JPH0356491A - 含フッ素スルホンアミドシランとその製造法 - Google Patents

含フッ素スルホンアミドシランとその製造法

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JPH0356491A
JPH0356491A JP1190928A JP19092889A JPH0356491A JP H0356491 A JPH0356491 A JP H0356491A JP 1190928 A JP1190928 A JP 1190928A JP 19092889 A JP19092889 A JP 19092889A JP H0356491 A JPH0356491 A JP H0356491A
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JP
Japan
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alkyl
carbon atoms
general formula
same
perfluoroalkylsulfonamide
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JP1190928A
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Motohiko Yoshizumi
素彦 吉住
Yukiya Yamashita
行也 山下
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は.新規な化合物N−アルキル−N−シリルアル
キルペルフルオロアルキルスルホンアミドおよびその製
造法に関する。
本発明の化合物は,文献未記載の新規物質であり、無機
材料の表面処理剤として、および樹脂等への添加剤とし
て使用できる。
(従来技術と問題点) 無機材料、あるいは樹脂の表面特性を改善するペルフル
オロアルキル基を有するシラン化合物は知られており、
離型剤としての利用も検討されている(特公昭60−9
0851号参照)。
近年、樹脂及び無機質材料表面の撥水、撥油性非粘着性
の向上が要求されてきており.そのような用途に既知の
べルフルオロアルキル基を表面改質剤として使用する場
合、撥水、撥油、非粘着性が充分でないという欠点があ
った。また基質との接着性,熱的,化学的安定性も充分
ではなく,化音物によっては合或時のヒドロシリル化反
応において原料の分解が生じ、収率が低いという欠点が
あった。
上記のような問題点を解決するために鋭意研究した結果
、分子中にペルフルオロアルキル基と、スルホンアミド
結合を有するシラン化合物が、上記問題の解決に適する
ものであることを見出し、その一部の化合物の発明に特
許出願した(特願昭63−101463号,特開乎  
   号).本発明は該出願にかかる発明の拡張改良に
関する.〔発明の構或〕 本発明は, l.一般式 Rfso, NR’ (CII2 )ylsiR” 3
 −@A@   ( 1 )(式中Rfは炭素数l〜7
のペルフルオロアルキル基,R1は水素または炭素数1
〜5のアルキル基、R2は炭素数1〜5のアルキル基,
Aは塩素、臭素、炭素数1〜5のアルコキシ基、nは3
〜4の整数、mは1〜3の整数)で表されるN−アルキ
ル−N−シリルアルキルペルフルオロアルキルスルホン
アミド;?. 前記第1項に記載のN−アルキル−N−
シリルアルキルペルフルオロアルキルスルホンアミドの
製法であって、 RfS02NR” (C}l. )JLCH = c+
+■  (II)(式中Rf,R”は前記に同じ,悲は
1ないし2の整数)で表されるN−アルキル−N−ビニ
ルアルキルペルフルオロアルキルスルホンアミドと一般
式HSiR”3−+Jm   (III)HSiR23
−mAm(III)で表されるシラン化合物と付加触媒
の存在のもとに反応させることからなる製法: 3. 前記第1項に記載のN−アルキル−N−シリルア
ルキルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であ
って, R1SOz NR1(CH2 )ylsiR” 3−,
X,   ( TV )(式中R f、R1、R”,n
,mは前記に同じ、又は塩素、または臭素〉で表される
N−アルキル−N−ハロゲノアルキルシリルペルフルオ
ロアルキルスルホンアミドと炭素数1〜5のアルコール
または、その金属アルコキシドを反応させることからな
る製法;4.前記第3項に記載の方法であって、一般式
(IV)の化合物と炭素数1〜5のアルコールとの反応
を有機塩基の存在下において不活性乾燥気体の吹き込み
か、または減圧下で行うことからなる製法; 5. 前記第1項に記載のN−アルキル−N−シリルア
ルキルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であ
って, RfSO,NR’(CI,)nSiR”31X.   
