DE602004006610T2

DE602004006610T2 - Optisch transparente, temperaturbeständige polysiloxane mit hohem brechungsindex

Info

Publication number: DE602004006610T2
Application number: DE602004006610T
Authority: DE
Inventors: Young; David B. Marion STONE; Robert Vincent Ventura THOMAIER; Keith Bryan Santa Barbara REICHEL
Original assignee: Nusil Technology LLC
Current assignee: Nusil Technology LLC
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2024-02-14
Also published as: WO2004074885A1; EP1599747A1; EP1599747B1; US7160972B2; US20040198924A1; DE602004006610D1; JP2006519896A; ATE363083T1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Silikonpolymere. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung optisch transparente, hochtemperaturbeständige Silikonpolymere, die einen hohen Brechungsindex aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft auch das Verfahren zur Herstellung solcher Polymere. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Anwendung der erfindungsgemäßen Polymere auf Gebiete von optischen Wellenleitern, lichtemittierenden Dioden mit hoher Helligkeit (HBLED's), photovoltaischen Vorrichtungen, Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL's), Laserdioden, Lichtfühler, Flachbildschirme, optische Projektionsvorrichtungskomponenten, optische, durch Spritzguss herstellbare Linsen und andere optische Teile, Vorrichtungen und Strukturen.
Kurze Beschreibung des Standes der Technik
Silikonpolymere per se sind im Stand der Technik gut bekannt. Das US-Patent Nr. 5,217,811 offenbart ein vinyl-terminiertes Dimethyldiphenylsiloxan-Copolymer, das mit tri- oder tetrafunktionellen Silanen quervernetzt ist. Der optische Brechungsindex (n_D) von diesem quervernetzten Silikon-Copolymer kann eingestellt werden, indem der Phenylgruppengehalt des Copolymers variiert wird. Der höchste optische Brechungsindex, der in dieser Druckschrift offenbart ist, scheint 1,50 zu sein. Die quervernetzten Silikon-Copolymere dieser Druckschrift werden als Index-Matching- Materialien zum Verbinden von optischen Komponenten, wie optischen Fasern, verwendet.
Eine fortdauernde Schwierigkeit auf dem Gebiet von optischen Polymermaterialien ist die hohe Abschwächung solcher Materialien in nahen Ultraviolett-(UV), sichtbaren und nahen Infrarot(NIR)-Abschnitten des elektromagnetischen Spektrums.
Optische Transparenz wird als Prozentsatz der Lichtdurchlässigkeit über eine Weglänge von 1,0 cm bei der betreffenden Wellenlänge angegeben. Gleichbedeutend wird der komplementäre Anteil der optischen Absorption als Dezibel des Lichtsignalsverlustes pro Zentimeter der optischen Weglänge (dB/cm) angegeben. Für die adäquate optische Transparenz auf dem Gebiet von optischen Wellenleitern, die im NIR verwendet werden, sollten optische Polymere vorzugsweise eine Absorption von weniger als 0,2 dB/cm aufweisen. (siehe Advances in Polymer Integrated Optics, EEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Volume 6, No. 1,2000 von Eldada et al.). Auf dem Gebiet von geformten optischen Kunststofflinsen liegt die Linsendicke typischerweise im Bereich von 1 bis 5 Millimetern. Für Lichtanwendungen im sichtbaren Bereich, wie Weißlicht-emittierende Diodenlinsen (LED), Kameralinsen oder implantierbare Intraokkularlinsen ist es wünschenswert, die optische Durchlässigkeit über den sichtbaren Bereich aufrecht zu erhalten, was ausreichend ist, um irgendein Anzeigen eines Schleiers oder eines Farbtons durch das menschliche Auge zu verhindern. Dieses Ausmaß an visuell wahrgenommener Transparenz wird oft als "Kristalltransparenz" oder gleichbedeutend als "Wasserklar" angegeben. Für solche Vorrichtungen sollte ein optisches Polymer, das eine Wasserklartransparenz zeigt, eine Absorption von weniger als 0,2 dB/cm oder gleichbedeutend eine Durchlässigkeit von größer als 90 %, vorzugsweise größer als 95 % in einem Zentimeter entlang des sichtbaren Wellenlängenbereichs und insbesondere bei dem kurzen Wellenlängenende des sichtbaren Spektrums aufweisen.
Auf den Gebieten von HBLED's, Photovoltaikzellen, VCSEL's, hochleistungsfähigen Photosensoren und Flachbildschirmen können optische Polymere verwendet werden, um eine Verkapselungsschicht zwischen dem Licht-emittierenden oder lichtempfindlichen Element selbst und einer äußeren Linse oder einem Bedeckungsglas zu bilden oder können sowohl als Verkapselung und äußere Linse gleichzeitig dienen. Das Ausmaß der gewünschten optischen Durchlässigkeit in diesen Anwendungen wiederum ist typischerweise größer als 90 %, vorzugsweise größer als 95 % über eine Weglänge von einem Zentimeter bei der betreffenden Wellenlänge.
Eine weitere Schwierigkeit auf dem Gebiet von optischen Polymeren ist die Anforderung an solche Materialien, hohen Temperaturen ohne Verschlechterung der mechanischen oder optischen Eigenschaften standzuhalten. Es gibt zwei Hochtemperaturbedingungen, die herkömmlich vorliegen: der stationäre Hochtemperaturbereich und der Hochtemperatur-Übergangszustand-Bereich. Der stationäre Hochtemperaturbereich stellt die maximale Temperatur dar, die der optischen Vorrichtung für lange kontinuierliche Perioden ausgesetzt wird, in der Größenordnung von Stunden bis zu vielen tausend Stunden. Beispiele von stationären Hochtemperaturbereichen reichen von etwa 30°C bis 40°C für Laborinstrumentoptiken und Intraokkularimplantate, bis 85°C für telekommunikations-faseroptische Kontrollbestandteile, bis 140°C für Automobil- und Luftfahrtoptiken.
Hochtemperatur-Übergangs-Bereichsgrenzen sind gewöhnlich auf das Aussetzen der Vorrichtung auf Verarbeitungstemperaturen bei späteren Stufen der Herstellung mit Aussetzungszeiten in der Größenordnung von Minuten zurückzuführen. Herkömmlich auftretende Hochtemperaturverfahren liegen in einem Bereich von Löten einer Bleilegierung (150°C bis 200°C) bis hin zum bleifreiem Löten (200°C bis 260°C).
Wenn Hochtemperatur-Bereichsbedingungen ausgesetzt wird, werden viele optische Polymere in der Leistung verschlechtert. Die mechanische Verschlechterung nimmt die Form von Aushärten, Ausgasen von flüchtigen Bestandteilen, Versprödung, Craquelierung, Brechen, Schrumpfen, Schmelzen oder Delamination des Polymers von den Substraten an. Die optische Leistungsverschlechterung kann die Form von Zunahmen bei der optischen Absorption annehmen, die visuell als ein Übergang von Wasserklar zu einem Gelb- oder Braunfarbton bemerkbar ist oder eine Entwicklung von Milchigkeit oder Schleier. Quantitativ ist diese Art der Verschlechterung gewöhnlich bei dem kurzen Wellenlängenende des sichtbaren Spektrums bei 40 nm extremer als bei dem langen Wellenlängenende des Spektrums bei 750 nm. Eine Vergilbung wird typischerweise visuell bemerkbar, wenn die Durchlässigkeit bei 400 nm unter 90 fällt und wird gewöhnlich als nicht akzeptabel betrachtet, wenn sie bei 400 nm unter 80 fällt. Typischerweise ist es der Fall für optische Polymere, dass die temperaturinduzierte Zunahme bei der Absorption zuerst bei den kürzesten Wellenlängen (z.B. 400 nm) stattfindet und bei den längeren sichtbaren oder NIR-Wellenlängen (z.B. 1.300 nm, 1.550 nm) nicht sichtbar ist, bis eine viel stärkere Aussetzung aufgetreten ist. Aus diesem Grund ist eine akzeptable optische Durchlässigkeitsverschlechterung eines optischen Polymers bei 400 nm, induziert durch den Hochtemperatur-Bereich normalerweise ein starker Indikator, dass jede Verschlechterung entweder nicht detektierbar ist oder sicher bei längeren sichtbaren und NIR-Wellenlängen akzeptabel ist. Zusätzlich können einige der mechanischen Verschlechterungssymptome, die oben angegeben sind, wie Craquelieren oder Delamination, auch eine hohe optische Signalreflexion oder -absorption erzeugen.
Noch eine andere Schwierigkeit bei der Anwendung von Polymeren für viele optische und verwandte Vorrichtungen ist das Erfordernis an die Polymere, dass sie zusätzlich zu der optischen Transparenz und dem hohen Temperaturbereich die vorteilhaften Eigenschaften des hohen Brechungsindex aufweisen. In dem Zusammenhang der vorliegenden Beschreibung kann der "hohe Brechungsindex" herangezogen werden, um einen Brechungsindex von größer oder gleich 1,545 bei 589 nm zu bedeuten. Ein hoher Brechungsindex ist bei vielen optischen Vorrichtungen zum Verbessern der Lichtdurchlässigkeitswirksamkeit des Designs von Vorteil oder zur Verminderung der erforderlichen Größe der optischen Vorrichtung. Beispielsweise wird auf dem Gebiet von HBLED's die Lichtextraktionswirksamkeit des LED-Bauteils erhöht, wenn eine Bauteilverkapselung mit hohem Brechungsindex verwendet wird. Insbesondere die Veröffentlichung ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, vierte Ausgabe, Volume 15, Seiten 225-226 (John Wiley & Sons Publishers) offenbart bestimmte betriebsfähige Eigenschaften von Licht-emittierenden Dioden und lehrt, dass Epoxid, verwendet für die Verkapselung der Licht-emittierenden Diode typischerweise einen optischen Brechungsindex von etwa 1,6 aufweist. Die Gleichung, die in dieser Druckschrift offenbart ist, stellt die mathematische Erklärung für das oben angegebene Erfordernis bereit, dass für eine lichtemittierende Diode, damit sie wirksam funktioniert, der Brechungsindex der Verkapselungsbeschichtung hoch sein muss, vorzugsweise über 1,545, sogar stärker bevorzugt über 1,56.
Auf dem Gebiet von Intraokkularlinsen ermöglicht die Verwendung eines Polymers mit einem hohen Brechungsindex für das Linsenmaterial die gleiche Fokussierungskraft mit einer Linse, welche in der physikalischen Größe kleiner ist.
Auf dem Gebiet der planaren optischen Wellenleiter verbessert ein Wellenleiterkern mit hohem Brechungsindex den Biegeverlust des Wellenleiters und ermöglicht einen kürzeren Wellenleiterlauf für Phasenverzögerungselemente.
Eine andere fortdauernde Schwierigkeit auf dem Gebiet von optischen Polymeren ist die Fähigkeit des Polymers, einer Strahlungsaussetzung mit hoher Intensität standzuhalten. Viele der Vorrichtungen, die optische Polymere verwenden, erfordern solche Strahlungsaussetzungen für verlängerte Zeiträume. Beispielsweise werden Polymere, die bei der Herstellung von Projektionsoptiken, HBLED's und VCSEL's verwendet werden, routinemäßig nicht-ionisierender Strahlung ausgesetzt, die ein örtlich begrenztes Erwärmen des Polymers verursachen kann, wodurch dessen Verschlechterung durch die oben beschriebenen Temperaturbereichseffekte verstärkt wird.
Das Aussetzen an ionisierende Strahlung tritt auch in manchen Vorrichtungen auf. Beispielsweise werden Flachbildschirme, die in Außenanwendungen verwendet werden, und Automobilhecklicht-LED's der UV-Strahlung des Sonnenlichts ausgesetzt; HBLED-Bauteile, die bei einer Emissionswellenlänge unter 400 nm betrieben werden, transmittieren nahe UV-Strahlungen, die durch optische Polymerverkapselungen und Linsen durchgeleitet wird. Es ist vom Stand der Technik bekannt, dass das Vorhandensein von intensiver ionisierender Strahlung viele Arten an optischen Polymeren verschlechtert. Allerdings ist es vom Stand der Technik von Polymeren, die in Schmiermitteln und Kunststoffzusammensetzungen für die Nuklearindustrie verwendet werden, bekannt, dass hoch phenylierte Polymere eine verbesserte Beständigkeit gegenüber Strahlenschäden zeigen.
Noch eine andere fortdauernde Schwierigkeit auf dem Gebiet der optischen Polymere ist der Bedarf an Materialien, die bei dem Elastizitätsmodul über einen Bereich von sehr weichen Gelmaterialien bis harten Kunststoffmaterialien variieren können. Solch eine Veränderung in den elastischen Eigenschaften ist oft in bestimmten optischen Vorrichtungen für den Zweck der Verminderung der inneren Spannung während dem Temperaturzyklus wünschenswert und zum Matchen von dimensionalen Verschiebungen aufgrund von Expansion und Kontraktion von benachbarten Materialen mit unterschiedlichen thermischen Expansionskoeffizienten. Während manche der zuvor genannten Polymertechnologien vom Stand der Technik, insbesondere einige auf dem Gebiet der Silikone, in der Lage sind, breite Variationen im Elastizitätsmodul vorzunehmen, sind die meisten nur mit den Modulwerten von harten Kunststoffen erhältlich, gemessen auf der Shore D Durometerhärteskala von ASTM D-2240.
Es ist aufschlussreich, die Mängel der optischen Polymere, die zuvor in zahlreichen optischen und verwandten Vorrichtungen verwendet wurden, bei denen die Silikonzusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden kann, zusammenzufassen. Somit weisen Polymere vom Stand der Technik im Allgemeinen eine oder zwei der wünschenswerten Eigenschaften von optischer Transparenz, hohen Temperaturbereich und hohen Brechungsindex auf, aber sie weisen nicht alle drei Eigenschaften gleichzeitig auf. Beispielsweise schließen Polymere vom Stand der Technik, die eine adäquate optische Transparenz und einen hohen Temperaturbereich aufweisen, aber einen nicht adäquat hohen Brechungsindex, Fluorsilikone, Dimethylsilikone, einige Phenylmethylsilikone und amorphe Perfluorpolymere, amorphe Kunststoffe und andere amorphe halogenierte Kunststoffe ein. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 6,204,523 , das Licht-emittierende Dioden offenbart, die mit Silikonzusammensetzungen verkapselt sind, die in dem grünen bis nahen UV-Wellenlängenbereich, etwa 570 bis 350 nm, transparent sind.
Eine zweite Klasse an Polymeren vom Stand der Technik weist einen ausreichend hohen Brechungsindex und eine hohe Temperaturbereichs-Fähigkeit auf, aber eine unzureichende optische Transparenz; solche Polymere können einschließen:
Polyetherimide und Polyimide.
Eine dritte Klasse an Polymeren vom Stand der Technik weist eine adäquat optische Transparenz auf und einige davon weisen einen adäquat hohen Brechungsindex auf, sind aber für einen Hochtemperaturbereich nicht geeignet. Diese schließen optisch transparente Epoxide, Polymethylmethacrylate, Acryle, Polyvinylchloride, zyklische Olefincopolymere, Polyurethane, Zelluloseacetatbutyrate, Polycarbonate und Polystyrole ein. Im Gegensatz zu all den zuvor genannten Arten von herkömmlichen Polymeren, die für optische Vorrichtungsanwendungen verwendet werden, weisen die Phenylsilikonharzzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, wenn sie auf die optischen Vorrichtungen, die oben beschrieben wurden, angewendet werden, gleichzeitig die erforderlichen Eigenschaften der optischen Transparenz, des hohen Temperaturbereichs und einen hohen Brechungsindex auf.
Im Stand der Technik ist es bekannt, dass Silikonpolymere, im Allgemeinen gesprochen, bezüglich Wärme resistenter sind als andere Polymere. Dennoch, sofern sich die vorliegenden Erfinder darüber bewusst sind, wurden bis jetzt keine optisch transparenten quervernetzbaren flüssigen Silikonpolymere mit einem optischen Brechungsindex von größer als 1,54 hergestellt. Dies trotz der Tatsache, dass das US-Patent Nr. 6,204,523 angibt, dass Silikone einen hohen Brechungsindex (1,4 bis 1,7) aufweisen. Allerdings offenbart dieses Referenzpatent nicht irgendwelche speziellen Silikonzusammensetzungen und stellt keine Basis für die Behauptung bereit, dass eine Silikonzusammensetzung mit einem hohen Brechungsindex jemals hergestellt wurde.
Angesichts des zuvor Genannten gibt es im Stand der Technik einen Bedarf an einer Silikonzusammensetzung, die einen optischen Brechungsindex im Bereich von 1,545 bis 1,60 aufweist, eine hohe thermische Stabilität aufweist und eine Beständigkeit gegenüber der Alterung (Vergilbung) und bezüglich Licht bis zu der Wellenlänge von 400 nm transparent ist. Zusätzlich besteht im Stand der Technik ein Bedarf für Zusammensetzungen, die die oben genannten Eigenschaften aufweisen und zusätzlich die verbesserte Eignung des Aushaltens der Strahlung von hoher Intensität und die Eignung, mit einem Elastizitätsmodul gebildet zu werden, das von sehr weichen Materialien bis zu harten Kunststoffen reicht. Die vorliegende Erfindung stellt solche Zusammensetzungen bereit.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Polysiloxanzusammensetzung bereitgestellt, die die folgenden vorteilhaften Eigenschaften aufweist:

