JP2006152085A - 硬化性組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 柔軟性、透明性、耐薬品性及び基材への接着性に優れた硬化物とすることができる硬化性組成物を提供する。
【解決手段】 本発明の硬化性組成物は、オキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンと、エポキシ当量が300以下のエポキシシリコーンと、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたジエン系重合体と、カチオン重合触媒とを含有する。また、カチオン重合触媒はアルミニウム化合物であることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、硬化性組成物に関し、更に詳しくは、柔軟性、透明性、耐薬品性及び基材への接着性に優れた硬化物とすることができる硬化性組成物に関する。
ゾル−ゲル法で得られた、オキセタニル基を有するポリオルガノシロキサンを含有する硬化性組成物(特許文献1〜4)は、硬化性及び接着性に優れ、更に、その硬化物の硬度、耐熱性、透明性及び耐薬品性に優れるため、ハードコート剤、各種プラスチック基材の保護膜、光路結合用接着剤、歯科用接着剤等として利用されている。しかし、その硬化物は、柔軟性に乏しく、脆い性質を有しているため、可とう性、高温における耐衝撃性が要求される用途には使用できなかった。
硬化物の柔軟性を向上させるためには、硬化性組成物に、ゴム成分を配合することは広く公知であるが、上記のオキセタニル基を有するポリオルガノシロキサンは、ゴム成分との相溶性が十分でないために、硬化物が白濁し、透明性を低下させるといった問題がある。
また、接着性及び柔軟性の改良を目的とした、エポキシ基を有するシリコーン化合物を含むカチオン硬化性樹脂組成物(特許文献5)も開示されている。
特開平11−29640号公報 特開平11−116682号公報 特開平11−199673号公報 特開2003−321545号公報 特開2004−196977号公報
本発明は、柔軟性、透明性、耐薬品性及び基材への接着性に優れた硬化物とすることができる硬化性組成物を提供することを目的とする。
本発明は、以下のとおりである。
1.オキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンと、エポキシ当量が300以下のエポキシシリコーンと、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたジエン系重合体と、カチオン重合触媒とを含有することを特徴とする硬化性組成物。
2.上記ポリシルセスキオキサンは、下記式(1)で示される有機ケイ素化合物(A)と、下記式(2)で示される有機ケイ素化合物(B)と、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物(C1)又はこの有機ケイ素化合物(C1)を反応系中に発生させる化合物(C2)とを、酸性触媒の存在下、加水分解共縮合して得られた重合体である上記1に記載の硬化性組成物。
Figure 2006152085
〔但し、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは炭素数2〜6のアルキレン基である。Xは加水分解性基であり、Xは互いに同一であっても異なっていてもよい。〕
(RSiX 4−n−m (2)
〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、Xはシロキサン結合生成基であり、nは0〜2の整数であり、mは0又は1であり、n及びmの和は0〜2の整数である。〕
(RSiOH (3)
〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、sは2又は3であり、tは0又は1であり、s及びtの和は3である。〕
3.上記ジエン系重合体は、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたポリブタジエンである上記1又は2に記載の硬化性組成物。
4.上記カチオン重合触媒がアルミニウム化合物である上記1乃至3のいずれかに記載の硬化性組成物。
本発明の硬化性組成物は、硬化性に優れ、その硬化物は、柔軟性、透明性、耐薬品性及び基材への接着性に優れる。具体的には、ショアD硬度を20以下とすることができ、波長400nmの光の透過率を80%以上とすることができる。従って、レンズやレンズシート、プリズム、光導波路用材料、LED(発光ダイオード)、半導体素子等の封止材料等として有用である。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の硬化性組成物は、オキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンと、エポキシ当量が300以下のエポキシシリコーンと、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたジエン系重合体と、カチオン重合触媒とを含有する。
本発明の硬化性組成物に含有される成分について説明する。
1.ポリシルセスキオキサン
本発明に係るポリシルセスキオキサンは、オキセタニル基を有し、[R−Si−O3/2]単位を含む化合物である。1分子中のオキセタニル基の数及び濃度は特に限定されない。
上記ポリシルセスキオキサンは、下記(1)で示される有機ケイ素化合物(A)と、下記式(2)で示される有機ケイ素化合物(B)と、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物(C1)又はこの有機ケイ素化合物(C1)を反応系中に発生させる化合物(C2)とを原料成分とし、酸性触媒の存在下、加水分解共縮合して得られた重合体であることが好ましい。
Figure 2006152085
〔但し、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは炭素数2〜6のアルキレン基である。Xは加水分解性基であり、Xは互いに同一であっても異なっていてもよい。〕
(RSiX 4−n−m (2)
〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、Xはシロキサン結合生成基であり、nは0〜2の整数であり、mは0又は1であり、n及びmの和は0〜2の整数である。〕
(RSiOH (3)
〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、sは2又は3であり、tは0又は1であり、s及びtの和は3である。〕
以下に、上記ポリシルセスキオキサンを得るための原料成分(A)、(B)、(C1)及び(C2)について説明する。
1−1.有機ケイ素化合物(A)
この有機ケイ素化合物(A)は、上記のように、オキセタニル基及び加水分解性基を有する有機ケイ素化合物である。
上記式(1)において、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基等)であるが、エチル基が好ましい。また、Rは炭素数2〜6のアルキレン基(エチレン基、プロピレン基、ブチレン基等)であるが、プロピレン基が好ましい。また、式(1)におけるR又はRの炭素数がいずれも7以上であると、硬化物の強度が十分でない場合がある。
上記式(1)において、Xは、加水分解性を有する基であれば特に限定されず、例えば、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数6〜10のアリールオキシ基等が挙げられる。これらのうち、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基が特に好ましい。アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n−及びi−プロポキシ基、n−、i−及びt−ブトキシ基等が挙げられる。シクロアルコキシ基としては、シクロヘキシルオキシ基等が挙げられる。また、アリールオキシ基としては、フェニルオキシ基等が挙げられる。Xとしては、加水分解縮合を制御しやすいことから、エトキシ基が特に好ましい。
尚、各Xは、互いに同一であってよいし、異なってもよい。
また、Xがハロゲン原子である場合には、加水分解によりハロゲン化水素が発生するため、反応系が強酸性雰囲気となりやすく、オキセタニル基が開環する場合がある。
上記有機ケイ素化合物(A)としては、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−(3−メチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリプロポキシシラン、3−(3−メチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリメトキシシラン、3−(3−メチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリエトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)ブチルトリメトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)ブチルトリエトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)ヘキシルトリメトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)トリメトキシシラン、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)トリメトキシシラン等が挙げられる。これらのうち、3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリエトキシシランが好ましい。
これらの有機ケイ素化合物(A)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
1−2.有機ケイ素化合物(B)
この有機ケイ素化合物(B)は、上記のように、シロキサン結合生成基を有し且つオキセタニル基を有さない有機ケイ素化合物である。
