全氟聚醚氨基硅烷化合物、组合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于表面处理，尤其涉及一种全氟聚醚氨基硅烷化合物、组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在现有技术中，将含全氟聚醚基改性硅烷化合物用于基材的表面处理时，能够提供优异的拨水性、拨油性、防污性等。由含全氟聚醚改性硅烷化合物的表面处理剂得到的表面处理层作为所谓的功能性薄膜被施加于例如玻璃、塑料、纤维、建筑材料等多种多样的基材。通过全氟聚醚末端si连接的可水解基团与基材表面活性基团反应，形成si-o-si键，同时全氟聚醚链在基材表面定向排布，由此能够形成牢固的表面膜层，赋予基材优异的爽滑性，耐磨性，耐候性以及防指纹性等。全氟聚醚改性硅烷化合物作为表面处理剂，目前使用范围已不限于触摸屏等电子产品领域，已渐推广应用到卫浴、厨具等家居领域，同时也对产品的耐磨性要求越来越高。

2、现有表面处理剂及目前市面上使用的产品对钢丝绒一般具有较好的耐磨损性，一般能耐磨5000以上，甚至上万次，但对橡皮的耐磨性并不充分，具有表现在摩擦后基材表面膜层变薄，甚至局部脱落。同时市面上使用的产品，耐碱性普遍不好，特别是强碱环境下，表面膜层很容易被腐蚀脱落，主要是由于si-o-si键与强碱如氢氧化钠反应。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种全氟聚醚氨基硅烷化合物、组合物及其制备方法和应用，以提高耐磨性能，尤其是耐橡皮擦磨损性，同时提高耐碱性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

3、一种全氟聚醚氨基硅烷化合物，其化学结构式如下：

4、

5、式中rf为全氟聚醚基团；

6、x1和x2分别独立的为二价有机基团；

7、r1和r3分别独立的为氢、苯基或c1-20烷基，且r1和r3不同时为氢、苯基或c1-20烷基；

8、r2和r4分别独立的为-y-sit1jt23-j；

9、其中y为二价有机基团；

10、t1为烷氧基、羟基或可水解为羟基的基团；

11、t2为氢、苯基或c1-20的烷基；

12、j在r2和r4中分别独立，且为0-3之间的整数；r2中j的总和与r4中j的总和均不小于1；

13、a和b分别独立的为0或1。

14、优选的，式中rf为f(cf2)m-(oc4f8)r-(oc3f6)s-(oc2f4)p-(ocf2)q-o-c(z)f-(cf2)t-，其中r、s、p和q分别独立且均为0-100之间的整数，r、s、p和q的和不小于1，带有r、s、p和q并用括号括起的各个重复单元为直链或支化，并且各个重复单元的存在顺序和数量在式中是任意的，m和t均为0-30之间的整数，z为f或cf3。

15、优选的，rf为下式：cf3-(oc2f2)p-(ocf2)q-ocf2-，其中p与q的和为10-200之间的整数；或者，rf为下式：f(cf2)m-(oc4f8)r-(oc3f6)s-(oc2f4)p-(ocf2)q-o-c(z)f-(cf2)t-，其中m为1-16之间的整数，t为0-2之间的整数，p和q分别独立为1-200之间的整数，r、s、p和q的和为10-200之间的整数。

16、优选的，x1和x2无任何基团；或者，x1和x2分别独立的为-(r5)e-x3-(r6)g-，其中r5和r6分别独立为c1-6烷基或经取代烷基，e和g分别独立为0或1，x3为-o-、s-、-(ch2)k-、-ch＝ch-、-o(ch2)ko-、-o(ch2o)k、-(cf2)k-、-het-、-ar-或经取代的-ar-中的基团，k每次出现时分别独立为2-100之间的整数，-het-为含杂原子环有机化合物，-ar-为具有芳香性的有机化合物。

17、优选的，y为c1-6的烷基；和/或，

18、t1为烷氧基ot3，式中，t3为取代或非取代的c1-3烷基。

19、优选的，所述全氟聚醚氨基硅烷化合物选自下述结构式：

20、

21、

22、优选的，所述全氟聚醚氨基硅烷化合物选自下述结构式：

23、

24、本发明还提供一种所述全氟聚醚氨基硅烷化合物的制备方法，包括下述的步骤：

25、步骤1，将全氟聚醚醇与有机磺酸化合物，在溶剂和碱的存在下反应，得到全氟聚醚磺酸酯；所述全氟聚醚醇结构式为rf-ch2oh；

26、步骤2，将全氟聚醚磺酸酯与亚氨基二羧酸酯化合物，在溶剂和碱的存在下反应，得到全氟聚醚氨基二羧酸酯；所述亚氨基二羧酸酯化合物结构式为：

27、

28、式中r7和r8分别独立的为c1-6的烷基或苯基；

29、步骤3，将全氟聚醚氨基二羧酸酯在强碱条件下，加热水解后酸化得到全氟聚醚氨基二羧酸；

30、步骤4，将全氟聚醚氨基二羧酸与酰卤化试剂反应生成全氟聚醚氨基二酰卤，再与氨基硅烷偶联剂反应，得到所述全氟聚醚氨基硅烷化合物。

31、本发明还提供一种表面处理组合物，包括所述全氟聚醚氨基硅烷化合物中的一种或多种的混合物和有机溶剂。

32、本发明还提供一种所述表面处理组合物的应用，将其通过涂布、喷涂或气相沉积的方式在基材表面形成涂层。

33、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

34、本发明的全氟聚醚氨基硅烷化合物，其与基材形成的表面涂层，不仅具有良好的疏水性、疏油性、爽滑性，而且由于其分子末端可水解硅氧烷基数目大于两个，水解后与基材的附着力增强，分子间自身交联程度增大，具有很好的耐钢丝绒磨损性，特别是耐橡皮擦磨损性能。

35、本发明的全氟聚醚氨基硅烷化合物，一方面分子间自身交联程度增大(由于分子末端可水解硅氧烷基数目大于两个)导致处理层底部-si-o-si-网络更加致密，能延缓人体汗液和碱液对-si-o-si-网络的腐蚀，另一方面末端硅氧烷与全氟聚醚链之间的连接基含有具有碱性的叔胺结构，不仅能够有效催化全氟聚醚链末端硅氧烷与基材表面的水解缩合反应，提高交联程度，增大全氟聚醚硅烷分子与基材之间附着力，从而改善耐磨性能，而且能够在一定程度上阻止人体汗液和碱液对涂层中-si-o-si-键的破坏，由其形成的表面处理层具有很好的耐碱性能。

36、因此，本发明的全氟聚醚氨基硅烷化合物形成的表面涂层，具有高的表面滑动性(动摩擦系数低于0.04)、高的摩擦耐久性(特别是耐橡皮摩擦性能)、优异的耐碱性能。

37、本发明的全氟聚醚氨基硅氧烷表面处理剂，可以适用于玻璃、树脂、金属、陶瓷、木材、陶瓷、石材、皮革等表面的防污处理，具体可以用作汽车导航系统、手机、计算机、数码相机、、眼镜镜片、照相杋镜头、滤光镜太阳镜、液晶显示器、等离子体显示器、触摸面板显示器等光学物品的防污涂层。同时也可用作浴池、盥洗台之类的卫浴产品的防污涂层；汽车电车、飞机等的车窗玻璃或强化玻璃、前灯罩等的防污涂层、厨房用建筑材料的防油污用涂层。特别适用于是智能手机、平板或电脑的显示器屏幕、汽车中控屏的防指纹材料。