(1) optische Transparenz, gemessen als mindestens 90%ige Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 400 nm über eine Weglänge von 1,0 Zentimeter;
(2) Temperaturbeständigkeit dahingehend, dass die Zusammensetzung auch nach Aussetzen über 6 Stunden bei 150°C noch immer eine mindestens 90 %ige Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 400 nm über eine Weglänge von 1,0 cm zeigt und
(3) einen hohen Brechungsindex, der in einem Brechungsindex bei 589 nm von 1,545 oder höher manifestiert ist.

Eine Silikonzusammensetzung, die die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist, ist eine Mischung aus zwei hoch phenylhaltigen Polysiloxanen, die durch einen Katalysator mit hohem Brechungsindex zu einem gewünschten Ausmaß der Verknüpfung von Vinylgruppen an Silikonhydride quervernetzt sind.
Die Silikonzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden vorteilhaft in optischen Wellenleitern, Licht-emittierenden Dioden mit hoher Helligkeit (HBLED's), photovoltaischen Vorrichtungen, Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL's), Laserdioden, Lichtfühlern, Flachbildschirmen, optischen Projektionsvorrichtungen und optischen, durch Spritzguss herstellbaren Linsen und anderen optischen Teilen, Vorrichtungen und Strukturen verwendet und ferner in Vorrichtungen, die eine Bulkverkapselungsvorrichtung verwenden, die das Silikonpolymer der Erfindung als eine passive Trägermatrix für photonisch aktive Elemente verwenden, und einzelne Teile, die individuell geformt oder übergeformt werden unter Verwendung des Silikonpolymers der Erfindung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine graphische Darstellung, die die optische Durchlässigkeit gegen die Wellenlänge vor und nach dem Aussetzen des Temperaturbereichs von optischen Polymerzusammensetzungen vom Stand der Technik und einer speziellen Zusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung (Beispiel 1) zeigt.
2A ist eine graphische Darstellung, die die optische Durchlässigkeit gegen die Wellenlänge vor und nach dem Aussetzen bei 120°C für 30 Minuten bzw. 6 Stunden der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2B ist eine graphische Darstellung, die den Gewichtsprozentsatz gegen die Temperatur mit einer Temperaturanstiegsrate von 10°C pro Minute für die spezielle Zusammensetzung von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2C ist eine graphische Darstellung, die den Brechungsindex gegen die Wellenlänge der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3A ist eine graphische Darstellung, die die optische Durchlässigkeit gegen die Wellenlänge vor und nach dem Aussetzen bei einer Temperatur von 120° für 6 Stunden der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3B ist eine graphische Darstellung, die den Brechungsindex gegen die Wellenlänge der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4A ist eine graphische Darstellung, die die optische Durchlässigkeit gegen die Wellenlänge vor und nach der Belichtung bei 120°C für 6 Stunden der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
4B ist eine graphische Darstellung, die den Brechungsindex gegen die Wellenlänge der speziellen Zusammensetzung von Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Eine Silikonzusammensetzung mit den optischen thermischen Eigenschaften, die in der Zusammenfassung der Erfindung angegeben sind und anderen vorteilhaften Eigenschaften ist ein Produkt von zwei hoch phenylhaltigen Komponenten, die mit einem Katalysator mit hohem Brechungsindex quervernetzt sind, die in der nachfolgenden Beschreibung als Zusammensatzung A oder Teil A, Zusammensetzung B oder Teil B bzw. Zusammensetzung C oder Teil C bezeichnet werden.
Zusammensetzung A oder Teil A
Im Allgemeinen ist Teil A ein Siloxancopolymer, das das Produkt einer Polymerisationsreaktion unter mono-, di-, tri- und/oder tetrafunktionellen Silanreagenzien ist. Die Begriffe mono-, di-, tri- und tetrafunktionelle Silanreagenzien sind für den Fachmann klar und werden somit hier nur kurz erläutert. Ein monofunktionelles Reagenz in diesem Zusammenhang weist nur eine hydrolisierbare Gruppe, wie eine Chlor- (oder andere Halogen-) oder eine Alkoxygruppe auf, die an das Siliziumatom gebunden ist, wobei alle anderen Valenzen des Siliziumatoms durch Nicht-Siloxan-(Si-O-Si)-Bindungsbildungsgruppen, wie Alkyl-, Vinyl-, Phenyl-, substituiertem Phenyl- oder dergleichen Gruppen besetzt sind. Wie es vom Stand der Technik her bekannt ist, beendet während der Polymerisationsreaktion das monofunktionelle Reagenz die Kette. Ein di-funktionelles Reagenz weist zwei hydrolisierbare Gruppen, ein tri-funktionelles Reagenz weist drei hydrolisierbare Gruppen auf und ein tetra-funktionelles Reagenz enthält vier hydrolisierbare Gruppen. Während der Polymerisationsreaktion bildet, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ein di-funktionelles Reagenz eine lineare Kette und tri-funktionelle und tetra-funktionelle Reagenzien bilden eine verzweigte Kette von Polysiloxanen.
Eine wichtige Eigenschaft der Teil A Siloxan-Copolymerkomponente, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, liegt darin, dass sie einen hohen Prozentsatz an Phenylgruppen enthält. Der hohe Brechungsindex von Teil A und auch der von der quervernetzten Polysiloxanzusammensetzung der Erfindung werden dem hohen Prozentsatz an Phenylgruppen in der Zusammensetzung zugeteilt. Die derzeit bevorzugten Reagenzien, von denen Teil A gebildet wird, sind: Phenyltrichlorsilan (tri-funktionell), Methylvinyldichlorsilan (di-funktionell), Diphenyldichlorsilan (di-funktionell) und Phenylmethylvinylmethoxysilan (mono-funktionell). Allerdings sollte es klar sein, dass ein anderes Reagenz diese drei Reagenzien ersetzen kann, wobei anstelle einer Chlorfunktion eine Alkoxy-(Methoxy- oder Ethoxy-) Gruppe vorhanden ist. Anstelle einer Methylgruppe, die direkt an das Silikonatom angehängt ist, kann eine Ethyl-, Propyl- oder eine andere Alkylgruppe bis zu etwa 8 Kohlenstoffatomen in diesen Reagenzien vorhanden sein, obwohl Methyl und Ethyl, insbesondere Methyl, bevorzugt sind. Die Phenylgruppe selbst kann auch mit einer Alkyl- wie einer Methyl- oder Ethylgruppe substituiert sein, obwohl nicht substituiertes Phenyl bevorzugt ist. Diese Substitutionen geben Anlass zu Reagenzien, die vom Gesichtspunkt ihrer Eignung oder dem Fehlen davon gleichbedeutend sind, um Siloxanbindungen zu bilden.
Die Funktion der Phenyl-(oder substituierten Phenyl- wie Tolyl)-Gruppen bei der Erzeugung eines hohen Brechungsindex sind gut dokumentiert. Die Vinylgruppe, die in diesen Reagenzien und in dem entstandenen Teil A und der Zusammensetzung A vorhanden ist, wird in der Quervernetzungsreaktion mit Silizium-Hydrid-(Si-H)-Gruppen verwendet, welche in Teil B oder in der Zusammensetzung B vorhanden sind.
Was für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wichtig ist, ist, dass, Allgemein gesprochen, 50 bis 90 Gewichtsprozent der Zusammensetzung A oder des Teils A aus Phenyl-(C₆H₅)-Einheiten besteht. Vorzugsweise besteht etwa von 60 bis 75 Gewichtsprozent der Zusammensetzung A oder von Teil A aus Phenyl-(C₆H₅)Einheiten. Ob die oben angegeben Gewichtsprozentsätze der Phenyleinheiten in Teil A mit den gleichen Reagenzien wie in den Beispielen bereitgestellt werden, oder mit anderen Reagenzien, ist nicht wichtig, solange die Reagenzien vom Standpunkt der Bildung von Siloxanbindungen im Wesentlichen äquivalent sind und auch den erforderlichen Gewichtsprozentsatz von Phenyleinheiten in dem Polysiloxanprodukt bereitstellen. In diesem Zusammenhang können Phenylgruppen mit Methyl- oder anderen Alkylgruppen ersetzt werden und vice versa, solange der erforderliche Gewichtsprozentsatz von Phenylgruppen in dem entstandenen Produkt vorhanden ist. Beispielsweise können einige oder alle der tri-funktionellen Phenyltrichlorsilanreagenzien durch Methyltrichlorsilan, Tetrachlorsilan und/oder Tetraethoxysilan ersetzt werden und einige von Methylvinyldichlorsilan können durch Phenylvinyldichlorsilan ersetzt werden, um den erforderlichen Prozentsatz von Phenyleinheiten in dem Produkt, Teil A, bereitzustellen.
Der Bereich von Vinylfunktionen in Teil A wird am besten in Bezug auf Molprozent ausgedrückt. Allgemein gesprochen sind etwa 1,0 bis 5,8 mmol Vinylgruppen in 1,0 Gramm von Teil A enthalten. Vorzugsweise sind 2,0 bis 4,0 mmol Vinylgruppen in 1,0 Gramm von Teil A enthalten.
Der Brechungsindex der Zusammensetzung oder des Teils A liegt zwischen 1,50 bis 1,60, vorzugsweise zwischen 1,55 bis 1,60.
Das Molekulargewicht der Zusammensetzung oder des Teils A kann im Bereich von 400 bis 10.000 Dalton (D), vorzugsweise im Bereich von 400 bis 4.000 D, noch stärker bevorzugt im Bereich von 900 bis 2.600 D liegen.
Im weiten Sinne können 0 bis 80 Prozent der Zusammensetzung oder des Teils A aus einem tri-funktionellen und/oder tetra-funktionellen Reagenz hergestellt sein; 0 bis 100 Prozent von Teil A können aus einem di-funktionellen Reagenz hergestellt und 0 bis 75 Prozent von Teil A können aus einem mono-funktionellen Reagenz hergestellt sein, solange die erforderliche Anzahl (Prozentsatz) der Phenyl- und Vinylgruppen in dem Produkt vorhanden sind. In diesem Zusammenhang sollte ausdrücklich verstanden werden, dass die Bereiche, die in dieser Beschreibung bereitgestellt werden, nicht ein Produkt beabsichtigen, bei dem sich der Prozentsatz der Komponenten auf über 100 Prozent addiert, auch nicht eine Reaktion, bei der sich der Gesamtprozentsatz der Recktanten auf mehr als 100 Prozent aufaddiert.
Der Fachmann versteht auch, dass in dem Fall, wenn kein tri-funktionelles oder tetra-funktionelles Reagenz verwendet wird, um Teil A herzustellen, dass dann das resultierende Siloxanpolymer oder Oligomer linear ist. Solch ein Polymer oder Oligomer ist möglich, obwohl es gegenwärtig innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung nicht bevorzugt ist. In dem Fall, wenn kein di-funktionelles Reagenz in dem reaktionsbildenden Teil A verwendet wird, wird anschließend das entstandene Polymer oder Oligomer hoch verzweigt sein. Solch ein Produkt liegt auch innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, obwohl es gegenwärtig nicht bevorzugt wird.
Die folgenden Bereiche werden gegenwärtig für die Reagenzien bevorzugt, von denen Teil A gebildet wird: tri-funktionell und/oder tetra-funktionell 7 bis 25 %; di-funktionell 40 bis 70 %; mono-funktionell 18 bis 60 %.
Formel 1 unten zeigt eine empirische Formel für eine Klasse von bevorzugten Ausführungsformen von Teil A, welche durch Copolymerisation von tri-, di- und mono-funktionellen Reagenzien erhalten werden. Der Fachmann versteht, dass die Formel nur ein illustratives Beispiel der Struktur von solch einem Copolymer ist, da die Bildung der Siloxanbindungen unter den Reagenzien als statistisch betrachtet wird.
Formel 1 worin R¹ Vinyl, eine Alkenylgruppe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Methyl- oder Ethyl-substituiertes Phenyl ist;
R² Methyl, eine Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Methyl- oder Ethyl-substituiertes Phenyl ist;
w einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 80 % darstellt;
x einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 80 % darstellt;
y einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 100 % darstellt; und
z einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 75 % darstellt, worin w + x + y + z = 100 %.
Vorzugsweise, wie oben angegeben, stellt
w einen molaren Prozentsatzbereich von 0 dar;
x stellt einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 7 und 25 % dar;
y stellt einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 40 und 70 % dar, und
z stellt einen molaren Prozentsatzbereich zwischen 18 und 60 % dar,
worin w + x + y + z = 100 %.
Allgemeines Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung A oder von Teil A
Allgemein gesprochen werden die tetra-, tri-, di- und mono-funktionellen Reagenzien, die oben beschrieben wurden (sofern anwendbar) gemischt und zur Reaktion gebracht und in exothermen Reaktionen in Gegenwart von Wasser und einem Alkanol mit geringem Molekulargewicht, wie Methanol, unter dem Schutzschirm eines inerten Gases, wie N₂, copolymerisiert. Während dieser Reaktion, die als "Harzhydrolyse" bezeichnet wird, werden eine (organische) Phase aus Siloxanoligomer und eine wässrige Phase gebildet. Die wässrige Phase enthält Salzsäure, die in den Reaktionen gebildet wird und die auch als ein Katalysator für die Reaktionen zum Bilden von Siloxanbindungen fungiert. Die organische Phase wird von der wässrigen Phase abgetrennt und ausreichend Natriumhydroxid (oder eine äquivalente starke Base) wird zugegeben, um irgendeine verbleibende Säure zu neutralisieren und um den pH-Wert der organischen Phase auf etwa 8 einzustellen. In der folgenden Reaktion, die als "Harzkondensation" bezeichnet wird, fungiert die Base als ein Katalysator. Diese Stufe der "Harzkondensation" wird durch Erwärmen der Mischung unter Abschirmen mit einem inerten Gas (N₂) und durch Entfernen und Sammeln des Wassers, das in dem Kondensationsschritt gebildet wird, durchgeführt. Wenn die Temperatur der Reaktionsmischung 135°C erreicht, lässt man die Mischung abkühlen. n-Hexan wird zu dem entstandenen Siloxan-Copolymerharz (organische Phase) zugegeben, um die Bildung von hartnäckigen Emulsionen zu verhindern, und die organische Phase wird mit Wasser gewaschen, bis die gesamte Base von dem Harz entfernt wurde. Der zuletzt genannte Schritt wird als "Harzwasch"-Schritt bezeichnet. Danach wird in einem Schritt, der als "Abstrippen" bezeichnet wird, das Hexan von dem Harz durch Verdampfen mit Wärme und Vakuum entfernt. Nachdem das gesamte Hexan entfernt wurde, wird das flüssige Harz filtriert, um die Zusammensetzung A oder den Teil A zu ergeben. Eine detailliertere Beschreibung des Verfahrens der Herstellung eines speziellen Beispiels von Teil A wird in dem Abschnitt, der mit "Spezielle Beispiele" unten bezeichnet ist, bereitgestellt.
