JP2009280769A - 硬化性樹脂組成物、硬化物及び光半導体封止材 - Google Patents

硬化性樹脂組成物、硬化物及び光半導体封止材 Download PDF

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JP2009280769A JP2008137131A JP2008137131A JP2009280769A JP 2009280769 A JP2009280769 A JP 2009280769A JP 2008137131 A JP2008137131 A JP 2008137131A JP 2008137131 A JP2008137131 A JP 2008137131A JP 2009280769 A JP2009280769 A JP 2009280769A
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Takayuki Matsuda
隆之 松田
Toshinobu Ogasawara
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Abstract

【課題】新規な硬化性樹脂組成物、硬化物及び光半導体封止材を提供する。
【解決手段】(A)一般式(1):
[R1SiO3/2]・・(1)
(式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す)
で表される構成単位、及び/又は一般式(2):
[SiO4/2]・・(2)
で表される構成単位を有し、エポキシ基を有しかつエポキシ価が0.001〜0.35(当量/100g)であるシロキサン誘導体、及び
(B)酸無水物、
を含有し、(B)成分の含有量が(A)成分中のエポキシ基に対して0.001〜0.8当量分である硬化性樹脂組成物を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な硬化性樹脂組成物及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物に関する。本発明の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物は、高い透明性を有し、硬化性、耐熱性、耐光性、接着性、耐熱衝撃性に優れており、特に、光学部品用、電子部品用の、接着剤、コート材、フォトレジスト、シール材、封止材、絶縁材、レンズ材、基板材等の用途に有用である。本発明は、その中でも光半導体封止材用として好適な、新規な硬化性樹脂組成物及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物、並びに該硬化物を用いてなる光半導体封止材に関する。
従来から、発光ダイオード(LED)等の光半導体の封止材としては、使用環境、用途等に応じて、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が用いられてきている。しかし、エポキシ樹脂を用いた場合には接着性は優れるものの、耐熱性及び耐光性の特性が不十分で黄変してしまうという問題があり、一方でシリコーン樹脂を用いた場合には耐熱性及び耐光性は優れるものの、軟質材料としたときに埃等が付着するという問題、及び硬質材料としたときに接着性及び耐熱衝撃性が不十分であるという問題がある。
これら、エポキシ樹脂の硬化特性及び接着性と、シリコーン樹脂の耐熱性、耐光性を両立させる考え方から、エポキシ基を有するシロキサン誘導体も検討されてきた(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4参照)。しかし、近年、青色LED、近紫外LED、紫外LED等のように発光ピークが短波長となっており、そして、LEDが高輝度化、ハイパワー化してきていることにより、封止材にかかる温度は益々高くなってきている。そうした状況下、従来検討されてきたエポキシ基を有するシロキサン誘導体からなる硬化性樹脂組成物では、耐熱性、耐光性が十分ではなくなってきている。そのため、高い透明性を有し、耐熱性及び耐光性、特には耐熱性が際立っており、硬化性、接着性、耐熱衝撃性にも優れた硬化物を形成できる新規な硬化性樹脂組成物の開発が強く望まれている。
特開2005−171021号公報 特開2004−238589号公報 特開2004−359933号公報 特開2006−104248号公報
本発明は、高い透明性を有しつつ、硬化性、耐熱性、耐光性、接着性、耐熱衝撃性に優れた硬化物を形成できる、特に光半導体封止材用として好適な硬化性樹脂組成物及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物、並びにこの硬化物を用いてなる光半導体封止材を提供することを目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、特定の硬化性樹脂組成物、及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物によって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下に記載の硬化性樹脂組成物、該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物、及びこの硬化物を用いてなる光半導体封止材を提供するものである。本発明は具体的には以下の[1]〜[17]である。
[1] 下記の(A)成分及び(B)成分、
(A)下記一般式(1):
[R1SiO3/2] ・・・(1)
(式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位、及び/又は下記一般式(2):
[SiO4/2] ・・・(2)
で表される構成単位を少なくとも有し、エポキシ基を有し、かつエポキシ価が0.001〜0.35(当量/100g)であるシロキサン誘導体、
(B)酸無水物、
を少なくとも含有し、(B)成分の含有量が、(A)成分の前記エポキシ基に対して0.001〜0.8当量分であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
[2] 下記の(A)成分及び(B)成分、
(A)下記一般式(1):
[R1SiO3/2] ・・・(1)
(式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位を有することを特徴とする、[1]に記載の硬化性樹脂組成物。
[3] (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(3):
[R2SiO3/2]a[R3SiO3/2]b[R4SiO(OH)]c[R5SiO(OR6)]d ・・・(3)
(式中R2はエポキシ基含有基を示し、R3は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R4はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R5はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R6は炭素数1〜4のアルキル基を示し、a、b、c、dは実数を示し、a>0、b≧0、c≧0、d≧0であり、そしてR、R、R、R及びRは分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
を構成単位に有する、[1]又は[2]に記載の硬化性樹脂組成物。
[4] 一般式(3)においてb>0である、[3]に記載の硬化性樹脂組成物。
[5] 一般式(3)においてb>aである、[3]又は[4]に記載の硬化性樹脂組成物。
[6] (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(4):
[R789SiO1/2] ・・・(4)
(式中R7、R8及びR9は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位を更に有する、[1]又は[2]に記載の硬化性樹脂組成物。
[7] (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(5):
[R10SiO3/2]e[R11SiO3/2]f[R12SiO(OH)]g[R13SiO(OR14)]h[R15R16R17SiO1/2]i ・・・(5)
(式中R10はエポキシ基含有基を示し、R11は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R12はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R13はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R14は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R15、R16及びR17は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、e、f、g、h、iは実数を示し、e>0、f≧0、g≧0、h≧0、i>0であり、そしてR10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