上記式(2)において、Rがアルキル基である場合、炭素数は1〜20であり、好ましい炭素数は1〜12、より好ましくは1〜6である。
がシクロアルキル基である場合、炭素数は3〜10であり、好ましい炭素数は5〜8、より好ましくは5〜6である。
また、Rがアリール基である場合、炭素数は6〜10であり、好ましい炭素数は6〜8、より好ましくは6〜7である。
上記式(2)におけるRの炭素数が多すぎると、後述の加水分解縮合が進行しにくく、得られるポリシルセスキオキサンが二層分離を起こしたり白濁したりするため、好ましくない。
尚、上記式(2)において、Rが複数ある場合、各Rは、互いに同一であってよいし、異なってもよい。
上記式(2)において、Xはシロキサン結合生成基、即ち、加水分解により上記式(2)で表される化合物のケイ素原子との間にシロキサン結合を生成し得る基である。例えば、ヒドロキシル基(シラノール基)、ハロゲン原子、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数6〜10のアリールオキシ基等が挙げられる。尚、アルコキシ基、シクロアルコキシ基及びアリールオキシ基は、上記式(1)におけるXの説明で例示したものと同様である。これらのうち、ヒドロキシル基(シラノール基)、アルコキシ基、シクロアルコキシ基及びアリールオキシ基が好ましく、更には、アルコキシ基が好ましい。アルコキシ基のうち、加水分解縮合が制御しやすいことから、エトキシ基が特に好ましい。
尚、上記式(2)において、Xが複数ある場合、各Xは、互いに同一であってよいし、異なってもよい。
また、Xがハロゲン原子である場合には、加水分解によりハロゲン化水素が発生するため、反応系が強酸性雰囲気となりやすく、オキセタニル基が開環する場合がある。
上記式(2)で表される化合物を以下に例示する。
nが0であり且つmが0である場合、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等が挙げられる。
nが1であり且つmが0である場合、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、パーフルオロオクチルエチルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ペンチルトリメトキシシラン、ペンチルトリエトキシシラン、シクロペンチルトリメトキシシラン、シクロペンチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、ベンジルトリエトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
nが2であり且つmが0である場合、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルフェニルジメトキシシラン及びメチルフェニルジエトキシシラン等が挙げられる。
nが0であり且つmが1である場合、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン、トリn−プロポキシシラン、トリイソプロポキシキシシラン、トリブトキシシラン、トリイソプロペノキシシラン、トリフェノキシシラン、ジエトキシプロペノキシシラン、ジメトキシフェノキシシラン、ジフェノキシプロペノキシシラン等が挙げられる。
nが1であり且つmが1である場合、メチルジメトキシシラン、メチルジエトキシシラン、メチルジn−プロポキシシラン、メチルジイソプロペノキシシラン、メチルジフェノキシシラン、メチルジ(2−メトキシエトキシ)シラン、メチルメトキシフェネトキシシラン、エチルジメトキシシラン、エチルジエトキシシラン、n−プロピルジメトキシシラン、n−プロピルジエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルジメトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルジエトキシシラン、ヘキシルジメトキシシラン、ヘキシルジエトキシシラン、オクチルジメトキシシラン、オクチルジエトキシシラン、ベンジルジメトキシシラン、ベンジルジエトキシシラン、フェネチルジメトキシシラン、フェネチルジエトキシシラン、フェニルジメトキシシラン、フェニルジエトキシシラン等が挙げられる。
上記式(2)で表される化合物のうち、nが1であり且つmが0又は1である化合物が好ましく、nが1であり且つmが0である化合物が、硬化物とした場合の透明性に優れることから、特に好ましい。
nが1であり且つmが0である好ましい有機ケイ素化合物(B)としては、メチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物(B)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
1−3.有機ケイ素化合物(C1)
この有機ケイ素化合物(C1)は、上記のように、シラノール基を1つ有する化合物である。
上記式(3)において、Rがアルキル基である場合、炭素数は1〜20であり、好ましくい炭素数は1〜6、より好ましくは1〜4(メチル基、エチル基、n−及びi−プロピル基、n−、i−及びt−ブチル基等)である。
がシクロアルキル基である場合、炭素数は3〜10であり、好ましく炭素数は5〜8、より好ましくは5〜6(シクロへキシル基等)である。
また、Rがアリール基である場合、炭素数は6〜10であり、好ましく炭素数は
6〜8、より好ましくは6〜7(フェニル基等)である。
尚、上記式(3)において、各Rは、互いに同一であってよいし、異なってもよい。
上記有機ケイ素化合物(C1)としては、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール、トリプロピルシラノール、トリブチルシラノール、トリフェニルシラノール等が挙げられる。
これらの有機ケイ素化合物(C1)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
1−4.化合物(C2)
この化合物(C2)は、上記有機ケイ素化合物(C1)を反応系中に発生させるものである。尚、上記式(3)で表される有機ケイ素化合物(C1)が反応系中に発生していることは、ガスクロマトグラフィーや液相クロマトグラフィー等により確認することができる。
上記式(3)におけるsが3であり且つtが0である有機ケイ素化合物(C1)を発生させる化合物としては、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール、トリプロピルシラノール、トリブチルシラノール、トリフェニルシラノール、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、トリプロピルメトキシシラン、トリプロピルエトキシシラン、トリメチルシリルアセテート、トリメチルシリルベンゾエート、トリエチルシリルアセテート、トリエチルシリルベンゾエート、ベンジルジメチルメトキシシラン、ベンジルジメチルエトキシシラン、ジフェニルメトキシメチルシラン、ジフェニルエトキシメチルシラン、アセチルトリフェニルシラン、エトキシトリフェニルシラン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、ヘキサプロピルジシロキサン、1,3−ジブチル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジフェニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジメチル−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン等が挙げられる。
上記式(3)におけるsが2であり且つtが1である有機ケイ素化合物(C1)を発生させる化合物としては、ジメチルメトキシシラン、ジメチルエトキシシラン、ジメチルn−プロポキシシラン、ジメチルイソプロペノキシシラン、ジメチルフェノキシシラン、ジエチルメトキシシラン、メチルエチルエトキシシラン、n−プロピル(メチル)メトキシシラン、n−プロピル(メチル)エトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピル(メチル)メトキシシラン、ビス(3,3,3−トリフルオロプロピル)エトキシシラン、n−ヘキシル(メチル)メトキシシラン、ジ(ヘキシル)エトキシシラン、n−オクチル(メチル)メトキシシラン、ジ(オクチル)エトキシシラン、ベンジル(メチル)メトキシシラン、フェネチル(メチル)メトキシシラン、メチルフェニルメトキシシラン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラエチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラプロピルジシロキサン、1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン等が挙げられる。
上記有機ケイ素化合物(C2)として好ましい化合物は、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等である。
尚、有機ケイ素化合物(C1)及び(C2)は、加水分解縮合反応で発生するシラノール基をキャッピングする目的で用いられる。また、有機ケイ素化合物(C1)又はこの有機ケイ素化合物(C1)を反応系中に発生させる有機ケイ素化合物(C2)を用いることで、得られるポリシルセスキオキサンの粘度調整を容易なものとすることができ、更にはポリシスセスキオキサンの保存安定性を付与することができる。
これらの有機ケイ素化合物(C2)は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
1−5.加水分解縮合反応
上記ポリシルセスキオキサンは、(I)上記原料成分、酸性触媒、水、有機溶媒等を用いた上記原料成分の加水分解縮合工程、(II)加水分解縮合工程で使用した水及び有機溶媒の除去工程の2工程を順次進めることにより得ることができる。
加水分解縮合工程(I)において、上記原料成分、即ち、有機ケイ素化合物(A)、(B)、及び、化合物(C1)又は(C2)の使用量を、これらの合計を100質量部として下記に説明する。