Zusammensetzung B oder Teil B
Allgemein gesprochen ist Teil B auch ein Siloxan-Copolymer, welches das Produkt einer Polymerisationsreaktion unter mono-, di-, tri- und/oder tetra-funktionellen Silanreagenzien ist. Die Betrachtungen bezüglich mono-, di-, tri- und tetra-funktionellen Silanreagenzien, die oben im Zusammenhang mit Teil A beschrieben wurden, sind, im Allgemeinen gesprochen, auch hier anwendbar. Allerdings ist es für Teil B nicht nur wichtig, einen hohen Phenylgehalt aufzuweisen (um den erforderlichen hohen Brechungsindex bereitzustellen), sondern Teil B sollte auch Silikon-Hydrid (Si-H)-Anteile einschließen, da diese Anteile in der Quervernetzungsreaktion mit den Vinylanteilen, die in Teil A eingeschlossen sind, verwendet werden.
Die derzeit bevorzugten Reagenzien, von denen Teil B gebildet wird, sind: Phenyltrichlorsilan (tri-funktionell), Diphenyldimethoxysilan (di-funktionell) und Dimethylchlorsilan((CH₃)₂HSiCl mono-funktionell und enthaltend eine Hydridfunktion). Wie bei der Bildung von Teil A kann jedes dieser Reagenzien durch ein anderes Reagenz ersetzt werden, wobei anstelle einer Chlorfunktion eine Alkoxy(Methoxy oder Ethoxy)-Gruppe vorhanden sein würde und gleichzeitig kann die Alkoxyfunktion durch Chlor ersetzt werden. Anstelle einer Methylgruppe, die direkt an das Siliziumatom angehängt ist, kann eine Ethyl-, Propyl- oder andere Alkylgruppe bis zu etwa 8 Kohlenstoffatome in diesen Reagenzien vorhanden sein, obwohl Methyl und Ethyl, insbesondere Methyl, bevorzugt sind. Die Phenylgruppe selbst kann auch mit einer Alkylgruppe oder einer Alkylgruppe, die mit einer Phenylgruppe substituiert ist, substituiert sein, wie es für die Zusammensetzung A beschrieben ist. Das zuvor Genannte stellt Substitutionen dar, die vom Gesichtspunkt der Bildung von Siloxanbindungen äquivalent sind.
Allgemein gesprochen bestehen 30 bis 90 Gewichtsprozent der Zusammensetzung B oder von Teil B aus Phenyl-(C₆H₅)-Einheiten. Vorzugsweise bestehen etwa 50 bis 80 Gewichtsprozent der Zusammensetzung B oder von Teil B aus Phenyl-(C₆H₅)-Einheiten. Wie im Zusammenhang mit Teil A angemerkt wurde, ist es für Teil B auch nicht kritisch, dass die oben angegebenen Gewichtsprozentsätze von Phenyleinheiten mit den gleichen Reagenzien erreicht werden, wie in den Beispielen bereitgestellt, solange die Reagenzien im Wesentlichen vom Gesichtspunkt der Bildung von Siloxanbindungen äquivalent sind, den erforderlichen Gewichtsprozentsatz von Phenyleinheiten in dem Polysiloxanprodukt bereitstellen und eine Silikonhydridfunktion einschließen, die in der nachfolgenden Quervernetzung mit Teil A verwendet wird. Somit könnte die Methyl-(oder eine andere Alkyl-)-Gruppe mit Phenyl (oder mit substituiertem Phenyl) ersetzt werden und vice versa, wie im Zusammenhang mit Zusammensetzung A oder Teil A beschrieben, solange der Gewichtsprozentsatz der Phenylgruppen in dem hier beschriebenen Bereich liegt. Es ist auch ein Erfordernis, dass die Struktur der Zusammensetzung B derart ist, dass sie in dem vorgeschriebenen Gewichtsprozentsatz löslich ist und in der Form der Zusammensetzung A ist, die für die Bildung einer optisch transparenten Quervernetzungsmischung verwendet wird. Eine unpassende Löslichkeit wird zu einer Abtrennung der verschiedenen Zusammensetzungen innerhalb der Quervernetzungsformulierung führen; diese Abtrennung wird in der Bildung eines Schleiers ausgedrückt, der das gewünschte optisch transparente Verhalten eliminiert.
Der Bereich an Hydridfunktionen in Teil B wird am besten in Bezug auf Molprozent ausgedrückt. Breit gesprochen sind etwa 1,8 bis 8 mmol Hydridgruppen in einem Gramm von Teil B vorhanden. Vorzugsweise sind 2,0 bis 6,0 mmol Hydridgruppen in einem Gramm von Teil B enthalten.
Der Brechungsindex der Zusammensetzung oder des Teils B liegt zwischen 1,50 bis 1,60, vorzugsweise zwischen 1,52 bis 1,58.
Das Molekulargewicht der Zusammensetzung oder des Teils B kann im Bereich von 100 bis 10.000 Dalton (D), vorzugsweise im Bereich von 100 bis 4.000 D, noch stärker bevorzugt im Bereich von 300 bis 2.000 D liegen.
In einem breiten Sinne können 0 bis 80 Prozent der Zusammensetzung oder des Teils B aus einem tri-funktionellen und/oder tetra-funktionellen Reagenz hergestellt werden; 0 bis 100 Prozent von Teil B können aus einem di-funktionellen Reagenz hergestellt werden und 0 bis 75 Prozent von Teil B können aus einem mono-funktionellen Reagenz hergestellt werden, solange die erwünschte Anzahl (Prozentsatz) von Phenyl- und Hydridgruppen in dem Produkt vorhanden sind. Im Zusammenhang mit der Beschreibung von Teil A ist dem Fachmann klar, dass in dem Fall, wenn kein tri-funktionelles oder tetra-funktionelles Reagenz verwendet wird, um Teil B herzustellen, dann das entstandene Siloxanpolymer oder Oligomer linear ist. Im Fall, wenn kein di-funktionelles Reagenz in der Reaktion, die Teil B bildet, verwendet wird, dann ist das entstandene Polymer oder Oligomer hoch verzweigt. Derzeit sind die folgenden Bereiche für die Reagenzien, von denen Teil B gebildet wird, bevorzugt: tri-funktionell 10 bis 25 %; di-funktionell 20 bis 60 %; mono-funktionell 25 bis 60 %.
Formel 2 unten zeigt eine empirische Formel für eine Klasse an bevorzugten Ausführungsformen von Teil B, welche durch Copolymerisation von tri-, di- und mono-funktionellen Reagenzien erhalten werden.
Formel 2 worin R³ Methyl, eine Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Methyl- oder Ethyl-substituiertes Phenyl ist;
R⁴ Hydrid (H), Methyl, eine Alkylgruppe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder Methyl- oder Ethyl-substituiertes Phenyl ist;
a den molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 80 % darstellt;
b den molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 80 % darstellt;
c den molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 100 % darstellt, und
d den molaren Prozentsatzbereich zwischen 0 und 75 % darstellt;
worin a + b + c + d = 100%.
Vorzugsweise, wie oben angegeben,
stellt a den molaren Prozentsatzbereich von 0 % dar;
b stellt den molaren Prozentsatzbereich zwischen 10 und 25 % dar;
c stellt den molaren Prozentsatzbereich zwischen 20 und 60 % dar; und
d stellt den molaren Prozentsatzbereich zwischen 25 und 60 % dar,
wobei a + b + c + d = 100 %.
Allgemeines Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung B oder des Teils B
Das Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzung B oder des Teils B aus den tetra-, tri-, di- und mono-funktionellen Reagenzien, die oben beschrieben wurden (sofern anwendbar), ist im Wesentlichen ähnlich zu dem Verfahren der Herstellung von Teil A. Somit werden in dem "Harzhydrolyse"-Schritt die Reagenzien (Phenyltrichlorsilan, Diphenyldimethoxysilan und Dimethylchlorsilan in der bevorzugten Ausführungsform) gemischt und zur Reaktion gebracht und in exothermen Reaktionen in Anwesenheit von Wasser und einem Alkanol mit geringem Molekulargewicht, wie Methanol, unter dem Schutzschirm eines Inertgases, wie N₂, zur Reaktion gebracht. Die saure wässrige Phase, die in diesem Schritt gebildet wird, wird von der organischen Phase abgetrennt, die das Harz, das in den Reaktionen gebildet wurde, enthält. Das flüssige Harz, das durch "Hydrolyse" erhalten wird, wird mit Wasser bis zur Neutralität gewaschen. In dem nächsten Schritt werden flüchtige Materialien durch Verdampfen im Vakuum entfernt, während Wärme angewendet wird. Danach wird das Harz filtriert, um die Zusammensetzung B oder Teil B zu ergeben. Eine detailliertere Beschreibung des Verfahrens der Herstellung eines speziellen Beispieles von Teil B wird in dem Abschnitt, der mit "Spezielle Beispiele" unten angegeben ist, bereitgestellt.
Allgemeines Verfahren zur Herstellung der Zusammensetzung C oder von Teil C (Quervernetzungskatalysator)
Teil C wird hergestellt, indem ein ausreichend löslicher Katalysator vom Hydrosilierungstyp, der im Stand der Technik gut bekannt ist, zu der Zusammensetzung A oder zu Teil A zugegeben wird, um eine gesamte elementare Katalysatorkonzentration zwischen 100 bis 200 ppm zu ergeben. Die zwei Reagenzien wurden gut gemischt, anschließend mit Wärme bei vermindertem Druck die flüchtigen Bestandteile entfernt. Die Arten der Hydrosilierungskatalysatoren können Platindivinyltetramethyldisiloxankomplex, Tris(triphenylphosphin)rhodium I-chlorid, Platincarbonylcyclomethylvinylsiloxankomplex, Platinoctanaldehyd/Octanolkomplex und Platincyclovinylmethylsiloxankatalysator sein, sind aber nicht darauf beschränkt.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen des Katalysators unten beschrieben werden, ist es wichtig, zu verstehen, dass irgendein Platin oder dergleichen als Hydrosilierungskatalysator, der im Stand der Technik bekannt ist, in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Was wichtig ist, ist, dass der Katalysatorkomplex in die Zusammensetzung A gemischt wird, um die gewünschte Katalysatorkonzentration zu ergeben und um die Löslichkeit bei einem hohen Brechungsindex (1,545 oder höher) aufrecht zu erhalten.
Herstellung der quervernetzten Zusammensetzung der Erfindung mit hohem Brechungsindex
Die quervernetzte, temperaturbeständige und optisch transparente Zusammensetzung mit hohem Brechungsindex der Erfindung wird hergestellt, indem Teil A, Teil B mit dem Katalysator (Teil C) vermischt wird und die Mischung einem Quervernetzen (Härten) durch Anwendung von Wärme ausgesetzt wird. Die Temperatur, der die Zusammensetzung zum Quervernetzen (Härten) ausgesetzt werden muß, hängt von der genauen Art der Bestandteile und auch von der Konsistenz (Härte), die in dem Endprodukt gewünscht ist, ab und kann durch Routineexperimente bestimmt werden. Es ist wichtig zu verstehen, dass die Zusammensetzungen (Harze) von verschiedener Konsistenz, die von Weichgel bis hartem Feststoff reichen, gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden können, in Abhängigkeit von der Menge von Teil B, der zu einer Gewichtseinheit von Teil A zugegeben wird. Wie oben angegeben, kann sogar die Temperatur, die in dem Härteverfahren angewendet wird, die Härte des gehärteten Endprodukts beeinflussen.
Gemäß der Erfindung werden für 100 Teile (ppH) der Zusammensetzung A oder des Teils A 40 bis 200 Teile (ppH) von Teil B verwendet. Vorzugsweise werden für 100 ppH von Teil A 45 bis 185 ppH von Teil B verwendet. Die Menge des Katalysators (Teil C) ist nur zu dem Ausmaß wichtig, dass die Quervernetzungsreaktion katalysiert wird. Unter Verwendung des derzeit bevorzugten Katalysators werden, im Allgemeinen gesprochen, 1,0 bis 40 ppH von Teil C (was 100 bis 200 ppM elementares Platin darstellt) für 100 ppH von Teil A verwendet. Vorzugsweise werden 2,0 bis 20,0 ppH von Teil C für 100 ppH von Teil A verwendet.
Eine derzeit bevorzugte Formulierung der quervernetzten, temperaturbeständigen und optisch transparenten Zusammensetzung mit hohem Brechungsindex der Erfindung, welche für die Verwendung als Verkapselungsmaterial von lichtemittierten Dioden gut geeignet ist, wurde durch Vermischen und Härten der Mischung der folgenden speziellen Bestandteile und Mengen erhalten:
Spezielle Ausführungsform von Teil A, 100 ppH mit einem Brechungsindex (n_D) von 1,567;
Spezielle Ausführungsform von Teil B, 70 ppH mit einem Brechungsindex (n_D) von 1,517, und
Spezielle Ausführungsform von Teil C, 6 ppH mit einem Brechungsindex (n_D) von 1,565. In dieser Formulierung des Harzes der Erfindung stellt Teil A 57 Gew.% der gesamten Zusammensetzung dar; Teil B stellt 40 % und Teil C stellt 3,0 % dar. Die Mischung oder die Vermischung wurde bei 150°C in einem Umluftofen für 30 Minuten gehärtet. Diese Zusammensetzung weist einen Brechungsindex (n_D) von 1,56 mit Licht einer Wellenlänge von 589 nm, gemessen bei 85°C, auf, und eine Durometer Typ-A Härte von 32. Nach der zusätzlichen Nachhärtung bei 150°C wurde eine Durometer Typ A Härte von 40 gemessen.
Experimenteller Abschnitt, detaillierte Beschreibung der Herstellung der speziellen Beispiele
Die Tabellen und die detaillierte Beschreibung, die in dem nachfolgenden Abschnitt bereitgestellt werden, betreffen die aktuelle Herstellung und Daten von speziellen Beispielen (Chargen) der Komponenten der Erfindung und sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Silikonchemie und Herstellungstechnologie leicht verständlich.
Verfahren/Herstellung-Teil A