で表される、[1]、[2]又は[6]に記載の硬化性樹脂組成物。
[8] 一般式(5)においてf>0である、[7]に記載の硬化性樹脂組成物。
[9] 一般式(5)においてf>eである、[7]又は[8]に記載の硬化性樹脂組成物。
[10] (A)成分のシロキサン誘導体が、エポキシ基含有基以外の有機基を有し、前記有機基が置換又は非置換の直鎖状アルキル基又は分岐鎖状アルキル基である、[1]〜[9]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[11] (A)成分のシロキサン誘導体が前記エポキシ基含有基を有し、前記エポキシ基含有基が、下記一般式(6)、(7)、(8)又は(9):
Figure 2009280769
(式中R18はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(式中R19はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(式中R20はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(式中R21はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
で表される、[1]〜[10]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[12] (A)成分のシロキサン誘導体が前記エポキシ基含有基を有し、前記エポキシ基含有基が、下記一般式(6):
Figure 2009280769
(式中R18はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
で表される、[1]〜[11]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[13] 硬化促進剤を更に含有する、[1]〜[12]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[14] 下記一般式(10):
Figure 2009280769
(式中R22及びR23は、各々独立に、エポキシ基含有基、水素、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位を有するシリコーン化合物を更に含有する、[1]〜[13]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
[15] [1]〜[14]のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物。
[16] [15]に記載の硬化物からなる光半導体封止材。
[17] 主発光ピーク波長が520nm以下である光半導体に用いられる、[16]に記載の光半導体封止材。
本発明によれば、高い透明性を有しつつ、硬化性、耐熱性、耐光性、接着性、耐熱衝撃性に優れた硬化物を得ることができる硬化性樹脂組成物、及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物、並びに該硬化物を用いてなる光半導体封止材が得られる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の硬化性樹脂組成物は、下記(A)成分と(B)成分、
(A)下記一般式(1):
[R1SiO3/2] ・・・(1)
(式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位、及び/又は下記一般式(2):
[SiO4/2] ・・・(2)
で表される構成単位を少なくとも有し、エポキシ基を有し、かつエポキシ価が0.001〜0.35(当量/100g)であるシロキサン誘導体、
(B)酸無水物。
を少なくとも含有し、(B)成分の含有量が、(A)成分のシロキサン誘導体に含まれるエポキシ基に対して0.001〜0.8当量分であることを特徴としている。本明細書において「エポキシ価」とはシロキサン誘導体100g中のエポキシ基のモル数を意味する。
本発明において(A)成分のシロキサン誘導体のエポキシ価は0.001〜0.35(当量/100g)である。これは、硬化性樹脂組成物において、エポキシ価が0.001(当量/100g)以上であると、硬化性に優れ、エポキシ価が0.35(当量/100g)以下であると、特に耐熱性及び耐光性に優れ、かつ接着性や耐熱衝撃性とのバランスにも優れているためである。以上の観点から、エポキシ価は0.001〜0.25(当量/100g)であることが好ましく、より好ましくは0.001〜0.20(当量/100g)、更に好ましくは0.001〜0.15(当量/100g)、更に好ましくは0.005〜0.12(当量/100g)、最も好ましくは0.01〜0.10(当量/100g)である。なお、本明細書を通じて、耐熱性及び耐光性とは、主には、熱や光による黄変が極めて起こり難いことを指す。
また、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体は、「エポキシ基含有基以外の有機基」を有していてもよく、その有機基は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基である。直鎖状アルキル基及び分岐鎖状アルキル基の例としては、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、ブチル(n−ブチル、i−ブチル、t−ブチル、sec−ブチル)、ペンチル(n−ペンチル、i−ペンチル、ネオペンチル等)、ヘキシル(n−ヘキシル、i−ヘキシル等)、ヘプチル(n−ヘプチル、i−ヘプチル等)、オクチル(n−オクチル、i−オクチル、t−オクチル等)、ノニル(n−ノニル、i−ノニル等)、デシル(n−デシル、i−デシル等)、ドデシル(n−ドデシル、i−ドデシル等)等が挙げられる。置換としては、これらが有する水素原子又は主鎖骨格の一部又は全部が、例えば、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シロキサン基、フッ素等のハロゲン原子、メタクリル基、アクリル基、メルカプト基、アミノ基、ヒドロキシル基からなる群から選ばれた少なくとも1種で置換される態様が挙げられる。シクロアルキル基としてはシクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基等が挙げられ、アリール基としてはフェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等が挙げられ、アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基等が挙げられ、また、これらが有する水素原子又は主鎖骨格の一部又は全部が、例えば、エーテル基、エステル基、カルボニル基、シロキサン基、フッ素等のハロゲン原子、メタクリル基、アクリル基、メルカプト基、アミノ基、ヒドロキシル基からなる群から選ばれた少なくとも1種で置換されていてもよい。
「エポキシ基含有基以外の有機基」が置換又は非置換の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基である場合、耐熱性や耐光性に優れるという利点があり、また、作業性良好な硬化性樹脂組成物を得易い。このアルキル基中の置換基も含めた全炭素原子数は、通常15個以下であるが、耐熱性が高い点で、10個以下が好ましく、より好ましくは6個以下であり、同様の観点で非置換の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基であることが好ましい。また、このアルキル基が直鎖状のアルキル基である場合、耐熱性や耐光性の観点で更に好ましい。以上を踏まえると、エポキシ基含有基以外の有機基の例としては、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基であり、最も好ましくは、メチル基、エチル基が挙げられる。
また、「エポキシ基含有基以外の有機基」が置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、又は置換若しくは非置換のアラルキル基である場合、エポキシ価の低いシロキサン誘導体であっても、硬質の硬化物を得易い。更に、置換若しくは非置換のシクロアルキル基である場合、硬化物にしたときの耐光性が優れるという利点がある。このようなシクロアルキル基としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基が好ましく、シクロヘキシル基が特に好ましい。また、置換若しくは非置換のアリール基、又は置換若しくは非置換のアラルキル基である場合、硬化物の屈折率を高めることができるという利点がある。例えば、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物を光半導体封止材として用いた場合、光半導体封止材の屈折率を高めることにより、高屈折率である光半導体からの光取り出し効率を向上させることができる。このようなアリール基又はアラルキル基としては、フェニル基、トリル基、ベンジル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。