有機ケイ素化合物(A)の使用量は、好ましくは0.1〜60質量部、より好ましくは5〜40質量部である。0.1質量部未満では、硬化後にも流動性があるようなゲル状物しか得られない場合がある。一方、60質量部を超えると、硬化物の柔軟性が発現されない場合がある。
有機ケイ素化合物(B)の使用量は、好ましくは1〜80質量部、より好ましくは5〜50質量部である。1質量部未満では、均一で透明なポリシルセスキオキサンが得られない場合がある。一方、50質量部を超えると、硬化物の柔軟性が発現されない場合がある。
有機ケイ素化合物(C1)又は(C2)の使用量は、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは5〜20質量部である。1質量部未満では、得られるポリシルセスキオキサンの保存安定性が十分でない場合がある。一方、30質量部を超えると、均一で透明なポリシルセスキオキサンが得られない場合がある。
加水分解縮合工程(I)において、上記原料成分の反応は、通常、酸性の水溶液中で行われる。反応時の系のpHは、好ましくは0.5〜4.5、より好ましくは0.9〜1.5である。pHが0.5以下であると、有機ケイ素化合物(A)に含まれる大部分のオキセタニル基が開環してしまい、得られたポリシルセスキオキサンを含む組成物の硬化性が著しく低下する。一方、pHが4.5〜6.9の弱酸性下では、加水分解及び縮合反応の速度が低下し、製造に長時間を要する。また、pHが7の中性下では、有機ケイ素化合物(A)の加水分解が完全に進行しないため、所望のポリシルセスキオキサンが得られない。
上記好ましい酸性雰囲気とするための酸性触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸、p−トルエンスルホン酸、安息香酸、酢酸、乳酸、炭酸等が挙げられる。これらのうち、塩酸が好ましい。
尚、加水分解縮合工程(I)における水の使用量は、上記原料成分を完全に加水分解するのに必要な水の量を1当量とすると、好ましくは0.5〜10当量、より好ましくは1.5〜5当量である。
加水分解縮合工程(I)で用いる有機溶媒は特に限定されず、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、アミルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル;ヘキサン等の脂肪族炭化水素;脂環族炭化水素;トルエン等の芳香族炭化水素;リグロイン等が挙げられる。
これらの有機溶媒は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。尚、この加水分解縮合工程(I)を行う際には、反応系を均一な溶液とすることが好ましい。
加水分解縮合工程(I)の具体的な方法としては、全ての原料成分を一括で仕込み、所定の温度に保って加水分解縮合を行う方法、原料成分を分割して仕込み、特定の順序で追加して行う方法が挙げられる。
加水分解時における好ましい反応温度は、Si−H基を有する有機ケイ素化合物を原料成分として用いるか否かで大きく異なる。
Si−H基を有する有機ケイ素化合物を使用しない場合の反応温度は、好ましくは10〜120℃、より好ましくは20〜80℃である。また、反応時間は、好ましくは2〜30時間、より好ましくは4〜24時間である。
一方、Si−H基を有する有機ケイ素化合物を用いる場合の反応温度は、好ましくは10〜60℃、より好ましくは20〜40℃である。また、反応時間は、好ましくは2〜30時間、より好ましくは4〜24時間である。
加水分解縮合工程(I)で使用した水及び有機溶媒は、これらを除去する工程(II)において行う。加水分解縮合工程(I)の後、加水分解で消費されなかった水が系に存在する場合には、その水と加水分解縮合工程(I)で使用した有機溶媒の除去を行うが、この工程は常圧又は減圧下で、通常の蒸留操作を行えばよい。
上記2つの工程の後、得られる反応生成物(ポリシルセスキオキサン)について説明する。
反応生成物は、有機ケイ素化合物(A)に由来するオキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンである。オキセタニル基の存在は、例えば、H−NMRスペクトルにおいて、4.3〜4.4ppm付近の、特徴的な2つのピークによって確認でき、また、IRスペクトルにおいても990cm−1付近の、オキセタン環に由来する吸収ピークによって確認することができる。
尚、本発明に係るポリシルセスキオキサンは、Si−H基を含んでいてもよいが、その場合、Si−H基の存在は、IRスペクトルにおいて、2,100cm−1付近の特徴的な吸収ピークにより確認することができる。
本発明に係るポリシルセスキオキサンは、オキセタニル基の他に、上記原料成分の加水分解共縮合により形成された三次元の(Si−O−Si)結合を含む。
また、本発明に係るポリシルセスキオキサンの構造としては、ハシゴ状、カゴ状及びランダム状の構造が挙げられるが、反応生成物は、これらの構造のうちの1種単独の構造を有するものでよいし、2種又は3種の構造を有する複数成分でもよい。後者のように、複数成分を含む場合は、各々の分子量が異なってもよい。
また、反応生成物は、上記原料成分が有する加水分解性基のうち、好ましくは90%以上が縮合され、[R−Si−O3/2]単位が十分に且つ規則的に形成されたポリシルセスキオキサンである。縮合度が低い場合、即ち、加水分解性基として、例えば、Si−OR基のような加水分解性基が10%を超えて残存した反応生成物を含む硬化性組成物を用いると、貯蔵安定性が低下し、更には、得られる硬化物の強度が十分でない場合がある。ここで「[R−Si−O3/2]単位が十分に形成されている」ことは、例えば、29Si−NMRのスペクトルにおいて−60〜−70ppmに検出されるブロードなピークにより確認することができる。
本発明に係るポリシルセスキオキサンの数平均分子量は、好ましくは1,500〜15,000、より好ましくは2,000〜5,000である。数平均分子量が小さすぎると、得られる組成物から形成される硬化物の機械的強度が十分でない場合がある。一方、数平均分子量が大きすぎると、得られる組成物の粘度が高くなり過ぎて、作業性が低下する場合があり、特に、この組成物を注型材として用いる場合において顕著となる。
2.エポキシシリコーン
本発明に係るエポキシシリコーンは、エポキシ基を有し、且つ、エポキシ当量が300以下のケイ素化合物であれば、エポキシ基の数、分子構造、分子量等の性質に特に制限はなく、従来、公知のものを1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明に係るエポキシシリコーンのエポキシ当量は、好ましくは100〜270、より好ましくは150〜250である。このエポキシ当量が300を超えると、硬化物の基材に対する接着性が十分でない場合がある。尚、上記エポキシ当量は、エポキシシリコーンの分子量をエポキシ基の数で除した値であり、例えば、エポキシ基を2つ有し、分子量が382のエポキシシリコーンの場合、そのエポキシ当量は191となる。尚、エポキシシリコーンが分子量分布を持つ場合には、重量平均分子量をエポキシ基のモル数で除したものと定義する。
上記エポキシシリコーンとしては、線状エポキシ基を有する化合物であっても、環状エポキシ基を有する化合物であってもよい。これらは、それぞれ、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
具体的な化合物は、Plueddemannらの論文(「J.A.C.S.」、Vol.81(1959)、p.2632)、Crivelloらの論文(「Am.Chem.Soc.Symp.Ser」(1989)、p.398)、ヨーロッパ特許EP574264等に記載されている。
線状エポキシ基を有するエポキシシリコーンとしては、下記式(4)〜(11)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2006152085
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また、環状エポキシ基を有するエポキシシリコーンとしては、下記式(12)〜(19)で表される化合物等が挙げられる。
Figure 2006152085
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本発明に係るエポキシシリコーンとしては、環状エポキシ基を有する化合物が好ましく、特に、下記式(20)で表される骨格を含む化合物がより好ましい。
Figure 2006152085
尚、上記(20)で表される骨格を含む例としては、下記式(21)及び(22)で表される基等が挙げられる。
Figure 2006152085
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〔但し、Rはアルキル基である。〕
上記式(12)〜(19)で表される化合物のうち、なかでも、式(13)で表される化合物が、高い反応性を有することから、特に好ましい。
尚、環状エポキシ基を有する化合物及び線状エポキシ基を有する化合物は、組み合わせて用いてもよい。その場合には、それぞれ、1種以上を用いることができる。
3.ジエン系重合体
本発明に係るジエン系重合体は、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素化された重合体(以下、「水添ポリジエン」ともいう。)である。ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有することにより、組成物を硬化させる際に、ポリシルセスキオキサン及びエポキシシリコーンと反応しやすくなる。
従って、上記水添ポリジエンは、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を少なくとも1つ、より好ましくは2つ以上有する。尚、この水添ポリジエンが有するヒドロキシル基又はカルボキシル基は、分子中のどの位置にあってもよく、分子鎖中及び/又は分子末端に有するものとすることができる。