TABELLE 1 Formulierung:

	HARZ Teil A
PpH	Bestandteil	Gramm	F.W.
100,00	PhenylSiCl₃	1000,00	211,55
110,25	PhenylMeViSiOMe	1102,50	178,306
66,70	MeViSiCl₂	667,00	141,072
269,00	Di-PhenylSiCl₂	2690,00	253,20
	Teil-Gesamtsumme:	5459,50
739,88	Methanol CH₂OH	7398,80	32,042
419,7	R.O. Wasser	4194,70	18,015
	Teil-Gesamtsumme:	11593,50
	Gesamtsumme:	17053,00

Verfahren: Harzhydrolyse:
Die Reagenzien, die in Tabelle 1 angegeben sind, wurden in einem 22-Liter-Rundkolben, der mit einem Rührer, Temperatursensor, Claisen-Adapter, Kondensator und der Fähigkeit, dass N₂-Gas durchgeleitet wird, und einem externen Kühlwasserbad ausgestattet ist, gegeben. Zunächst wurden Wasser und Methanol zugegeben, während der Kolben durch das externe Wasserbad gekühlt wurde. Die Silanreagenzien wurden vorgemischt und wurden nach und nach unter einem N₂-Schutzschirm zugegeben, mit einer Anfangstemperatur der Reagenzien von etwa 20°C. Während der Zugabe der Silanreagenzien stieg die Temperatur an und erreichte ein Maximum von etwa 50°C. Nachdem die Zugabe der Silanreagenzien vervollständigt war, wurde die Reaktionsmischung für etwa eine Stunde gerührt. Das Rühren wurde anschließend gestoppt und die wässrigen und organischen Phasen wurden für zumindest eine Stunde abgetrennt. Die obere wässrige Phase wurde anschließend durch Vakuumabsaugen entfernt. Das Nettogewicht der organischen Phase betrug 4227 Gramm. In einem ähnlichen Lauf wurde das Molekulargewicht des Harzes zu 582 D bestimmt, und die Polydispersität (Poly D.) wurde zu 1,44 gemessen.
Harzkondensation:
Die Säure der organischen Phase wurde mit wässrigem Natriumhydroxid bis zur Neutralität neutralisiert, und anschließend wurde ausreichend NaOH zugegeben, um die Mischung leicht alkalisch (pH-Wert etwa 8) einzustellen. Anschließend wurde die Mischung gerührt und unter einem Schutzschirm von N₂ erwärmt, bis eine innere Temperatur von 135°C erreicht wurde. Es wurde angefangen, Wasser in einer Falle zu sammeln, wenn die innere Temperatur bei etwa 60°C lag, und nachdem die innere Temperatur 130°C erreichte, wurde die Sammlung von Wasser beträchtlich vermindert. Nach dem Kühlen wurde das kondensierte Harz zu 4038 Gramm gewogen.
Harzwaschen:
Das kondensierte Harz wurde mit einem gleichen Volumen von n-Hexan vermischt und nacheinander mit Wasser (typischerweise 2 bis 4 mal) gewaschen, bis das Harz neutral war. Jede Wasserwaschung wog etwa 505 Gramm. Die Zugabe von Hexan war notwendig, um die Bildung von einer hartnäckigen Emulsion während dem Waschverfahren zu vermeiden.
Entfernung von flüchtigen Bestandteilen (Abstrippen):
An die gerührte Mischung, die oben erhalten wurde, wurde vorsichtig Vakuum angelegt und ein leichtes Erwärmen wurde langsam gestartet und allmählich erhöht. Eine leichte N₂-Spülung wurde angewendet, wenn die innere Temperatur etwa 44°C erreichte. Die innere Temperatur ließ man auf 165 bis 170°C ansteigen und wurde für 30 Minuten aufrechterhalten, während Vakuum und auch eine leichte N₂-Spülung angewendet wurde. Anschließend ließ man die Mischung, während sie noch unter Vakuum war, abkühlen. Es wurden 3955 Gramm von kondensiertem Harz in diesem Verfahren gewonnen.
Das kondensierte flüssige Harz wurde filtriert, um irgendwelche Partikel zu entfernen. Falls notwendig, kann das Harz auch mit aktiviertem Kohlenstoff behandelt werden. 3812 Gramm des kondensierten Harzes (Teil A) wurden nach der Filtration erhalten.
Daten von Teil A
n_D = 1.568@25, 0°C
(Für eine andere Charge wurde n_D zu 1,567 bestimmt.)
Viskosität (Brookfield) = 1.372 cps
Vinylgehalt = 2,66 mmol Vinyl/gm Probe
Silanolgehalt: = 0,07 %
Nicht-flüchtiger Bestandteil: = 97,7 %
MW = 1064 Poly.D. 1,68
Verfahren/Herstellung – Teil B

TABELLE 2 Formulierung:

		HARZ
	XL Teil B
PpH	Bestandteil	Gramm	F.W.

