本发明涉及氟化工，具体涉及一种全氟聚醚硅烷化合物及其制备方法。
背景技术：
1、全氟聚醚硅烷包含全氟聚醚链段和硅烷官能团。全氟聚醚链段一般由多个重复的含氟醚单元组成，例如–cf2o-、-cf2cf2o-等，这使得分子具有出色的化学惰性、热稳定性和低表面能。硅烷官能团常见的结构如-si(or)3(其中r通常为甲基、乙基等)，能够与基材表面的羟基发生缩合反应，从而实现良好的附着和改性。
2、全氟聚醚硅烷易于通过调节合适的全氟聚醚链段和硅烷官能团的组合，来实现更好的性能平衡，如在保持良好的疏水、疏油性能的同时，提高与基材的附着力、耐候性和耐化学腐蚀性等。因此，全氟聚醚硅烷材料在日常生产生活的各个领域都有着广泛的用途。例如，在表面处理方面，它能赋予材料优异的防水、防油和防污性能，常用于纺织品、皮革和纸张的处理，提高其耐污和易清洁特性。在电子领域，可用于提高电子元件的防潮、防腐蚀性能，增强其可靠性和使用寿命。在光学领域，有助于改善光学镜片和显示器的表面性能，减少反射、提高清晰度和耐磨性。在工业润滑方面，能作为高性能的润滑剂，在高温、高压和恶劣环境下发挥出色的润滑作用。在涂料和涂层中，能增强涂层的附着力、耐候性和耐化学腐蚀性。
3、已有的全氟聚醚硅烷材料合成方法，都是基于一种全氟聚醚和硅烷的硅氢化反应，适用范围窄，且得到的多是线性全氟聚醚硅烷，无法得到支链全氟聚醚硅烷产物。因此，发展一种普适且选择性可控的合成全氟聚醚硅烷的方法具有重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的之一是提供一种全氟聚醚硅烷，
2、本发明的目的之二是提供上述全氟聚醚硅烷的制备方法，步骤操作简单、选择性可控、适用范围广。
3、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
4、第一方面，本发明提供一种全氟聚醚硅烷化合物，所述全氟聚醚硅烷选自具有式5’所示结构式的化合物中的任一种：
5、
6、式5’中，r1、r2、r3独立地选自氢、c1-c10的烷基、c1-c10的烷氧基、c6-c10的芳基、取代的c1-c10的烷基i、取代的c6-c10的芳基i、式ii所示的取代基中的任一种；
7、
8、式ii中，y选自0至100中的整数；
9、r4选自氢、c1-c10的烷基、取代的c1-c10的烷基ii中的任一种；
10、r5、r6独立地选自c1-c10的烷基；
11、rf选自式iii所示的取代基；
12、
13、式iii中，t选自0至20中的整数，n选自1至4中的整数；
14、当t为0时，m选自1至4中的整数，q选自0至4中的整数；
15、当t选自1至20中的整数时，m、q独立地选自1至4中的整数；
16、z选自0至100中的整数。
17、优选的，所述取代的c1-c10的烷基i中的取代基选自c6-c10的芳基、取代的c6-c10的芳基i中的任一种；
18、所述取代的c6-c10的芳基i中的取代基c1-c8的烷基、氟、氯、溴、三氟甲基、硝基、c1-c8的烷氧基、苯氧基、甲酯基、乙酯基、叔丁酯基、正丁酯基中的任一种。
19、优选的，所述取代的c1-c10的烷基ii中的取代基选自式ⅳ所示的取代基；
20、
21、式ⅳ中，r7、r8、r9独立地选自c1-c10的烷基、c6-c10的芳基、取代的c1-c10的烷基iii中的任一种。
22、优选的，所述取代的c1-c10的烷基iii中的取代基选自c6-c10的芳基。
23、第二方面，本发明提供一种上述全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，所述方法至少包括：
24、将含有化合物3和化合物4的物料i，在金属催化剂和配体的存在下，在25～160℃条件下硅氢化反应0.5～36h，即得到所述化合物5’；
25、所述化合物3选自具有式3所示结构式的化合物中的任一种：
26、
27、所述化合物4选自具有式4所示结构式的化合物中的任一种：
28、
29、所述配体和化合物3的摩尔比为0.005％～20％；化合物3和化合物4的摩尔比为0.8～10；金属催化剂和化合物3的摩尔比为0.005％～20％。