これら「エポキシ基含有基以外の有機基」の中では、耐熱性及び耐光性に優れている点で、置換又は非置換の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が特に最適である。なお、(A)成分中の「エポキシ基含有基以外の有機基」は1種でも互いに異なる2種以上でもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物において、(A)成分のシロキサン誘導体に含まれるエポキシ基含有基としては、下記一般式(6)、(7)、(8)又は(9):
Figure 2009280769
(式中R18はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(式中R19はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(一般式中R20はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
Figure 2009280769
(一般式中R21はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
で表されるものが、硬化性、耐熱性、耐光性等の観点で好ましい。
18、R19、R20及びR21の各々の炭素数は、耐熱性の観点から10以下が好ましい。このような観点から好ましいR18、R19、R20及びR21の構造を例示すると、−(CH2)−、−(CH22−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH28−、−(CH210−、−CH(CH3)CH2−、−C(CH32−等が挙げられ、−(CH22−、−(CH23−、−CH(CH3)CH2−がより好ましく、更に好ましくは−(CH22−、−(CH23−である。また、エポキシ基含有基としては一般式(6)又は(8)で表されるものが入手性の観点から好ましく、一般式(6)で表されるものが硬化性の観点から更に好ましい。
以上を総合して、本発明の硬化性樹脂組成物において、(A)成分のシロキサン誘導体に含まれるエポキシ基含有基として特に好ましいものとしては、3−グリシドキシプロピル基、2−(3’、4’−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(2’−ヒドロキシエトキシ)プロピル基等が挙げられ、その中でも2−(3’、4’−エポキシシクロヘキシル)エチル基が、硬化性に優れる点で最も好ましい。また、エポキシ基含有基は1種類であっても複数種類であってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体は、R3SiO1/2で示されるM構造、R2SiOで示されるD構造、RSiO3/2で示されるT構造、SiO2で示されるQ構造の何れを有していてもよい(Rは例えば前述一般式(1)におけるR1と同様の意味である)が、シロキサン誘導体が、一般式(1)で表される構成単位及び/又は一般式(2)で表される構成単位、つまりT構造及び/又はQ構造を有していることによって、低いエポキシ価でありながら硬化性に優れ、硬化物としたときのTgを高めることができる。また、硬化性と、作業性、接着性、耐熱衝撃性等とのバランスを取り易いという利点もある。また、分子量の調整が比較的容易で、その結果、適正粘度で作業性良好となり、かつ硬化性、接着性、耐熱衝撃性等の性能とのバランスを取り易いという観点から、一般式(1)で表される構成単位を有していることが好ましい。
一般式(1)で表されるようなT構造の構成単位を有するシロキサン誘導体としてはシルセスキオキサン化合物が挙げられる。また、シロキサン誘導体は一般式(1)で表される構成単位及び一般式(2)で表される構成単位の他の構成単位を含んでいてもよく、例えば、M構造とT構造を有する化合物、D構造とT構造を有する化合物、M構造とD構造とT構造を有する化合物、T構造とQ構造を有する化合物、M構造とT構造とQ構造を有する化合物、D構造とT構造とQ構造を有する化合物、M構造とD構造とT構造とQ構造を有する化合物等が挙げられる。T構造としての一般式(1)で表される構成単位は、1種でもR1が異なる複数種類であってもよい。
一般式(2)で表されるようなQ構造の構成単位を有するシロキサン誘導体としては、テトラアルコキシシランを加水分解縮合した化合物、シリカ(ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、沈降性シリカ等)等が挙げられるが、他の構成単位を含んでいてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体は、下記一般式(3):
[R2SiO3/2]a[R3SiO3/2]b[R4SiO(OH)]c[R5SiO(OR6)]d ・・・(3)
(式中R2はエポキシ基含有基を示し、R3は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R4はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R5はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R6は炭素数1〜4のアルキル基を示し、a、b、c、dは実数を示し、a>0、b≧0、c≧0、d≧0であり、そしてR2、R3、R4、R5及びR6は分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
で示される化合物の1種又は異なる2種以上の混合物であることが好ましい。これにより、分子量の調整が比較的容易で、その結果、適正粘度で作業性良好となり、かつ硬化性、接着性、耐熱衝撃性等の性能とのバランスに優れている硬化性樹脂組成物が得られる。なお本明細書におけるシロキサン誘導体の化学式は平均組成式を示す。
一般式(3)で示されるシロキサン誘導体としては、ラダー状シルセスキオキサン構造を有する化合物、カゴ状シルセスキオキサン構造を有する化合物、不定形シルセスキオキサン構造を有する化合物、及びこれらの構造が混在する化合物を挙げることができる。
なお、一般式(3)において各シルセスキオキサン構造同士は直接結合するように示されているが、本発明においては、各シルセスキオキサン構造同士が任意の原子又は官能基、例えば、酸素原子又は有機基を介して結合されていてもよい。有機基としては、炭化水素基、オキシアルキレン基、シロキサン基、それらの重合体、並びにそれらを組み合わせた構造等が挙げられる。
一般式(3)におけるR2の例としては、エポキシ基含有基について前記したのと同様、一般式(6)、(7)、(8)又は(9)で表されるものが、硬化性、耐熱性、耐光性等の観点で好ましく、一般式(6)又は一般式(8)で表されるものがより好ましく、一般式(6)で表されるものが更に好ましい。また、一般式(3)において[R2SiO3/2]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR2が異なる複数種類でもよい。
一般式(3)におけるR3の例としては、前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」と同様に置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、又は置換若しくは非置換のアラルキル基が挙げられ、耐熱性及び耐光性に優れている点で、置換又は非置換の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。同様の観点で、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基であり、最も好ましくは、メチル基、エチル基である。また、一般式(3)において[R3SiO3/2]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR3が異なる複数種類でもよい。
一般式(3)におけるR4及びR5の例としては、各々独立に、一般式(3)におけるR2及びR3の例として列挙した中から選択される少なくとも1種が挙げられる。また、[R4SiO(OH)]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR4が異なる複数種類でもよく、[R5SiO(OR6)]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR5及びR6の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよい。