100,00	PhenylSiCl₃	1000	211,55
134,18	DiMethylChlorsilan
	(Me)₂ HSiCl	1342	94,62
187,84	DiPhenylSi(Ome)₂	1878	244,36
	Teil-Gesamtsumme:	4220

466,7	Methanol CH₃OH	4667	32,042
265,2	R.O. Wasser	2652	18,015
	Teil-Gesamtsumme:	7319
	Gesamtsumme:	11.539

Die Reagenzien, die in Tabelle 2 angegeben sind, wurden in einem 22-Liter-Rundkolben, der mit einem Rührer, Temperatursensor, Claisen-Adapter, Kondensor und der Fähigkeit, N₂-Gas durchzuleiten, und einem externen Kühlbad und Eisbad ausgestattet ist, gegeben. Zunächst wurden Wasser und Methanol dazugegeben, während der Kolben durch das externe Eiswasserbad gekühlt wurde. Die Silanreagenzien wurden vermischt und wurden nach und nach mit einer Anfangstemperatur der Recktanten von etwa 13°C zugegeben. Während der Zugabe der Silanreagenzien zu etwa 56 g pro Minute stieg die Temperatur an und erreichte ein Maximum von etwa 42°C. Nachdem die Zugabe der Silanreagenzien vollständig war, wurde die Reaktionsmischung für etwa zwei Stunden gerührt. Das Rühren wurde dann gestoppt und die wässrigen und die organischen Phasen wurden für zumindest eine Stunde voneinander abgetrennt. Wenn sie abgetrennt waren, wurde die obere wässrige Phase durch Vakuumabsaugen entfernt. Das Nettogewicht der unteren organischen Phase betrug 3055 Gramm.
Harzwaschen:
Das flüssige Harz, das oben erhalten wurde, wurde nach und nach mit Wasser gewaschen, bis das Harz neutral war. Jede Wasserwaschung wog etwa 1500 Gramm.
Entfernen der flüchtigen Bestandteile (Abstrippen):
Zu der oben erhaltenen Mischung wurde sorgfältig Vakuum angelegt und es wurde ein leichtes Erwärmen langsam gestartet und allmählich erhöht. Es wurde eine leichte N₂-Spülung angewandt, wenn die innere Temperatur etwa 60°C erreichte. Die innere Temperatur wurde auf 75 bis 80°C erhöht und unmittelbar danach wurde abgekühlt, während sie noch unter Vakuum und einer leichten N₂-Spülung war. Das flüssige Harz wurde filtriert, um irgendwelche Partikel zu entfernen. Falls notwendig, kann das Harz auch mit aktiviertem Kohlenstoff behandelt werden. 2871 Gramm von flüssigem Harz (Teil B) wurden nach der Filtration erhalten.
Daten von Teil B
n_D = 1,519 @ 25,000
(Für eine andere Charge wurde n_D zu 1,517 @ 25°C bestimmt.)
Viskosität @ 25°C: = 25,6 cps
Hydridgehalt: = 4,42 mmol Hydrid/gm Probe
Silanolgehalt: = 0,58 %
Nicht-flüchtiger Bestandteil: 85,68 %
MW = 446 Poly.D. 1,13
Verfahren/Herstellung-Katalysator (Teil C)
Es wurde eine Charge von einem Katalysator mit hohem Brechungsindex aus den folgenden Bestandteilen hergestellt:
1 g Platindivinyltetramethyldisiloxankomplexlösung in Isopropylalkohol, enthaltend 1,38 % elementares Platin, mit 100 g des zuvor beschriebenen Teils A vermischt.
Flüchtige Materialien wurden von dem Zwischenprodukt durch Verdampfen im Vakuum mit einer leichten N₂-Spülung entfernt, während die Mischung gerührt wurde und bei 60°C für etwa 60 Minuten aufrechterhalten wurde.
Daten des Katalysators (Teil C), der in der beschriebenen Charge enthalten ist
n_D = 1,568@25, 0°C
Spezifisches Gewicht (Pyknometer) @ 25°C = 1,135
Elementares Platin: - 138 ppm
Beispiele von quervernetzten Zusammensetzungen der Erfindung:
Beispiel 1: Elastomerzusammensetzung mit einem Brechungsindex von 1,57 Die folgenden Bestandteile werden kombiniert:

TeilA, oben beschrieben 55,00 Gew.%

TeilB, oben beschrieben 40,60 Gew.%

TeilC, oben beschrieben 4,40 Gew.%

Die Bestandteile wurden vermischt, bis die Mischung vollständig homogen ist. Die Mischung wurde unter 25 mmHg Vakuum entlüftet oder indem man sie für eine Stunde oder mehr bei Raumtemperatur stehen ließ. Wenn die Bestandteile miteinander vermischt wurden, wies die entstandene Formulierung die folgenden Eigenschaften auf: Eigenschaften der Formulierung – Beispiel 1

Eigenschaft (bei 25°C, sofern Testverfahren Typischer Wert nicht anderweitig angegeben)
Härtungsverarbeitungseigenschaften...................
Nicht gehärtete gemischte	ASTM D-1084	200 cP
Viskosität
Viskositätszunahme bei 8 h	ASTM D-1084	+10 bis +15%
Topfzeit (2X Viskosität)	ASTM D-1084	3 Tage
Härtungszeit bei 100°C (212°F)	Visuell	3
Stunden
Härtungszeit bei 120°C (248°F)	Visuell	15
Minuten
Härtungszeit bei 150°C (302°F)	Visuell	3
Minuten
Härtungszeit bei 200°C (392°F)	Visuell	45
Sekunden
Gegebenenfalls Nachhärten	ASTM D-2240	>150°C für >30
zum Maximum		Minuten
Durometerhärte
Gehärtete mechanische Eigenschaften..................
Hartschrumpfen, in Volumen	ASTM D-1217	2%
Physikalische Konsistenz	Visuell	Wie "Hartgummi"
Shore A Durometer	ASTM D-2240	50
Spezifisches Gewicht	ASTM D-1217	1,12
Gehärtete Thermische Eigenschaften....................
Glasübergang	TMA	3°C
Thermische Expansion	ASTM D-1903	5 × 10^–4
in Volumen		cc/cc/°C
TGA Take-off (1% Gew.Verlust, 10°C/min. in Luft)	ASTM D-3850	327°C (siehe Fig. 23)

Gehärtete optische Eigenschaften.......................
Erscheinungsbild	Visuell
		Kristalltransparent
Brechungsindex, 589 nm	ASTM D-1218	1,567
Brechungsindex vs. Temp., 589 nm	ASTM D-1218	–3,9 ×
		10^–4/°C
Brechungsindex vs. Wellenlänge	Prismenkuppler
		(siehe Fig.2C)
Optische Absorption	Spektrophotometer
		(siehe Fig.2A)

Wie oben angegeben, sind die Eigenschaften, die für die optischen Polymere der vorliegenden Erfindung von besonderer Wichtigkeit sind, die optische Transparenz, der hohe Temperaturbereich und der hohe Brechungsindex. Die gemessenen Daten, die diesen Eigenschaften entsprechen, sind in den 1, 2A, 2B und 2C angegeben.
1 offenbart die optischen Eigenschaften der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung von Beispiel 1 zusammen mit Eigenschaften von bestimmten Zusammensetzungen vom Stand der Technik. Die Daten, die in 1 angegeben sind, wurden vor dem Aussetzen an eine Temperatur bei 120°C und nach dem Aussetzen bei 120°C für 30 Minuten bzw. 6 Stunden von zwei Silikonzusammensetzungen vom Stand der Technik, einer Epoxidzusammensetzung vom Stand der Technik bzw. von Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung aufgenommen.
Die gepunkteten Linien zeigen diese Materialien vor dem Aussetzen auf den Temperaturbereich. Wie es durch diese Kurven demonstriert wird, zeigen die Materialien vom Stand der Technik im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung eine übermäßige Verschlechterung bei der optischen Durchlässigkeit nach dem Temperaturbereich. Insbesondere in 1 ist die Zusammensetzung #1 vom Stand der Technik ein Phenylsilikonelastomer mit einem Brechungsindex von 1,46.
Anschließend an die Härtung, aber vor dem Temperaturbereich, zeigt die Zusammensetzung #1 vom Stand der Technik eine herausragende optische Transparenz mit einer Durchlässigkeit größer als 95 % (gepunktete Linie). Nach 30 Minuten Aussetzen bei 120°C zeigt die Zusammensetzung #1 ein übermäßiges Vergilben mit einem Durchlässigkeitsverlust bei 400 nm bis 70 % (kurze gestrichelte Linie). Ähnlich verschlechtert sich die Zusammensetzung #2 vom Stand der Technik, ein Phenylsilikongel vom Stand der Technik mit einem Brechungsindex von 1,52 nach 6 Stunden bei 150°C, wobei sie eine verschlechterte Durchlässigkeit von 67 % bei 400 nm (lange gestrichelte Linie) zeigt. Ein Epoxid vom Stand der Technik zeigt eine Vergilbung nach 30 Minuten bei 120°C (Strich-Punkt-Linie). Im Gegensatz zu den Polymeren vom Stand der Technik zeigt ein Phenylsilikonharz der vorliegenden Erfindung mit einem Brechungsindex von 1,57 (Beispiel 1) keine Verschlechterung bei der Durchlässigkeit nach dem Temperaturbereich von 6 Stunden bei 150°C (durchgezogene Linie).
2A zeigt, dass die optische Durchlässigkeit für diese Formulierung oberhalb 90 % über dem Bereich von 400 nm bis 750 nm liegt. Dies qualifiziert die Zusammensetzung für die Verwendung bei Anwendungen im sichtbaren Lichtbereich, wie Linsen für Emitter von sichtbarem Licht und Detektoren. Die Zusammensetzung mit einem hohen Brechungsindex von 1,567 (siehe 2C) kann auch als ein Trägermedium für phosphoreszenzfähige Stoffe, die in Weiß-LED's verwendet werden, verwendet werden. 2B zeigt Daten, die unter Verwendung eines thermogravimetrischen Analysators mit Luftatmosphäre und einer Temperaturanstiegsrate von 10°C pro Minute erhalten wurden. Diese Daten zeigen, dass die Zusammensetzung eine akzeptable thermogravimetrische Stabilität nach dem Aussetzen auf den transienten Hochtemperaturbereich von 300°C zeigt. Somit, mit der Durchlässigkeitsstabilität der akzeptablen optischen Durchlässigkeit nach dem Aussetzen auf 150°C für 6 Stunden (2A) und der thermogravimetrischen Stabilität für den transienten Temperaturbereich, der bei Temperaturen oberhalb 300°C (siehe 2B) gezeigt wird, ist die Zusammensetzung ferner als ein Trägermedium für Weiß-LED's (HBLED's) mit hoher Helligkeit geeignet, welche bei hohen Übergangstemperaturen betrieben werden können oder welche durch eine bleifreie Zinnaufschmelzverarbeitung durchgeleitet werden können.
Beispiel 2: Gelzusammensetzung mit einem Brechungsindex von 1,57 Die folgenden Bestandteile werden kombiniert:

Teil A, oben beschrieben 63,36 Gew.%

Teil B, oben beschrieben 30,00 Gew.%

Teil C, oben beschrieben 6,64 Gew.%

Die Bestandteile werden vermischt, bis die Mischung vollständig homogen ist. Die Mischung wird unter 25 mmHg Vakuum oder durch Stehenlassen für eine Stunde oder mehr bei Raumtemperatur entlüftet. Wenn die Bestandteile zusammengemischt werden, weist die entstandene Formulierung die folgenden Eigenschaften auf: Eigenschaften der Formulierung – Beispiel 2