ヒドロキシル基を有する水添ポリジエンとしては、例えば、炭素数4〜22の共役ジエン化合物(ブタジエン、イソプレン、クロロプレン、1,3−ペンタジエン、シクロペンタジエン等)を含む単量体を、過酸化水素、ヒドロキシル基を有するアゾ化合物(2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオンアミド〕等)又はヒドロキシル基を有する過酸化物(シクロヘキサノンパーオキサイド等)を重合開始剤として、ラジカル重合することにより得られた共役ジエン系重合体等を水素化することにより得られたものを用いることができる。水素化率は特に限定されないが、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上である。市販品としては、日本曹達社製のヒドロキシル基含有水添ポリブタジエン(商品名「NISSO−PB−GIシリーズ」)、出光興産社製のヒドロキシル基含有水添ポリイソプレン(商品名「エポール」)等がある。
同様に、カルボキシル基を有する水添ポリジエンとしては、カルボキシル基を有するポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリブテン等を水素化することにより得られたものを用いることができる。水素化率は特に限定されないが、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上である。市販品としては、日本曹達社製のカルボキシル基含有水添ポリブタジエン(商品名「NISSO−PB−CIシリーズ」)等がある。
上記水添ポリジエンの数平均分子量は、好ましくは500〜5,000、より好ましくは700〜2,000である。この範囲にあれば、硬化物に十分な柔軟性を付与することができる。尚、この数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いたポリスチレン換算値である。以下も同じである。
上記水添ポリジエンとしては、ヒドロキシル基を有する水添ポリジエン及びカルボキシル基を有する水添ポリジエンを組み合わせて用いてもよい。
本発明に係る水添ポリジエンとしては、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたポリブタジエンが好ましい。
4.カチオン重合触媒
本発明に係るカチオン重合触媒は、大きく分けて光カチオン重合触媒及び熱カチオン重合触媒がある。
4−1.光カチオン重合触媒
上記光カチオン重合触媒(光カチオン重合開始剤を含む)は、光を照射されて活性化され開環重合性基の開環を誘発する化合物であり、例えば、オニウム塩類、有機金属錯体類等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オニウム塩類としては、ジアゾニウム塩、スルホニウム塩、ヨードニウム塩等が挙げられる。上記オニウム塩類は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記有機金属錯体類としては、鉄−アレン錯体、チタノセン錯体、アリールシラノール−アルミニウム錯体等が挙げられる。上記有機金属錯体類は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記有機金属錯体類としては、市販品を用いることができ、例えば、旭電化工業社製「オプトマーSP−150」、「オプトマーSP−170」(いずれも商品名)、ゼネラルエレクトロニクス社製「UVE−1014」(商品名)、サートマー社製「CD−1012」(商品名)等が挙げられる。
4−2.熱カチオン重合触媒
上記熱カチオン重合触媒(カチオン系熱重合開始剤を含む)は、加熱により活性化され開環重合性基の開環を誘発する化合物であり、例えば、第四級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、スルホニウム塩等のオニウム塩類、有機金属錯体類等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オニウム塩類としては、市販品を用いることができ、例えば、旭電化工業社製の「アデカオプトンCP−66」及び「アデカオプトンCP−77」(いずれも商品名)、三新化学工業社製の「サンエイドSI−60L」、「サンエイドSI−80L」及び「サンエイドSI−100L」(いずれも商品名)、日本曹達社製の「CIシリーズ」等が挙げられる。上記オニウム塩類は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記有機金属錯体類としては、例えば、アルミニウムトリスアセチルアセトナート等のアルミニウム錯体を含むアルミニウム化合物、テトラキス(エチルアセトアセテート)ジルコニウム等のジルコニウム錯体を含むジルコニウム化合物、ジイソプロポキシビス(アセチルアセトナト)チタネート等のチタニウム錯体を含むチタン化合物等が挙げられる。上記有機金属錯体類は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。尚、上記のうち、アルミニウム化合物が好ましい。
尚、有機金属錯体類を用いる場合には、シラノール基を有する化合物又はシラノールを系内に発生させることのできる化合物を併用することが好ましい。そのような化合物としては、公知のシランカップリング剤(後述)が好適である。
5.その他の成分
本発明の硬化性組成物は、上記の必須成分以外に、シロキサン構造を有さないエポキシ化合物、オキセタン化合物、シランカップリング剤、有機溶剤、充填剤(有機フィラー、無機フィラー等)、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、酸化防止剤、着色剤等の添加剤を配合することができる。
上記エポキシ化合物としては、エポキシ基を有し、シロキサン構造を有さない公知の化合物を用いることができ、エポキシ基の数、分子構造、分子量等の性質は特に限定されない。このエポキシ化合物を配合することによって、本組成物の粘度を調整して型枠に注入しやすくする等作業性を向上させることができ、また、硬化物に接着性、耐薬品性を付与することができる。尚、熱カチオン重合触媒として、有機金属錯体類を用いる場合には、このエポキシ化合物が有機金属錯体類を溶解するので、組成物を効率的に調製することができる。
具体的には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ハロゲン化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールAグリシジルエーテル、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサン−メタジオキサン、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロシクロヘキセンジオキサイド、4−ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルカルボキシレート、メチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールジ(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ−2−エチルヘキシル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリンのトリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンのトリグリシジルエーテル、ソルビトールのテトラグリシジルエーテル、ジペンタエリスリトールのヘキサグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールのジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールのジグリシジルエーテル、プロピレングリコール、グリセリン等の脂肪族多価アルコールに1種又は2種以上のアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテル、脂肪族長鎖二塩基酸脂肪族高級アルコールのモノグリシジルエーテルやフェノール、クレゾール、ブチルフェノール、またこれらにアルキレンオキサイドを付加することによって得られるポリエーテルアルコールのモノグリシジルエーテル、高級脂肪酸のグリシジルエステル、エポキシ化大豆油、エポキシステアリン酸オクチル、エポキシステアリン酸ブチル、エポキシ化アマニ油、エポキシ化ポリブタジエン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、エチレングリコールグリシジルフェニルエーテル、エチレングリコールベンジルグリシジルエーテル、ジエチレングリコールグリシジルテトラヒドロピラニルエーテル、グリシジルメタクリレート、グリシジルアセテート等が挙げられる。尚、上記エポキシ化合物としては、分子中の水素原子の一部又は全てがフッ素原子で置換されたものを用いることもできる。これらのエポキシ化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記オキセタン化合物としては、公知の化合物を用いることができ、分子構造、分子量等の性質は特に限定されない。このオキセタン化合物を配合することによって、本組成物の粘度を調整して型枠に注入しやすくする等作業性の向上、硬化速度の短縮化をはかることができ、また、硬化物に接着性、耐薬品性を付与することができる。尚、熱カチオン重合触媒として、有機金属錯体類を用いる場合には、このオキセタン化合物が有機金属錯体類を溶解するので、組成物を効率的に調製することができる。