一般式(3)におけるR6の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基)等が挙げられ、反応性等の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物において一般式(3)で表されるシロキサン誘導体としては、耐熱性及び耐光性に優れ、かつ硬質であり、接着性や耐熱衝撃性とのバランスにも優れている点で、一般式(3)においてb>0であることが好ましい。同様の観点で、b>aであることが好ましく、b>3aであることがより好ましく、b>5aであることが更に好ましく、b>7aであることが更に好ましく、b>8aであることが特に好ましく、b>9aであることが最も好ましい。
また、一般式(3)で表されるシロキサン誘導体においては、c>0であること、つまりシラノール基を有していることが好ましい。c/(a+b+c+d)の値は、好ましくは0より大きく、より好ましくは0.001以上、更に好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上、特に好ましくは0.02以上、最も好ましくは0.03以上の実数である。これにより、硬化性樹脂組成物の硬化性がアップすると共に、高接着性の硬化物が得られる。また、硬化性樹脂組成物としたときに、(B)成分の酸無水物との相溶性向上の効果もある。更には、該シロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物の保存安定性の観点から、c/(a+b+c+d)の値は、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下、特に好ましくは0.3以下、最も好ましくは0.2以下の実数である。ここで、シラノール基の含有量は、1H−NMR及び29Si−NMRから求めることができる。29Si−NMRよりT2構造(シラノール基及びアルコキシ基)及びT3構造の含有量が分かり、1H−NMRよりアルコキシ基の含有量が分かり、その結果、シラノール基含有量が分かる。つまり、一般式(3)とNMRの関連は、(c+d)/(a+b+c+d)=T2/(T2+T3)(式中、T2はT2構造のモル数、T3はT3構造のモル数)となっており、例えば、1H−NMRからアルコキシ基が殆ど残存していない場合、つまり一般式(3)においてd=0と考えてよい場合には、[全T構造中のシラノール基濃度](モル比)=T2/T=T2/(T2+T3)=c/(a+b+c)(式中、TはT構造のモル数、T2およびT3は前述の通り)となる。
なお、該シロキサン誘導体中におけるアルコキシ基の含有量は、硬化時に脱アルコールの問題がある観点から、少ない方が好ましい。一般式(3)においては、d/(a+b+c+d)の値が1以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましく、0.1以下であることが特に好ましく、0.05以下であることが最も好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体は、一般式(1)で表される構成単位及び/又は一般式(2)で表される構成単位を少なくとも有するが、下記一般式(4):
[R789SiO1/2] ・・・(4)
(式中R7、R8及びR9は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位を更に有することが好ましい。これにより、分子量の調整が非常に容易で、その結果、適正粘度で作業性良好な硬化性樹脂組成物が得られ、また、耐熱衝撃性も向上させることができる。更に、一般式(1)で表される構成単位を有するシロキサン誘導体、又は一般式(3)で表されるシロキサン誘導体中に、T構造を有する低分子量成分の量が増えると、シロキサン誘導体及び硬化性樹脂組成物に濁りが生じる場合があるが、一般式(4)で表される構成単位を更に有することにより、濁りの発生を抑制させ、均一で無色透明なシロキサン誘導体及び硬化性樹脂組成物を得ることができる利点もある。また、一般式(4)で表されるようなM構造の構成単位を有するシロキサン誘導体の場合、一般的には硬化物のTgが大幅に低下する傾向がある。しかし、本発明の場合、T構造及び/又はQ構造を有していること、エポキシ基含有基の種類及び量、シラノール基量、硬化性樹脂組成物の配合等により、硬化物のTgの低下を抑制し、硬化物の硬質化を実現可能としている。
一般式(4)におけるR7、R8及びR9の例としては、各々独立に、前記のエポキシ基含有基、又は前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」の例の中から選択される少なくとも1種が挙げられる。一般式(4)で表される構成単位は1種でもR7、R8及びR9の少なくともいずれかが異なる複数種類であってもよい。
一般式(4)で表されるようなM構造の構成単位を更に有するシロキサン誘導体としては、M構造とT構造を有する化合物、M構造とD構造とT構造を有する化合物、M構造とT構造とQ構造を有する化合物、M構造とD構造とT構造とQ構造を有する化合物、M構造とQ構造を有する化合物、M構造とD構造とQ構造を有する化合物等が挙げられる。これらシロキサン誘導体としては、適正粘度で作業性良好であり、接着性、耐熱衝撃性等の性能とのバランスに優れている点で、一般式(1)及び一般式(4)で表される構成単位を有することが好ましく、更に好ましくは下記一般式(5):
[R10SiO3/2]e[R11SiO3/2]f[R12SiO(OH)]g[R13SiO(OR14)]h[R15R16R17SiO1/2]i ・・・(5)
(式中R10はエポキシ基含有基を示し、R11は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R12はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R13はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R14は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R15、R16及びR17は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、e、f、g、h、iは実数を示し、e>0、f≧0、g≧0、h≧0、i>0であり、そしてR10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
で示される化合物である。
一般式(5)で示されるシロキサン誘導体としては、ラダー状シルセスキオキサン構造及びM構造を有する化合物、カゴ状シルセスキオキサン構造及びM構造を有する化合物、不定形シルセスキオキサン構造及びM構造を有する化合物、及びこれらの構造が混在する化合物を挙げることができる。
なお一般式(5)において各シルセスキオキサン構造同士は直接結合するように示されているが、本発明においては、各シルセスキオキサン構造同士が任意の原子又は官能基、例えば、酸素原子又は有機基を介して結合されていても良い。有機基としては、炭化水素基、オキシアルキレン基、シロキサン基、それらの重合体、並びにそれらを組み合わせた構造等が挙げられる。
一般式(5)におけるR10の例としては、エポキシ基含有基について前記したのと同様、一般式(6)、(7)、(8)又は(9)で表されるものが、硬化性、耐熱性、耐光性等の観点で好ましく、一般式(6)又は一般式(8)で表されるものがより好ましく、一般式(6)で表されるものが更に好ましい。また、一般式(5)において[R10SiO3/2]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR10が異なる複数種類でもよい。
一般式(5)におけるR11の例としては、前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」と同様に置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、又は置換若しくは非置換のアラルキル基が挙げられ、耐熱性及び耐光性に優れている点で、置換若しくは非置換の直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましい。同様の観点で、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基であり、最も好ましくは、メチル基、エチル基である。また、一般式(5)において[R11SiO3/2]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR11が異なる複数種類でもよい。