Eigenschaft (bei 25°C, sofern Testverfahren Typischer Wert nicht anderweitig angegeben)
Härtungsverarbeitungseigenschaften......................
Nicht gehärtete gemischte	ASTM D-1084	200 cP
Viskosität
Viskositätszunahme bei 8 h	ASTM D-1084	+5%
Topfzeit (2X Viskosität)	ASTM D-1084	> 1 Tag
Härtungszeit bei 150°C (302°F)	Visuell 30	Minuten

Gehärtete Mechanische Eigenschaften........................
Physikalische Konsistenz	Visuell	"Gel"--artig
Shore 00 Durometer	ASTM D-2240	20
Spezifisches Gewicht	ASTM D-1217	1,12
Gehärtete Optische Eigenschaften..........................
Erscheinungsbild	Visuell	Kristallklar
Brechungsindex, 589 nm	ASTM D-1218	1,570
Brechungsindex vs. Temp., 589 nm	ASTM D-1218	–4,0 × 10^–4/°C
Brechungsindex vs. Wellenlänge	Prismenkuppler	(siehe
		Fig.3B)
Optische Absorption	Spektrophotometer	(siehe
		Fig.3A)

Die gemessenen Daten, die zu der optischen Transparenz, zu dem hohen Temperaturbereich und zu dem hohen Brechungsindex gehören, sind in den 3A und 3B angegeben. 3A zeigt, dass die optische Durchlässigkeit für diese Beispiel-2-Formulierung besser ist als 95 über eine 1 Zentimeter Weglänge (gepunktete Linie) und so verbleibt, sogar nach einem Aussetzen auf einen Temperaturbereich von 6 Stunden bei 150°C (gestrichelte Linie). Dies ermöglicht, dass die Zusammensetzung in sichtbaren Lichtanwendungen, wie einer weichen Verkapselung für Emitter von sichtbarem Licht und Detektoren verwendet wird. Mit dem hohen Brechungsindex von 1,5682 (siehe 3B) und der weichen Gelkonsistenz ist Beispiel 2 ein Kandidat für die Verwendung als eine Schutzverkapselung über den emittierenden Bauteil einer LED mit hoher Helligkeit. Die geringe Viskosität macht es auch als ein härtbares Unterfüllmaterial für Flipchip-Anwendungen geeignet. Flip-Chip-Unterfüllmaterialien sind im Stand der Technik der Halbleiterverpackung gut bekannt. In solch einer Anwendung wird ein Material benötigt, welches leicht unter einem flip-chip-angeordneten Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL) angeordnet und dann bei erhöhter Temperatur gehärtet wird. Die entstandene optisch transparente Gelschicht ermöglicht den emittierten VCSEL-Auslassstrahl mit der optischen Kupplung zu dem Faserauslass, der unter dem Chip eingebettet ist, während er bei dem Schutz des VCSEL vor einem atmosphärischen Angriff hilft und hilft, Spannungen zwischen dem Chip und der Anordnung, die durch CTE-Falschanpassungen verursacht ist, abzubauen.

Beispiel 3: Gelzusammensetzung mit einem eingestellten Brechungsindex von 1,550 Die folgenden Bestandteile werden kombiniert:

Teil A, oben beschrieben	36,82 Gew.%
lineares, vinyl-dimethyl-endgeblocktes
Dimethyl-Diphenylpolysiloxancopolymer mit einem nominalen Brechungsindex von 1,52
(Material vom Stand der Technik)	36,82 Gew.%
Teil B, oben beschrieben	21,36 Gew.%
Teil C, oben beschrieben	5,00 Gew.%

Die Bestandteile werden vermischt, bis die Mischung vollständig homogen ist. Die Mischung wird unter 25 mmHg Vakuum oder durch Stehenlassen für eine Stunde oder mehr bei Raumtemperatur entlüftet. Wenn die Bestandteile zusammen vermischt werden, weist die entstandene Formulierung die folgenden Eigenschaften auf: Eigenschaften der Formulierung – Beispiel 3

Eigenschaft (bei 25°C, sofern Testverfahren Typischer Wert nicht anderweitig angegeben)
Härtungsverarbeitungseigenschaften.........................
Nicht gehärtete gemischte	ASTM D-1084	350 cP
Viskosität

Viskositätszunahme bei 8 h	ASTM D-1084	+4%
Topfzeit (2X Viskosität)	ASTM D-1084	> 24
		Stunden
Härtungszeit bei 120°C (248°F)	Visuell	17 Stunden
Härtungszeit bei 150°C (302°F)	Visuell	4 Stunden
Gehärtete Mechanische Eigenschaften....................
Physikalische Konsistenz	Visuell	"Gel"-artig
Shore 00 Durometer	ASTM D-2240	20
Spezifisches Gewicht	ASTM D-1217	1,11
Gehärtete Optische Eigenschaften.......................
Erscheinungsbild	Visuell	Kristallklar
Brechungsindex, 589 mm	ASTM D-1218	1,550
Brechungsindex vs. Temp., 589 nm	ASTM D-1218	–3,9 × 10^–4/°C
Brechungsindex vs. Wellenlänge	Prismenkuppler
		(siehe Fig.3B)
Optische Absorption	Spektrophotometer
		(siehe Fig.3A)

Wie es in 4A gezeigt ist, weist Beispiel 3 eine herausragende optische Transparenz im sichtbaren Bereich vor dem Aussetzen bei 120°C für 6 Stunden (gepunktete Linie) auf und verbleibt so nach solch einem Aussetzen (gestrichelte Linie). Die Zusammensetzung weist einen Brechungsindex im Bereich von 1,55 auf, wie es in 4B gezeigt ist. Diese Gelformulierung ist auch für die Verwendung als eine Verkapselung in LED's mit hoher Helligkeit geeignet. Während ein geringerer Brechungsindex als der des Gels von Beispiel 2 (1,57) gezeigt wird, enthält diese Formulierung ein lineares, vinylendgeblocktes Phenylsiloxanpolymer, das per se im Stand der Technik ist. Das Einschließen eines Siloxanpolymers vom Stand der Technik in die quervernetzte Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, solange das Polymer vom Stand der Technik mit den neuen Bestandteilen der vorliegenden Erfindung zusammen löslich ist und die erforderlichen Parameter der Erfindung aufrechterhalten werden, weist in manchen Anwendungen einige Vorteile auf. Beispielsweise wird anerkannt, dass die Kosten von diesem vinylendgeblockten Siloxanpolymer vom Stand der Technik im Allgemeinen niedriger sind als die der neuen Komponententeile der vorliegenden Erfindung. Die Löslichkeit der neuen Komponenten der Erfindung und des vinyl-endgeblockten Siloxanpolymers vom Stand der Technik ermöglicht auch, dass die Vinylendgruppen des Polymers mit den Silikonhydridfunktionen von Teil B quervernetzt werden können. Das Einschließen von vinyl-endgeblockten oder anderen geeigneten Siloxanpolymeren vom Stand der Technik in Zusammensetzungen, wie Beispiel 3, ermöglicht die Feineinstellung des Brechungsindex der entstandenen quervernetzten Zusammensetzung zwischen dem des Polymers vom Stand der Technik (1,517) und dem von Beispiel 1 (= 1,567) zum Zweck des präzisen Indexmatching des Materials an verschiedene benachbarte optische Materialien, wie Kunststoffe, Gläser und Halbleiter.
Beispiel 4. Wärmegehärteter Primer oder Dünnfilmbeschichtung mit einem Brechungsindex von 1,57
N-Propylbromid, das als Lösemittelverdünner wirkt, wird zu einem Mischbehälter zugegeben. Die folgenden Bestandteile, die als ein gelöster Stoff wirken, werden zu dem Verdünner in einer Konzentration zugegeben, derart, dass die Endmischung 1 % gelöster Stoff und 99 % Verdünner ist.
Gelöster Stoff

Teil-A-Anteil, oben beschrieben	63,36 Gew.%
Teil B, oben beschrieben	30,00 Gew.%
Teil C, oben beschrieben	6,64 Gew.%

Die Bestandteile werden vermischt, bis sie vollständig aufgelöst sind. Das entstandene Produkt ist eine wärmehärtbare optische Beschichtung oder ein Phenylsilikonprimer mit herausragender optischer Transparenz und anderen Eigenschaften, die in der folgenden Tabelle angegeben sind. Eigenschaften der Formulierung – Beispiel 4

Eigenschaft (bei 25°C, sofern Testverfahren Typischer Wert nicht anderweitig angegeben)
Fließ- & Ausfälleigenschaften............................
Viskosität		1 Cp
Spezifisches Gewicht		1,34
Oberflächenenergie		25 dyn/cm
Siedepunkt		70°C
Lösemitteltrocknungszeit,		3 Minuten
Tauchbeschichtungsverfahren
Beschichtungskonzentration		1%
in Gewicht
Beschichtungshärteeigenschaften...........................
Topfzeit (2X Viskosität)	ASTM D-1084	> 24 Stunden
Härtungszeit bei 120°C (248°F)	Visuell	15 Minuten
Härtungszeit bei 150°C (302°F)	Visuell	3 Minuten
Gehärtete Mechanische Eigenschaften......................
Physikalische Konsistenz	Visuell	"Gel"-artig
Shore 00 Durometer	ASTM D-2240	20
Spezifisches Gewicht	ASTM D-1217	1,12
Gehärtete Optische Eigenschaften.........................
Erscheinungsbild	Visuell	Kristallklar
Brechungsindex, 589 nm	ASTM D-1218	1,570
Brechungsindex vs. Temp., 589 nm	ASTM D-1218	–4,0 × 10^–4/°C
Brechungsindex vs. Wellenlänge	Prismenkuppler	(siehe
		Fig.3B)
Optische Absorption	Spektrophotometer	(siehe
		Fig.3A)

