阳离子氟化醚硅烷组合物以及相关方法_4

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间段内不出现大量的沉淀或大量的凝胶。在一些实施例中,稳 定性的评价方式可以是,在一段时间内(如在存放期)视觉观察组合物样品中沉淀或凝胶 的形成。应该承认,本发明的组合物在制备出来时可能有少量的沉淀或凝胶,或两者兼而有 之,但这一较少的量基本上不会随着时间的推移而增多。
[0072] 方法和套件
[0073] 本发明提供一种保护表面的方法,该方法包括1)提供包含式I化合物的组合物, 和2)使基底与该组合物相接触。在一方面,与基底接触之前,组合物可以同包含能够与式 I或式II硅烷基团相容的官能团的纳米粒子接枝或共混。在一方面,纳米粒子包含羟基官 能团。在一方面,纳米粒子是二氧化娃、钛或错纳米粒子。
[0074] 接触步骤可以包括浸泡、喷涂、刷涂、辊涂、溢涂或凝结。基底可以包括陶瓷、纺织 品、硅酸盐、纸张、金属、木材和塑料。在一些实施例中,基底可以是棉、粘胶纤维、毛织品、丝 织品、聚酯、聚酰胺、苯乙烯聚合物和共聚物、乙酸纤维素、人造丝、粘土、陶瓷、玻璃、混凝土 以及它们的组合。在一些实施例中,所述方法包括使基底与包含至少一种式I或式II化合 物、至少一种水溶性有机溶剂和水的组合物相接触。
[0075] 基底可以包括陶瓷。这种陶瓷的形式(例如)可以为釉面或无釉瓷砖(如厨房或 浴室瓷砖)。基底可以包括玻璃,例如玻璃纤维、火石玻璃或硼硅酸盐玻璃。基底可以包括 混凝土,例如结构混凝土和装饰混凝土。在一些实施例中,基底可以是包含棉与聚酯的共混 物或聚酰胺与聚酯的共混物的纺织品。在一些实施例中,基底包括诸如用在服装或室内装 饰中的纺织品。
[0076] 接触步骤可以在室温(即约25°C)或高温下进行。在一些实施例中,所述方法包 括在使基底与本发明的组合物接触之前加热基底的步骤。在一些实施例中,所述方法包括 在使基底与本发明的组合物接触之后加热基底的步骤。在使基底与本发明的组合物接触之 后加热基底可以增大溶剂的蒸发速率。
[0077] 本发明的组合物可用于保护基底(特别是基底表面),从而使基底具有斥水、斥油 性或兼有这两种性质,或者对基底提供斥污和/或斥垢性。对基底进行保护的结果是,由于 受保护的基底或表面具有斥油和/或斥水的性质,受保护的基底(特别是受保护的基底的 受保护表面)更易于清洁。在一些实施例中,通过一定量的式I或式II化合物保护基底, 所述量足以使基底与去离子水或蒸馏水的前进接触角为至少约70度,与正十六烷的前进 接触角为至少约40度。式I或式II化合物可以与基底反应形成离子键或共价键。在一些 实施例中,在使基底与本发明的组合物接触之前或之后加热基底可以促进化合物与基底之 间的反应。
[0078] 当(例如)基底是纺织品时,可以通过一定量的式I或式II化合物保护纺织品或 纺织品表面,所述量足以使纺织品具有斥水性和/或斥油性。所需的斥水性和/或斥油性 程度可取决于(例如)纺织品的预期最终用途。在一些实施例中,可以通过一定量的式I 或式II化合物保护纺织品表面,所述量足以使其对喷涂到纺织品上的水具有耐水性,即受 保护的纺织品可以具有高"喷涂评级"值。
[0079] 保护表面的方法可以包括使本发明的组合物(特别是包含水溶性有机溶剂的组 合物)与水结合。可以通过对组合物添加水或者通过对水添加组合物的方式使本发明的组 合物与水结合。在一些实施例中,所述提供步骤包括使组合物与水结合。在一些实施例中, 使本发明的组合物与水结合包括用水稀释本发明的组合物。
[0080] 在一些实施例中,可以在使基底(或者特别是基底表面)与本发明的组合物接触 之前对其进行清洁。在使基底与本发明的组合物接触之前对其进行清洁的方式可以是(例 如),用水或用有机溶剂清洗基底。
[0081] 在另一方面,本发明提供具有包含式I化合物的组合物的套件。在一些实施例中, 该套件可以包括涂敷器,所述涂敷器包括容器、喷涂器、刷、辊或它们的组合。在一些实施例 中,该套件可以包括套件的使用说明。这些说明可以包括对(例如)有关组合物与水的结 合或用水稀释组合物的说明。这些说明还可以包括有关选择使基底与本发明的组合物相接 触之方法的资料。
[0082] 实您1
[0083] 除另指明外,所有的溶剂和试剂均购自或可购自密苏里州圣路易斯的西格玛奥德 里奇公司。
[0084] 喷涂评级(SR)测试方法