一般式(5)におけるR12、R13の例としては、各々独立に、一般式(5)におけるR10及びR11の例として列挙した中から選択される少なくとも1種が挙げられる。また、[R12SiO(OH)]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR12が異なる複数種類でもよく、[R13SiO(OR14)]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR13が異なる複数種類でもよい。
一般式(5)におけるR14の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基)等が挙げられ、反応性等の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましい。
一般式(5)におけるR15、R16及びR17の例としては、各々独立に、前記のエポキシ基含有基、又は前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」の例の中から選択される少なくとも1種が挙げられる。また、[R151617SiO1/2]で表される構成単位が分子中に複数存在する場合、該構成単位は1種でもR15、R16及びR17の少なくともいずれかが異なる複数種類であってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物において一般式(5)で表されるシロキサン誘導体としては、耐熱性及び耐光性に優れ、かつ硬質であり、接着性や耐熱衝撃性とのバランスにも優れている点で、一般式(5)においてf>0であることが好ましい。同様の観点で、f>eであることが好ましく、f>3eであることがより好ましく、f>5eであることが更に好ましく、f>7eであることが更に好ましく、f>8eであることが特に好ましく、f>9eであることが最も好ましい。
また、一般式(5)で表されるシロキサン誘導体においては、g>0であること、つまりシラノール基を有していることが好ましい。g/(e+f+g+h)の値は、好ましくは0より大きく、より好ましくは0.001以上、更に好ましくは0.005以上、更に好ましくは0.01以上、特に好ましくは0.02以上、最も好ましくは0.03以上の実数である。これにより、硬化性樹脂組成物の硬化性がアップすると共に、高接着性の硬化物が得られる。また、硬化性樹脂組成物としたときに、(B)成分の酸無水物との相溶性向上の効果もある。更には、該シロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物の保存安定性の観点から、g/(e+f+g+h)の値は、好ましくは1以下、より好ましくは0.5以下、更に好ましくは0.4以下、特に好ましくは0.3以下、最も好ましくは0.2以下の実数である。シラノール基含有量の求め方としては、一般式(3)に関して前記したのと同様の方法を用いることができる。
なお、該シロキサン誘導体中におけるアルコキシ基の含有量は、硬化時に脱アルコールの問題がある観点から、少ない方が好ましい。一般式(5)においては、h/(e+f+g+h)の値が1以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましく、0.1以下であることが特に好ましく、0.05以下であることが最も好ましい。
M構造の含有量は、一般式(5)においてiで表される。分子量の調整が非常に容易で、その結果、適正粘度で作業性良好なシロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物が得られ、また、耐熱衝撃性も向上させることができるという観点で、更に、前記のように、濁りの発生を抑制させ、均一で無色透明なシロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物が得られるという観点で、i/(e+f+g+h)が0.001以上であることが好ましく、また、硬化物のTgの低減を抑制できる観点で、i/(e+f+g+h)が2以下であることが好ましい。以上の観点から、i/(e+f+g+h)が、0.001〜1であることがより好ましく、0.001〜0.7であることが更に好ましく、0.005〜0.5であることが更に好ましく、0.01〜0.4であることが特に好ましく、0.01〜0.2であることが最も好ましい。
なお、M構造の含有量は、29Si−NMRから求めることができる。29Si−NMRよりT2構造(シラノール基及びアルコキシ基)、T3構造、M構造の含有量が分かり、一般式(5)とNMRの関連も踏まえると、[M構造/T構造](モル比)=M/T=M/(T2+T3)=i/(e+f+g+h)(式中、MはM構造のモル数、TはT構造のモル数、T2はT2構造のモル数、T3はT3構造のモル数)となる。
本発明の硬化性樹脂組成物における(A)成分のシロキサン誘導体の数平均分子量は、特に制限はされないが、500〜100000が好ましい。数平均分子量が500以上であれば硬化性に優れ、硬化物のTgが高くなる傾向にあり、数平均分子量が100000以下であると、シロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物の作業性に優れる。このような観点から、より好ましい数平均分子量の範囲は、700〜50000、更に好ましくは700〜10000、更に好ましくは800〜8000、特に好ましくは900〜6000、最も好ましくは1000〜4000である。なお、数平均分子量はGPC測定における数平均分子量によって規定される。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体の合成法としては、特に限定されるものではないが、例えば、1種類又は2種類以上の加水分解性シランを加水分解及び縮重合させる方法を挙げることができる。前記一般式(3)で表されるようなシロキサン誘導体は、例えば、下記一般式(11):
24SiX1 3 ・・・(11)
(式中R24はエポキシ基含有基を示し、X1はアルコキシ基又はハロゲン原子を示す。)
で表される加水分解性シラン、及び下記一般式(12):
25SiX2 3 ・・・(12)
(式中R25は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、X2はアルコキシ基又はハロゲン原子を示す。)
で表される加水分解性シランを、共加水分解及び縮合させることにより得ることができる。
一般式(11)におけるR24の例としては、エポキシ基含有基について前記したのと同様、一般式(6)、(7)、(8)又は(9)で表されるものが、硬化性、耐熱性、耐光性等の観点で好ましく、一般式(6)又は一般式(8)で表されるものがより好ましく、一般式(6)で表されるものが更に好ましい。一般式(11)で表される加水分解性シランは、1種でもR24及びX1の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよい。
一般式(11)におけるX1の例として、X1がアルコキシ基の場合、X1はOR26と表すことができ、R26は炭素数1〜4のアルキル基である。そのときのR26の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基)等が挙げられ、反応性等の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましい。X1がハロゲン原子の場合は、X1の例としては塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、この中では塩素が好ましい。
一般式(12)におけるR25の例としては、前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」と同様に置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、置換若しくは非置換のシクロアルキル基、置換若しくは非置換のアリール基、又は置換若しくは非置換のアラルキル基が挙げられ、耐熱性及び耐光性に優れている点で、置換又は非置換の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。同様の観点で、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基であり、最も好ましくは、メチル基、エチル基である。一般式(12)で表される加水分解性シランは、1種でもR25及びX2の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよい。
一般式(12)におけるX2の例として、X2がアルコキシ基の場合、X2はOR27と表すことができ、R27は炭素数1〜4のアルキル基である。そのときのR27の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基)等が挙げられ、反応性等の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましい。X2がハロゲン原子の場合は、X2の例としては塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、この中では塩素が好ましい。