具体的な化合物としては、3−エチル−3−ヒドロキシメチルオキセタン、3−アリロキシメチル−3−エチルオキセタン、(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチルベンゼン、4−フルオロ−〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、4−メトキシ−〔1−(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、3−エチル−3−(フェノキシメチル)オキセタン、イソブトキシメチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニルオキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、イソボルニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−エチルヘキシル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、エチルジエチレングリコール(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンタジエン(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルオキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラヒドロフルフリル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−テトラブロモフェノキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−トリブロモフェノキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−ヒドロキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、2−ヒドロキシプロピル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ブトキシエチル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタクロロフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタブロモフェニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ボルニル(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ビス[(3−メチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル]エーテル、3,7−ビス(3−オキセタニル)−5−オキサ−ノナン、1,4−ビス〔(3−エチル−3−オキセタニルメトキシ)メチル〕ベンゼン、エチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ブタンジオールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ヘキサンジオールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジシクロペンテニルビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、テトラエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ポリエチレングリコールビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、PO変性水添ビスフェノールAビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、EO変性ビスフェノールFビス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、トリメチロールプロパントリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールトリス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールペンタキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジペンタエリスリトールテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、ジトリメチロールプロパンテトラキス(3−エチル−3−オキセタニルメチル)エーテル、カーボネートビスオキセタン、アジペートビスオキセタン、テレフタレートビスオキセタン、シクロヘキサンジカルボン酸ビスオキセタン、特開平6−16804号公報に開示されたオキセタンシリコーン等が挙げられる。これらの化合物は、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記シランカップリング剤は、本組成物の、基材への接着性を向上させるため等に有用である。
具体的な化合物としては、グリシジロキシトリメトキシシラン、ビス(グリシジロキシ)ジメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記有機溶剤は、用途等に応じて、本組成物の粘度調節等のために用いられる。塗工等を行う場合には、所定範囲の粘度とすることにより、作業性が向上する。
具体的には、アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、芳香族炭化水素類等が挙げられる。これらは、1種単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
上記アルコール類としては、エタノール、メタノール、イソブタノール、3−メチル−3−メトキシブタノール等が挙げられる。
上記ケトン類としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。
上記エーテル類としては、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等が挙げられる。
上記エステル類としては、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
6.組成物の構成
本発明の硬化性組成物は、本発明の組成物を光硬化性とするか熱硬化性とするかで異なる。
6−1.光硬化性組成物
本発明の光硬化性組成物は、ポリシルセスキオキサンと、エポキシシリコーンと、水添ポリジエンと、光カチオン重合触媒とを必須成分として含有し、適宜、上記その他の成分を含有したものとすることができる。
以下に、各成分の含有量について記述するが、その他の成分、特に、有機溶剤を配合する場合は、「組成物全体」という表現は「不揮発分全体」と読み替えるものとする。
ポリシルセスキオキサンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは10〜60質量%、更に好ましくは15〜50質量%である。このポリシルセスキオキサンの含有量が5質量%未満では、組成物の硬化速度が著しく低下する場合がある。一方、80質量%を超えると、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。
また、エポキシシリコーンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは15〜70質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。このエポキシシリコーンの含有量が10質量%未満では、ポリシルセスキオキサン及び水添ポリジエンの溶解性が良好でないため、硬化物の透明性が十分でない場合がある。一方、80質量%を超えると、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。
水添ポリジエンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは5〜90質量%、より好ましくは15〜75質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。この水添ポリジエンの含有量が5質量%未満では、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。一方、90質量%を超えると、流動性のあるゲル状硬化物しか得られない場合がある。
また、光カチオン重合触媒の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは0.01〜5質量%、より好ましくは0.03〜3質量%、更に好ましくは0.5〜1質量%である。この光カチオン重合開始剤の含有量が0.01質量%未満では、光の作用により活性化しても、開環重合性基の開環反応を十分に進行させることができない場合があり、硬化物の耐熱性及び強度が不十分となる場合がある。また、5質量%を超えると、重合を進行する作用はそれ以上高まらず、硬化物の耐熱性及び強度が低下することがある。
また、光硬化性組成物に、必要に応じて配合される他の成分の配合量は下記の通りである。
シロキサン構造を有さないエポキシ化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
オキセタン化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
また、シランカップリング剤を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.2〜3質量%、更に好ましくは0.5〜2質量%である。
本発明の光硬化性組成物は、上記の成分を混合することにより得ることができる。混合の際には、従来、公知の混合機等を用いればよい。具体的には、反応用フラスコ、チェンジ缶式ミキサー、プラネタリーミキサー、ディスパー、ヘンシェルミキサー、ニーダー、インクロール、押出機、3本ロールミル、サンドミル等が挙げられる。
6−2.熱硬化性組成物
本発明の熱硬化性組成物は、熱カチオン重合触媒として、オニウム塩類を用いるか、アルミニウム化合物等の有機金属錯体類を用いるかで組成が異なる。
(1)オニウム塩類を熱カチオン重合触媒として用いる場合
オニウム塩類を熱カチオン重合触媒として用いる場合、本発明の熱硬化性組成物は、ポリシルセスキオキサンと、エポキシシリコーンと、水添ポリジエンと、オニウム塩類とを必須成分として含有する硬化性組成物であり、適宜、上記その他の成分を含有したものとすることができる。
以下に、各成分の含有量について記述するが、その他の成分、特に、有機溶剤を配合する場合は、「組成物全体」という表現は「不揮発分全体」と読み替えるものとする。
ポリシルセスキオキサンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは10〜60質量%、更に好ましくは15〜50質量%である。このポリシルセスキオキサンの含有量が5質量%未満では、組成物の硬化速度が著しく低下する場合がある。一方、80質量%を超えると、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。
