[发明专利]阳离子氟化醚硅烷组合物以及相关方法

说明书

本申请是申请日为2008年9月22日、申请号为200880109965.7、发明名称为“阳离子氟化醚硅烷组合物以及相关方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及包含具有全氟醚基团和反应性硅烷基团的阳离子化合物的组合物。更具体而言，本发明涉及包含具有全氟醚基团和反应性硅烷基团的阳离子化合物的水性组合物，以及它们在基底保护中的使用方法。

背景技术

一些氟化化合物已被证实可以对诸如纺织品、纸张、非织造材料、皮革及砖石的基底赋予斥性水、斥油性或这两种性质。纺织品包括天然纤维(如棉)及合成纤维(如聚酯)。纸质基底包括用于食品包装的纸张。通过对(例如)基底的表面施加包含氟化化合物的组合物可获得排斥性。在许多情况下，以包含大量有机溶剂的组合物的形式对基底的表面施加氟化化合物。在某些情况下，有机溶剂是易燃或可燃的。在某些情况下，有机溶剂含有包含卤素的物质，如四氯乙烯或三氯三氟乙烷。对基底施加包含氟化化合物的组合物的方法包括由加压容器(如气溶胶罐)进行溶液喷涂。

在许多情况下，氟化化合物的组合物包含有机(包括含卤素的)溶剂，因为氟化化合物在其它溶剂中的溶解度有限。然而，由于种种原因，人们意识到使用含有大量易燃或可燃有机溶剂的组合物可能是不太理想的。类似地，人们意识到使用含有大量含卤素之溶剂的组合物可能是不太理想的。

发明内容

我们认识到，迄今为止尚难以开发出包含氟化化合物和理想溶剂的组合物，用以对基底赋予(例如)斥水性、斥油性或这两种性质。因此需要获得包含氟化化合物(特别是阳离子氟化化合物)的组合物，其含有水性或基本上水性的介质，或者可以由水性或基本上水性的介质得到之，并且可以对基底(更具体而言，对基底的表面)赋予斥水和斥油性。

在一方面，本发明提供包含至少一种式I化合物的组合物：

其中a、b和c各自独立地为约1至约3的整数；R_f是全氟醚基团；A是式为–CdH2dZCgH2g–的连接基团，其中d和g独立地为约0至约10的整数，且Z选自共价键、羰基、磺酰基、酰胺基、亚磺酰氨基、亚氨基羰基、亚氨基磺酰基、氧羰基、脲基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基和羰氧基；Y是具有约1至约10个碳原子的约2至约6价桥连基团，且包含至少一个亚烷基或亚芳基；Q是具有约1至约10个碳原子的约2至约6价连接基团，且包含至少一个亚烷基或亚芳基；R¹和R²独立地选自氢原子、烷基、芳基和芳烷基；每个R³独立地选自羟基、烷氧基、酰基、酰氧基、卤素基团和聚醚基团；X^-是抗衡离子，其选自无机阴离子、有机阴离子以及它们的组合。

在一些实施例中，本发明提供包含至少一种式II化合物的组合物：

其中n是约2至约12的整数；p是约1至约6的整数；b和c各自独立地为约1至约3的整数；A是式为–CdH2dZCgH2g–的连接基团，其中d和g独立地为约0至约10的整数，且Z选自共价键、羰基、磺酰基、酰胺基、亚磺酰氨基、亚氨基羰基、亚氨基磺酰基、氧羰基、脲基、氨基甲酸酯基、碳酸酯基和羰氧基；Y是包含具有约1至约6个碳原子的亚烷基的桥连基团；Q是包含具有约1至约6个碳原子的亚烷基的连接基团；R¹和R²独立地为具有约1至约4个碳原子的烷基；每个R³独立地选自羟基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基、氯基团和聚醚基团；且X^-是抗衡离子，其选自卤离子、硫酸根离子、磷酸根离子、链烷酸根离子、烷基磺酸根离子、芳基磺酸根离子、烷基膦酸根离子、芳基膦酸根离子、氟化链烷酸根离子、氟化烷基磺酸根离子、氟化芳基磺酸根离子、氟化烷基磺酰亚胺根离子、氟化烷基甲基化物离子以及它们的组合。

本发明的组合物可用于保护基底，包括对基底赋予斥水性、斥油性或这两种性质。特别是，本发明的组合物可用于对基底的至少一个表面赋予斥水性、斥油性或这两种性质。本发明的组合物可以同包含能够与硅烷基团相容的官能团的纳米粒子接枝或共混。在一方面，所述纳米粒子包含羟基官能团。在一方面，所述纳米粒子为二氧化硅、钛或锆纳米粒子。