具有要求長期維持耐摩擦性、指紋汙垢除去性之用途,例如作為觸控面板之構成手指碰觸面之構件的表面處理劑使用,前述耐
摩擦性係即便經手指重複摩擦亦難使撥水撥油性降低之性能,而前述指紋汙垢除去性係藉由擦拭即可輕易除去已附著於表面之指紋的性能。
作為含氟醚化合物,具體上周知有下述(1)~(4)之含氟醚化合物。
(1)具有(CF2O)單元及(CF2CF2O)單元無規連結之結構且末端具有水解性矽基的含氟醚化合物(專利文獻1)。
(2)具有選自於由(CF2O)單元、(CF2CF2O)單元、(CF2CF2CF2O)單元及(CF(CF3)CF2O)單元所構成群組中之2種以上單元無規連結之結構且末端具有水解性矽基的含氟醚化合物(專利文獻2~5)。
(3)具有僅(CF2CF2CF2O)單元或(CF(CF3)CF2O)單元連結之結構且末端具有水解性矽基的含氟醚化合物(專利文獻6、7)。
(4)具有僅(CF2CF2CF2CF2O)單元連結之結構且末端具有水解性矽基的含氟醚化合物(專利文獻8)。
專利文獻1:專利第4138936號公報
專利文獻2:特表2008-534696號公報
專利文獻3:國際公開第2011/060047號
專利文獻4:國際公開第2011/059430號
專利文獻5:專利第2874715號公報
專利文獻6:特開2000-144097號公報
專利文獻7:特開平11-029585號公報
專利文獻8:特表2002-506887號公報
依據本發明人等之見解,(1)之含氟醚化合物雖然耐摩擦性、指紋汙垢除去性較佳,但有重複摩擦前的初始撥水撥油性不足之情形。
(2)之含氟醚化合物雖然與(1)之含氟醚化合物相較下初始撥水撥油性業經改善,但仍未達充足,且耐摩擦性、指紋汙垢除去性比(1)之含氟醚化合物差。
(3)、(4)之含氟醚化合物雖然初始撥水撥油性優異,但耐摩擦性、指紋汙垢除去性不足。
本發明目的在於提供一種可形成初始撥水撥油性高、且耐摩擦性與指紋汙垢除去性優異的表面處理層之含氟醚化合物、含有該含氟醚化合物之含氟醚組成物及塗覆液。
本發明目的並在於提供一種具有初始撥水撥油性高、且耐摩擦性與指紋汙垢除去性優異的表面處理層之基材及其製造方法。
本發明係有關於一種具有下述[1]~[15]之構成的含氟醚化合物、含氟醚組成物及塗覆液以及具有表面處理層之基材及其製造方法。
[1]一種含氟醚化合物,其具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ),且該聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基;前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係嵌段(α)及嵌段(β)連結而成之呈嵌段(α)-嵌段(β)結構或呈嵌段(β)-嵌段(α)-嵌段(β)結構,前述嵌段(α)係由3個以上碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元之至少1種所構成,前述嵌段(β)具有碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之至少1種,且該碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之比率在構成嵌段(β)之總氧基全氟伸烷基單元中佔30莫耳%以上。
[2]如[1]之含氟醚化合物,其係於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之一端碳原子上隔著氧原子鍵結有碳數1~6之全氟烷基;或於該碳原子上鍵結有具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基,於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之另一端氧原子上隔著連結基鍵結有水解性矽基。
[3]如[2]之含氟醚化合物,其中前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係呈嵌段(α)-嵌段(β)結構之聚(氧基全氟伸烷基)鏈,且前述水解性矽基隔著連結基鍵結於前述嵌段(β)之氧原子。
[4]如[1]之含氟醚化合物,其係於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之兩端分別隔著連結基鍵結有水解性矽基。
[5]如[1]~[4]中任一項之含氟醚化合物,其數目平均分子量為2,000~10,000。
[6]如[1]~[5]中任一項之含氟醚化合物,其中前述嵌段(β)具有(CF2CF2CF2CF2O)單元。
[7]一種含氟醚組成物,其含有95質量%以上之如前述[1]~[6]中任一項之含氟醚化合物。
[8]一種塗覆液,其含有如前述[1]~[6]中任一項之含氟醚化合物及介質。
[9]如[8]之塗覆液,其中前述介質含有選自於由氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚以及非氟系有機溶媒所構成群組中之至少1種有機溶媒,且前述非氟系有機溶媒係僅由氫原子、碳原子及氧原子所構成之化合物。
[10]一種具有表面處理層之基材的製造方法,其具有將如前述[1]~[6]中任一項之含氟醚化合物或如[7]之含氟醚組成物真空蒸鍍至基材表面之步驟。
[11]一種具有表面處理層之基材的製造方法,其具有將如前述[8]或[9]之塗覆液塗佈至基材表面並使其乾燥之步驟。
[12]如[11]之具有表面處理層之基材的製造方法,其中前述將塗覆液塗佈至前述基材表面之方法係旋塗法、擦塗法、噴塗法、刮塗法、浸塗法、模塗法、噴墨法、流動施膜法、輥塗法、澆鑄法、朗謬‧布洛傑法或凹版塗佈法。
[13]如[10]~[12]中任一項之具有表面處理層之基材的製造方法,其中前述基材之材質係金屬、樹脂、玻璃、陶瓷、或該等之複合材料。
[14]一種具有表面處理層之基材,其係以如前述
[7]之含氟醚組成物進行處理而成者。
[15]一種觸控面板,其係於輸入面具有基材,該基材具有以如前述[7]之含氟醚組成物進行處理而成之表面處理層。
藉由本發明之含氟醚化合物、含有該含氟醚化合物之含氟醚組成物及塗覆液,可形成初始撥水撥油性高且耐摩擦性、指紋汙垢除去性優異的表面處理層。
本發明之具有表面處理層之基材具有初始撥水撥油性高且耐摩擦性、指紋汙垢除去性優異的表面處理層。
依據本發明之具有表面處理層之基材的製造方法,可製造具有初始撥水撥油性高且耐摩擦性、指紋汙垢除去性優異的表面處理層之基材。
在本說明書中,以式(1)表示之化合物表記為化合物(1)。以其他式表示之化合物及前驅物亦同。
本發明中之主鏈係如將該主鏈以外之全部分子鏈皆視為側鏈的線狀分子鏈。
本發明中之水解性矽基係可藉由水解反應形成矽醇基(Si-OH)之基。例如式(1)中之-SiLmR3-m。
本發明中之醚性氧原子係在碳-碳原子間形成醚鍵(-O-)
之氧原子。
本發明中之連結基係用以將聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)及水解性矽基連結之基,例如從式(1)中之B除去-SiLmR3-m之基,該基本身亦可具有不屬於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之其他氧基全氟伸烷基。而,以下聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)亦稱為「鏈(αβ)」。
本發明中之含氟醚化合物的數目平均分子量係使用NMR分析法,以下述方法算出。
藉由1H-NMR(溶媒:重丙酮、內部標準:TMS)及19F-NMR(溶媒:重丙酮、內部標準:CFCl3),以末端基為基準求出氧基全氟伸烷基單元之數量(平均值)而算出。末端基係例如式(1)中之A或B
在本發明中,氧基全氟伸烷基單元之化學式係將其氧原子記載於全氟伸烷基右側表示。嵌段(α)及嵌段(β)皆係由氧基全氟伸烷基單元重複而成之2價基,兩末端之一端係鍵結於碳原子之鍵,而另一端係氧原子之鍵。該等嵌段之化學式係將末端之氧原子記載於右側表示。上述嵌段連結而成之聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)亦是線狀的2價基,兩末端之一端係鍵結於碳原子之鍵(具有該鍵之碳原子表記為末端碳原子),另一端係氧原子之鍵(具有該鍵之氧原子表記為末端氧原子)。聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之化學式亦是將末端氧原子記載於右側表示。
本發明中之表面處理層係以本發明之含氟醚化合物、含氟醚組成物或塗覆液將基材進行表面處理而形成
於基材表面之層。
[含氟醚化合物]
本發明之含氟醚化合物(以下表記為本化合物)係具有呈嵌段(α)-嵌段(β)結構之化合物,或具有呈嵌段(β)-嵌段(α)-嵌段(β)結構之化合物。以下,前者稱為第1態樣之本化合物,後者稱為第2態樣之本化合物。
本化合物於鏈(αβ)之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基。鏈(αβ)宜在主鏈上。鍵結於連結基之水解性矽基數量可為2以上,以1~3為佳,以1或2較佳,且以1尤佳。連結基係具有1個鍵結於鏈(αβ)側之鍵及具有1個以上鍵結於水解性矽基之矽原子之鍵的多價基,鍵結於連結基之水解性矽基數量為1時,連結基為2價基。當連結基鍵結於鏈(αβ)之末端氧原子時,連結基之鍵結於鏈(αβ)側之鍵係碳原子之鍵;當連結基鍵結於鏈(αβ)之末端碳原子時,連結基之鍵結於鏈(αβ)側之鍵係氧原子之鍵。連結基之鍵結於水解性矽基之矽原子之鍵係碳原子之鍵。
當本化合物未於鏈(αβ)之一末端側具有隔著連結基之水解性矽基時,其末端具有1價有機基。當1價有機基鍵結於鏈(αβ)之末端碳原子時,其係隔著氧原子鍵結。當1價有機基鍵結於鏈(αβ)之末端氧原子時,1價有機基宜為末端為碳原子之有機基。作為該有機基,以全氟烷基或具有醚性氧原子之全氟烷基為佳。