一般式(11)で表される加水分解性シラン及び一般式(12)で表される加水分解性シランを、共加水分解及び縮合させる場合、合成時における一般式(11)で表される加水分解性シランと一般式(12)で表される加水分解性シランの配合比としては、耐光性及び耐熱性に優れ、かつ硬質であり、接着性や耐熱衝撃性とのバランスにも優れている点で、[一般式(12)で表される加水分解性シランのmol数の、一般式(11)で表される加水分解性シランのmol数に対する比]の値が、1より大きいことが好ましく、3より大きいことがより好ましく、5より大きいことが更に好ましく、7より大きいことが更に好ましく、8より大きいことが特に好ましく、9より大きいことが最も好ましい。
前記一般式(5)で表されるようなシロキサン誘導体は、例えば、一般式(11):
24SiX1 3 ・・・(11)
(式中R24はエポキシ基含有基を示し、X1はアルコキシ基又はハロゲン原子を示す。)
で表される加水分解性シラン、及び一般式(12):
25SiX2 3 ・・・(12)
(式中R25は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、X2はアルコキシ基又はハロゲン原子を示す。)
で表される加水分解性シラン、及び下記一般式(13):
282930SiX3 ・・・(13)
(式中R28、R29及びR30は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、X3はアルコキシ基又はハロゲン原子を示す。)
で表される加水分解性シランを、共加水分解及び縮合させることにより得ることができる。
一般式(13)におけるR28、R29及びR30の例としては、各々独立に、前記のエポキシ基含有基、又は前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」の例の中から選択される少なくとも1種が挙げられる。
この場合においても、一般式(11)で表される加水分解性シランは、1種でもR24及びX1の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよく、一般式(12)で表される加水分解性シランは、1種でもR25及びX2の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよく、一般式(13)で表される加水分解性シランは、1種でもR28、R29、R30及びX3の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよい。
一般式(13)におけるX3の例として、X3がアルコキシ基の場合、X3はOR31と表すことができ、R31は炭素数1〜4のアルキル基である。そのときのR34の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、ブチル基(n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基)等が挙げられ、反応性等の観点から、メチル基又はエチル基であることが好ましい。X3がハロゲン原子の場合は、X3の例としては塩素、フッ素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、この中では塩素が好ましい。
一般式(11)で表される加水分解性シラン及び一般式(12)で表される加水分解性シラン及び一般式(13)で表される加水分解性シランを、共加水分解及び縮合させる場合、合成時における一般式(11)で表される加水分解性シランと一般式(12)で表される加水分解性シランの配合比としては、耐熱性及び耐光性に優れ、かつ硬質であり、接着性や耐熱衝撃性とのバランスにも優れている点で、[一般式(12)で表される加水分解性シランのmol数の、一般式(11)で表される加水分解性シランのmol数に対する比]の値が、1より大きいことが好ましく、3より大きいことがより好ましく、5より大きいことが更に好ましく、7より大きいことが更に好ましく、8より大きいことが特に好ましく、9より大きいことが最も好ましい。また、分子量の調整が非常に容易で、その結果、適正粘度で作業性良好な硬化性樹脂組成物が得られ、また、耐熱衝撃性も向上させることができるという観点で、更に、前記のように、濁りの発生を抑制させ、均一で無色透明なシロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物が得られるという観点で、[一般式(13)で表される加水分解性シランのmol数の、一般式(11)及び一般式(12)で表される加水分解性シランの総mol数に対する比]の値が0.001以上であることが好ましく、また、硬化物のTgの低減を抑制できるという観点で、上記比は10以下であることが好ましい。以上の観点から、上記比は0.001〜5であることがより好ましく、0.001〜2であることが更に好ましく、0.005〜1であることが更に好ましく、0.01〜0.7であることが特に好ましく、0.01〜0.5であることが最も好ましい。
なお、異なる2種類以上の加水分解性シランを共加水分解及び縮合させる場合、異種の加水分解性シランを添加する順序は、同一であっても異なっていても良い。
以上のように、加水分解性シランを加水分解及び縮重合させてシロキサン誘導体を合成する場合、加水分解性シランとしては、前記のようにアルコキシシラン化合物やクロロシラン化合物等が挙げられるが、反応系内にエポキシ基が存在する場合には、合成中でのエポキシ基の開環を抑制できる点でアルコキシシラン化合物が好ましい。アルコキシシラン化合物としては、M構造で表される構成単位を形成するにはモノアルコキシシラン化合物を、D構造で表される構成単位を形成するにはジアルコキシシラン化合物を、T構造で表される構成単位を形成するにはトリアルコキシシラン化合物を、Q構造で表される構成単位を形成するにはテトラアルコキシシラン化合物を使用すればよい。また、M構造で表される構成単位を導入する際、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルジシロキサンのような化合物を用いてもよい。
アルコキシシラン化合物の加水分解及び縮重合反応を、酸又は塩基の存在下、所定の条件で行うことによりシロキサン誘導体を得ることができる。その際、反応に使用する触媒の種類及び量、水の量、反応溶媒の種類及び量、反応の温度及び時間等により、シロキサン誘導体の構造、分子量、シラノール量等を調整することができる。
触媒の例として、酸としては塩酸、硫酸、硝酸、蟻酸、酢酸、蓚酸、マレイン酸等が挙げられ、塩基としては水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アミン化合物等が例示できる。反応系内にエポキシ基が存在する場合には、合成中でのエポキシ基の開環を抑制でき、分子量の制御をし易い点で塩基が好ましい。触媒量は、触媒の添加mol数の、アルコキシ基の総mol数に対する比が、0.0005〜5であることが好ましく、より好ましくは0.001〜1、更に好ましくは0.001〜0.5、特に好ましくは0.001〜0.1である。
水の添加量としては、水の添加mol数の、アルコキシ基の総mol数に対する比が、0.1〜5であることが好ましく、上記比を0.1以上にするとアルコキシ基の加水分解量を増やすことができ、上記比を5以下にするとシラノール基生成量を適正にできることに伴い、シロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物の保存安定性を高めることができる。以上の観点から、上記比はより好ましくは0.1〜3、更に好ましくは0.2〜1.5、特に好ましくは0.2〜1.2、最も好ましくは0.3〜1.0である。
反応溶媒の量としては、反応溶媒の質量部の、アルコキシシラン化合物の総質量部に対する比が、0.1〜20であることが好ましく、より好ましくは0.2〜15、更に好ましくは0.5〜10である。反応液濃度を変えることにより分子量を調節することが可能であり、反応溶媒の量をこの範囲に設定すると、適正な分子量、つまり作業性良好なシロキサン誘導体及び該シロキサン誘導体を含む硬化性樹脂組成物を得ることができる。