また、エポキシシリコーンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは15〜70質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。このエポキシシリコーンの含有量が10質量%未満では、ポリシルセスキオキサン及び水添ポリジエンの溶解性が良好でないため、硬化物の透明性が十分でない場合がある。一方、80質量%を超えると、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。
水添ポリジエンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは15〜75質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。この水添ポリジエンの含有量が10質量%未満では、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。一方、90質量%を超えると、流動性のあるゲル状硬化物しか得られない場合がある。
また、オニウム塩類の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは0.001〜5質量%、より好ましくは0.01〜2質量%、更に好ましくは0.1〜1質量%である。このオニウム塩類の含有量が0.001質量%未満では、熱の作用により活性化しても、開環重合性基の開環反応を十分に進行させられない場合があり、硬化物の耐熱性及び強度が不十分となる場合がある。一方、5質量%を超えると、重合を進行する作用はそれ以上高まらず、硬化物の耐熱性及び強度が低下する場合がある。
オニウム塩類を熱カチオン重合触媒として含む熱硬化性組成物に、必要に応じて配合される他の成分の配合量は下記の通りである。
シロキサン構造を有さないエポキシ化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
オキセタン化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
また、シランカップリング剤を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.2〜3質量%、更に好ましくは0.5〜2質量%である。
オニウム塩類を熱カチオン重合触媒として含む熱硬化性組成物は、上記の成分を混合することにより得ることができる。混合の際には、従来、公知の混合機を用いればよい。具体的には、チェンジ缶式ミキサー、プラネタリーミキサー、ディスパー、ヘンシェルミキサー、ニーダー、インクロール、押出機、3本ロールミル、サンドミル等が挙げられる。
尚、混合機によっては、混合中に発生する摩擦熱により熱カチオン重合触媒が活性化されるため、各成分を40℃以下、好ましくは25℃以下に保ちながら混合することが好ましい。
(2)有機金属錯体類を熱カチオン重合触媒として用いる場合
有機金属錯体類を熱カチオン重合触媒として用いる場合、本発明の熱硬化性組成物は、1液型であってよいし、2液型であってもよい。後者の場合、ポリシルセスキオキサンと、エポキシシリコーンと、水添ポリジエンとを必須成分とするA液、及び、有機金属錯体類を必須成分とするB液の2種の組成物を調製し、その後、混合して用いることが好ましい。尚、A液及びB液は、それぞれ、適宜、上記その他の成分を含有したものとすることができる。2液型の熱硬化性組成物は、長期保存を要する場合に好適である。
以下に、2液型の熱硬化性組成物について説明する。
A液は、有機金属錯体類を含有しない組成物であり、ポリシルセスキオキサン、エポキシシリコーン及び水添ポリジエンを含み、必要に応じて、シロキサン構造を有さないエポキシ化合物、オキセタン化合物、シランカップリング剤、有機溶剤、充填剤(有機フィラー、無機フィラー等)、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、酸化防止剤、着色剤等を含有したものとすることができる。
また、B液は、ポリシルセスキオキサンを含有しない組成物であり、有機金属錯体類を含み、必要に応じて、シロキサン構造を有さないエポキシ化合物、オキセタン化合物、有機溶剤、充填剤(有機フィラー、無機フィラー等)、レベリング剤、消泡剤、帯電防止剤、酸化防止剤、着色剤等を含有したものとすることができる。尚、シラノール基を発生させることのできるシランカップリング剤は、B液の保存性が低下する場合があるため配合しないことが好ましい。
以下に、A液及びB液を混合した場合の各成分の含有量について記述するが、その他の成分、特に、有機溶剤を配合する場合は、「組成物全体」という表現は「A液とB液を混合した際の不揮発分全体」と読み替えるものとする。
ポリシルセスキオキサンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは5〜80質量%、より好ましくは10〜60質量%、更に好ましくは15〜50質量%である。このポリシルセスキオキサンの含有量が5質量%未満では、組成物の硬化速度が著しく低下する場合がある。一方、80質量%を超えると、組成物の柔軟性が発現しない場合がある。
また、エポキシシリコーンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは15〜70質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。このエポキシシリコーンの含有量が10質量%未満では、ポリシルセスキオキサン及び水添ポリジエンの溶解性が良好でないため、硬化物の透明性が十分でない場合がある。一方、80質量%を超えると、硬化物の柔軟性が発現しない場合がある。
水添ポリジエンの含有量は、組成物全体に対し、好ましくは10〜90質量%、より好ましくは15〜75質量%、更に好ましくは20〜50質量%である。この水添ポリジエンの含有量が10質量%未満では、組成物の柔軟性が発現しない場合がある。一方、90質量%を超えると、流動性のあるゲル状硬化物しか得られない場合がある。
また、有機金属錯体類の含有量は、組成物全体に対し、好ましくは0.001〜2質量%、より好ましくは0.002〜1質量%、更に好ましくは0.005〜0.5質量%である。この有機金属錯体類の含有量が0.001質量%未満では、熱の作用により活性化しても、開環重合性基の開環反応を十分に進行させることができない場合があり、硬化物の耐熱性及び強度が不十分となる場合がある。また、2質量%を超えると、触媒の作用が強すぎて急激に重合するため、強度及び外観の優れた硬化物が得られない場合がある。
上記のA液及びB液は、各々、上記の成分を混合することにより得ることができる。混合の際には、従来、公知の混合機等を用いればよい。具体的には、反応用フラスコ、チェンジ缶式ミキサー、プラネタリーミキサー、ディスパー、ヘンシェルミキサー、ニーダー、インクロール、押出機、3本ロールミル、サンドミル等が挙げられる。
尚、混合機によっては、混合中に発生する摩擦熱により重合が開始してしまうため、各成分を40℃以下、好ましくは25℃以下に保ちながら混合することが好ましい。
また、熱硬化性組成物に、必要に応じて配合される他の成分の配合量は下記の通りである。
シロキサン構造を有さないエポキシ化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
オキセタン化合物を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.5〜15質量%、更に好ましくは1〜10質量%である。
また、シランカップリング剤を用いる場合、組成物全体に対し、好ましくは0.1〜5質量%、より好ましくは0.2〜3質量%、更に好ましくは0.5〜2質量%である。
7.硬化性組成物の硬化方法
本発明の硬化性組成物は、光硬化性であるか、熱硬化性であるかにより、その硬化方法が異なる。
7−1.光硬化性組成物の硬化方法
本発明の光硬化性組成物の硬化方法としては、従来、公知の光照射装置等によって光照射を行えばよい。この光照射装置としては、例えば、波長400nm以下に発光分布を有する、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ブラックライトランプ、マイクロウェーブ励起水銀灯、メタルハライドランプ等が挙げられる。
組成物への光照射強度は、目的、用途等に応じて選択すればよく、光カチオン重合触媒の活性化に有効な光波長領域(光カチオン重合触媒の種類によって異なるが、通常、300〜420nmの波長の光が用いられる。)における光照射強度が0.1〜100mW/cmであることが好ましい。組成物への光照射強度が0.1mW/cm未満であると、反応時間が長くなり過ぎる場合がある。一方、100mW/cmを超えると、光照射装置から輻射される熱及び組成物の重合時の発熱により、得られる硬化物の凝集力の低下や黄変あるいは支持体の劣化が生じるおそれがある。
また、組成物への光照射時間も、目的、用途等に応じて選択すればよく、上記光波長領域における光照射強度及び光照射時間の積として表される積算光量が10〜5,000mJ/cmとなるように設定されることが好ましい。従って、積算光量が上記範囲にあれば、組成物の硬化が円滑に進行し、均一な硬化物を容易に得ることができる。尚、上記積算光量が10mJ/cm未満では、光カチオン重合触媒の活性化が十分でなく、硬化物の強度が低下する場合がある。一方、5,000mJ/cmを超えると、照射時間が非常に長時間となってしまい、生産性向上のためには不利なものとなる。また、活性エネルギー線照射後0.1〜数分後には、ほとんどの組成物はカチオン重合により指触乾燥するが、カチオン重合反応を促進するために加熱を併用することも場合によっては好ましい。
7−2.熱硬化性組成物の硬化方法
本発明の熱硬化性組成物は、A液及びB液を、好ましくは、使用前に混合し、下記の温度で、一定時間加熱することにより硬化させることができる。
硬化温度は、好ましくは50〜200℃であり、より好ましくは75〜180℃である。上記範囲内で、温度を一定としてもよいし、昇温させてもよい。更には、昇温と降温とを組み合わせてもよい。硬化時間は、熱カチオン重合触媒の種類、各成分の含有割合等により適宜、選択されるが、通常、10分以上であり、好ましくは1〜24時間である。