(第1態樣)
本發明之本化合物之第1態樣係具有聚(氧基全氟伸烷
基)鏈(αβ),且該聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基之化合物,前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係嵌段(α)及嵌段(β)連結而成之呈嵌段(α)-嵌段(β)結構,而前述嵌段(α)係由3個以上碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元之至少1種所構成,前述嵌段(β)具有碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之至少1種,且該碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之比率在構成嵌段(β)之總氧基全氟伸烷基單元中佔30莫耳%以上。鏈(αβ)宜在主鏈上。
本化合物亦可具有不屬於鏈(αβ)之其他氧基全氟伸烷基。
本化合物可於鏈(αβ)之一末端隔著連結基具有水解性矽基,亦可於鏈(αβ)之兩末端隔著連結基具有水解性矽基。從對表面處理層充分賦予耐摩擦性之觀點看來,以僅鏈(αβ)之一末端側具有水解性矽基為佳。
本化合物可為單一化合物,亦可為鏈(αβ)、末端基及連結基等相異之2種類以上之混合物。
嵌段(α)係由3個以上碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元所構成之嵌段。該嵌段可僅由碳數相同之1種氧基全氟伸烷基單元所構成,亦可由碳數相異之2~3種氧基全氟伸烷基單元所構成。
嵌段(β)係具有碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元且該碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之比率在構成嵌段(β)之總氧基全氟伸烷基單元中佔30莫耳%以上之嵌段。該嵌段可僅由碳數相同之1種氧基全氟伸烷基單元所構
成,亦可由碳數相異之2種以上氧基全氟伸烷基單元所構成。又,該嵌段亦可具有碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元。
作為嵌段(β),從可對表面處理層賦予充分高的初始撥水撥油性之觀點看來,以具有(CF2CF2CF2CF2O)單元者為佳。
本化合物藉由具有嵌段(α),可得優異的表面處理層之耐摩擦性、指紋汙垢除去性,藉由嵌段(β)則可得優異的表面處理層之初始撥水撥油性。
本化合物以下述化合物為宜:於鏈(αβ)之一端碳原子上隔著氧原子鍵結有碳數1~6之全氟烷基,或於該碳原子上鍵結有具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基,且於鏈(αβ)之另一端氧原子上隔著連結基鍵結有水解性矽基。若為上述構成,表面處理層的初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性即更為優異。
第1態樣之本化合物宜為在鏈(αβ)中水解性矽基隔著連結基鍵結於嵌段(β)之氧原子的化合物。換言之,以全氟烷基隔著氧原子鍵結於嵌段(α)之碳原子的化合物為佳。若為上述構成,表面處理層的耐摩擦性、指紋汙垢除去性即更為優異。該理由認為是因為對表面處理層賦予耐摩擦性、指紋汙垢除去性的嵌段(α)存在於靠近表面處理層表面之側所致。
本化合物於末端具有全氟烷基,藉此可使表面處理層之初始撥水撥油性更為優異。
(第2態樣)
本化合物之第2態樣係具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈
(αβ),且該聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基之化合物,前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係嵌段(α)及嵌段(β)連結而成之呈嵌段(β)-嵌段(α)-嵌段(β)結構,而前述嵌段(α)係由3個以上碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元之至少1種所構成,前述嵌段(β)具有碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之至少1種,且該碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之比率在構成嵌段(β)之總氧基全氟伸烷基單元中佔30莫耳%以上。
本化合物亦可具有不屬於鏈(αβ)之其他氧基全氟伸烷基。
本化合物可於鏈(αβ)之一末端隔著連結基具有水解性矽基,亦可於鏈(αβ)之兩末端隔著連結基具有水解性矽基。從對表面處理層充分賦予耐摩擦性之觀點看來,以鏈(αβ)之兩末端側具有水解性矽基為佳。
本化合物可為單一化合物,亦可為鏈(αβ)、末端基及連結基等相異之2種類以上之混合物。
有關嵌段(α)及嵌段(β),係與第1態樣相同。
第2態樣之本化合物以鏈(αβ)之兩端隔著連結基鍵結有水解性矽基之化合物尤佳。只要鏈(αβ)之兩端隔著連結基鍵結有水解性矽基,嵌段(β)便會存在於靠近基材之側,其結果可使對表面處理層賦予耐摩擦性、指紋汙垢除去性的嵌段(α)存在於靠近表面處理層表面之側。若為上述構成,表面處理層的初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性即更為優異。
(第1態樣及第2態樣共通點)
本化合物之數目平均分子量以2,000~10,000為佳。數目平均分子量只要在該範圍內,耐摩擦性即佳。本化合物之數目平均分子量以2,100~9,000為佳,且以2,400~8,000尤佳。
通常,認為在含氟醚化合物中數目平均分子量愈小,與基材之化學鍵結即愈堅固。該理由認為是因為每單元分子量中所存之水解性矽基數量增多所致。然而,本發明人等確認數目平均分子量一旦低於前述範圍之下限值,耐摩擦性便容易降低。又,數目平均分子量一旦超過前述範圍之上限值,耐摩擦性便會降低。該理由認為是因為每單元分子量中所存之水解性矽基數量減少所造成的影響增大所致。
由於本化合物具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈,因此氟原子含量多。此外,如上述具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ),其係對表面處理層賦予耐摩擦性及指紋汙垢除去性之嵌段(α)以及對表面處理層賦予高的初始撥水撥油性之嵌段(β)連結而成。所以,本化合物可形成初始撥水撥油性高且耐摩擦性、指紋汙垢除去性優異的表面處理層。
在利用本化合物、含氟醚組成物或塗覆液之表面處理中,如後述,本化合物中之水解性矽基(-SiLmR3-m)可藉由水解反應形成矽醇基(Si-OH),該矽醇基在分子間起反應而形成Si-O-Si鍵,或該矽醇基與基材表面之羥基(基材-OH)起脫水縮合反應而形成化學鍵(基材-O-Si)。即,本發明之
表面處理層係在本化合物之水解性矽基一部分或全部經水解反應之狀態下含有本化合物。
(化合物(1))
本化合物第1態樣的理想態樣具體上係以下式(1)表示。
A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-B…(1)。
惟,式(1)中之記號如以下所述。
x1:3以上之整數。
x2~x3:x2係0或1以上之整數,x3係1以上之整數,且x3/(x2+x3)×100在30以上。
Rf1:碳數1~3之全氟伸烷基之至少1種。
Rf2:碳數1~3之全氟伸烷基之至少1種。
Rf3:碳數4~15之全氟伸烷基之至少1種。
A:碳數1~6之全氟烷基、具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基、或B。
B:以下式(2-1)~(2-4)表示之基。
-Rf4CX2O(CH2)3-SiLmR3-m…(2-1);-Rf4CX2OCH2CH(CH3)-SiLmR3-m…(2-2);-Rf4C(=O)NHCkH2k-SiLmR3-m…(2-3);-Rf4(CH2)2-siLmR3-m…(2-4)。
惟,式(2-1)~(2-4)中之記號如下述。
Rf4:可具有醚性氧原子之碳數1~20之全氟伸烷基。
X:氫原子或氟原子。
L:水解性基。
R:氫原子或1價烴基。
k:1以上之整數。
m:1~3之整數。
<嵌段(α)>
式(1)中,嵌段(α)係以{(Rf1O)x1}表示之部分。
x1係3以上之整數。從可對表面處理層賦予充分的耐摩耗性、指紋汙垢除去性之觀點看來,以4以上整數為佳,且以5以上整數尤佳。化合物(1)之數目平均分子量一旦過大,每單元分子量中所存之水性矽基數量便會減少且耐摩耗性降低,由此點看來,x1之上限以20為佳,且以15尤佳。
Rf1係碳數1~3之全氟伸烷基之至少1種。從化合物(1)之熱穩定性或化學穩定性之觀點看來,作為Rf1以碳數2~3之全氟伸烷基之至少1種為佳,而從可對表面處理層賦予充分的耐摩耗性、指紋汙垢除去性之觀點看來,以碳數2之全氟伸烷基尤佳。當Rf1係碳數2~3時,可為直鏈狀亦可為支鏈狀。從對表面處理層賦予耐摩擦性、指紋汙垢除去性之觀點看來,以直鏈狀即CF2CF2或CF2CF2CF2為佳。
當嵌段(α)中存在碳數相異之2~3種(Rf1O)單元時,各(Rf1O)單元之鍵結順序並無限定。
<嵌段(β)>
式(1)中,嵌段(β)係以{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}表示之部分。
x2係0或1以上之整數。從可對表面處理層賦予充分的初始撥液性之觀點看來,以0~10之整數為佳;從化合物(1)之工業上易於製造之觀點看來,宜與x3為同數。