塩基触媒下で合成して反応終了後に中和を行う場合、中和の方法は特に限定されるものではないが、中和剤の例としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、シュウ酸、炭酸ガス、イオン交換樹脂等が挙げられる。また、中和の際に塩酸等の強酸を用いる際は、炭酸水素ナトリウム等を併用すると、中性付近に安定させることができ、その結果、エポキシ基の開環を防ぐことが可能となる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、(A)成分のシロキサン誘導体と(B)成分の酸無水物を少なくとも含有しており、(B)成分の含有量が、(A)成分のシロキサン誘導体に含まれるエポキシ基に対して0.001〜0.8当量分であることを特徴としている。(A)成分のシロキサン誘導体のエポキシ価を低くし、かつ(B)成分の酸無水物の含有量を(A)成分のシロキサン誘導体に含まれるエポキシ基に対して0.001〜0.8当量分とすることにより、耐熱性及び耐光性、特に長期耐熱性を大幅に向上させることができる。同様の観点で、(B)成分の酸無水物は、配合量が(A)成分のシロキサン誘導体中のエポキシ基に対して0.01〜0.7当量となるように添加するのが好ましく、0.01〜0.6当量となるように添加するのがより好ましく、0.01〜0.5当量となるように添加するのが更に好ましく、0.01〜0.4当量となるように添加するのが更に好ましく、0.1〜0.3当量となるように添加するのが最も好ましい。(A)成分のシロキサン誘導体100質量部に対する(B)成分の酸無水物の配合量は、シロキサン誘導体のエポキシ価や酸無水物の種類にもよるが、好ましくは0.1〜50質量部、より好ましくは0.1〜25質量部、更に好ましくは0.1〜15質量部、更に好ましくは0.1〜10質量部、最も好ましくは1〜7質量部である。一般的には、シロキサン誘導体のエポキシ価を低くし、かつ酸無水物の配合量を低くすると、硬化物のTgが大幅に低下し、軟質の硬化物しか得ることができない。しかし本発明においては、前述のように、T構造及び/又はQ構造の含有、エポキシ基含有基の種類、シラノール基量等を適正にしたシロキサン誘導体を用いることにより、硬化物のTgの低下を抑制し、硬化物の硬質化を実現可能としている。
本発明における(B)成分として使用することができる酸無水物としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水コハク酸、酸無水物末端ポリジメチルシロキサン等の無色〜淡黄色の酸無水物が挙げられ、単独で若しくは2種以上を併せて用いることができる。これらの中でメチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸の無水物が耐熱性及び耐光性の観点からより好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物に、硬化促進剤を更に添加しても良い。硬化促進剤としては、イミダゾール化合物、4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、アミン化合物、アルミニウムキレート化合物、有機ホスフィン化合物等が挙げられる。これらの中でイミダゾール化合物、4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、有機ホスフィン化合物などが着色の少ない硬化物を与える傾向があるため、好ましい。具体的には、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリメチルアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、2,4,6−トリスジメチルアミノメチルフェノール等のアミン化合物及びその塩、テトラメチルアンモニウムクロリド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミドなどの4級アンモニウム塩、アルミニウムキレート、テトラ−n−ブチルホスホニウムベンゾトリアゾレート、テトラ−n−ブチルホスホニウム−0,0−ジエチルホスホロジチオエートなどの有機ホスフィン化合物、クロム(III)トリカルボキシレート、オクチル酸スズ、アセチルアセトネートCr等が挙げられる。これらの中で、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラ−n−ブチルホスホニウム−0,0−ジエチルホスホロジチオエート等が着色の少ない硬化物を与える傾向がある。また、市販品としては、サンアプロ社よりU−CAT SA1、U−CAT 2026、U−CAT 18X等を好適に用いることができる。
これら硬化促進剤は単独又は2種以上の混合物として使用してもよく、その配合量は、本発明のシロキサン誘導体100質量部に対して0質量部以上であり、反応性の観点から0.001質量部以上であることが好ましく、また、耐湿性、耐光性、耐熱性の観点から10質量部以下であることが好ましい。以上の観点から、より好ましくは0.01〜5質量部、更に好ましくは0.01〜2質量部、特に好ましくは0.05〜1質量部である。
また、本発明の硬化性樹脂組成物に、熱カチオン重合開始剤を更に添加しても良い。熱カチオン重合開始剤とは、熱によりカチオン種を発生して重合を開始させる化合物であり、例えば、第四級アンモニウム塩類、ホスホニウム塩類、スルホニウム塩類等の各種オニウム塩類が例示される。具体的には、第四級アンモニウム塩としては、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラブチルアンモニウムヘキサフルオロホスフェート、テトラブチルアンモニウムハイドロジェンサルフェート、テトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラエチルアンモニウムp−トルエンスルホネート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジメチル−N−ベンジルアニリニウムテトラフルオロボレート、N,N−ジメチル−N−ベンジルピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジエチル−N−ベンジルトリフルオロメタンスルホネート、N,N−ジメチル−N−(4−メトキシベンジル)ピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、N,N−ジエチル−N−(4−メトキシベンジル)トルイジニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。ホスホニウム塩としては、エチルトリフェニルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート、テトラブチルホスホニウムヘキサフルオロアンチモネート等が挙げられる。スルホニウム塩としては、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアルシネート、トリス(4−メトキシフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシネート、ジフェニル(4−フェニルチオフェニル)スルホニウムヘキサフルオロアルシネート等が挙げられる。以上の中でも、スルホニウム塩類におけるヘキサフルオロアンチモネート系化合物が、均一で着色もなく高いガラス転移温度を示す傾向がある。
これらオニウム塩類には市販品があり、例えば、アデカオプトンCP−66、CP−77(いずれも製品名:旭電化工業社製)、サンエイドSI−60L、サンエイドSI−80L及びサンエイドSI−100L(いずれも製品名:三新化学工業社製)、CI−2855、CI−2624(いずれも製品名:日本曹達社製)、CAT EX−1(製品名:ダイセル化学工業社製)等が挙げられる。
また、他の熱カチオン重合開始剤として、有機金属錯体類が挙げられ、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(アセチルアセトナート)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。これらの中では、アルミニウム化合物が好ましい。
これら熱カチオン重合開始剤は、単独又は2種以上の混合物として使用してもよく、その配合量は、硬化性及び硬化物の耐光性や耐熱性の観点から、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体100質量部に対して0.001〜20質量部が好ましく、0.001〜10質量部がより好ましく、0.002〜5質量部が更に好ましく、0.002〜1質量部が更に好ましく、0.002〜0.5質量部が特に好ましく、0.005〜0.1質量部が最も好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、これに限定されないが、通常、液状の形態を有し、例えば熱硬化により硬化物を得ることができる。熱硬化の際、例えば80〜250℃に加熱することにより硬化性樹脂組成物を硬化させることができる。熱硬化成形方法には特に限定されず、例えば、注型、低圧トランスファ成形、ポッティング、ディッピング、加圧成形、射出成形などによって成形することができる。また、該硬化性樹脂組成物が固形の場合は、プレス機、低圧トランスファ成形機などを用いて加圧下で加熱硬化させて、成形することができる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物に有機溶剤を含有させた組成物を硬化させても良い。そして、該硬化性樹脂組成物又は該硬化性樹脂組成物に有機溶剤を含有させた組成物を、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙等の基材に含浸させ、熱硬化、或いは加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成型する等して硬化物を得ることもできる。