Die Zusammensetzung von Beispiel 4 ist eine lösemittelsuspendierte Version von Beispiel 2. Die endgehärteten Eigenschaften dieser Zusammensetzung sind somit nahe dem von Beispiel 2. Die Zusammensetzung von diesem Beispiel kann verwendet werden, um ein Substrat mit einer dünnen Filmbeschichtung durch verschiedene Verfahren, die im Stand der Technik bekannt sind, zu beschichten, die einschließen, aber nicht beschränkt sind auf Siebdruck, Tauchbeschichtung, Sprühbeschichten, Spinbeschichten, Gießen oder Härten. Das Lösemittel wird anschließend verdampft, indem das Material bei Raumtemperatur oder bei etwas erhöhter Temperatur stehengelassen wird, wobei geachtet wird, dass der Siedepunkt des Lösemittels nicht überschritten wird, bis im Wesentlichen das gesamte Lösemittel verdampft ist. Dies ermöglicht, dass die Beschichtung keine Hohlräume oder "Popcorn" durch das heftige Sieden des Lösemittels bildet. Wenn das Lösemittel entfernt ist, kann die Beschichtung ferner durch weitere Quervernetzung (Thermosetting) bei 150°C für 10 Minuten oder bei höheren Temperaturen für kürzere Zeiten gehärtet werden. Die so gehärtete Beschichtung haftet gut an anderen Silikonzusammensetzungen, die nachfolgend darüber gegossen werden. Diese schließen jede der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ein, können aber auch Silikonzusammensetzungen vom Stand der Technik einschließen. Die adhäsionsunterstützenden Eigenschaften der Beschichtung können durch zahlreiche Mittel verstärkt werden. Zunächst kann der überschüssige Hydridgehalt der Formulierung erhöht werden, darüber, wie er in der Formulierung angegeben ist, um nicht besetzte Hydridseiten bereitzustellen, die während der Wärmehärtung nicht nur mit einem harten Substrat quervernetzt werden können, sondern auch mit der nachfolgenden aufgetragenen Silikonformulierung. Zweitens kann der Primerhärteplan entweder in der Zeit oder in der Temperatur gekürzt werden, derart, dass er immobil wird, aber immer noch zusätzliche Quervernetzungsseiten aufweist, die noch nicht miteinander verbunden sind. Denn wenn das darüberliegende Silikon aufgetragen wird, führt eine letzte Nachbrennhärtung der beiden Materialien zusammen zu etwas Quervernetzung, um die Grenzfläche der Polymerbeschichtung und des darüber liegenden Silikons. Drittens kann der Primer selbst verbessert werden, indem Silikonadhäsionspromotoren zugegeben werden.
Versionen der Beschichtung von Beispiel 4 können mit unterschiedlichen Brechungsindices hergestellt werden, eingestellt für geeignete Werte unter Verwendung der Hybridzusammensetzung, wie die, die für Beispiel 3 beschrieben wurden. Wenn sie als eine Viertelwelle dicke Antireflexions(AR)-Beschichtung verwendet wird, um beispielsweise Reflexionen zwischen einem optischen Halbleiter und Luft zu minimieren, kann es wünschenswert sein, den Brechungsindex einzustellen, um den Idealwert des Brechungsindex zu erhalten, wie es durch die bekannte Formel angegeben wird, nBeschichtung = {nLuft × nHalb}1/2,worin n_Beschichtung, n_Luft und n_Halb die Brechungsindices des viertelwellen-platten-gematchten Gels, der Luft bzw. des optischen Halbleiters sind.
Anwenden des temperaturbeständigen Polysiloxanharzes mit hohem Brechungsindex der Erfindung
In der folgenden allgemeineren Beschreibung der Anwendungen der neuen Silikonzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und überall in dieser Beschreibung, sofern anwendbar, werden bestimmte Begriffe wie nachfolgend definiert.
Sofern es nicht anderweitig angegeben ist, bedeutet "optische Transparenz" eine optische Durchlässigkeit von größer als 90 % über eine Weglänge von 1 cm bei der beabsichtigten Wellenlänge der Durchlässigkeit, wie es mit einem Gitterspektrophotometer mit einer momentanen spektralen Bandbreite von 10 nm oder weniger gemessen wird. "Übrmäßiges Vergilben" wird verwendet, um eine Veränderung bei der Durchlässigkeit von einem optisch transparenten Zustand zu einer Durchlässigkeit von weniger als 80 % über eine Weglänge von einem Zentimeter bei 400 nm Wellenlänge anzuzeigen.
Sofern es nicht anderweitig angegeben ist, wird "Ultraviolett" verwendet, um einen Bereich von Wellenlängen von 100 nm bis 400 nm zu bezeichnen, "sichtbar" wird verwendet, um einen Bereich von Wellenlängen von 400 nm bis 750 nm zu bezeichnen, und "nahes Infrarot" oder "NIR" wird verwendet, um einen Bereich von Wellenlängen von 750 nm bis 2.000 nm zu bezeichnen.
Sofern nicht anderweitig angegeben, wird "ionisierende Strahlung" verwendet, um Licht oder elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von weniger als 400 nm zu bedeuten, oder irgendeine elektromagnetische oder nicht-elektromagnetische Strahlung mit einer akkumulierten Dosis von einer Million Rad oder höher. "Nicht-ionisierende Strahlung" wird verwendet, um Licht oder elektromagnetische Strahlung bei einer Wellenlänge von 400 nm oder höher anzuzeigen.
Sofern nicht anderweitig angegeben, wird "hoher Temperaturbereich" verwendet, um eine stationäre Temperaturaussetzung der betreffenden Vorrichtung oder des betreffenden Materials auf wenigstens 150°C (302°F) für eine Stunde oder höher und/oder auf wenigstens 200°C (392°F) für weniger als eine Stunde anzuzeigen.
Sofern nicht anderweitig angegeben, wird "Brechungsindex" oder "Brechungsindex" verwendet, um den Wert des Brechungsindex eines Mediums, gemessen bei 25+/–0,5 Grad Celsius und 589 nm, gemessen mit dem Verfahren der Abbé-Refraktrometrie gemäß ASTM D-1218 oder einem äquivalenten Verfahren, anzuzeigen. Diese Definition ist die Konvention in der optischen Industrie, sogar wenn die beabsichtigte Wellenlänge, die verwendet wird, von dem Material von 589 nm abweicht. "Hoher Brechungsindex" wird verwendet, um einen Wert eines Brechungsindex anzuzeigen, der höher oder gleich zu 1,545 ist.
Sofern nicht anderweitig angegeben, wird "geringe Viskosität vor dem Härten" verwendet, um die absolute Viskosität eines optischen Polymers in seinem ungehärteten Fluidzustand unter Temperatur- und Scherbedingungen, die in dem Härteverfahren auftreten, von 1.000 Centipoise (cP) oder weniger anzuzeigen.
Zusätzlich zu den vorteilhaften optischen Eigenschaften von "hoher Brechungsindex", "optisch transparent" und der Fähigkeit, die optische Transparenz nach dem "hohen Temperaturbereich" aufrecht zu erhalten, wie im Detail oben diskutiert worden ist, weisen die neuen Silikonverbindungen auch die vorteilhaften Eigenschaften der Eignung auf, formuliert zu werden, um Elastizitätsmodule aufzuweisen, die von weichen Gelen (Durometerwerte zeigen auf der Shore-00-Skala von ASTM D-2240 einen geringen Wert an) bis gummiartige Härte (Werte, die auf der Shore-A-Skala von ASTM D-2240 angezeigt werden) bis zu Werten für harte Kunststoffe (Werte, die auf der Shore-D-Skala von ASTM D-2240 angezeigt werden) liegen. (Siehe spezielle Beispiele 1 und 2).
Noch ein anderer Vorteil der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bezüglich einigen optischen Polymeren vom Stand der Technik ist die Erhältlichkeit der Formulierungen, die vor dem Härten eine geringe Viskosität zeigen. Dies ermöglicht eine schnellere Abgabe des Materials, ein schnelleres Durchlaufen der Formausrüstung und eine Bildung von geformten Teilen mit feineren mechanischen Dimensionen, die erhalten werden können, wenn das Polymer in Form einer hoch viskosen Flüssigkeit vor der Härtung vorliegt.
Noch ein anderer Vorteil der Polymere der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass, da sie einen hohen Phenylgehalt haben, sie wesentlich UV-Strahlenschäden in einer Weise abhalten können, die besser ist als die von den optischen Polymeren vom Stand der Technik, die weniger gründlich phenyliert sind.
Wie oben beschrieben, kann das Polysiloxanharz der vorliegenden Erfindung in allen Anwendungen und Vorrichtungen verwendet werden, bei denen eine oder mehrere der oben beschriebenen Eigenschaften des Harzes geeignet sind oder einen Vorteil bereitstellen. Im Allgemeinen gesprochen können verschiedene Arten von optischen Vorrichtungen durch Substituieren der Phenylsilikonharzformulierungen der vorliegenden Erfindung durch optische Polymere vom Stand der Technik verbessert werden. Diese Vorrichtungen können in die folgenden Gruppen eingeteilt werden: Vorrichtungen, die optische Wellenleiterstrukturen verwenden, Vorrichtungen, die ein Verkapselungsmaterial verwenden, Vorrichtungen, die das Polymer als eine passive Trägermatrix für photonisch aktive Elemente verwenden und einzelne Teile, die individuell geformt sind oder unter Verwendung des optischen Polymers darüber geformt sind.
Der Bedarf an optischer Transparenz, hohem Temperaturbereich und hohem Brechungsindex für Polymere, die in ebenen Wellenleitervorrichtungen verwendet werden, sind in der Referenz "Advances in Polymer Integrated Optics, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Volume 6 No. 1, 2000" von Eldada et al. (was ausdrücklich hierin aufgenommen wird) beschrieben. In vielen ebenen Wellenleitern sind die betreffenden Wellenlängen im nahen Infrarotbereich des Spektrums, typischerweise bei 1300 nm oder bei 1550 nm zentriert. Eine geeignete optische Absorption beträgt typischerweise weniger als 0,1 dB/cm und ein geeigneter Temperaturbereich ist ein stationärer Zustand von 120°C und transient so hoch wie 250°C, wie es in dem US-Patent Nr. 5,850,498 beschrieben ist (was hierin ausdrücklich durch Bezugnahme darauf eingeschlossen wird). Demzufolge profitieren optische Wellenleiterstrukturen von der Verwendung der neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als Wellenleiterkernmaterial. Sie können unter Verwendung der neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung konstruiert werden, wie es auf der anderen Seite in dem US-Patent Nr. 5,850,498 und von Eldada et al. beschrieben ist, mit nur solchen Modifikationen, dass es dem Fachmann auf dem Gebiet des allgemeinem Fachwissens und der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich wird.
Zusätzlich zu den planaren Lichtleiterstrukturen, die in der Referenz Eldada et al. beschrieben sind, gibt es andere Lichtleiterstrukturen, die im Stand der Technik bekannt sind, die von der Verwendung einer flüssigen, Gel- oder festen Version der neuen Silikonzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als Wellenleiterkernmaterial profitieren. Diese schließen flexible flüssige Lichtleiter, gelgefüllte Lichtleiter, Beleuchtungslichtrohre, Multimodus-Lichtleiter und Einzelmodus-Lichtleiter ein. Anstelle dass sie eine ebene Geometrie aufweisen, wie die Wellenleiter der Eldada et al. Referenz, können diese anderen Lichtleiterstrukturen kreisförmig, rechteckig oder von einem anderen willkürlich geformten Querschnitt sein und können auch eine willkürliche Krümmung entlang der Achse der Lichtwellenfortschreitung aufweisen. In einer Ausführungsform von solch einem Lichtleiter wird der Kern aus einem Polymer der vorliegenden Erfindung mit einem Durchmesser hergestellt, der geeignet ist, um einen Einzelmodus für die elektromagnetische Wellenpropagation oder einen Multimodus für die elektromagnetische Wellenpropagation zu errichten, und der Kern wird durch ein zweites Polymer der vorliegenden Erfindung mit einem geringeren Brechungsindex oder einem anderen optischen Polymer umgeben. Wie es vom Stand der Technik bekannt ist, sind die Anforderungen für die optische Transparenz in diesen Anwendungen auch kritisch und quantitativ ähnlich zu diesen, die in der Eldada et al. Referenz für ebene Wellenleiter präsentiert wurden. Solche nicht linearen Wellenleiterstrukturen können auch durch den Fachmann unter Verwendung des Wissens vom Stand der Technik und den neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung mit nur solchen Modifikationen, die dem Fachmann angesichts der allgemeinen Kenntnis der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sind, aufgebaut werden.
Das Verkapselungsmaterial von optischen Vorrichtungen wird zum Schutz eines lichtemittierenden oder lichtempfindlichen Elements, wie ein Halbleiterbauteil mit assoziierten Kabelbindungen oder anderen fragilen Eigenschaften verwendet. Solch eine Verkapselung hilft, um gegen mechanischen Schock und Eindringen von Staub oder Feuchtigkeit zu schützen. Sie dient auch zur gleichen Zeit als ein transparentes Medium, das das Indexmatching entlang dem Lichtweg verbessert und die Propagation eines Lichtsignals durch dessen Masse ohne signifikante Reflexion oder Schwächung des Signals stützt. Insbesondere in HBLED's gibt es einen Bedarf an einem Lichtdurchlässigkeitsgelmedium zwischen dem LED-Bauteil und der äußeren Linse. Das US-Patent Nr. 6,204,523 B1 (durch Bezugnahme darauf in seiner Gesamtheit einschließlich der Figuren hierin aufgenommen) beschreibt die Kriterien für optische Polymere, damit sie als Lichtdurchlässigkeitsmedium dienen. Die neuen Polymere der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft in diese Klasse von Anwendungen als Verkapselungsmaterialien verwendet werden. Insbesondere die Gele der Erfindung, die einen hohen Brechungsindex zeigen, sind vorteilhaft, wenn sie in direktem Kontakt mit der ebenen LED-Bauteilemissionsoberfläche verwendet werden, da der hohe Brechungsindex die Lichtextraktionswirksamkeit der Vorrichtung erhöht (siehe die Veröffentlichung ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, vierte Auflage, Band 15, Seiten 225- 226 (John Wiley & Sons Publishers), die hierin ausdrücklich durch Bezugnahme darauf mit eingeschlossen wird.) Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch als eine passive Trägermatrix für photonisch aktive Materialien, wie Phosphorpulver, photonische Kristalle, Quantenpunkte, Mikrosphären, Nanoröhren, Farbstoffe und dergleichen verwendet werden. Das US-Patent Nr. 6,417,019 (was hierin ausdrücklich durch Bezugnahme darauf eingeschlossen wird) beschreibt die Verwendung von optisch transparenten Medien, um Phosphorpulver um die LED-emittierende Oberfläche zu dispergieren und zu suspendieren. Spalte 2, Abschnitt 2 von diesem Patent beschreibt, dass verschiedene Klassen von Polymeren, einschließlich Silikonpolymere, als Trägermedien geeignet sein können und ferner, dass Polymere besonders vorteilhaft sind, wenn sie einen hohen Brechungsindex aufweisen, um eine Reflexion von einfallendem Licht von individuellen Phosphorpartikeln zu verhindern (Spalte 6, Abschnitt 3). Da die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung diese vorteilhaften Eigenschaften aufweisen, können sie als ein Trägermedium für Phosphorpulver, das in weißlichtemittierenden LED's mit hoher Helligkeit vom Typ, der in dem US-Patent Nr. 6,417,019 offenbart ist, verwendet wird, verwendet werden. Um die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als ein solches Trägermedium zu verwenden, braucht der Fachmann nur die vorliegende Offenbarung, das allgemeine Fachwissen und die Lehren des US-Patents Nr. 6,417,019 anzuwenden, mit nur den Modifikationen, die dem Fachmann angesichts des allgemeinen Fachwissens und der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sind.
Eine andere Anwendung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung liegt in einer Trägermatrix für die Herstellung von photonischen Kristallen. Wie es nun im Stand der Technik der photonischen Kristallherstellung gut verständlich ist, wenn Mikrosphären von einer gleichmäßigen Größe eng in eine dreidimensionale periodische Anordnung angeordnet werden, können sie geeignete photonische Bandlückeneigenschaften zeigen. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind zum Füllen der interstitiellen Lücken in solch einer eng gepackten Vorrichtung und zum Anhaften der gesamten Vorrichtung von Sphären, Stangen oder anderen photonischen Kristalleinheitszellen zusammen auf eine beständige Weise geeignet. Diese Vorrichtungen können unter Verwendung der neuen Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Art hergestellt werden, die ansonsten im Stand der Technik nur mit solchen Modifikationen bekannt ist, die dem Fachmann auf dem Gebiet des allgemeinen Fachwissens und der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sind.
Noch ein anderes Beispiel für die Verwendung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als eine Trägermatrix ist die Dispersion und permanente Suspension von Fluoreszenzpulvern in einer spektrophotometrischen Standardzelle. Solche Zellen werden beispielsweise verwendet, um Instrumente zu kalibrieren, um ihre Reaktion auf unbekannte Quellen von Fluoreszenzanregung zu bestimmen, und können unter Verwendung der neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auf eine Art aufgebaut werden, die ansonsten im Stand der Technik nur mit solchen Modifikationen, die dem Fachmann angesichts des allgmeinen Fachwissens und der vorliegenden Offenbarung ersichtlich sind, bekannt sind.
Auf dem Gebiet von HBLED's offenbart das US-Patent Nr. 6,274,924 (was ausdrücklich hierin durch Bezugnahme darauf mit eingeschlossen wird) eine vorgeformte Linse oder das Formen einer Linse über den darunter liegenden Abschnitt der Vorrichtung (manchmal als "Überformen" bezeichnet). Auf dem Gebiet von intraokkularen Linsenimplantaten vom Stand der Technik werden durch Spritzguss herstellbare optisch transparente Silikonpolymere verwendet, um kleine Linsen zum Implantieren in das menschliche Auge herzustellen. Die neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können vorteilhaft in diesen und anderen optischen Vorrichtungen verwendet werden, bei denen ein Formen des Materials erwünscht wird, da Formulierungen gemäß der vorliegenden Erfindung den Materialanforderungen für ein Gießen, Formen oder ein Überformen entsprechen. Zusätzlich zu dem Aufzeigen der Eigenschaften von optischer Transparenz, hohem Temperaturbereich und hohem Brechungsindex stellen die erfundenen Formulierungen eine geringe Viskosität der Polymermischung vor dem Härten bereit und adäquat schnelle Härtezeiten bei erhöhten Formtemperaturen. Die geringe Vorhärteviskosität ist für ein Thermoset-Gießen und ein Formen von Vorteil, da die Fähigkeit der nicht gehärteten Polymerflüssigkeit verbessert wird, um schnell und gründlich in die geformten Bestandteile einzufließen, die komplizierte optische Eigenschaften oder glatte äußere Oberflächen definieren. Ein schneller Formzyklus und ein schneller Härteablauf, in der Größenordnung von Minuten oder weniger, ermöglichen einen adäquat schnellen Herstellungsdurchlass für die Formausrüstung. Somit können geformte Produkte, die die neuen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwenden, durch den Fachmann unter Verwendung des allgemeinen Fachwissens durch die Offenbarungen des US-Patents 6,274,924 , anderen Patenten vom Stand der Technik und der vorliegenden Offenbarung mit nur geringen Modifikationen, die dem Fachmann angesichts des allgemeinen Fachwissens und der vorliegenden Offenbarung leicht ersichtlich sind, hergestellt werden.
Bestimmte Additive, wie Anti-Oxidationsmittel, Schmiermittelzusatzstoffe, Tenside, Fungizide, Flammschutzmittel, Kontrastverstärker, UV-Stabilisatoren, Photostabilisatoren, fluoreszierende Farbstoffe, absorbierende Farbstoffe, elektrisch leitfähige Zusatzstoffe, thermisch leitfähige Pulver, Chelat- oder Sequestrationsmittel, Säurefänger, Metallpassivatoren und Verstärker, wie Oxidpulver, fluoreszierende Pulver, Nanoröhren, Nanosphären, Mikrosphären, Mikropulver, Nanopulver, Pigmente, Flüssigkristalle, Tone können in die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung eingearbeitet werden, die bereitgestellt wird, damit die Schlüsselleistungsfähigkeitsparameter für die Zusammensetzung der optischen Transparenz, hoher Brechungsindex und hoher Temperaturbereich aufrechterhalten werden. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch als ein Bulkmedium für physikalische Trägeranordnungen von verschiedenen Stärkungsmittelspezien zum Zweck der Bildung eines photonischen Kristalls, eines Bragg-Reflektors, eines Frequenzverdopplungsfilms, eines optischen Schaltermediums oder zahlreichen anderen photonisch aktiven Materialien verwendet werden.
Darüber hinaus können Härtungsinhibitoren, Katalysatoren, Adhäsionspromotoren, Oberflächenpassivierungsmittel und Passivierungsmittel für mobile ionische Spezien in die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingeschlossen werden, solange die Eigenschaften der optischen Transparenz, des hohen Brechungsindex und des hohen Temperaturbereichs aufrechterhalten werden.
Im Stand der Technik von Polymerbeschichtungen, Fettüberzugszusammensetzungen, Farben und Tinten ist es gut bekannt, dass ein flüssiges oder festes Material oft in einem geeigneten Trägerlösemittel dispergiert werden kann, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können auch in solche lösemittel-dispergierte Formulierungen (siehe Beispiel 4) eingeschlossen werden. Diese können beispielsweise für die Herstellung von dünnen optischen Filmen, planaren Wellenleitungsschichten, planaren Wellenleitungskernen und optisch transparenten Silikonprimerbeschichtungen verwendet werden. Geeignete Trägerlösemittel sind solche, mit denen die Zusammensetzungen der Erfindung mischbar sind und die geeignete Verdampfungsraten für die beabsichtigte Anwendung aufweisen. Solche Lösemittel schließen Kohlenwasserstofflösemittel (wie Xylol), Aceton, Tetrahydrofuran und halogenierte Lösemittel, wie 1-Brompropanol, n-Propylbromid ein. Die Trägerlösemittel sollten frei von Kontaminationen sein, welche die optische Leistung in der getrockneten Beschichtung verschlechtern. Geeignete Lösemittel sollten auch frei von Kontaminationen sein, die mit der quervernetzbaren (gehärteten) Chemie der Zusammensetzungen interferieren.
Spezielle Anwendung in einer lichtemittierenden Diode
Es wird nun auf eine speziell besonders ersichtliche und geeignete Anwendung als optisch durchlässiges Verkapselungsmaterial (Haube oder Linse) von lichtemittierenden Dioden oder anderen Vorrichtungen, bei denen ein hoher Brechungsindex und eine thermische Stabilität wünschenswert sind, Bezug genommen. Beispielsweise wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine lichtemittierende Diode ähnlich zu der einen, die im US-Patent Nr. 6,204,523 51 beschrieben ist, hergestellt. Eine optisch durchlässige Beschichtung (auch als eine Haube in dem Bezugspatent bezeichnet) fungiert als eine Linse für die lichtemittierende Diode und trägt das Bezugszeichen 18 in 1 des Referenzpatents. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die optisch durchlässige Bedeckung dieser lichtemittierenden Diode aus einem thermisch stabilen Polysiloxanharz der vorliegenden Erfindung mit hohem Brechungsindex hergestellt. Wie zuvor in dem einleitenden Abschnitt der vorliegenden Anmeldung beschrieben wurde, ist es für eine lichtemittierende Diode wünschenswert, eine optisch durchlässige Bedeckung mit einem Brechungsindex von 1,56 und oberhalb aufzuweisen. Es ist auch wünschenswert und im Stand der Technik für solch eine Bedeckung nicht beschrieben, dass sie thermisch stabil ist und ihre optisch durchlässigen Eigenschaften für eine beträchtliche Zeit erhält. Die Verwendung des Polysiloxanharzes der vorliegenden Erfindung stellt diese Vorteile für eine lichtemittierende Diode und auch für andere Anwendungen bereit.