x3係1以上之整數。從可對表面處理層賦予充分
的初始撥液性之觀點看來,以3以上之整數為佳,且以5以上之整數尤佳。化合物(1)之數目平均分子量一旦過大,每單元分子量中所存之水解性矽基數量便會減少且耐摩耗性降低,由此點看來,x3之上限以45為佳,且以30尤佳。
從對表面處理層賦予充分的初始撥液性之觀點看來,x3/(x2+x3)×100在30以上,且宜在50以上。即,嵌段(β)中之(Rf3O)單元之比率在總氧基全氟伸烷基單元中佔50莫耳%以上為佳。
Rf2係碳數1~3之全氟伸烷基之至少1種。從化合物(1)之熱穩定性或化學穩定性之觀點看來,作為Rf2以碳數2~3之全氟伸烷基之至少1種為佳;而從化合物(1)之工業上易於製造之觀點看來,以碳數2之全氟伸烷基尤佳。Rf2係碳數2~3時,可為直鏈狀亦可為支鏈狀。從對表面處理層賦予初始撥水撥油性之觀點看來,以直鏈狀即CF2CF2或CF2CF2CF2為佳。
Rf3係碳數4~15之全氟伸烷基之至少1種。從對表面處理層賦予初始撥水撥油性之觀點看來,以碳數4~6之全氟伸烷基之至少1種為佳,且以碳數4之全氟伸烷基尤佳。Rf3可為直鏈狀亦可為支鏈狀。從對表面處理層賦予初始撥水撥油性之觀點看來,以直鏈狀即CF2CF2CF2CF2、CF2CF2CF2CF2CF2、或CF2CF2CF2CF2CF2CF2為佳。
在嵌段(β)中,(Rf2O)單元及(Rf3O)單元之鍵結順序並無限定。而,從化合物(1)之工業上易於製造之觀點及對表面處理層賦予初始撥水撥油性之觀點看來,以1種
(Rf2O)單元及1種(Rf3O)單元交叉配置為佳,且以(CF2CF2O)單元及(CF2CF2CF2CF2O)單元交叉配置尤佳。
<聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)>
式(1)中,鏈(αβ)係以[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]表示之部分。
在鏈(αβ)中,嵌段(α)及嵌段(β)之鍵結順序並無限定。
從可更有效率地發揮嵌段(α)之特性及嵌段(β)之特性兩者之觀點看來,以A-O-鍵結於嵌段(α)之碳原子且B鍵結於嵌段(β)之氧原子為佳。
作為鏈(αβ),從化合物(1)之工業上易於製造之觀點及對表面處理層充分賦予初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性之觀點看來,以下述為佳。
[{(CF2CF2O)x11)}{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}];
[{(CF2O)x12(CF2CF2O)x13)}{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}];
[{(CF2CF2CF2O)x14)}{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x23}]。
惟,x11係5~13之整數,x12係1~20之整數,x13係1~10之整數,x14係3~10之整數,x21係5~20之整數,x22係5~20之整數,x23係5~20之整數。
<A基>
A係碳數1~6之全氟烷基、具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基、或B。從耐摩擦性之觀點看來,以碳數1~6之全氟烷基或具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基為佳。全氟烷基可為直鏈狀亦可為支鏈狀。
而,若依照本發明中之化學式的呈現,由鏈(αβ)左側為
碳原子之鍵而言,如以前述式(1)表示,將A記載於化學式左側時,A係以隔著氧原子與鏈(αβ)鍵結的方式呈現。另一方面,將A記載於化學式右側時即A呈現鍵結於鏈(αβ)之末端氧原子時,A係以未隔著氧原子而直接鍵結於鏈(αβ)之末端氧原子上的方式呈現。
作為A之具體例,可舉如下述。
就碳數1~6之全氟烷基而言如:CF3-、CF3CF2-、CF3(CF2)2-、CF3(CF2)3-、CF3(CF2)4-、CF3(CF2)5-、CF3CF(CF3)-等。
就具有醚性氧原子之碳數2~6之全氟烷基而言如:CF3OCF2CF2-、CF3O(CF2)3-、CF3O(CF2)4-、CF3O(CF2)5-、CF3OCF2CF2OCF2CF2-、CF3CF2OCF2CF2-、CF3CF2O(CF2)3-、CF3CF2O(CF2)4-、
CF3CF2OCF2CF2OCF2CF2-、CF3(CF2)2OCF2CF2-、CF3(CF2)2O(CF2)3-、CF3(CF2)2OCF(CF3)CF2-、CF3CF(CF3)OCF2CF2-、CF3CF(CF3)O(CF2)3-、CF3CF(CF3)OCF(CF3)CF2-、CF3(CF2)3OCF2CF2-等。
作為A,從對表面處理層充分賦予初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性之觀點看來,以下述為佳。
CF3-、CF3CF2-、CF3(CF2)2-、CF3OCF2CF2-、CF3OCF2CF2OCF2CF2-、CF3CF2OCF2CF2-、CF3CF2O(CF2)3-、CF3CF2O(CF2)4-、CF3CF2OCF2CF2OCF2CF2-。
<B基>
化合物(1)於鏈(αβ)之一端或兩端具有B。當B在分子內有2個時,可相同亦可相異。又如前述,若依照本發明中之化學式的呈現,將B記載於化學式左側時,B係呈隔著氧原子鍵結於鏈(αβ)之末端碳原子之呈現。
B係以式(2-1)~(2-4)表示之基,化合物(1)於末端具有以-SiLmRm-3表示之水解性矽基。從工業製造上易處置性之觀點看來,以式(2-3)表示之基尤佳。
以下,B係以式(2-1)表示之基的化合物(1)表記為化合物(1-1);B係以式(2-2)表示之基的化合物(1)表記為化合物(1-2);B係以式(2-3)表示之基的化合物(1)表記為化合物(1-3);且B係以式(2-4)表示之基的化合物(1)表記為化合物(1-4)。
A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4CX2O(CH2)3-SiLmR3-m…(1-1);A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4CX2OCH2CH(CH3)-SiLmR3-m…(1-2);A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4C(=O)NHCkH2k-SiLmR3-m…(1-3);A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4(CH2)2-SiLmR3-m…(1-4)。
Rf4係具有醚性氧原子亦可之碳數1~20之全氟伸烷基。全氟伸烷基可為直鏈狀亦可為支鏈狀。從對表面處理層充分賦予初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性之觀點看來,以下述為佳。
-CF2CF2OCF2CF2-、-CF2CF2OCF2CF2CF2-、-CF2CF2OCF2CF2CF2OCF2CF2-、-CF2CF2OCF2CF(CF3)OCF2CF2-、
-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2OCF(CF3)-。
L係水解性基。水解性基係藉由水解反應而成為羥基之基。即,化合物(1)末端之Si-L藉由水解反應而成為矽醇基(Si-OH)。矽醇基又進一步在分子間起反應而形成Si-O-Si鍵。又,矽醇基與基材表面之羥基(基材-OH)起脫水縮合反應而形成化學鍵(基材-O-Si)。化合物(1)因於末端具有水解性矽基,故與基材之密著性良好,且耐摩擦性佳,乃可使基材表面撥水撥油性化之化合物。
作為L,可舉如烷氧基、鹵素原子、醯基、異氰酸酯基(-NCO)等。作為烷氧基,以碳數1~4之烷氧基為佳。
從工業上易於製造之觀點看來,作為L以碳數1~4之烷氧基或鹵素原子為佳。就鹵素原子而言以氯原子尤佳。從塗佈時之出氣少且化合物(1)之保存穩定性佳的觀點看來,作為L以碳數1~4之烷氧基為佳,當需要化合物(1)之長期保存穩定性時,以乙氧基尤佳,而塗佈後之反應時間需為短時間時,則以甲氧基尤佳。
R係氫原子或1價烴基。就1價烴基而言,可舉如烷基、環烷基、烯基、烯丙基等。
作為R,以1價烴基為佳,且以1價飽和烴基尤佳。1價飽和烴基之碳數以1~6為佳,以1~3較佳,且以1~2尤佳。
從合成簡便之觀點看來,作為R以碳數1~6之烷基為佳,以碳數1~3之烷基較佳,且以碳數1~2之烷基尤佳。
k係1以上之整數,以2~6之整數為佳,尤以3為佳。當k為3以上時,CkH2k可為直鏈亦可為支鏈,且以直鏈
為佳。
m係1~3之整數,以2或3為佳,且以3尤佳。藉由分子中存在複數個L,可使與基材表面之鍵結更為堅固。
m為2以上時,1分子中存在之複數個L彼此可相同亦可相異。從原料之易入手性與易製造性之觀點看來,以彼此相同為佳。
作為水解性矽基(-SiLmR3-m),以-Si(OCH3)3、-SiCH3(OCH3)2、-Si(OCH2CH3)3、-SiCl3、-Si(OCOCH3)3、-Si(NCO)3為佳。從工業製造上之易處置性觀點看來,以-Si(OCH3)3尤佳。
<理想態樣>
作為化合物(1),以上述理想的A及上述理想的鏈(αβ)組合之化合物為佳,且以下式表示之化合物尤佳。式之編號中,H表示式(1-1)之X為氫原子,F表示式(1-1)之X為氟原子。以下式表示之化合物在工業上易於製造,易於處置,且可對表面處理層充分賦予初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性。