[0085] 被处理基底的喷涂评级是表征经处理的基底对冲击它的水的动态排斥性的值。 排斥性的测定通过"2001TechnicalManualoftheAmericanAssociationofTextile ChemistsandColorists(AATCC) "中公布的测试方法22-1996进行,以受测试基底的"喷 涂评级"(SR)表示。通过从15cm的高度上把250ml水喷到基底上来得到喷涂评级。采用 0至100的等级对润湿模式进行视觉评级,其中0表示完全润湿,100表示完全不润湿。
[0086] 斥水件(WR)测试方法
[0087] 使用一系列水-异丙醇测试液测量基底的斥水性(WR),以被处理基底的"WR"评级 表示。WR评级对应于经15秒暴露之后不渗透或润湿基底表面的渗透力最强的测试液。对 被渗透的或只耐受100%水(0%异丙醇)(即渗透性最差的测试液)的基底给出的评级为 0,而对耐受100%异丙醇(0%水)(渗透力最强的测试液)的基底给出的评级为10。通过 以测试液中的异丙醇百分比除以10计算其它的中间评级,例如对于耐受70% /30%的异丙 醇/水共混物(但不耐受80% /20 %共混物)的被处理基底给出的评级为7。
[0088] 斥油件(0R)测试方法
[0089] 按"AmericanAssociationofTextileChemistsandColorists(AATCC) "的标 准测试方法No. 118-1983测量基底的斥油性,该测试基于被处理基底对不同表面张力油的 渗透的耐受性。对只耐受Nujol?矿物油(渗透性最差的测试油)的被处理基底给出的评 级为1,而对耐受正庚烷(渗透性最强的测试液)的被处理基底给出的评级为8。通过使用 其它纯油或混合油确定其它中间值,如表1所示。
[0090] 表1.用于斥油件(0R)的测试液
[0091]
[0092]实例 1
[0093] 制备式I化合物
[0094] 向配有磁力搅拌棒的500毫升圆底烧瓶中装入重均分子量为大约1285克/摩尔的 甲基酯封端型全氟聚醚低聚物(100克,制备基本上如美国专利No. 3, 250, 808 (Moore,Jr. 等)中所述)、N,N-二甲基氨基丙胺(8.1克)和甲基叔丁基醚(100克)。该烧瓶配有回 流冷凝器,搅拌混合物并加热回流。利用红外光谱监视反应进程。经大约12小时后,使混 合物冷却至室温,然后进行真空过滤。使用旋转蒸发器除掉挥发性成分以得到反应中间体。
[0095] 然后向配有磁力搅拌棒的50毫升圆底烧瓶中装入该反应中间体(1克)和3-氯 丙基三甲氧基硅烷(0. 148克)。该烧瓶配有回流冷凝器,搅拌混合物并在氮气氛下加热至 大约140°C的温度。经大约12小时后,使混合物冷却到室温以得到产物。产物的1HNMR光 谱与已知的结构一致。
[0096] 比较例1
[0097] 制备含氟脂肪族铵硅烷化合物
[0098] 向配有机械搅拌器和连有鼓泡器的氮入口管的500毫升三颈圆底烧瓶中装入 C6F13CH2CH20H(72. 86克,购自北卡罗来纳州霍利山的Clariant公司)、三乙胺(23. 27克) 和甲基叔丁基醚(121. 29克)。使烧瓶在冰浴中接受冷却,其内含物处于氮气氛下。烧瓶另 外配有漏斗,然后通过漏斗在大约120分钟内加入甲磺酰氯(25. 20克)。使混合物过夜暖 至室温。然后用INHC1 (120克)水溶液洗涤混合物,然后用2重量%碳酸钠水溶液(120 克)洗涤。通过无水硫酸镁干燥混合物。然后过滤混合物。使用旋转蒸发器除掉溶剂以得 到固体中间产物。
[0099] 向配有磁力搅拌棒的50毫升圆底烧瓶中装入该中间产物(1克)和3-N,N-二甲 基丙基三甲氧基硅烷(0. 4688克)。在氮气氛下搅拌混合物,并加热到大约80°C达大约4 小时。然后使混合物冷却到室温以得到产物。
[0100] 实例2和3
[0101] 溶液的稳宙件
[0102]评价包含实例1和比较例1产物的组合物的溶液稳定性。对于实例2,取实例1的 产物在99重量份水与1重量份异丙醇的混合物中的1重量%溶液25毫升于带螺帽的玻璃 小瓶中,将其存放在65°C烘箱中。一周过后没有观察到凝胶化或沉淀。三周过后没有观察 到凝胶化或沉淀。对于实例3,取比较例1的产物在水中的1重量%溶液25毫升于带螺帽 的玻璃小瓶中,将其存放在65°C烘箱中。一周过后没有观察到凝胶化或沉淀。
[0103]实例4-9
[0104]如上所述确定喷涂以实例1化合物的溶液的三种织物的斥油性(0R)、斥水
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