Claims

Temperaturbeständige Polysiloxan-Zusammensetzung mit den Eigenschaften (1) Optischer Transparenz gemessen als mindestens 90%ige Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 400 nm über eine Weglänge von 1,0 cm; (2) Temperaturbeständigkeit dahingehend, dass die Zusammensetzung auch nach Aussetzen über 6 Stunden bei 150°C noch immer eine mindestens 90%ige Durchlässigkeit für Licht einer Wellenlänge von 400 nm über eine Weglänge von 1,0 cm zeigt, und (3) eines Brechungsindexes bei 589 nm von 1,545 oder höher, wobei die Zusammensetzung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie ein quervernetztes Produkt aus einer Teilzusammensetzung A, einer Teilzusammensetzung B und einer Katalysatorzusammensetzung ist; die Teilzusammensetzung A ein Polysiloxan mit 60-75 Gewichtsprozent Phenylgruppen umfasst und die Teilzusammensetzung B ein Polysiloxan mit 50-80 Gewichtsprozent Phenylgruppen umfasst; die Teilzusammensetzung A ein Copolymer aus 7-25 Gewichtsprozent Reagenzien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus trifunktionellen und tetrafunktionellen Silanen; aus 40-70 Gewichtsprozent difunktionellen Silanen, und aus 18-60 Gewichtsprozent mono-funktionellen Silanen ist, und die Teilzusammensetzung B ein Copolymer aus 10-25 Gewichtsprozent Reagenzien ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus trifunktionellen und tetrafunktionellen Silanen; aus 20-60 Gewichtsprozent trifunktionellen Silanen und aus 25-60 Gewichtsprozent monofunktionellen Silanen ist.
Eine Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Teilzusammensetzung A ein Copolymer ist, das MEthylphenylvinyl-Si-O_1/2-, Diphenyl-Si-O-, Methylvinyl-Si-O- und Phenyl-Si-O_3/2-Einheiten einschließt, und wobei die Teilzusammensetzung B ein Copolymer ist, das Dimethyl-SiH-O_1/2-Einheiten, Diphenyl-Si-O-Einheiten sowie Phenyl-Si-O_3/2-Einheiten einschließt, und wobei die Zusammensetzung kovalente quervernetzte Bindungen zwischen der Teilzusammensetzung A und B einschließt, wobei die Quervernetzungen zwischen Vinyl und Hydrid enthaltenden Einheiten gebildet worden sind.
Eine Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, umfassend 40-200 Gewichtsteile des Copolymers der Teilzusammensetzung B pro jeweils 100 Gewichtsteile des Copolymers der Teilzusammensetzung A.
Eine Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, umfassend 40-200 Gewichtsteile des Copolymers der Teilzusammensetzung B pro jeweils 100 Gewichtsteile des Copolymers der Teilzusammensetzung A.
Eine Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die ein Gel ist
Eine Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die eine Durometer Typ A-Härte im Bereich von 5-95 hat.
Eine Linse für eine lichtemittierende Diode umfassend die temperaturbeständige Polysiloxan-Zusammensetzung gemäß Anspruch 1.
Eine lichtemittierende Diode einschließlich einem LED-Chip für das Emittieren von Licht, eine Linse oder ein Verkapselungsmaterial für besagten LED-Chip, wobei die Verbesserung umfasst, dass das Verkapselungsmaterial oder die Linse im wesentlichen aus einer temperaturbeständigen Polysiloxan-Zusammensetzung nach Anspruch 1 bestehen.
Eine Komponente oder ein Teil einer Vorrichtung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem optischen Wellenleiter, einer lichtemittierenden Diode mit hoher Helligkeit, einer photovoltaischen Vorrichtung, einem Vertical Cavity Surface Emitting Laser, einer Laserdiode, einem Lichtfühler, einem Flachbildschirm, einer optischen Projektionsvorrichtung, einer optischen, durch Spritzguss herstellbaren Linse, einem optischen Spritzgussteil, Verkapselungsmaterial für ein photonisch aktives Element sowie eine Trägermatrix für ein photonisch aktives Element, wobei die Komponente oder das Teil die temperaturbeständige Polysiloxan-Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst.