JP2005133073A - 硬化性組成物 - Google Patents
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- SAKIQGJSUULLRN-UHFFFAOYSA-O C[SiH](O)O[S+](C)O[Si+](C)(C(C1)C2CC1C(CC[Si]1(C)O[SH+]O[SiH+](C)O[Si+](C)O1)C2)O[SiH2+] Chemical compound C[SiH](O)O[S+](C)O[Si+](C)(C(C1)C2CC1C(CC[Si]1(C)O[SH+]O[SiH+](C)O[Si+](C)O1)C2)O[SiH2+] SAKIQGJSUULLRN-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
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Abstract
光学デバイス・部品用材料、電子デバイス・部品用絶縁材料などとして有用で、短波長領域での光透過性に優れた硬化物を与える硬化性組成物を提供する。
【解決手段】
(A)(a)式(1):
【化1】
[式中、Aは、式(2):
【化2】
(式中、R'は1価炭化水素基またはアルコキシ基、nは0〜100の整数)
で表される基、または式(3):
【化3】
で表される2価の基、
Rは1価炭化水素基またはアルコキシ基]
で表され有機ケイ素化合物と、
(b)付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物であって、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個有する付加反応生成物、
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物、および
(C)ヒドロシリル化反応触媒
を含む硬化性組成物。
【選択図】 なし
Description
即ち、本発明は、
(A)(a)下記一般式(1):
[(A)成分]
本発明組成物の(A)成分は、
(a)下記一般式(1):
で表される基から成る群から選ばれる2価の基であり、
Rは独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6アルコキシ基である]
で表されるケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物と、
(b)付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物であって、かつ、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個有する付加反応生成物である。
この(A)成分の反応原料である、(a)上記一般式(1)で表されるケイ素原子に結合した水素原子(以下、「SiH」ということがある)を1分子中に2個有する化合物において、上記一般式(1)中のAが上記一般式(2)で表される2価の基である場合、該化合物としては、下記一般式(4):
(式中、RおよびR'はそれぞれ独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6、好ましくは1〜4のアルコキシ基であり、nは0〜100、好ましくは0〜10の整数である)
で表される化合物が挙げられる。
HMe2SiO(Me2SiO)SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)4SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)8SiMe2H
HMe2SiO(Me2SiO)12SiMe2H
なお、この上記一般式(4)で表される化合物は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
構造式:HMe2Si-p-C6H4-SiMe2H
で表される 1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン、
構造式:HMe2Si-m-C6H4-SiMe2H
で表される 1,3-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン等のシルフェニレン化合物が挙げられる。
なお、この上記一般式(5)で表される化合物は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
更に、この(A)成分の反応原料である上記(a)成分は、1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
この(A)成分の反応原料である(b)付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素において、前記「付加反応性」とは、ケイ素原子に結合した水素原子の付加(ヒドロシリル化反応として周知)を受け得る性質を意味する。
この(b)成分としては、例えば、下記構造式(x):
(y)
で表される 6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、これら両者の組み合わせ(以下、これら3者を区別する必要がない場合は、「ビニルノルボルネン」と総称することがある);下記構造式(z):
本発明組成物の(A)成分は、SiHを1分子中に2個有する上記(a)成分の1モルに対して、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する上記(b)成分の1モルを越え 10モル以下、好ましくは1モルを越え5モル以下の過剰量を、ヒドロシリル化反応触媒の存在下で付加反応させることにより、SiHを有しない付加反応生成物として得ることができる。
