[发明专利]反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物、其形成工艺和使用其的组合物

说明书

本文中显示和描述了反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物、其制造方法、和包括其的组合物。所述反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物衍生自可水解的氟烷基官能硅烷。包括反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物的涂料组合物可用于在基底上形成涂层或膜并且赋予疏水和/或疏油性质。与所述可水解的氟烷基官能硅烷相比，所述反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物更疏水和疏油并且显示出更好的耐化学性。

对相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月18日提交的、题为“反应性聚(氟烷基官能硅氧烷)低聚物、其形成工艺和使用其的组合物(Reactive Poly(Fluoroalkyl-Functional Siloxane)Oligomers,Process for Forming the Same,and Compositions Using the Same)”的美国临时申请62/923,022的优先权和权益，将其公开内容完全引入本文作为参考。

发明内容

本发明涉及衍生自可水解的氟烷基官能硅烷的低聚物、包括此类低聚物的组合物、用于制造此类组合物的工艺、和由此类组合物形成的涂层(涂料，coating)。具体地，本发明涉及由将可水解的氟烷基官能硅烷部分地水解和缩合而形成的低聚物、包括此类低聚物的组合物、用于制造此类低聚物的工艺、和由此类低聚物的组合物形成的涂层。

背景技术

在许多应用和环境中，可期望赋予表面以疏水和疏油性质以提供水和油排斥性的或者水和油耐受性的表面。疏水和疏油性质可通过将表面用具有疏水和疏油性质的涂层或膜涂覆而实现。当沉积到表面上时，氟烷基官能化合物赋予低表面能性质。

Z.Chu等人，“Superamphiphobic Surfaces”，Chem.Soc.Rev.2014,43,2784已经研究了通过将涂料旋涂在已经被粗糙化的表面上而沉积氟烷基官能烷氧基硅烷或氟烷基官能氯硅烷。然而，为了实现超双疏性质，必须将表面通过用纳米颗粒功能化、蚀刻(包括酸蚀刻、碱蚀刻或电化学蚀刻)而预先粗糙化。该两步工艺是劳动力密集型的并且经常需要采用昂贵的成分和设备。

Park,W等人在韩国专利887,573中描述了用于处理玻璃表面的含有具有1-7个重复单元的线型氟烷基官能硅烷醇低聚物的斥水性涂料。所述氟烷基官能硅烷醇低聚物是通过如下制备的：将氟烷基官能硅烷在过量水中和在溶剂中水解以制备线型、低分子量的羟基封端的和悬垂型的硅氧烷二聚体和低聚物。这些组分缺少支化，并且因此不易在玻璃表面上形成交联的三维膜。

Kazuyuki Matsumura等人的美国专利5,739,369也描述了水溶性表面处理剂。这些试剂是含有氟化聚(氧基亚烷基)官能硅氧基、氨基官能硅氧基和烷基官能硅氧基基团的重复单元的三元共聚物。所述氟化聚(氧基亚烷基)官能硅氧基中的氧原子和所述氨基官能硅氧基的氨基基团使得所述试剂能够溶解于水中，但是由于这些杂原子的存在也使该材料不太疏水和不太疏油。

日本专利3598520B2中描述了斥水性涂料，其中由重量比为0.1:99.9对10:90的氟烷基官能硅烷和四烷氧基硅烷制备的共聚物溶解于有机溶剂中。水解的四烷氧基硅烷组分提供了富含硅烷醇的表面。硅烷醇是亲水的，从而提高了所涂覆表面的表面能和降低了所涂覆表面的疏水和疏油性质。

R.W.Avery在美国专利6,300,379中公开了3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-十三氟辛基三乙氧基硅烷的乳液。这些乳液含有表面润湿剂、表面活性剂，其可降低经处理表面的疏水性质和抑制表面的甲硅烷基化。

T.S.Haddad在美国专利9,790,377中公开了氟化多面体低聚硅倍半氧烷。将这些低聚硅倍半氧烷旋涂到惰性表面上以赋予该惰性表面以疏水和疏油性质。这些低聚硅倍半氧烷不含有能够与表面形成共价键的反应性基团。缺少将疏水性和疏油性试剂共价键合至表面可导致在老化、尤其是在腐蚀性环境中老化(包括在潮湿地区中风化)时失去疏水和疏油性质。