A-O-[{(CF2CF2O)x11)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CH2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Ha);A-O-[{(CF2CF2O)x11)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Fa);A-O-[{(CF2CF2O)x11)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)NH(CH2)3-SiLmR3-m...(1-3a);A-O-[{(CF2O)x12(CF2CF2O)x13)}-{(CF2CF2O-CF2C
F2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CH2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Hb);A-O-[{(CF2O)x12(CF2CF2O)x13)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Fb);A-O-[{(CF2O)x12(CF2CF2O)x13)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)NH(CH2)3-SiLmR3-m...(1-3b);CF3(CF2)2-O-[{(CF2CF2CF2O)x14)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x23}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CH2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Hc);CF3(CF2)2-O-[{(CF2CF2CF2O)x14)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x23}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O(CH2)3-SiLmR3-m...(1-1Fc);CF3(CF2)2-O-[{(CF2CF2CF2O)x14)}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x23}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CONH(CH2)3-SiLmR3-m...(1-3c)。
惟,A係CF3-、CF3CF2-或CF3(CF2)2-。
[含氟醚化合物之製造方法]
當B係以式(2-1)或式(2-2)表示之基時,化合物(1)可藉由經由將以下式(3)表示之前驅物(3)矽氫化之步驟將水解性矽基導入至末端之方法而製造。
A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4CX2O-CH2CH=CH2…(3)。
若經由將前驅物(3)矽氫化之步驟來製造化合物(1),可製得B係以式(2-1)表示之基的化合物(1-1),同時可製得B係以式(2-2)表示之基的化合物(1-2)作為副生成物。例如,使前驅物(3)與HSiLmR3-m(惟,L、R係與式(1)相同種類之原子或基,m係與式(1)相同之數值)進行矽氫化反應,可製得化合物(1-1)及化合物(1-2)。矽氫化反應宜使用鉑(Pt)等過渡金屬觸媒或有機過氧化物等之自由基生成劑進行。
當B係以式(2-3)表示之基時,化合物(1)可藉由經由使以下式(4)表示之前驅物(4)與胺基烷基矽烷化合物起反應之步驟將水解性矽基導入至末端的方法而製造。式(4)中,R1係烷基,從易合成性之觀點看來以碳數1~3之烷基為佳。
A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-Rf4C(=O)OR1…(4)。
例如,藉由前驅物(4)與H2NCkH2kSiLmR3-m(惟,L、R係與式(1)相同種類之原子或基,m、k係與式(1)相同之數值)之醯胺化反應,可製得化合物(1-3)。
前驅物(3)或前驅物(4)可依照A-O-[{(Rf1O)x1}{(Rf2O)x2(Rf3O)x3}]-之結構,以公知方法製造。前驅物(3)或前驅物(4)之製造方法如下述。
(前驅物(3)之製造方法)
就前驅物(3)之製造方法,以下式(3a)表示之前驅物(3a)為例加以說明。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CX2O-CH2CH=CH2…(3a)。
以下,式(3a)之X為氟原子之情況表記為前驅物(3Fa),X為氫原子之情況表記為前驅物(3Ha),並說明各製造方法之例。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-CH2CH=CH2…(3Fa);A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CH2O-CH2CH=CH2…(3Ha)。
<前驅物(3Fa)之製造方法(i)>
在金屬氟化物觸媒(NaF、CsF、KF、AgF等)之存在下,將以下式(7a)表示之化合物(7a)加熱進行酯之熱分解後,使溴化丙烯(Br-CH2CH=CH2)進行反應,藉此製得前驅物(3Fa)。式(7a)中,Rf5係碳數1~11之全氟烷基或具有醚性氧原子之碳數2~11之全氟烷基。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-C(=O)Rf5…(7a)。
<前驅物(3Fa)之製造方法(ii)>
前述前驅物(3Fa)亦可以下述方法製造。
在金屬氟化物觸媒(NaF、CsF、KF、AgF等)之存在下,使以下式(8a)表示之化合物(8a)與溴化丙烯(Br-CH2CH=CH2)進行反應,藉此製得前驅物(3Fa)。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)F…(8a)。
<前驅物(3Ha)之製造方法>
使醇(甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇等。以下表記為R2OH。
R2係烷基)對化合物(7a)或化合物(8a)起作用,藉此製得以下式(6a)表示之化合物(6a)。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OR2…(6a)。
接下來,使用還原劑(硼氫化鈉、鋁氫化鋰等)使化合物(6a)進行氫還原,藉此製得以下式(5a)表示之化合物(5a)。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CH2OH…(5a)。
在鹼(氫化鈉、三級丁氧鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀等)之存在下,使製得之化合物(5a)與溴化丙烯(Br-CH2CH=CH2)起反應,藉此可製得前驅物(3Ha)。
(前驅物(4)之製造方法)
就前驅物(4)之製造方法,以下式(4a)表示之前驅物(4a)為例加以說明。
A-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OR1…(4a)。
<前驅物(4a)之製造方法>
前驅物(4a)係與化合物(6a)除了R1及R2不同以外為相同的化合物。如上述,可藉由使醇對化合物(7a)或化合物(8a)起作用而製造。
<化合物(7a)之製造方法>
以Rf5係-CF(CF3)O(CF2)2CF3之情況為例,來說明化合物(7a)之製造方法。
依照美國專利第5134211號說明書記載之公知方法,從以下式(13a)表示之化合物(13a)合成以下式(12a)表示之化合物(12a)。
CF2=CFO-CF2CF2CF2COOCH3…(13a);CF2=CFO-CF2CF2CF2CH2OH…(12a)。
依照國際公開第2009/008380號記載之公知方法,製得以下式(11a)表示之化合物(11a)。
A-O-(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2OH…(11a)。
在鹼或4級銨鹽(碳酸鉀、碳酸鈉、氟化鈉、氟化鉀、氟化銫、氫化鈉、三級丁氧鉀、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氯化四丁銨、溴化四丁銨等)之存在下,使化合物(12a)與化合物(11a)進行反應而製得以下式(10a)表示之寡聚化合物(10a)。
A-O-[{(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2O}-{(CF2CFHO-CF2CF2CF2CH2O)x21+1}]-H…(10a)。
藉由控制化合物(11a)相對於化合物(12a)的添加量,可合成具有目標數目平均分子量的寡聚化合物(10a)。
利用聚加成反應的化合物(10a)之合成可依照美國專利第5134211號說明書記載之公知方法實施。
藉由化合物(10a)與CF3CF2CF2OCF(CF3)COF之酯化反應,製得以下式(9a)表示之化合物(9a)。該酯化反應不限於化合物(10a)與如上例之全氟酸氟化物的反應,亦可是與含氟或不含氟之烴系的酸氟化物、酸氯化物、酸溴化物、酸酐等之反應。
A-O-[{(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2O}-{(CF2CFHO-CF2CF2CF2CH2O)x21+1}]-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3…(9a)。