好ましい硬化方法の例としては、組成物を100℃で3時間加熱した後に、120℃に昇温し、この温度で3時間加熱する方法であり、この方法によると、110℃で6時間加熱した場合に比べて、より機械的強度に優れた硬化物が得られる。従って、硬化温度を段階的に変化させる硬化方法が好ましい。
また、組成物を固化する本硬化の後に、得られた硬化物を本硬化より低い温度で加熱する(後硬化)方法も、機械的強度に優れた硬化物が得られるため好ましい。
本発明の硬化性組成物を用いて得られる硬化物は、柔軟性、透明性、耐薬品性及び基材への接着性に優れる。柔軟性に関しては、ショアD硬度を好ましくは20以下、より好ましくは15以下等とすることができる。透明性に関しては、波長400nmの光の透過率を好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上等とすることができる。
また、耐薬品性に関しては、アセトン、メタノール、エタノール、酢酸エチル、エチルセロソルブ、THF、MEK、MIBK、ジオキサン、トルエン、キシレン等の有機溶剤の接触に対しても、形状変化、透明性の低下、表面絶縁抵抗の変化等が生ずることがない。
更に、基材への接着性に関しては、JIS−K6861に準じて測定される硬化物の基材構成材料への引張剪断接着強さを好ましくは0.5MPa以上、より好ましくは1MPa以上等とすることができる。尚、基材を構成する材料は、金属、ガラス、セラミック、無機材料が分散して含まれるプラスチック等が挙げられる。また、基材の表面は、平滑面であっても、凹凸を有する面であっても高い接着性を有する。
以下、本発明を、実施例により具体的に説明する。
1.ポリシルセスキオキサンの合成
合成例1
攪拌機及び温度計を備えた反応器に、イソプロピルアルコール100ml、下記式(23)で表される3−(3−エチル−3−オキセタンメトキシ)プロピルトリエトキシシラン(以下、「Ox−TRIES」という。)32.05g(0.1mol)、メチルトリエトキシシラン89.15g(0.5mol)及びヘキサメチルジシロキサン16.24g(0.1mmol)を仕込み、原料混合物とした。
その後、原料混合物を25℃で攪拌しながら、1%塩酸40gを徐々に加えて、反応を開始した。反応の進行をGPCにより追跡し、原料のアルコキシシラン化合物がほぼ消失した時点(混合物の添加開始から20時間後)で反応完結とした。次いで、減圧下に溶媒を留去し、収量70gとほぼ定量的に、ポリシルセスキオキサン(以下、「樹脂X」という。)が得られた。この樹脂Xは、無色透明であり、25℃における粘度が5,300mPa・sであった。また、この樹脂XのGPCによる数平均分子量は1,700であった。
Figure 2006152085
樹脂Xについて、H−NMR、29Si−NMR及びIRの各測定を行った。H−NMRスペクトルによると、4.4及び4.3ppmに出現した、複雑に分裂したピークによりオキセタニル基が存在することが分かり、0.0〜0.1ppmの範囲にメチルトリエトキシシラン由来及びヘキサメチルジシロキサン由来のSi−CH基のピークが重なって出現しており、それらの積分比から仕込み通りに縮合していることが分かった。また、29Si−NMRスペクトルによると、10ppm付近に出現するヘキサメチルジシロキサン由来のトリメチルシリル基のピーク以外に、−60〜−70ppmにブロードなピークが出現しており、シルセスキオキサン構造が形成されていることが分かった。
また、IRスペクトルによると、1,000〜1,100cm−1付近にSi−O−Si結合のブロードな吸収、860cm−1付近にSi−CH結合の吸収、Si−O−Si結合の吸収に重なってはいるが990cm−1付近にオキセタニル基の吸収が見られ、試料はオキセタニル基及びSi−CH基を有するポリオルガノシロキサンであることが分かった。
以上から、樹脂Xは、オキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンであることが分かった。
2.光硬化性組成物の調製及び硬化物の評価
実施例1
合成例1で得られた樹脂X20質量部と、下記式(24)で表され、エポキシ当量が191であるビス[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル]−テトラメチルジシロキサン(以下、「エポキシシリコーン(i)」という。)20質量部と、両末端ヒドロキシル基水添ポリブタジエン(商品名「NISSO−PB−GI−1000」、日本曹達社製。以下、「GI−1000」という。)60質量部と、光カチオン重合開始剤(商品名「photoinitiator2074」(ローディアジャパン社製。以下、「PI−2074」という。)1質量部とを容器に入れ、遮光しながらディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行うことにより、光硬化性組成物を得た。
Figure 2006152085
上記光硬化性組成物を用いて硬化物を得て、接着性、柔軟性及び耐薬品性の評価を行った。尚、接着性は、碁盤目試験により、柔軟性は、鉛筆硬度及び折り曲げ試験により、そして、耐薬品性は、アセトンラビング試験により評価した。その結果を表1に示す。
(1)碁盤目試験及び鉛筆硬度
光硬化性組成物を、ガラス(組成;NaO・CaO・5SiO)基板上にバーコートし、厚さ約20μmの塗膜を得た。その後、下記条件で紫外線照射を行い、硬化物を得た。碁盤目試験及び鉛筆硬度の評価は、この硬化物を温度25℃、湿度60%RHの環境下、24時間静置した後、JIS K5400に準じて行った。
<光硬化性組成物の硬化条件>
光源 高圧水銀灯(80W/cm)
光源と塗膜との距離 10cm
コンベアスピード 10m/分
1パスあたりの積算光量 270mJ/cm
パス回数 4回
雰囲気 空気中
(2)折り曲げ試験
光硬化性組成物を、厚さ20μmのPETフィルム上にバーコートし、厚さ約20μmの塗膜を得た。その後、上記条件で紫外線照射を行い、硬化物を得た。
折り曲げ試験の評価は、この硬化物を温度25℃、湿度60%RHの環境下、24時間静置した後、積層フィルムを巻き上げてロールとし、皮膜におけるひびの有無を観察することにより行った。表中において、「○」は、ロールにした際にひびが入らなかったことを、「×」は、ロールにした際にひびが入ったことを示す。
(3)アセトンラビング試験
上記(1)にて作製した積層物を、温度25℃、湿度60%RHの環境下、24時間静置した後、硬化皮膜の表面に対して、アセトンを染み込ませた布を100回往復させ、硬化皮膜がガラス基板から剥離するかどうか、硬化皮膜の艶がなくなるかどうかを観察することにより行った。表中において、「○」は、硬化皮膜がガラス基板から剥離せず、艶がなくならなかったことを、「×」は、硬化皮膜がガラス基板から剥離したり、剥離しなくとも艶がなくなったことを示す。
実施例2
エポキシシリコーン(i)に代えて、下記式(25)で表され、エポキシ当量が265であるビス[2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル]−オクタメチルテトラシロキサン(以下、「エポキシシリコーン(ii)」という。)を用いた以外は、実施例1と同様にして光硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
Figure 2006152085
比較例1
合成例1で得られた樹脂X40質量部と、GI−1000の60質量部と、PI−2074の1質量部とを容器に入れ、遮光しながらディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行うことにより、白濁した組成物を得た。紫外線を照射しても硬化物が得られず、各種評価を行うことができなかった(表1参照)。
比較例2
合成例1で得られた樹脂X50質量部と、エポキシシリコーン(i)50質量部と、PI−2074の1質量部とを容器に入れ、遮光しながらディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行うことにより、無色透明な光硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
比較例3
エポキシシリコーン(i)に代えて、エポキシシリコーン(ii)を用いた以外は、比較例2と同様にして無色透明な光硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
Figure 2006152085
表1より、比較例1は、エポキシシリコーンを含有しない組成物を用いた例であり、光を照射しても硬化反応が起こらず、硬化物が得られなかった。比較例2及び3は、水添ポリジエンを含有しない組成物を用いた例であり、鉛筆硬度がそれぞれ、3H及びHと高く、折り曲げ試験においても、ロールにした際にひびが入り、柔軟性が不十分であった。
一方、実施例1及び2によると、ガラス基板への接着性、柔軟性及び耐薬品性について、十分な性能が得られたことが分かる。
2.熱硬化性組成物の調製及び硬化物の評価
実施例3
合成例1で得られた樹脂X20質量部と、エポキシシリコーン(i)20質量部と、GI−1000を60質量部と、カチオン系熱重合開始剤(商品名「アデカオプトンCP−66」、旭電化工業社製。以下、「CP−66」という。)0.5質量部とを容器に入れ、ディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行い、1液型熱硬化性組成物を得た。
上記熱硬化性組成物を用いて硬化物を得て、接着性、柔軟性、耐薬品性及び透明性の評価を行った。尚、接着性は、引張剪断接着強さにより、柔軟性は、ショアD硬度及び折り曲げ試験により、耐薬品性は、アセトンラビング試験により、そして、透明性は、波長400nmの光の透過率により評価した。その結果を表2に示す。
(1)引張剪断接着強さ
試験はJIS−K6861(1977)に準じて実施した。組成物を長さ100mm×幅25mm×厚さ2mmのアルミでできたテストピースを用い、接着面積が3.125cmになるように貼り合わせ冶具で固定した。その後、この一体物を防爆型乾燥器内に静置し、150℃で8時間加熱することにより硬化物を得た。この硬化物を、温度25℃、湿度60%RHの環境下に24時間静置し、評価用のサンプルとした。
引張剪断接着強さは、引張圧縮試験機「ストログラフV20−C」(東洋精機製作所製)を用い、クロスヘッド速度10mm/分で引張試験を行うことにより得た。