(IV)(式中R t,R1、R1、n,m,Xは前記
に同じ)で表されるN−アルキル−N−ハロゲノアルキ
ルシリルペルフルオロアルキルスルホンアミドと一般弐
〇C(OB),  (V) (式中Bは炭素数1〜5のアルキル基)で表されるオル
ト蟻酸エステルを反応させることからなる製法; 6. 請求項1に記載のN−アルキル−N−シリルアル
キルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であっ
て、 RfSoイY  (■) (式中Rfは前記に同じ、Yはフッ素、塩素,または臭
素)で表されるペルフルオロアルキルスルホニル化合物
と一般式 NR”(CH2)nSiR2,,Z.(■)(式中R”
、R1、n,mは前記に同じ。Zは炭素数1〜5のアル
コキジ基)で表されるアミノシランを反応させることか
らなる製法; 7.前記第1項の化合物からなる撥水、撥油、非粘着性
向上剤; を提供する. 本発明の一般式(1)で表される含フッ素シラン化合物
において、Rfは炭素数1〜7のペルフルオロアルキル
基であり、途中にエーテル結合が介在していてもよい。
一方,一般式(1)で表される含フッ素シラン化合物に
おいて、R1は水素または炭素数が1〜5のアルキル基
で.R2は炭素数1〜5のアルキル基である. 一般式(I)の本発明化合物の製造方法において、一般
式(III)で表される化合物は、一般式(II)で表
される化合物に対し、1モル当量以上、好ましくは1.
1ないし1.5モル当量用いる.一般式(r1)で表さ
れる化合物と、一般式(m)で表される化合物の反応は
、30℃ないし150℃,好ましくは40℃ないし80
℃の温度範囲で加熱攪拌することによって行われる。
触媒の使用量は、通常一般式(II)で表される化合物
に対してI X 10−’ないしI X 10−”重量
パーセントでよく、好ましくはI X 10−’ないし
5×10″″4重量パーセントでよい. また、一般式(fV)で表される化合物と,炭素数1〜
5のアルコールとの反応は、5℃ないし60℃,好まし
くは20℃ないし40℃の温度範囲で,乾燥気体の吹き
込みかまたは大気圧以下に減圧下で攪拌することによっ
て、また有機塩基の存在下に行われる。
乾燥気体は、一般式(mV)で表されXが塩素、または
臭素である化合物,及び炭素数1〜5のアルコールと反
応しないものであり、具体的には乾燥したN2、He.
 Ar等があげられる.ここで、乾燥気体の吹き込みは
、反応で生ずるハロゲン化水素を除去する効果をもたら
し、また大気圧下300mmHg以下の減圧もまた同様
の効果を持つ. 減圧度が300mmHgより低いと、生或するハロゲン
化水素を効果的に除去することが難しく効果的でない. 本発明化合物の撥水,撥油性,非粘着性はペルフルオロ
アルキル基によって発揮されるもので,表面改質剤とし
て用いた場合、ハロゲノシリル基、およびアルコキシシ
リル基が水と反応してヒドロキシシリル基となり、さら
にこれが無機質表面に存在する水酸基との間で脱水、縮
合、または水素結合等を起こして結合する。
また、スルホンアミド結合は、カルボン酸エステル,カ
ルボン酸アミド型化合物に比較して熱的,化学的安定性
、およびその合成時におけるヒドロシリル化反応の高収
率を,さらにペルフルオロアルキル基の配向をもたらし
,撥水、撥油性,非粘着性をより高める効果をもたらす
さらに、窒素原子に結合しているアルキル基は,溶媒お
よび樹脂との相溶性を高める.また,アルキルシリル基
は、溶媒との相溶性を高めると共に、水分に対する抵抗
性を増加させるもので、特に添加剤として用いる場合に
有効である. 本発明の化合物が適用される材,料は特に限定されない
が、具体的な例として,ガラス、金属、セラミックス.