此外,使用氟氣將化合物(9a)之氫原子取代成氟原子,藉此製得化合物(7a)。該氟化步驟例如可依照國際公開第2000/56694號記載之方法等實施。
[含氟醚組成物]
本發明之含氟醚組成物(以下表記為本組成物)係含有95質量%以上之本化合物的組成物。
本組成物可含有本化合物以外之雜質。本化合物以外之雜質係指本化合物在製造上無法避免的化合物。具體上係在本化合物之製造步驟中生成的副生成物,及在本化合物之製造步驟中混入的成分。本組成物不含後述之液狀介質。本組成物中之本化合物以外的雜質含量宜在5質量%以下。
本組成物中之本化合物含量在98質量%以上尤佳。即雜質含量在2質量%以下尤佳。本化合物含量只要在前述範圍,在基材表面處理使用時之初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性即佳。
本組成物中之副生成物的鑑定及定量係藉由1H-NMR(300.4MHz)及19F-NMR(282.7MHz)進行。例如,經由將前驅物(3)矽氫化之步驟來製造目的之化合物(1-1)及化合物(1-2)時,藉由矽氫化可生成副生成物。將未檢測出源自該副生成物(以下式(2-5)表示式(1)中之B的化合物)之頻譜峰值的情況定義成副生成物含量為零。又,當觀測到源
自該副生成物之頻譜峰值時,藉由依照內部標準之定量來求算該副生成物之含量。
-Rf4CX2O-CH=CHCH3…(2-5)。
[具有表面處理層之基材的製造方法]
(乾式塗覆法)
本化合物及本組成物可直接使用於藉由乾式塗覆法處理基材表面來製造具有表面處理層之基材的方法。本化合物及本組成物適合用於藉由乾式塗覆法來形成密著性優異的表面處理層。就乾式塗覆法而言,可舉如真空蒸鍍、CVD、濺鍍等手法。從抑制本化合物分解之觀點及裝置簡便性之觀點看來,適合利用真空蒸鍍法。真空蒸鍍法可細分成電阻加熱法、電子束加熱法、高頻感應加熱法、反應性蒸鍍、分子束磊晶法、熱壁式蒸鍍法、離子鍍法及簇離子束法等,可任擇適用。從抑制本化合物分解之觀點及裝置簡便性之觀點看來,適合利用電阻加熱法。真空蒸鍍裝置並無特別限制,可利用公知的裝置。
使用真空蒸鍍法時的成膜條件因適用之真空蒸鍍法種類而異,在電阻加熱法的情況下,蒸鍍前真空度在1×10-2Pa以下為佳,且在1×10-3Pa以下尤佳。蒸鍍源之加熱溫度只要是可使本化合物或本組成物之蒸鍍源具有充分的蒸氣壓之溫度,即無特別限制。具體而言,以30~400℃為佳,且以50~300℃尤佳。加熱溫度只要在前述範圍之下限值以上,成膜速度即佳。只要在前述範圍之上限值以下,本化合物便不會產生分解且可對基材表面賦予初始撥水撥
油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性。真空蒸鍍時,基材溫度以室溫(20~25℃)至200℃之範圍為佳。基材溫度只要在200℃以下,成膜速度即佳。基材溫度之上限值在150℃以下較佳,且在100℃以下尤佳。
使用本化合物或本組成物,藉由乾式塗覆法來處理基材表面時,藉由該處理而形成於基材表面之表面處理層就膜厚而言以1~100nm為佳,且以1~50nm尤佳。該表面處理層之膜厚只要在前述範圍之下限值以上,即容易獲得充分的表面處理效果。只要在前述範圍之上限值以下,利用效率即高。而,膜厚例如可使用薄膜解析用X射線繞射計ATX-G(RIGAKU公司製),藉由X射線反射率法取得反射X射線的干涉圖案,從該干涉圖案之振動週期算出。
尤其在真空蒸鍍法中,因為本組成物中之本化合物含量多且雜質含量少,所以初始撥水撥油性、耐摩擦性及指紋汙垢除去性的提升效果大。此認為是因為作為雜質之分子量小的副生成物會比本化合物先被蒸鍍至基材表面,其結果可防止承擔性能顯現之本化合物與基材表面的化學鍵結受到妨礙。
(濕式塗覆法)
將含有本化合物之塗覆液塗佈至基材表面並使其乾燥,藉此可製造具有表面處理層之基材。
就塗覆液之塗佈方法而言,可適當使用公知手法。
作為塗佈方法,以旋塗法、擦塗法、噴塗法、刮塗法、浸塗法、模塗法、噴墨法、流動施膜法、輥塗法、澆鑄法、
朗謬‧布洛傑法或凹版塗佈法為佳。
乾燥方法只要是可將介質乾燥除去之方法即可,可適當使用公知手法。乾燥溫度以10~300℃為佳,且以20~200℃尤佳。
將介質乾燥除去後而形成於基材表面之表面處理層就膜厚而言以1~100nm為佳,且以1~50nm尤佳。該表面處理層之膜厚只要在前述範圍之下限值以上,即容易獲得充分的表面處理效果。只要在前述範圍之上限值以下,利用效率即高。而,膜厚的測定可利用同於以乾式塗覆法形成之表面處理層的膜厚測定方法進行。
(後處理)
藉由前述任一方法來製造具有表面處理層之基材時,為了使表面處理層之對於摩擦的耐久性提升,亦可因應需求進行用以促進水解矽基與基材之反應的操作。就該操作而言,可舉如加熱、加濕及光照射等。
表面處理後,可因應需求除去表面處理層中為化合物且未與其他化合物或基材行化學鍵結的化合物。就具體方法而言,可舉例如對表面處理層傾倒溶劑之方法或以經溶劑浸泡之布擦拭之方法。
(塗覆液)
本發明之塗覆液(以下表記為本塗覆液)含有本化合物及介質。介質以液狀為佳。本塗覆液為液狀即可,可為溶液,亦可為分散液。
本塗覆液只要含有本化合物即可,亦可含有在本化合
物之製造步驟中生成的副生成物等雜質。因此,本塗覆液可含有本組成物及介質。
在本塗覆液中,本化合物之濃度以0.001~10質量%為佳,且以0.1~1質量%尤佳。
<介質>
作為介質,以有機溶媒為佳。有機溶媒可為氟系有機溶媒,亦可為非氟系有機溶媒,或可含有兩溶媒。
就氟系有機溶媒而言,可舉如氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚、氟化烷基胺及氟醇等。
作為氟化烷,以碳數4~8之化合物為佳。就市售品而言,可舉例如C6F13H(AC-2000:產品名、旭硝子公司製)、C6F13C2H5(AC-6000:產品名、旭硝子公司製)、C2F5CHFCHFCF3(Vertrel:產品名、杜邦公司製)等。
就氟化芳香族化合物而言,可舉例如六氟苯、三氟甲基苯、全氟甲苯、雙(三氟甲基)苯等。
作為氟烷基醚,以碳數4~12之化合物為佳。就市售品而言可舉例如CF3CH2OCF2CF2H(AE-3000:產品名、旭硝子公司製)、C4F9OCH3(NOVEC-7100:產品名、3M公司製)、C4F9OC2H5(NOVEC-7200:產品名、3M公司製)、C6F13OCH3(NOVEC-7300:產品名、3M公司製)等。
就氟化烷基胺而言,可舉例如全氟三丙基胺、全氟三丁基胺等。
就氟醇而言,可舉例如2,2,3,3-四氟丙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟異丙醇等。
在本化合物之溶解性觀點上,作為氟系有機溶媒以氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚為佳,且以氟烷基醚尤佳。
作為非氟系有機溶媒,以僅由氫原子及碳原子所構成之化合物及僅由氫原子、碳原子及氧原子所構成之化合物為佳,可舉如烴系有機溶媒、醇系有機溶媒、酮系有機溶媒、醚系有機溶媒、酯系有機溶媒。
作為烴系有機溶媒,以己烷、庚烷、環己烷等為佳。
作為醇系有機溶媒,以甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇等為佳。
作為酮系有機溶媒,以丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等為佳。
作為醚系有機溶媒,以二乙基醚、四氫呋喃、四乙二醇二甲基醚等為佳。
作為酯系有機溶媒,以乙酸乙酯、乙酸丁酯等為佳。
作為非氟系有機溶媒,在本化合物之溶解性觀點上以酮系有機溶媒尤佳。
作為介質,以選自於由僅由氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚、氫原子及碳原子構成之化合物以及僅由氫原子、碳原子及氧原子構成之化合物所構成群組中之至少1種有機溶媒為佳。尤其以選自於氟化烷、氟化芳香族化合物及氟烷基醚的氟系有機溶媒為佳。
作為介質,在提高本化合物之溶解性觀點上,宜合計含有佔介質整體90質量%以上之選自於由氟系有機溶媒及
非氟系有機溶媒所構成群組中之至少1種有機溶媒,該氟系有機溶媒可如氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚,而該非氟系有機溶媒係僅由氫原子、碳原子及氧原子所構成之化合物。
本塗覆液以含有90~99.999質量%之介質為佳,且以含有99~99.99質量%尤佳。
本塗覆液除本化合物及介質以外,可在不損及本發明效果之範圍內含有其他成分。
就其他成分而言,可舉例如促進水解性矽基之水解與縮合反應之酸觸媒或鹼性觸媒等公知添加劑。
就酸觸媒而言,可舉如鹽酸、硝酸、乙酸、硫酸、磷酸、磺酸、甲烷磺酸、對甲苯磺酸等。
就鹼性觸媒而言,可舉如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨等。
本塗覆液中之其他成分含量在10質量%以下為佳,在1質量%以下尤佳。
本塗覆液之固體成分濃度以0.001~10質量%為佳,且以0.01~1質量%尤佳。塗覆液之固體成分濃度係從加熱前之塗覆液質量與以120℃之對流式乾燥機加熱4小時後之質量算出之值。又,本組成物之濃度可從固體成分濃度與本組成物及溶媒等之加入量算出。
(基材)
在本發明中,成為表面處理對象之基材只要是有講求撥水撥油性之賦予的基材,即無特別限定。就基材表面之材料而言,可舉如金屬、樹脂、玻璃、陶瓷及該等之複合
材料。
使用本化合物、含本化合物之本組成物或本塗覆