こうして得られる(A)成分は、(b)成分由来の付加反応性炭素−炭素二重結合のほかに、(a)成分に由来する(具体的には、一般式(1)中のRおよび/または一般式(2)中のR’に由来する)付加反応性炭素−炭素二重結合を含み得るので、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含むが、この数は好ましくは2〜6個、より好ましくは2個である。この付加反応性炭素−炭素二重結合が多すぎると、本発明の組成物を硬化させて得られる硬化物に割れが生じやすくなる。
Y-X-(Y'-X)p-Y (6)
(式中、Xは上記(a)成分の化合物の二価の残基であり、Yは上記(b)成分の多環式炭化水素の一価の残基であり、Y'は上記(b)成分の二価の残基であり、pは0〜10、好ましくは0〜5の整数である)
で表される化合物が挙げられる。
上記一般式(6)中のYとしては、具体的には、例えば、下記構造式:
NB-Me2SiOSiMe2-NB
NB-Me2SiO(Me2SiO)SiMe2-NB
NB-Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2-NB
NB-Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2-NB
NB-Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2-NB
NB-Me2Si-p-C6H4-SiMe2-NB
NB-Me2Si-m-C6H4-SiMe2-NB
DCP-Me2SiO(Me2SiO)SiMe2-DCP
DCP-Me2SiO(Me2SiO)4SiMe2-DCP
DCP-Me2SiO(Me2SiO)8SiMe2-DCP
DCP-Me2SiO(Me2SiO)12SiMe2-DCP
DCP-Me2Si-p-C6H4-SiMe2-DCP
DCP-Me2Si-m-C6H4-SiMe2-DCP
本発明の(B)成分は、SiHを1分子中に3個以上有する化合物である。該(B)成分中のSiHが、上記(A)成分が1分子中に少なくとも2個有する付加反応性炭素−炭素二重結合とヒドロシリル化反応により付加して、3次元網状構造の硬化物を与える。
該(B)成分としては、例えば、下記一般式(7):
(式中、R1は独立に水素原子またはアルケニル基以外の非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12、好ましくは1〜6の一価炭化水素基であり、qは3〜10、好ましくは3〜8の整数、rは0〜7、好ましくは0〜2の整数であり、かつq+rの和は3〜10、好ましくは3〜6の整数である)
で表される環状シロキサン系化合物が挙げられる。
(HMeSiO)3
(HMeSiO)4
(HMeSiO)3(Me2SiO)
(HMeSiO)4(Me2SiO)
上述の任意的成分を含まない場合には、本発明組成物への(B)成分の配合量は、上記(A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合1モルに対して、該(B)成分中のSiHが、通常、0.5〜2.0モル、好ましくは 0.8〜1.5モルとなる量とするのがよい。
本発明の(C)成分であるヒドロシリル化反応触媒は、上記「(A)成分の調製」で記載したものと同じである。
本発明組成物への(C)成分の配合量は、触媒としての有効量であればよく、特に制限されないが、上記(A)成分と(B)成分との合計質量に対して、白金族金属原子として、通常、1〜500 ppm、特に2〜100 ppm程度となる量を配合することが好ましい。前記範囲内の配合量とすることで、硬化反応に要する時間が適度のものとなり、硬化物が着色する等の問題を生じることがない。
本発明組成物には、上記(A)〜(C)成分に加えて、本発明の目的・効果を損なわない範囲で他の成分を配合することは任意である。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物中には、上記(A)成分中の付加反応性炭素−炭素二重結合が未反応のまま残存している場合があり、或いは、
下記構造式(i):
下記構造式(ii):
(ii)
で表される 2-(ビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン-6-イル)エチル基の開環メタセシス反応により生じる炭素−炭素二重結合が含まれている場合がある。そして、前記炭素−炭素二重結合が含まれていると、大気中の酸素により酸化され前記硬化物が着色する原因となる。
そこで、本発明組成物に、必要に応じ、酸化防止剤を配合することにより前記着色を未然に防止することができる。
本発明組成物の粘度もしくは本発明組成物から得られる硬化物の硬度等を調整するために、ケイ素原子に結合したアルケニル基またはSiHを有する直鎖状ジオルガノポリシロキサンもしくは網状オルガノポリシロキサン;非反応性の(即ち、ケイ素原子に結合したアルケニル基およびSiHを有しない)直鎖状もしくは環状ジオルガノポリシロキサン、シルフェニレン系化合物等を配合してもよい。
また、ポットライフを確保するために、1-エチニルシクロヘキサノール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール等の付加反応制御剤を配合することができる。更に、透明性に影響を与えない範囲で、強度を向上させるためにヒュームドシリカ等の無機質充填剤を配合してもよいし、必要に応じて、染料、顔料、難燃剤等を配合してもよい。
また、本発明組成物を封止材料として用いる場合には、基材との接着性を向上させるためにシランカップリング剤を配合してもよいし、クラック防止のため可塑剤を添加してもよい。