30、可选地，所述金属催化剂选自过渡金属催化剂；
31、所述过渡金属催化剂选自fecl2、fecl3、febr2、febr3、fei2、fe(oac)2、fe(acac)2、cocl2、cobr2、coi2、co(acac)3、co2(co)8、cocl(pph3)3、rhcl3、rhcl(pph)3、[rh(cod)cl]2、rh(cod)2bf4、[rh(cod)(ome)]2、[rh(c2h4)2cl]2、rhcl(pph3)3、rh(acac)(co)2、rh(acac)(c2h4)2、ptcl2、h2ptcl6、卡斯特催化剂、ptcl2(nh3)2中的至少一种。
32、所述配体选自三环己基膦(pcy3)、三叔丁基膦(ptbu3)、2-二环己基膦-2',4',6'-三异丙基联苯(xphos)、双(二苯基膦)乙烷(dppe)、双(二苯基膦)丙烷(dppp)、双(二苯基膦)丁烷(dppb)、1,2-双(二环己基膦)乙烷(dcype)、1,1'-双(二苯基膦)二茂铁(dppf)、4,5-双(二苯基膦)-9,9-二甲基氧杂蒽(xantphos)、1,2-双(二苯基膦)苯(dppbz)、双(2-二苯基膦苯基)醚(dpephos)、2,2'-双(二苯基膦)-1,1'-联萘(binap)、5,5'-双(二苯基膦)-4,4'-二-1,3-苯并二噁茂(segphos)、5,5'-双[二(3,5-二叔丁基-4-甲氧基苯基)膦]-4,4'-二-1,3-苯并二噁茂(dtbm-segphos)、2,2'-双(二苯基膦)-6,6'-二甲氧基-1,1'-联苯(ome-biphep)、邻菲罗啉(phen)、联吡啶、吡啶醛亚胺、吡啶酮亚胺、吡啶二亚胺、双噁唑啉中的至少一种。
33、可选地，在所述物料i中，还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自乙醚、四氢呋喃(thf)、2-甲基四氢呋喃(2-methf)、n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷(dcm)、二氯乙烷、乙腈、环己烷、甲苯(toluene)、二甲苯、氯苯中的至少一种；所述化合物3在物料i中的浓度为0.10～5.0mol/l。
34、可选地，在所述物料i中，还包括添加剂；所述添加剂选自三乙基硼氢化钠、三乙基硼氢化锂、三乙基硼氢化钾、二乙基锌、二苯基锌、三甲基铝、三氯化铝、三乙基硼、三苯基硼、甲基氯化镁、乙基氯化镁、异丙基氯化镁、三甲基硅基甲基氯化镁中的至少一种；所述添加剂和化合物3的摩尔比为0.01～2.0。
35、可选地，所述化合物3的获得至少包括以下步骤：
36、将含有化合物1和化合物2的物料ii，在促进剂的存在下，在25～120℃条件下烯丙基化反应1～36h，得到所述化合物3；所述化合物1和化合物2的摩尔比为0.8～10；
37、所述化合物1选自具有式1所示结构式的化合物中的任一种：
38、
39、所述化合物2选自具有式2所示结构式的化合物中的任一种：
40、
41、式2中，x选自卤素、羟基、c1-c10的烷氧基、式ⅴ所示的取代基中的任一种；
42、
43、式ⅴ中，r10选自c1-c10的烷基、c1-c10的烷氧基中的任一种。
44、可选地，在所述物料ii中，所述化合物1在物料ii中的浓度为0.10～5.0mol/l。
45、可选地，所述促进剂选自酸类化合物；式2中，x选自羟基、c1-c10的烷氧基、式ⅴ所示的取代基中的任一种；
46、所述酸类化合物选自樟脑磺酸、对甲苯磺酸、苯磺酸、三氟乙酸、三氟甲磺酸、磷酸二苯酯、磷酸二苄酯、三乙基硼、二乙基锌、三甲基铝、二甲基氯化铝、三氯化铝、三氯化铁、三氯化铟、三(五氟苯基)硼、三氟化硼乙醚、三氟甲磺酸铝(al(otf)3)、三氟甲磺酸铜、三氟甲磺酸钪、三氟甲磺酸锌、三氟甲磺酸铁(fe(otf)3)、三氟甲磺酸镱、三氟甲磺酸镧(la(otf)3)、三氟甲磺酸铟(in(otf)3)中的至少一种；
47、所述酸类化合物和化合物1的摩尔比为0.02～2。
48、可选地，所述促进剂选自碱类化合物；式2中，x选自卤素；
49、所述碱类化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢化钠、氢化钙、氧化钙、镁铝水滑石、三乙胺、1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯(dbu)、1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷(dabco)中的至少一种；
50、所述碱类化合物和化合物1的摩尔比为0.05～10。
51、具体地，本技术提供了一种合成化合物5’的制备方法，
52、(1)以全氟聚醚醇1、烯丙基试剂2为原料，在酸或碱的存在下，在25～60oc条件下烯丙基化反应12～24h，得到所述化合物3；
53、(2)以化合物3和有机硅烷4为原料，在金属催化剂、配体和添加剂nabet3h的存在下，在60～100℃条件下硅氢化反应24～36h，得到所述化合物5’。
54、
55、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
56、1.本发明提供的化合物的制备方法普适性广，不同聚合度的全氟聚醚醇和各类有机硅烷都能反应制备得到全氟聚醚硅烷，且通过金属催化剂和配体的调控，可以改变硅氢化的选择性。因此，本发明在快速选择性合成全氟聚醚硅烷方面有着潜在的应用前景。
57、2.本发明能够得到支链全氟聚醚硅烷产物，适用范围广。
1.一种全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，所述全氟聚醚硅烷选自具有式5’所示结构式的化合物中的任一种：
2.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，所述取代的c1-c10的烷基i中的取代基选自c6-c10的芳基、取代的c6-c10的芳基i中的任一种；
3.根据权利要求1所述的一种全氟聚醚硅烷化合物，其特征在于，所述取代的c1-c10的烷基ii中的取代基选自式ⅳ所示的取代基；
4.一种权利要求1至3任一项所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述方法至少包括：
5.根据权利要求4所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，在所述物料i中，还包括有机溶剂，所述有机溶剂选自乙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、二氯乙烷、乙腈、环己烷、甲苯、二甲苯、氯苯中的至少一种；所述化合物3在物料i中的浓度为0.10～5.0mol/l。
6.根据权利要求5所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，在所述物料i中，还包括添加剂；所述添加剂选自三乙基硼氢化钠、三乙基硼氢化锂、三乙基硼氢化钾、二乙基锌、二苯基锌、三甲基铝、三氯化铝、三乙基硼、三苯基硼、甲基氯化镁、乙基氯化镁、异丙基氯化镁、三甲基硅基甲基氯化镁中的至少一种；所述添加剂和化合物3的摩尔比为0.01～2.0。
7.根据权利要求4所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物3的获得至少包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，在所述物料ii中，所述化合物1在物料ii中的浓度为0.10～5.0mol/l。
9.根据权利要求8所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述促进剂选自酸类化合物；式2中，x选自羟基、c1-c10的烷氧基、式ⅴ所示的取代基中的任一种；
10.根据权利要求8所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，所述促进剂选自碱类化合物；式2中，x选自卤素；
11.根据权利要求4所述的全氟聚醚硅烷化合物的制备方法，其特征在于，