液處理基材表面而形成表面處理層,藉此可賦予良好的初始撥水撥油性,並可同時獲得優異的耐摩擦性、指紋汙垢除去性,前述耐摩擦性係該表面即便經重複摩擦仍難使撥水撥油性降低之性能,而前述指紋汙垢除去性係可輕易地除去基材表面之指紋汙垢的性能。因此,以上述方法所製得之具有表面處理層之基材具有良好的初始撥水撥油性,並同時具有優異的耐摩擦性、指紋汙垢除去性,因此適合作為構成觸控面板之構件。觸控面板係指利用手指等之碰觸來輸入其接觸位置資訊之裝置與顯示裝置組合而成之輸入/顯示裝置(觸控面板裝置)中的輸入裝置。觸控面板係由基材與因應輸入檢測方式配置之透明導電膜、電極、配線、IC等所構成。令基材之具有表面處理層之面為觸控面板之輸入面,藉此可製得具有良好的指紋除去性之觸控面板。
觸控面板用基材之材質具有透光性。「具有透光性」表示以JIS R 3106為準的垂直入射型可見光穿透率在25%以上之意。
作為觸控面板用基材之材質,以玻璃或透明樹脂為佳。作為玻璃,以鈉鈣玻璃、鹼鋁矽酸鹽玻璃、硼矽酸玻璃、無鹼玻璃、水晶玻璃及石英玻璃為佳,且以經化學強化之鈉鈣玻璃、經化學強化之鹼鋁矽酸鹽玻璃及經化學強化之硼矽酸玻璃尤佳。作為透明樹脂,以丙烯酸樹脂、聚碳酸酯為佳。
又,以本發明之基材而言,亦適用於構成如液晶顯示器、CRT顯示器、投射顯示器、電漿顯示器、EL顯示器等各種顯示器之最表面的顯示器用基材,藉由使用本化合物、本組成物或本塗覆液之表面處理形成表面處理層,藉此可製得良好的指紋汙垢除去性。
以下使用實施例進一步詳細說明本發明,惟本發明不受該等實施例限定。以下,在未特別說明之前提下,符號「%」表示「質量%」。而,例1、3、11、13為實施例,例2、12為比較例。
[例1:組成物(A)之製造]
(例1-1)
於300mL之3口圓底燒瓶放入硼氫化鈉粉末14.1g並加入AK-225(製品名、旭硝子公司製)350g。以冰浴一邊冷卻一邊攪拌,並在氮氣體環境下以內溫不超過10℃的方式從滴液漏斗徐緩地滴下混合有化合物(13a)100g、甲醇15.8g及22g之AK-225的溶液。全數滴下後,再滴下混合有甲醇10g及10g之AK-225的溶液。其後,移除冰浴,一邊徐緩地升溫至室溫一邊持續攪拌。在室溫下攪拌12小時之後,再次以冰浴冷卻,並滴下鹽酸水溶液直到液性變成酸性為止。反應結束後,以水洗浄1次及以飽和食鹽水洗浄1次並回收有機相。以硫酸鎂將回收之有機相乾燥後,藉由濾器過濾固體成分,並以蒸餾器進行濃縮。將回收之濃縮液減壓蒸餾而製得化合物(12a)80.6g(產率88%)。
CF2=CFO-CF2CF2CF2COOCH3…(13a);CF2=CFO-CF2CF2CF2CH2OH…(12a)。
化合物(12a)之NMR譜:
1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):2.2(1H)、4.1(2H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-85.6(2F)、-114.0(1F)、-122.2(1F)、-123.3(2F)、-127.4(2F)、-135.2(1F)。
(例1-2)
依照國際公開第2009/008380號記載之公知方法製得以下式(11a-1)表示之化合物(11a-1)。
CF3-O-(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2OH…(11a-1)。
(例1-3)
於已連接回流冷卻器之100mL茄形燒瓶放入例1-1中所得化合物(12a)22.0g及例1-2中所得化合物(11a-1)10.0g,並加入碳酸鉀粉末1.47g。在氮氣體環境下,在60℃下攪拌8小時之後追加碳酸鉀粉末1.74g,並在80℃下攪拌2小時之後,進一步在室溫下攪拌24小時。加入鹽酸水溶液,處理過剩的碳酸鉀,並加入水及AK-225,進行分液處理。3次水洗後,回收有機相並以蒸餾器進行濃縮,藉此製得高黏度的寡聚物32.65g。再次以30g之AK-225稀釋,並顯影於矽凝膠管柱層析(顯影溶媒:AK-225),進行分餾。就各分液,從19F-NMR之積分值求出下式(10a-1)中(x21+1)之平均值。將(x21+1)之平均值為7~15之分液合併製得化合物
(10a-1)6.06g。
CF3-O-[{(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2O}-{(CF2CFHO-CF2CF2CF2CH2O)x21+1}]-H…(10a-1)。
化合物(10a-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重丙酮、基準:TMS);δ(ppm):4.1(2H)、4.8(22H)、6.7~6.9(11H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重丙酮、基準:CFCl3);δ(ppm):-55.3(3F)、-77.6(2F)、-83.7~-85.1(22F)、-88.5(24F)、-89.3~-90.4(22F)、-120.2(20F)、-122.0(2F)、-126.6(22F)、-145.1(11F)。
(x11-1)之平均值:6;(x21+1)之平均值:11。
(例1-4)
於已連接回流冷卻器之50mL茄形燒瓶放入例1-3中所得化合物(10a-1)8.06g、氟化鈉粉末0.55g及16g之AK-225,並加入9.32g之CF3CF2CF2OCF(CF3)COF。在氮氣體環境下,在40℃下攪拌14小時之後,以加壓過濾器除去氟化鈉粉末後,將過剩的CF3CF2CF2OCF(CF3)COF及AK-225減壓餾去。以矽凝膠層析(顯影溶媒:AK-225)除去高極性雜質而製得化合物(9a-1)7.81g(產率89%)。
CF3-O-[{(CF2CF2O)x11-1-CF2CH2O}-{(CF2CFHO-CF2CF2CF2CH2O)x21+1}]-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3…(9a-1)。
化合物(9a-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重丙酮、基準:TMS);
δ(ppm):4.8(22H)、5.2(2H)、6.7-6.9(11H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重丙酮、基準:CFCl3);δ(ppm):-55.2(3F)、-77.6(2F)、-76.5~-77.6(1F)、-79.4(3F)、-81.1(3F)、-83.7~-85.0(22F)、-85.7~-86.3(1F)、-88.5(24F)、-89.0~-91.8(22F)、-119.8(2F)、-120.2(20F)、-126.6(22F)、-129.3(2F)、-131.5(1F)、-145.1(11F)。
(x11-1)之平均值:6;(x21+1)之平均值:11。
(例1-5)
準備高壓釜(鎳製、內容積1L),並於高壓釜之氣體出口直列設置有保持在0℃之冷卻器、NaF粒充填層及保持在-10℃之冷卻器。又設置有液體回流管路,將從保持在-10℃之冷卻器凝聚出來之液送回高壓釜。
於高壓釜投入R-113(CF2ClCFCl2)312g,一邊保持在25℃一邊攪拌。於高壓釜在25℃下噴入1小時的氮氣後,在25℃、流速1.5L/小時下將以氮氣稀釋成20體積%之氟氣(以下表記為20%氟氣)噴入1小時。接下來,在相同的流速下一邊噴入20%氟氣,一邊將例1-4所得化合物(9a-1)7.6g於76g之R-113中溶解而成的溶液費3.5小時注入至高壓釜。
接下來,在相同的流速下一邊噴入20%氟氣,一邊將高壓釜內壓加壓至0.15MPa(表壓)。在高壓釜內,將含有0.015g/mL之苯的苯溶液9mL一邊從25℃加熱至40℃一邊注入R-113中,然後關閉高壓釜之苯溶液注入口。攪拌20分鐘後,再次將苯溶液6mL一邊保持在40℃一邊予以注入,
然後關閉注入口。同樣的操作再重複3次。苯之注入總量為0.4g。
再來,在相同的流速下噴入20%氟氣並持續攪拌1小時。接下來,令高壓釜內壓力為大氣壓,並噴入1小時的氮氣。以蒸餾器將高壓釜之內容物濃縮而製得化合物(7a-1)8.6g(產率99%)。
CF3-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-C(=O)CF(CF3)OCF2CF2CF3…(7a-1)。
化合物(7a-1)之NMR譜:19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-56.2(3F)、-79.7~-80.3(1F)、-82.1(3F)、-82.3(3F)、-83.8(42F)、-86.7~-87.7(3F)、-89.2(70F)、-91.0(2F)、-126.3(44F)、-130.2(2F)、-132.4(1F)。
x11之平均值:7;x21之平均值:10。
(例1-6)
於已連接回流冷卻器之50mL茄形燒瓶放入例1-5中所得化合物(7a-1)8.6g、氟化鈉粉末0.39g及60g之AK-225。以冰浴一邊冷卻一邊攪拌,並在氮氣體環境下滴下甲醇2.14g。在氮氣體環境下,在50℃下攪拌4小時之後,以加壓過濾器除去氟化鈉粉末,並以蒸餾器將反應混合物濃縮而製得前驅物(4a-1)7.7g(產率96%)。
CF3-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OCH3…(4a-1)。
前驅物(4a-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重丙酮、基準:TMS);δ(ppm):3.9(3H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重丙酮、基準:CFCl3);δ(ppm):-56.5(3F)、-84.2(42F)、-89.4(70F)、-91.5(2F)、-119.5(2F)、-126.6(40F)、-127.5(2F)。
x11之平均值:7;x21之平均值:10。
(例1-7)