なお、本発明組成物の硬化条件については、その量により異なり、特に制限されないが、通常、60〜180℃、5〜180分の条件とすることが好ましい。
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた 500mLの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンと 6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンとの略等モル量の異性体混合物)156g(1.3モル)を加え、オイルバスを用いて 85℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末 0.05g添加し、攪拌しながら 1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン 67g(0.5モル)を 60分間かけて滴下した。滴下終了後、更に 90℃で加熱攪拌を 24時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:110 mm2/s)170gを得た。
(1) -Si-O-Si-結合を1個有する化合物:NBMe2SiOSiMe2NB 約 70モル%、
(2) -Si-O-Si-結合を2個有する化合物:約 25モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた 500mLの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンと 6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンとの略等モル量の異性体混合物)60g(0.5モル)を加え、オイルバスを用いて 85℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末 0.02g添加し、攪拌しながら 1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン 38.8g(0.2モル)を 25分間かけて滴下した。滴下終了後、更に 90℃で加熱攪拌を 24時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:1220 mm2/s)79gを得た。
(1) p-フェニレン基を1個有する化合物:NBMe2Si-p-C6H4-SiMe2NB 約 72モル%、
(2) p-フェニレン基を2個有する化合物:約 24モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
攪拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた 500mLの4つ口フラスコに、トルエン 80gおよび 1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサン 115.2g(0.48モル)を加え、オイルバスを用いて 117℃に加熱した。これに、5質量%の白金金属を担持したカーボン粉末 0.05g添加し、攪拌しながらビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成社製;5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンと 6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンとの略等モル量の異性体混合物)48g(0.4モル)を 16分間かけて滴下した。滴下終了後、更に 125℃で加熱攪拌を 16時間行った後、室温まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンをろ過して除去し、トルエンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(25℃における粘度:2,500 mm2/s))152gを得た。
(1) テトラメチルシクロテトラシロキサン環を1個有する化合物:約6モル%(下記に代表的な構造式の一例を示す)、
(A1) 合成例1で得られた反応生成物:5質量部、(A2) 合成例2で得られた反応生成物:60質量部、
(B1) (MeHSiO)4:5質量部、(B2) 合成例3で得られた反応生成物:30質量部(なお、前記(B1)と(B2)成分中の合計のSiH/前記(A1)と(A2)成分中の合計の炭素−炭素二重結合(モル比)=1.03。以下、前記と同様にして、SiH/炭素−炭素二重結合のモル比を「SiH/C=C(モル比)」と記載する。)
(C) 白金-ビニルシロキサン錯体:白金金属原子として(A1)、(A2)、(B1)および(B2)の合計質量に対して 20 ppmとなる量、並びに
1-エチニルシクロヘキサノール:0.03質量部
を均一に混合して組成物を得た。この組成物を、ガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で2時間加熱して硬化物を得た。
(A2) 合成例2で得られた反応生成物:81質量部、
(B1) (MeHSiO)4:19質量部(SiH/C=C(モル比)=0.98)、
(C) 白金-ビニルシロキサン錯体:白金金属原子として(A2)および(B1)の合計質量に対して20 ppmとなる量、並びに
1-エチニルシクロヘキサノール:0.03質量部
を均一に混合して組成物を得た。この組成物を、ガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で2時間加熱して硬化物を得た。
(A1) 合成例1で得られた反応生成物:58質量部、
(B2) 合成例3で得られた反応生成物:42質量部(SiH/C=C(モル比)=0.99)
