保持表面不受指纹和污垢的污染，并使其更容易清洁，是一个活跃的研究和技术开发领域。

简介

使用氟烷基改性硅烷很容易在表面实现拒油和拒水。虽然全氟烷基改性硅烷具有较高的静态和前进的水和油接触角，但它们较低的后退接触角意味着油和水不会轻易地滑过处理过的表面。这些特性的结果产生了一个表面，既容易清洁，保持清洁的时间更长。最终，改性的全氟聚醚硅烷具有较高的静态和前进的水和油接触角，以及较高的后退接触角，从而产生非常低的滑动角。本文考察了硅烷和全氟聚醚组分的结构改性对性能的影响，并通过应用方法讨论了它们对性能的影响。

结果与讨论

这些改进的目标是一种用于在各种基材表面形成低表面张力层或防脏层的改性表面，以及一种应用该涂层材料的方法。这些表面改进将使广泛的用途受益，包括光学元件(例如，防反射膜、光学滤光片、眼科镜片、镜子)、电子显示屏(例如，液晶显示器、CRT显示器、等离子显示器、投影电视)、消费电器、处理过的玻璃和陶器等应用。经常被触摸的表面在使用时通常会沾上指纹、皮肤油脂、汗水和化妆品。一旦表面被污染，污渍就不容易清除，或者需要清洁材料。188金宝搏bet官网表面有防反射涂层的污垢和指纹对表面污染非常敏感，不仅会造成不愉快的美观，还会导致安全问题。在汽车窗户、手持电子设备和厨房电器等具有挑战性的应用中，获得抗污垢和长期表面性能耐久性的表面成为另一个障碍，这些应用都经常与皮肤接触。

为了解决这些与拒油拒水有关的问题，以前已经提出了各种防污剂。一项建议是用含全氟烷基的化合物对基材进行表面处理，从而获得一种耐污防反射涂层。另一种方法是一种耐污、低反射的塑料，它含有含有单和双硅烷化合物的多氟烷基和卤素、烷基或烷氧基硅烷化合物作为表面改性涂层。提出的第三种选择是在主要由二氧化硅组成的光学薄膜上形成全氟烷基(甲基)丙烯酸酯和含单体的烷氧基硅烷基团的共聚物。然而，这些涂料的耐污性能不足，特别是对指纹、皮肤油脂、汗液和化妆品等最重要的污渍。

要获得所需的高水和油接触角和低滑动角的性能，需要对线性全氟聚醚进行化学改性。合成了四种烷氧基全氟聚醚加合物，如图1所示。

合成完成后，进行了一系列性能测试，以评估抗染色性能。这些硅基改性全氟聚醚[I]到[IV]应用于玻璃试件。抗染色涂层是通过CVD(化学气相沉积)和浸渍涂层在稀释溶液中应用，如图2所示。

在保持聚醚链长不变(n = 20)的情况下，采用浸涂法评价了改性全氟聚醚烷氧基结构的影响。用水和正十六烷的静态接触角和滑动角比较处理后玻璃基板的表面性能(表1)。

从表1可以看出，所有情况下水和油(正十六烷)接触角都很高。与[II]和[IV]相比，[I]和[III]中更简单的烷氧基对水和正十六烷都有略高的静态接触角和略低的滑动角。Si和全氟聚醚主链之间的有机连接基团对结果也有轻微影响，含酰胺基团[III/IV]具有较低的水接触角和较高的正十六烷接触角。结果表明，烷氧基全氟聚醚可以在该表面上实现高度组织的分子排列。在所有情况下，表面滞回的程度都很小，这由非常低的滑动角度所示。

通过调整结构的聚醚主链聚合度(n)来评价全氟聚醚分子量的影响[I]。水与正十六烷的接触和滑动角度如表2所示，采用浸涂涂法。

虽然数据表明，随着全氟聚醚分子量的增加，水和正十六烷的接触角也增加，但没有看到明显的趋势。正十六烷滑动角与聚合物分子量无明显关系。

有趣的是，应用方法被发现对接触角有最显著的影响。两种方法的接触角数据相似，但无论分子量如何，CVD方法对水的滑动角都明显更高，如表3所示。这种行为似乎表明，由于CVD方法的沸点较高，可以通过浸渍涂层沉积在玻璃表面的产品中存在的成分不能通过CVD方法沉积。而正十六烷的滑移角不受应用方法的影响。

该产品是醇氧基全氟聚醚合成的最新产物，道康宁2604涂层，在玻璃基板上与普通抗染色材料(C8F17(CH2)2Si(OMe)3)和未进行表面处理的对照样品进行了比较。水和正十六烷的接触角和滑动角的测量结果如表4所示。

水和正十六烷的接触和滑动角度在老化后是很重要的，以确保表面抵抗特定应用的元素，并将随着时间的推移提供抗污性能。使用紫外线照射和处理表面的摩擦耐久性是通常用来预测表面改性有效寿命的方法。紫外线照射对水接触角的影响是用阳光天气o计测定的，并与商业上已知的表面处理C8F17(CH2)2Si(OMe)3进行比较(图3)。在测试期间，通过水接触角测量烷氧基全氟聚醚的抗紫外线照射能力有了显著提高。

当考虑在受物理磨损的表面上使用烷氧基硅基全氟聚醚涂层时，摩擦耐久性的影响也是一个关键参数。如眼科镜片、照相机镜片、便携式电子设备和汽车内饰等应用需要耐摩擦，以确保长期疏水和疏油性能。耐久性测试通常使用一种设备，在均匀的表面上施加恒定的压力，在表面上从一侧到另一侧循环。用一块固定在铝块上的棉布施加500克的力，对玻璃试样进行测试。在不同的时间间隔后测量水接触角，得到与摩擦循环的关系。通常需要比较方法来评估持久性，因为没有绝对的通过/失败值(图4)。

从图4可以看出，用水接触角测量的摩擦阻力有显著差异。经过5000次循环后，商用C8F17(CH2)2Si(OMe)3材料的水接触角降低了8°，而烷氧基全氟聚醚的水接触角只有1°的变化。C8F17(CH2)2Si(OMe)3材料的接触角在1000次摩擦循环之前开始减小，然后在测试周期的平衡中保持在103°不变。

新的烷氧基全氟聚醚技术也能提高清洗的便捷性。滑动摩擦系数和静态摩擦系数的比较提供了对易于清洁特性的对比洞察(图5)。较低的滑动摩擦系数和静态摩擦系数预示着烷氧基全氟聚醚将具有更好的保持清洁和易于清洁的特性。

结论

合成了一系列烷氧基全氟聚醚，评价了全氟聚醚的分子量、使用方法和涂覆耐久性(紫外线照射和摩擦)的影响。应用方法对性能的影响对所研究的加合物有显著影响。在所有情况下，观察到大的静态接触角与非常低的滑动角相结合。与目前的C8F17(CH2)2Si(OMe)3涂层相比，烷氧基硅基全氟聚醚的保持清洁和易于清洁的性能被预测为更好。抗染色和耐用性能使这项新技术在经常发生皮肤接触的应用中特别有用。具体的兴趣在于汽车内饰、厨房电器、光学镜头和电子显示器等应用。

本文在2008年4月芝加哥举行的第11届塑料涂料年度研讨会上发表。

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