於6mL螺蓋樣本瓶放入例1-6中所得前驅物(4a-1)2.0g及H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)30.11g並攪拌12小時。由NMR確認有97%之前驅物(4a-1)轉換成化合物(1-3a-1)。又,H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3全部皆有反應且有生成副生成物之甲醇。以上述方法製得含有96%之化合物(1-3a-1)的組成物(A)。化合物(1-3a-1)之數目平均分子量為4,700。結果顯示於表1。
CF3-O-[{(CF2CF2O)x11}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x21}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)NHCH2CH2CH2-Si(OCH3)3…(1-3a-1)。
化合物(1-3a-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):0.6(2H)、1.6(2H)、2.8(1H)、3.3(2H)、3.5(9H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-56.3(3F)、-84.1(42F)、-89.3(70F)、-91.4(2F)、-120.8(2F)、-126.5(40F)、-127.6(2F)。
x11之平均值:7;x21之平均值:10。
[例2:化合物(B)之製造]
依照美國專利第5258110號說明書及美國專利第3847978號說明書等記載之方法,合成由(CF2O)單元及(CF2CF2O)單元組合而成之含氟醚化合物。使製得之含氟醚化合物之酸氟化物(-COF)末端藉由與醇行反應而酯化,並使胺基丙基矽烷化合物進行反應,將末端轉換成水解性三甲氧矽基而製得化合物(B)。
[例3:組成物(C)之製造]
(例3-1)
於500mL之3口圓底燒瓶放入氫氧化鉀1.04g,並加入三級丁醇83g及1,3-雙(三氟甲基)苯125g。在室溫下攪拌,使氫氧化鉀溶解,並於其中加入FLUOROLINK D10/H(製品名、Solvay Solexis公司製)250g,攪拌1小時。維持在室溫下加入化合物(14)38.2g,進而攪拌24小時。加入鹽酸水溶液進行中和,再加水進行分液處理。3次水洗後回收有機相並以蒸餾器進行濃縮,藉此製得反應粗液288.0g。再次以144g之AC-2000稀釋,並顯影於矽凝膠管柱層析(顯影溶媒:AC-2000及AE-3000),進行分餾。藉此製得僅於分子之一末端加成有化合物(14)的化合物(11b-1)136.2g(產率47%)。
CF2=CF-O-CF2CF2CF3…(14);CF3(CF2)2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O-(CF2O)X12(CF2CF2
O)X13-3-CF2CH2OH…(11b-1)。
化合物(11b-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):3.9(2H)、4.2(2H)、5.9(1H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-52.3~-55.7(14F)、-78.7(1F)、-80.7(1F)、-81.3(1F)、-82.1(3F)、-83.4(1F)、-85.3~-88.2(2F)、-89.4~-91.1(38F)、-130.5(2F)、-145.2(1F)。
x12之平均值:8;x13-3之平均值:10。
(例3-2)
於已連接回流冷卻器之200mL茄形燒瓶放入例3-1中所得化合物(11b-1)80.0g,並加入碳酸鉀粉末3.26g。在氮氣體環境下,升溫至120℃,並一邊控制內溫在130℃以下一邊徐緩地滴下例1-1中所得化合物(12a)110.7g。全數滴下後,保持在120℃再攪拌1小時之後,停止加熱並持續攪拌直到降至室溫為止。加入鹽酸水溶液,處理過剩的碳酸鉀,並加入水及AK-225,進行分液處理。3次水洗後回收有機相並以蒸餾器進行濃縮,藉此製得高黏度的寡聚物183.7g。再次以110g之AC-2000稀釋,並顯影於矽凝膠管柱層析(顯影溶媒:AC-2000及AE-3000),進行分餾。就各分液,從19F-NMR之積分值求出以下式(10b-1)中(x22+1)之平均值。將(x22+1)之平均值為6~9之分液合併製得化合物(10b-1)83.5g。
CF3(CF2)2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O-[{(CF2O)X12(CF2CF2O)X13-3-CF2CH2O}-{(CF2CHFO-CF2CF2CF2CH2O)x22+1}]-H…(10b-1)。
化合物(10b-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):4.0(2H)、4.2(4H)、4.4(12H)、5.9(8H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-52.4~-55.8(16F)、-78.8(2F)、-80.8(2F)、-82.2(3F)、-84.7~-88.2(16F)、-89.4~-92.2(56F)、-121.5(12F)、-123.7(2F)、-128.0(14F)、-130.5(2F)、-145.0(8F)。
x12之平均值:8;x13-3之平均值:10;x22+1之平均值:7。
(例3-3)
於已連接回流冷卻器之100mL茄形燒瓶放入例3-2中所得化合物(10a-1b)80.1g,並加入乙醯氯7.63g。在氮氣體環境下,在40℃下攪拌12小時之後,將過剩的乙醯氯減壓餾去。以矽凝膠層析(顯影溶媒:AK-225)除去高極性雜質而製得化合物(9b-1)79.7g(產率98%)。
CF3(CF2)2-O-CHFCF2-O-CH2CF2-O-[{(CF2O)X12(CF2CF2O)X13-3-CF2CH2O}-{(CF2CHFO-CF2CF2CF2CH2O)x22+1}]-C(=O)CH3…(9b-1)。
化合物(9b-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);
δ(ppm):2.1(3H)、4.2(4H)、4.4(12H)、4.5(2H)、5.9(8H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-52.4~-55.8(16F)、-78.8(2F)、-80.8(2F)、-82.2(3F)、-84.7~-88.2(16F)、-89.4~-92.2(56F)、-120.9(2F)、-121.5(12F)、-128.0(14F)、-130.5(2F)、-145.0(8F)。
x12之平均值:8;x13-3之平均值:10;x22+1之平均值:7。
(例3-4)
準備高壓釜(鎳製、內容積1L),並於高壓釜之氣體出口直列設置有保持在0℃之冷卻器、NaF粒充填層及保持在-10℃之冷卻器。又設置有液體回流管路,將從保持在-10℃之冷卻器凝聚出來之液送回高壓釜。
於高壓釜投入ClCF2CFClCF2OCF2CF2Cl(以下表記為CFE-419)312g,一邊保持在25℃一邊攪拌。於高壓釜在25℃下噴入1小時的氮氣後,在25℃、流速2.3L/小時下噴入20%氟氣1小時。接下來,在相同的流速下一邊噴入20%氟氣,一邊將例3-3所得化合物(9b-1)75.0g於234g之CFE-419中溶解而成的溶液費9.0小時注入至高壓釜。
接下來,在相同的流速下一邊噴入20%氟氣,一邊將高壓釜內壓加壓至0.15MPa(表壓)。在高壓釜內,將含有0.006g/mL之苯的苯溶液5mL一邊從25℃加熱至40℃一邊注入CFE-419中,然後關閉高壓釜之苯溶液注入口。攪拌15分鐘後,再次將苯溶液5mL一邊保持在40℃一邊予以注
入,然後關閉注入口。同樣的操作再重複7次。苯之注入總量為0.24g。
再來,在相同的流速下噴入20%氟氣並持續攪拌1小時。接下來,令高壓釜內壓力為大氣壓,並噴入1小時的氮氣。以蒸餾器將高壓釜之內容物濃縮而製得化合物(7b-1)81.5g(產率97%)。
CF3(CF2)2-O-[{(CF2O)X12(CF2CF2O)X13}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2CF2O-C(=O)CF3…(7b-1)。
化合物(7b-1)之NMR譜:19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-53.4~-56.8(16F)、-77.4(3F)、-83.4(3F)、-85.1(26F)、-86.2(2F)、-88.3(2F)、-89.9~-92.1(80F)、-127.5(28F)、-131.8(2F)。
x12之平均值:8;x13之平均值:13;x22之平均值:6。
(例3-5)
於已連接回流冷卻器之200mL茄形燒瓶放入例3-4中所得化合物(7b-1)80.5g及100g之AK-225。以冰浴一邊冷卻一邊攪拌,並在氮氣體環境下滴下甲醇3.0g。在氮氣體環境下,在室溫下攪拌4小時之後,以蒸餾器將反應混合物濃縮而製得前驅物(4b-1)77.9g(產率99%)。
CF3(CF2)2-O-[{(CF2O)X12(CF2CF2O)X13}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)OCH3…(4b-1)。