(C) 白金-ビニルシロキサン錯体:白金金属原子として(A1)および(B2)の合計質量に対して20 ppmとなる量、並びに
1-エチニルシクロヘキサノール:0.03質量部
を均一に混合して組成物を得た。この組成物を、ガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で2時間加熱して硬化物を得た。
(A2) 合成例2で得られた反応生成物:61質量部、
(B2) 合成例3で得られた反応生成物:39質量部(SiH/C=C(モル比)=1.00)
(C) 白金-ビニルシロキサン錯体:白金金属原子として(A2)および(B2)の合計質量に対して20 ppmとなる量、並びに
1-エチニルシクロヘキサノール:0.03質量部
を均一に混合して組成物を得た。この組成物を、ガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で2時間加熱して硬化物を得た。
(A1) 合成例1で得られた反応生成物:10質量部、(A2) 合成例2で得られた反応生成物:55質量部、
(B1) (MeHSiO)4:5質量部、(B2) 合成例3で得られた反応生成物:30質量部(SiH/C=C(モル比)=1.02)
(C) 白金-ビニルシロキサン錯体:白金金属原子として(A1)、(A2)、(B1)および(B2)の合計質量に対して20 ppmとなる量、並びに
1-エチニルシクロヘキサノール:0.03質量部
を均一に混合して組成物を得た。この組成物を、ガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で2時間加熱して硬化物を得た。
上記実施例1に記載の(A1)成分および(A2)成分に代えて、(A')(ViMeSiO)4(前記Viはビニル基である)を 59質量部用いること、並びに、(B1)成分の(MeHSiO)4の使用量5質量部を 41質量部に変更すること、および(B2)成分を使用しないこと(なお、SiH/Vi(モル比)=1.0)以外は、実施例1と同じにして組成物および硬化物を得た。
フェニルシリコーンレジン系硬化性組成物(商品名:X-34-1195、信越化学工業社製、フェニル基含有量:約50モル%)を、実施例1と同様にガラス板で組んだ型の中に4mm厚になるように流し込み、150℃で8時間加熱して硬化物を得た。
(1)上記各実施例および比較例で得られた硬化物について、下記手法に従い、性能を評価した。
−外観−
各硬化物の外観を目視により観察した。観察結果を表1に示す。
−硬度−
ASTM D 2240 に準じて、各硬化物の硬度(Shore D)を測定した。測定結果を表1に示す。
−弾性率−
4mm厚の各硬化物から、10mm(幅)×100mm(長さ)の試験片を作製し、JIS K-6911 に準じて、3点曲げ試験により、弾性率(MPa)を測定した。測定結果を表1に示す。
上記各実施例および比較例1で得られた樹脂組成物(比較例2については、上記フェニルシリコーンレジン系硬化性組成物)を、4mm×10mm×100mmの金型に流し込み、150℃で2時間加熱して硬化させ、冷却した後に硬化物を取り出した。
硬化に際する収縮率を下式によって求めた。測定結果を表1に示す。
収縮率(%)=(硬化物の長さ/金型部の長さ)×100
各硬化物の光透過率を分光光度計を用いて、測定波長:800、600、400nm、および 300nm(紫外線領域)の4点について測定した。測定結果を表2に示す。
比較例のものと対比するに、実施例の硬化物は、いずれも、硬度および弾性率に優れ、かつ、硬化収縮が非常に小さい。また、特に 300nm(紫外線領域)の短波長における光透過率においても優れていることが分かる。
Claims (4)
- (A)(a)下記一般式(1):
[式中、Aは、下記一般式(2):
(式中、R'は独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6のアルコキシ基であり、nは0〜100の整数である)
で表される基、および下記構造式(3):
で表される基から成る群から選ばれる2価の基であり、
Rは独立に非置換もしくは置換の炭素原子数1〜12の1価炭化水素基または炭素原子数1〜6アルコキシ基である]
で表されるケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に2個有する化合物と、
(b)付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物であって、かつ、付加反応性炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個有する付加反応生成物、
(B)ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に3個以上有する化合物、および
(C)ヒドロシリル化反応触媒
を含む硬化性組成物。 - 請求項1に係る硬化性組成物であって、前記(b)の多環式炭化水素が、5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンまたは前記両者の組み合わせである、硬化性組成物。
- 請求項1または2に係る硬化性シリコーン樹脂組成物であって、前記(B)成分が、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンである、硬化性組成物。
- 請求項1または2に係る硬化性シリコーン樹脂組成物であって、前記(B)成分が、5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンまたは前記両者の組み合わせと、1,3,5,7-テトラメチルシクロテトラシロキサンとの付加反応生成物である、硬化性組成物。
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