@脂、紙、繊維などがあげられる.また、その形状,大
きさにまったく影響されない.さらに、この含フッ素シ
ラン化合物が付着結合している材料は.可視光の反射率
は付着結合していないものとほとんど差はなく,光沢は
失わない。
これらの材料の表面処理法としては,(■)式で示され
る含フッ素シラン化合物を含む溶液を上記の無機材料に
塗布することによって行なわれる.塗布法は,浸漬法,
スプレー法,はけ塗り法など通常の塗布法によって行わ
れる.溶媒としては,ハロゲン化炭化水素、アルコール
、エーテルなどの有機溶媒が好ましく、無水かまたは必
要に応じてアミン、または酸の水溶液を少量添加したも
のが使用される。
ここで用いるアミンは、一級アミン,二級アミン,三級
アミンのいずれでもよいが、特に一級アミンが有効であ
る。また,用いる酸としては、塩酸、硫酸,硝酸、燐酸
などの無機酸、蟻酸,酢酸、シュウ酸,トルエンスルホ
ン酸などの有機酸が利用できる.これらのアミン,また
は酸の水溶液の中で、水は含フッ素シラン化合物のハロ
ゲノシリル基,またはアルコキシシリル基を加水分解し
てヒドロキシシリル基を形成し、材料表面の水酸基と脱
水縮合するか,または表面に水酸基を持たない材料に対
しても強く吸着する作用を持つ。また、酸及びアミンは
、この加水分解、及び脱水縮合を促進させる触媒の役目
を果たすものである。
これらアミン,または酸の濃度は処理溶液の全量の5重
量パーセント以下、好ましくは0.05〜1重量パーセ
ント程度が適している.これらの含フッ素シラン化合物
で、材料を表面処理する場合、処理温度は各溶媒によっ
て異なるが、室温から溶媒の沸点までの温度範囲で実行
される.また,無水の溶媒を用いた場合.あるいは室温
で処理された場合は,必要に応じて60〜150℃,好
ましくは、80〜130℃で乾燥させられる。これらの
処理は、含フッ素シラン化合物を無機材料表面とより強
固に結合するために必要である。
一方、樹脂等への添加剤として使用する場合は,含フッ
素シラン化合物の添加量は樹脂の種類によって変化する
が、104〜10重量パーセントの間で変化できる。
(発明の具体的開示) 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する. 実施例1 磁気攪拌装置、温度計,還流器を備えた100+++1
三口フラスコに、N−n−プロビルーn−アリルベルフ
ルオロへプチルスルホンアミド53. 1g(0. l
Omol)、塩化白金酸10s+g(1.9 X 10
−’mol)を入れ,滴下濾斗よりトリクロロシラン1
4.9g(0.11a+ol)を60℃で一時間で滴下
・した.滴下終了後そのままの温度で一時間攪はんした
後過剰のトリクロロシランを留去することによってN−
n−プロビルーN−(3−(トリクロロシリル)プロビ
ル)ベルフルオロへプチルスルホンアミドat.ag(
収率92%)を得た。なおN−n−プロビル一〇一アリ
ルペルフルオロへプチルスルホンアミドはベルフルオロ
へプチルスルホニルフロリド(新秋田化成(株)より入
手)とn−プロビルアミンを反応させてn−プロピルー
ペルフルオロへプチルスルホンアミドを合成し、それに
7リルブロミドを反応させて調製した. 下記のNMR分析、質量分析、IR分析の結果より生成
物が cba f   ed であることを確認した。
” HNMR (測定条件,溶媒:フルオロカーボンF
−113、内部標準ベンゼン) δ1,30(t, 3}1, H−a)61.6−2.
5(m, 6}1, H−b, d, e)63.5−
4.0(m, 4H, H−c, f)MS(測定条件
,イオン化電圧: 70eV)(m/e、相対強度)5
04 (68. 1%、M”−”Cll,CH2SiC
1, )133(21.1%,”SiCl,) 69(100%、”CF, ) IR(無溶媒、c11) 3350,2950,1390.1260−1130実
施例2 磁気攪拌装置、温度計,還流器を備えた500ml三口
フラスコに、前記と同様に合成したN−n−プロビルー
N−(3−(トリクロロシリル)プロビル)ベルフルオ
ロへプチルスルホンアミド133.3g(0.20+s
ol)を入れ、70mmHgの減圧下で滴下濾斗よりメ
タノール200mlを35℃で5時間で滴下した.滴下
終了後過剰のメタノールを留去することによってN−n
−プロビルーN−(3−(トリメトキシシリル)プロビ
ル)ベルフルオロへプチルスルホンアミド105.8g
を得た(収率8l%). 下記のNMR分析、質量分析、IR分析の結果より生成
物が cba であることを確認ごた.     d ’ HNMR (測定条件,溶媒:フルオロカーボンF
−113、内部標準ベンゼン) δ0.9(t, 2H, トe) δ1,25(t, 3H, H−a) δ1,6−2.5(m, 4H, H−b, f)63
.5−4.0(a+, 4H. H−c, g)δ3.
8(s,9H, H−d) MS(測定条件.イオン化電圧;70eV) (m/e
,相対強度)622(24.5%、M”−”OCH, 
)504 (3.4%,M札+CHz CHz Sl 
(QC}Is ’)s )121(100%、”SL 
(OCH3 L )69(100%. ”CF,) IR(無溶媒. cm−”) 3350, 2950, 1390, 1260−11
30実施例3 磁気攪拌装置,温度計,還流器を備えた300+al三
ロフラスコに,N一エチルーN−(3−ジクロ口メチル
シリル)プロビル)ベルフルオロブチルスルホンアミド
48.2g (0.10mol)、トリエチルアミン4
0.4g(0.40mol)イソプロビルエーテル15
0mlを入れ、氷一水で冷却しながら滴下濾斗よりエタ
ノール30mlを2時間で滴下した.滴下終了後そのま
まの温度で一時間攪はんした後生成した塩を濾過し過剰
のエタノール、イソプロビルエーテル、トリエチルアミ
ンを留去することによってN一エチルーN−(3−(ジ
エトキシメチルシリル)プロビル)ベルフルオロプチル
スルホンアミド3L6g(収率77%)を得た.’ H
NMR (71定条件,溶媒:フルオロカーボンF−1
13、内部標準ベンゼン) 60.10(s, 3N)  61.31(t, 3H
)61.42(t, 6}1)  61.6−2.5(
塵,4H)63.5−4.1(m, 8H) MS(測定条件,イオン化電圧: 70eV)(m/e
.相対強度)370(58.9%)  131(100
%)  69(84.1%)IR(無溶媒、c11) 3350, 2950, 1390, 1260−11
30実施例4 磁気攪拌装置、温度計,還流器を備えた200ml三ロ
フラス゜コに、N−(3−(トリクロロシリル)プロビ
ル)ベルフルオロペンチルスルホンアミド52.5g(
0.10mol).  塩化アルミニウムを入れ,滴下
濾斗よりオルト蟻酸メチル63.6g(0.60+mo
l)を室温で30分間で滴下した。滴下終了後そのまま
の温度で一時間攪はんした後ゆっくりと80℃まで加熱
し、80℃で一昼夜攪はんした。攪はん終了後,沈澱物
を濾過した後,過剰のオルト蟻酸メチルおよび副反応生
成物を留去することによってN−(3−(トリメトキシ
シリル)プロビル)ベルフルオロペンチルスルホンアミ
ド24.5g(収率48%)を得た。
IHNMR (il!定条件,溶媒:フルオロカーボン
F−113、内部標準ベンゼン) 60.9(t, 2}1)  δ1.8(m, 2H)
63.7(t, 2H)  δ3.8(s, 9H)M
s(m定条件,イオン化電圧: 70pV)(n+/e
,相対強度)480(24.1%)  362(5.2
%)  121(100%)69(23.5%) IR(無溶媒、c11) 3350. 2950, 1390. 1260−11
30実施N5 磁気攪拌装置,温度計,還流器を備えた200ml三口
フラスコに、N一エチルーN−3−(モノエトキシジメ
チルシリル)プロビルアミン18.9g(0.20mo
l)、ピリジン15.8g(0.20mol).イソプ
ロビルエーテル100n+1をいれ、滴下濾斗よりベル
フルオロブチルスルホニルフロリド30.2g(0.1
0mol)を20℃で一時間で滴下した.滴下終了後そ
のままの温度で一時間攪はんした後40℃で2時間さら
に攪はんした.攪はん終了後,生或塩を濾過した後,過
剰のピリジン,イソプロビルエーテルを留去することに
よってN一エチルーN− (3− (モノエトキシジメ
チルシリル)プロビル)ベルフルオロプチルスルホンア
ミド18.4g(収率39%)を得た。
” HNMR (vA定条件、溶媒: フ)L’t o
カーホンF−113,内部標準ベンゼン) 60.1(s, 6B)  δ1.31(t, 38)
δ1.42(t, 3}1)  δ1,6−2.5(+
s, 4}1)63.5−4.1(m, 6H) MS(l定条件,イオン化電圧: 70eV)(m/e
、相対強度)426(12.3%)  340(1.1
%)  103(62.2%)69(100%) IR(無溶媒、C11) 3350,2950,1390,1260−1130実
施例6 25ms+ X 75a+mの普通板ガラスなN一エチ
ルーN−(3−(トリエトキシシリル)プロビル)ベル
フルオロへキシルスルホンアミド1.0g,エタノール
200ml, 10%希塩酸水溶液0.5gの混合液中
に1分間浸した後、室温で乾燥した。
このようにして処理されたガラス板の表面接触角を測定
すると、水で110’.流動パラフィンで76゛であっ
た. 比較例l 含フッ素シラン化合物を用いず、トリメトキシメチルシ
ランを1.0gとした以外は,実施例8と同一の処理を
行った.表面接触角は水で35゜,流動パラフィンで3
Tであった。
比較例2 含フッ素シラン化合物として,3−トリメトキシシリル
プロビルペルフルオ口へプチルカルボン酸エステルを1
.0gとした以外は,実施例8と同一の処理を行った.
表面接触角は水で8r,流動パラフィンで49゜であっ
た. 比較例3 含フッ素シラン化合物を添加しないエポキシ樹脂(東京
ペイント製,メラミン硬化型)を120℃で20分間硬
化させ、実施例9と同様の撥水、撥油性の試験を行った
結果、表面接触角は水で33゜,流動パラフィンで12
°であった. 比較例4 含フッ素シラン化合物として、2−トリフルオロルチル
−1−トリメトキシシリルエタンを3gとした以外は、
実施例9と同一の処理を行った.表面接触角は水で45
゜,流動パラフィンで23゜であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 R_fSO_2NR^1(CH_2)_nSiR^2_
    3_−_mA_m( I )(式中R_fは炭素数1〜7
    のペルフルオロアルキル基、R^1は水素、または炭素
    数1〜5のアルキル基、R^2は炭素数1〜5のアルキ
    ル基、Aは塩素、臭素、炭素数1〜5のアルコキシ基、
    nは3〜4の整数、mは1〜3の整数)で表されるN−
    アルキル−N−シリルアルキルペルフルオロアルキルス
    ルホンアミド。 2、請求項1に記載のN−アルキル−N−シリルアルキ
    ルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であって
    、 R_fSO_2NR^1(CH_2)_lCH=CH_
    2(II)(式中R_f、R^1は前記に同じ、lは1な
    いし2の整数)で表されるN−アルキル−N−ビニルア
    ルキルペルフルオロアルキルスルホンアミドと一般式 HSiR^2_3_−_mA_m(III) (式中R^2、A、mは前記に同じ)で表されるシラン
    化合物を付加触媒の存在のもとに反応させることからな
    る製法。 3、請求項1に記載のN−アルキル−N−シリルアルキ
    ルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であって
    。 R_fSO_2NR^1(CH_2)_nSiR^2_
    3_−_mX_m(IV)(式中R_f、R^1、R^2
    、n、mは前記に同じ、Xは塩素、または臭素)で表さ
    れるN−アルキル−N−ハロゲノアルキルシリルペルフ
    ルオロアルキルスルホンアミドと炭素数1〜5のアルコ
    ールまたは、その金属アルコキシドを反応させることか
    らなる製法。 4、請求項3に記載の方法であって、一般式(IV)の化
    合物と炭素数1〜4のアルコールとの反応を不活性乾燥
    気体の吹き込みか、または減圧下で、有機塩基の存在下
    において行うことよりなる製法。 5、請求項1に記載のN−アルキル−N−シリルアルキ
    ルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であって
    、 R_fSO_2NR^1(CH_2)_nS1R^2_
    3_−_mX_m(IV)(式中R_f、R^1、R^2
    、n、m、Xは前記に同じ)で表されるN−アルキル−
    N−ハロゲノシリルペルフルオロアルキルスルホンアミ
    ドと一般式 HC(OB)_3(V) (式中Bは炭素数1〜5のアルキル基)で表されるオル
    ト蟻酸エステルを反応させることからなる製法。 6、請求項1に記載のN−アルキル−N−シリルアルキ
    ルペルフルオロアルキルスルホンアミドの製法であって
    、 R_fSO_2Y(VII) (式中R_fは前記に同じ、Yはフッ素、塩素、または
    臭素)で表されるペルフルオロアルキルスルホニル化合
    物と一般式 NR^1(CH_2)_nSiR^2_3_−_mZ_
    m(VIII)(式中R^1、R^2、n、mは前記に同じ
    、Zは炭素数1〜5のアルコキシ基)で表されるアミノ
    シランを反応させることからなる製法。 7、請求項1の化合物からなる撥水、撥油、非粘着性向
    上剤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1480730A4 (en) * 2002-03-05 2007-05-09 Dionex Corp POLAR SILANES AND THEIR USE ON SILICA SUPPORTS
JP2020083836A (ja) * 2018-11-28 2020-06-04 三菱マテリアル電子化成株式会社 ペルフルオロエーテル含有シラン化合物

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