前驅物(4b-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):3.9(3H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-53.3~-56.7(16F)、-83.3(3F)、-85.0(26F)、-86.1(2F)、-90.0~-92.0(80F)、-120.4(2F)、-127.4(24F)、-128.4(2F)、-131.7(2F)。
x12之平均值:8;x13之平均值:13;x22之平均值:6。
(例3-6)
於50mL茄形燒瓶放入例3-5中所得前驅物(4b-1)50.0g及H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)31.90g,並攪拌12小時。由NMR確認有98%之前驅物(4b-1)轉換成化合物(1-3b-1)。又,H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3全部皆有反應且有生成副生成物之甲醇。以上述方法製得含有97%之化合物(1-3b-1)的組成物(C)。化合物(1-3b-1)之數目平均分子量為4,700。結果顯示於表1。
CF3(CF2)2-O-[{(CF2O)X12(CF2CF2O)X13}-{(CF2CF2O-CF2CF2CF2CF2O)x22}]-CF2CF2OCF2CF2CF2C(=O)NHCH2CH2CH2-Si(OCH3)3…(1-3b-1)。
化合物(1-3b-1)之NMR譜:1H-NMR(300.4MHz、溶媒:重氯仿、基準:TMS);δ(ppm):0.5(2H)、1.6(2H)、3.2(2H)、3.4(9H)。
19F-NMR(282.7MHz、溶媒:重氯仿、基準:CFCl3);δ(ppm):-53.3~-56.7(16F)、-83.3(3F)、-85.0(26F)、-86.1(2F)、-90.0~-92.0(80F)、-121.6(2F)、-127.4(24F)、-128.4(2F)、-131.7(2F)。
x12之平均值:8;x13之平均值:13;x22之平均值:6。
[例11~13:具有表面處理層之基材的製造及評估]
使用例1~3中所得組成物或化合物,進行基材表面處理,並令為例11~13。就各例分別使用下述之乾式塗覆法及濕式塗覆法製出具有表面處理層之基材。作為基材者係使用化學強化玻璃。就製得之具有表面處理層之基材,以下述方法進行評估。結果顯示於表2。
(乾式塗覆法)
乾式塗覆係使用真空蒸鍍裝置(ULVAC公司製、VTR-350M)進行(真空蒸鍍法)。將例1~3中所得組成物或化合物0.5g充填於真空蒸鍍裝置內之鉬製舟皿,並將真空蒸鍍裝置內排氣至1×10-3Pa以下。以升溫速度10℃/分以下之速度將配置有組成物或化合物之舟皿加熱,並在晶體振盪式膜厚計之蒸鍍速度超過1nm/秒之時間點開啟擋門,開始對基材表面進行成膜。在膜厚達約50nm之時間點關閉擋門,結束對基材表面之成膜。在200℃下將堆積有組成物或化合物之基材加熱處理30分鐘,其後以含氟溶媒AK-225(產
品名、旭硝子公司製)洗淨,藉此製得具有表面處理層之基材。
(濕式塗覆法)
將例1~3中所得組成物或化合物與作為介質之HFE-7200(3M公司製)混合,調製出固體成分濃度0.05%之塗覆液。將基材浸漬於該塗覆液(浸塗法)並放置30分鐘後取出基材。在200℃下使基材乾燥30分鐘並以含氟溶媒AK-225(產品名、旭硝子公司製)洗淨,藉此製得具有表面處理層之基材。
(評估方法)
<水接觸角及正十六烷接觸角的測定方法>
使用接觸角測定裝置DM-500(協和界面科學公司製)測出設置在具有表面處理層之基材業經表面處理之表面上約2μL之蒸餾水或正十六烷之接觸角。在基材業經表面處理之面上不同的5處進行測定,並算出其平均值。接觸角係使用2 θ法算出。
<初始的水及正十六烷接觸角>
就以乾式塗覆法及濕式塗覆法分別進行表面處理的基材(具有表面處理層之基材),以前述測定方法測出初始的水接觸角及正十六烷接觸角。
<耐摩擦性>
就例11~13所製出之具有表面處理層之基材,以JIS L 0849為依據使用往復式橫動試驗機(KNT公司製),使纖維質製不織布(BEMCOT M-3:旭化成公司製)荷重1kg往復10萬
次後,測出水接觸角及正十六烷接觸角。
增加摩擦次數時撥水性(水接觸角)及撥油性(正十六烷接觸角)之降低愈小,受摩擦所致之性能降低即愈小,則耐摩擦性佳。
<指紋汙垢除去性>
使人工指紋液(由油酸與鯊烯所構成之液)附著於矽氧橡膠塞之平坦面後,以不織布(BEMCOT M-3:旭化成公司製)擦拭多餘的油分,藉此準備指紋的印模。將該指紋印模蓋在例11~13所製出之具有表面處理層之基材上,以1Kg之荷重壓印10秒鐘。此時,以霧度計(東洋精機公司製)測出附著有指紋之處的霧度。令此時之值為初始值。接下來,就附著有指紋之處,使用裝有拭紙之往復式橫動試驗機(KNT公司製),在荷重500g下進行擦拭。每往復擦拭一次即測定霧度值,且若在往復擦拭10次之間便達到無法以目測確認霧度之數值,即視為合格。
如表2結果顯示,使用本化合物之例11及13的具有表面處理層之基材,其初始的水接觸角及正十六烷接觸角優異,尤其以乾式塗覆法形成的具有表面處理層之基材即便經10萬次摩擦,接觸角之降低依然很小。具有由嵌段(α)及嵌段(β)所構成之聚(氧基全氟伸烷基)鏈的本化合物確認可對基材表面賦予良好的初始撥水撥油性,同時指紋汙垢除去性良好且耐摩擦性優異,即便經重複摩擦,撥水撥油性仍難以降低,可有效率地進行製造。
在例12之具有表面處理層之基材中係使用具有由(CF2O)單元及(CF2CF2O)單元所構成之聚(氧基全氟伸烷基)鏈的含氟醚化合物,其初始的水接觸角及正十六烷接觸角略差,且以乾式塗覆法形成之具有表面處理層之基材受摩擦所造成的接觸角降低很大。
本發明之含氟醚化合物可適當地使用於觸控面板的表面處理,其可對構成手指碰觸面之構件等的基材表面賦予撥水撥油性。
而,在此係引用已於2012年2月17日提出申請之日本專利申請案2012-032785號之說明書、申請專利範圍及摘要之全部內容,並納入作為本發明說明書之揭示。
Claims (16)
- 一種含氟醚化合物,其具有聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ),且該聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之至少一末端隔著連結基具有水解性矽基,前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係嵌段(α)及嵌段(β)連結而成之呈嵌段(α)-嵌段(β)結構或呈嵌段(β)-嵌段(α)-嵌段(β)結構,前述嵌段(α)係由3個以上碳數1~3之氧基全氟伸烷基單元之至少1種所構成,前述嵌段(β)具有碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之至少1種,且該碳數4~15之氧基全氟伸烷基單元之比率在構成嵌段(β)之總氧基全氟伸烷基單元中佔30莫耳%以上。
- 如申請專利範圍第1項之含氟醚化合物,其係於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之一端碳原子上隔著氧原子鍵結有碳數1~6之全氟烷基;或於該碳原子上鍵結有具有醚性氧原子的碳數2~6之全氟烷基,於前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之另一端氧原子上隔著連結基鍵結有水解性矽基。
- 如申請專利範圍第2項之含氟醚化合物,其中前述聚(氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)係呈嵌段(α)-嵌段(β)之結構的聚(氧基全氟伸烷基)鏈,且前述水解性矽基隔著連結基鍵結於前述嵌段(β)之氧原子。
- 如申請專利範圍第1項之含氟醚化合物,其係於前述聚 (氧基全氟伸烷基)鏈(αβ)之兩端分別隔著連結基鍵結有水解性矽基。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之含氟醚化合物,其數目平均分子量為2,000~10,000。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之含氟醚化合物,其中前述嵌段(β)具有(CF2CF2CF2CF2O)單元。
- 如申請專利範圍第1至4項中任一項之含氟醚化合物,其中前述嵌段(β)具有(CF2CF2CF2CF2O)單元,且其數目平均分子量為2,000~10,000。
- 一種含氟醚組成物,其含有95質量%以上之如申請專利範圍第1至7項中任一項之含氟醚化合物。
- 一種塗覆液,其含有如申請專利範圍第1至7項中任一項之含氟醚化合物及介質。
- 如申請專利範圍第9項之塗覆液,其中前述介質含有選自於由氟化烷、氟化芳香族化合物、氟烷基醚以及非氟系有機溶媒所構成群組中之至少1種有機溶媒,且前述非氟系有機溶媒係僅由氫原子、碳原子及氧原子所構成之化合物。
- 一種具有表面處理層之基材的製造方法,其具有將如申請專利範圍第1至7項中任一項之含氟醚化合物或如申請專利範圍第8項之含氟醚組成物真空蒸鍍至基材表面之步驟。
- 一種具有表面處理層之基材的製造方法,其具有將如申請專利範圍第9或10項之塗覆液塗佈至基材表面並使其 乾燥之步驟。
- 如申請專利範圍第12項之具有表面處理層之基材的製造方法,其中前述將塗覆液塗佈至前述基材表面之方法係旋塗法、擦塗法、噴塗法、刮塗法、浸塗法、模塗法、噴墨法、流動施膜法、輥塗法、澆鑄法、朗謬‧布洛傑法或凹版塗佈法。
- 如申請專利範圍第11至13項中任一項之具有表面處理層之基材的製造方法,其中前述基材之材質係金屬、樹脂、玻璃、陶瓷、或其等之複合材料。
- 一種具有表面處理層之基材,其係以如申請專利範圍第8項之含氟醚組成物進行處理而成者。
- 一種觸控面板,其於輸入面具有基材,該基材具有以如申請專利範圍第8項之含氟醚組成物進行處理而成之表面處理層。
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