(2)ショアD硬度
熱硬化性組成物を、長さ25mm×幅25mm×厚さ3mmの窪みを有するフッ素樹脂製型枠へ注入した。その後、上記と同様にして塗膜を硬化させ、硬化物を得た。この硬化物を、温度25℃、湿度60%の環境下で24時間放置し、評価用のサンプルとした。
ショアD硬度の測定は、JIS−K7215に準じ、デュロメータ「HD−104N型」(上島製作所社製)を用いて行った。
(3)折り曲げ試験
熱硬化性組成物を、厚さ20μmの耐熱PETフィルム上にバーコートし、厚さ約20μmの塗膜を得た。その後、上記と同様にして塗膜を硬化させた。
折り曲げ試験の評価は、積層フィルムを、温度25℃、湿度60%RHの環境下、24時間静置した後、巻き上げてロールとし、硬化皮膜におけるひびの有無を観察することにより行った。表中において、「○」は、ロールにした際にひびが入らなかったことを、「×」は、ロールにした際にひびが入ったことを示す。
(4)アセトンラビング試験
熱硬化性組成物を、ガラス基板上にバーコートし、厚さ約20μmの塗膜を得た。その後、上記と同様にして塗膜を硬化させた。積層物の硬化皮膜の表面に対して、アセトンを染み込ませた布を100回往復させ、硬化皮膜がガラス基板から剥離するかどうか、硬化皮膜の艶がなくなるかどうかを観察することにより行った。表中において、「○」は、硬化皮膜がガラス基板から剥離せず、艶がなくならなかったことを、「×」は、硬化皮膜がガラス基板から剥離したり、剥離しなくとも艶がなくなったことを示す。
(5)光透過率
熱硬化性組成物を、長さ50mm×幅50mm×厚さ2mmの窪みを有するフッ素樹脂製型枠へ注入した。その後、上記と同様にして塗膜を硬化させ、硬化物を得た。この硬化物を、温度25℃、湿度60%RHの環境下、24時間静置した後、測定試料とし、分光蛍光光度計「V−550型」(日本分光社製)により、波長400nmにおける透過率を測定した。
実施例4
合成例1で得られた樹脂X20質量部と、エポキシシリコーン(i)15質量部と、GI−1000を60質量部とを容器に入れ、ディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行い、無色透明な液状の組成物を得た。これをA液とした。
一方、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、Al(AcAc)の0.01質量部と、エポキシシリコーン(i)5質量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら、50℃で2時間攪拌した。その後、室温まで冷却し、無色透明な均一溶液を得た。これをB液とした。
上記A液及びB液を容器に入れ、ディスパーで5分間攪拌した。その後、容器ごとベルジャーへ入れ、減圧ポンプで1時間脱気し脱泡し、Al(AcAc)の含有量が100ppmである無色透明な液状の2液型熱硬化性組成物を得た。
この2液型熱硬化性組成物を用い、実施例3と同様にして硬化物を得て、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
実施例5
合成例1で得られた樹脂X20質量部と、エポキシシリコーン(i)15質量部と、GI−1000を60質量部とを容器に入れ、ディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行い、無色透明な液状の組成物を得た。これをA液とした。
一方、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、Al(AcAc)の0.01質量部と、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート(商品名「セロキサイド2021P」、ダイセル化学工業社製。以下、「CEL2021P」という。)5質量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら、50℃で2時間攪拌した。その後、室温まで冷却し、無色透明な均一溶液を得た。これをB液とした。
上記A液及びB液を容器に入れ、ディスパーで5分間攪拌した。その後、容器ごとベルジャーへ入れ、減圧ポンプで1時間脱気し脱泡し、Al(AcAc)の含有量が100ppmである無色透明な液状の2液型熱硬化性組成物を得た。
この2液型熱硬化性組成物を用い、実施例3と同様にして硬化物を得て、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
実施例6
エポキシシリコーン(i)に代えて、エポキシシリコーン(ii)を用いた以外は、実施例3と同様にして1液型熱硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
実施例7
エポキシシリコーン(i)に代えて、エポキシシリコーン(ii)を用いた以外は、実施例4と同様にして2液型熱硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
実施例8
エポキシシリコーン(i)に代えて、エポキシシリコーン(ii)を用いた以外は、実施例5と同様にして2液型熱硬化性組成物を得て、各種評価を行った。その結果を表2に示す。
比較例4〜5、8
表3に記載の成分を所定量配合し、実施例3と同様にして、それぞれ、無色透明の均一な1液型熱硬化性組成物を得た。その後、硬化物とし、各種評価を行った。その結果を表3に併記した。
比較例6
合成例1で得られた樹脂X50質量部をA液とした。
一方、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、Al(AcAc)の0.01質量部と、エポキシシリコーン(i)50質量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら、50℃で2時間攪拌した。その後、室温まで冷却し、無色透明な均一溶液を得た。これをB液とした。
上記A液及びB液を容器に入れ、ディスパーで5分間攪拌した。その後、容器ごとベルジャーへ入れ、減圧ポンプで1時間脱気し脱泡し、Al(AcAc)の含有量が100ppmである無色透明な液状の2液型熱硬化性組成物を得た。
この2液型熱硬化性組成物を用い、実施例3と同様にして硬化物を得て、各種評価を行った。その結果を表3に示す。
比較例7
合成例1で得られた樹脂X50質量部と、エポキシシリコーン(i)50質量部とを容器に入れ、ディスパーで15分間攪拌した。その後、脱泡を行い、無色透明な液状の組成物を得た。これをA液とした。
一方、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却管を備えた4つ口フラスコに、Al(AcAc)の0.01質量部と、CEL2021Pの5質量部とを仕込み、窒素ガスを導入しながら、50℃で2時間攪拌した。その後、室温まで冷却し、無色透明な均一溶液を得た。これをB液とした。
上記A液及びB液を容器に入れ、ディスパーで5分間攪拌した。その後、容器ごとベルジャーへ入れ、減圧ポンプで1時間脱気し脱泡し、Al(AcAc)の含有量が100ppmである無色透明な液状の2液型熱硬化性組成物を得た。
この2液型熱硬化性組成物を用い、実施例3と同様にして硬化物を得て、各種評価を行った。その結果を表3に示す。
Figure 2006152085
Figure 2006152085
表3より、比較例4は、エポキシシリコーンを含有しない組成物を用いた例であり、熱処理により反応が進行したことを示すゲル化は起こったものの、タックが残った硬化物しか得られず、評価に値する硬化物が得られなかった。比較例5〜8は、水添ポリジエンを含有しない組成物を用いた例であり、ショアD硬度が70以上と高く、折り曲げ試験においても、ロールにした際にひびが入り、柔軟性が不十分であった。
一方、表2の実施例3〜8によると、ガラス基板への接着性、柔軟性及び耐薬品性について、十分な性能が得られたことが分かる。特に、熱カチオン重合触媒として、Al(AcAc)を用いた実施例4及び5、7、8は、オニウム塩を用いた実施例3及び6よりも、ショアD硬度がやや高くなったものの、ガラス基板への接着性及び透明性が向上した。
本発明の硬化性組成物は、レンズやレンズシート、プリズム、光導波路用材料、LED(発光ダイオード)、半導体素子等の封止材料等として有用である。

Claims (4)

  1. オキセタニル基を有するポリシルセスキオキサンと、エポキシ当量が300以下のエポキシシリコーンと、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたジエン系重合体と、カチオン重合触媒とを含有することを特徴とする硬化性組成物。
  2. 上記ポリシルセスキオキサンは、下記式(1)で示される有機ケイ素化合物(A)と、下記式(2)で示される有機ケイ素化合物(B)と、下記式(3)で示される有機ケイ素化合物(C1)又は該有機ケイ素化合物(C1)を反応系中に発生させる化合物(C2)とを、酸性触媒の存在下、加水分解共縮合して得られた重合体である請求項1に記載の硬化性組成物。
    Figure 2006152085
    〔但し、Rは水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基であり、Rは炭素数2〜6のアルキレン基である。Xは加水分解性基であり、Xは互いに同一であっても異なっていてもよい。〕
    (RSiX 4−n−m (2)
    〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、Xはシロキサン結合生成基であり、nは0〜2の整数であり、mは0又は1であり、n及びmの和は0〜2の整数である。〕
    (RSiOH (3)
    〔但し、Rは炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基であり、sは2又は3であり、tは0又は1であり、s及びtの和は3である。〕
  3. 上記ジエン系重合体は、ヒドロキシル基又はカルボキシル基を有し且つ一部又は全てが水素添加されたポリブタジエンである請求項1又は2に記載の硬化性組成物。
  4. 上記カチオン重合触媒がアルミニウム化合物である請求項1乃至3のいずれかに記載の硬化性組成物。
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