本発明の、シロキサン誘導体を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物において、下記一般式(10):
Figure 2009280769
(式中R22及びR23は、各々独立して、エポキシ基含有基、水素、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
で表される構成単位を有するシリコーン化合物を更に含有する場合、耐熱衝撃性の高い硬化物を形成できる点で好ましく、また、粘度、硬化物の硬度やTgを調整できる。また、該シリコーン化合物の配合量を調整することにより、硬化性樹脂組成物中におけるエポキシ濃度を低減させることができ、その結果、耐光性及び耐熱性も向上させることができる。
一般式(10)におけるR22及びR23の例としては、各々独立に、前記のエポキシ基含有基、水素、又は前記の「エポキシ基含有基以外の有機基」の例の中から選択される少なくとも1種が挙げられる。また、シリコーン化合物が有する一般式(10)で表される構成単位は、1種でもR22及びR23の少なくともいずれかが異なる複数種類でもよい。
シリコーン化合物は、一般式(10)で表される構成単位を有する化合物であれば特に限定されず、分子中に反応性基を有する反応性のものであっても、該反応性基を有さない非反応性のものであってもよく、そのシロキサン骨格は直鎖状、分岐鎖状、環状及びこれらの組み合わせのいずれであってもよい。
該シリコーン化合物が反応性シリコーン化合物の場合には、反応性基の位置はシリコーン化合物の末端、側鎖、末端かつ側鎖のいずれであってもよく、また、反応性基が複数ある場合、複数の反応性基の種類は互いに同一でも異なっていてもよい。反応性基の種類の例としては、カルビノール基、シラノール基、エポキシ基、メタクリル基、アクリル基、メルカプト基、アミノ基、ビニル基、SiH基、カルボキシル基、アルコキシ基等が挙げられる。
反応性シリコーン化合物を配合する場合、反応性基がカルビノール基、シラノール基、エポキシ基、メルカプト基、アミノ基、カルボキシル基、アルコキシ基等の場合には、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体のエポキシ基等と良好に反応し得るが、反応性基が例えば上記以外である場合には、反応性基の反応を促進させる触媒等を更に添加してもよい。例えば、SiH基含有シリコーンを配合した場合、SiH基は水酸基と反応するので、SiH基と水酸基との反応のための触媒として、ビス(2−エチルヘキシル)スズ、ジブチルジラウリルスズ、オクチル酸亜鉛、オクチル酸鉄等の各種金属塩を添加してもよい。このときの水酸基を有する化合物としては、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体のエポキシ基が開環した際に生成する水酸基、或いはシロキサン誘導体がシラノール基を有している場合にはそれ自身でもよい。勿論、水酸基を有する化合物としてカルビノール基含有シリコーンやシラノール基含有シリコーンを更に配合してもよい。また、ビニル基含有シリコーン及びSiH基含有シリコーンを配合した場合には、ヒドロシリル化反応の触媒、具体的には白金触媒等を添加するのが好ましい。メタクリル基、アクリル基等の場合には、ラジカル重合開始剤を更に添加してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物において上記シリコーン化合物を配合する場合、その配合量としては、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体100質量部に対して、0.5〜5000質量部が好ましく、1〜1000質量部がより好ましく、2〜500質量部が更に好ましく、2〜100質量部が特に好ましく、5〜50質量部が最も好ましい。この範囲内で配合すると、前記のような本発明の硬化性樹脂組成物の優れた特性とシリコーン化合物配合の効果を両立させることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物には、1分子中に1個又はそれ以上のアルコール性水酸基を有する有機化合物を配合してもよい。これにより硬化性や接着性を高めることができる。そのような化合物としては、ペンチルアルコール、ブタノール、オクタノールなどの一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、オクタンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの二価アルコール、グリセリン、エリトリトール、トリメチロールプロパン、1,2,4−ブタントリオールなどの三価以上のアルコール等が挙げられる。これら1分子中に1個又はそれ以上のアルコール性水酸基を有する化合物を配合する場合、その配合量は、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体100質量部に対して、接着性を高めるという観点から0.1質量部以上、耐熱性、耐湿性の観点から50質量部以下であることが好ましい。より好ましい配合量は1〜30質量部、更に好ましくは2〜20質量部、最も好ましくは2〜15質量部である。
本発明の硬化性樹脂組成物には、更に接着性、可撓性等を付与する目的で有機樹脂を配合することができる。有機樹脂としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。特に、他の成分と反応可能な基を有するものが好ましく、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、ビスA型エポキシ樹脂、ビスF型エポキシ樹脂、水添型エポキシ樹脂、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サンカルボキシレート等が挙げられる。有機樹脂は、本発明の目的を損なわない範囲で使用することができ、その配合量は通常、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体100質量部に対して0〜80質量部、好ましくは0〜30質量部である。
また、本発明の硬化性樹脂組成物を熱硬化させる際、カチオン重合性化合物を配合してもよい。カチオン重合性化合物としては、エポキシ基を有する化合物、オキセタン環を有する化合物、ビニルエーテル化合物、環状エーテル化合物、環状ラクトン化合物、環状アセタール化合物、環状チオエーテル化合物、スピロオルソエステル化合物等を挙げることができる。また、以上の化合物が水酸基を有していてもよく、水酸基を有することにより、硬化性や接着性を向上させることができる。これらの中では、硬化性や透明性等の観点で、エポキシ基を有する化合物及び/又はオキセタン環を有する化合物を用いることが好ましい。なお、硬化性を向上させるためには、エポキシ基を有する化合物とオキセタン環を有する化合物を併用するのが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物には、本発明の範囲を逸脱しない量的質的範囲内で、染料、劣化防止剤、離型剤、希釈剤、粘度調整剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、シランカップリング剤、熱安定化剤、帯電防止剤、消泡剤、レベリング剤、重合禁止剤、ワックス類、スリップ剤、腐食防止剤、難燃剤、可塑剤、界面活性剤等の添加剤を配合することができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物には、耐熱性、耐光性、硬度、導電性、熱伝導性、チキソ性、低熱膨張性、屈折率の改良及び調整等を目的として、必要に応じて無機酸化物に代表されるフィラーを配合することができる。
酸化防止剤としては、従来公知の全ての酸化防止剤を使用することができる。例えば、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、2,5−ジ−t−アミルヒドロキノン、2,5−ジ−t−ブチルヒドロキノン、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)等が挙げられる。
この酸化防止剤を使用する場合、その配合量は特に制限されないが、通常、本発明の硬化性樹脂組成物におけるシロキサン誘導体に対して5〜20000質量ppmが好ましく、10〜10000質量ppmがより好ましく、100〜1000質量ppmが特に好ましい。この範囲内で配合すると、酸化防止効果が十分発揮され、着色、白濁もなく、耐熱性にも耐光性にも優れる。
耐光性を更に向上させたい場合には、光安定剤を配合することができる。光安定剤としては、硬化物が劣化の際に生成するラジカルを捕捉するヒンダードアミン系安定剤が適している。上記酸化防止剤と併用しても良く、それにより酸化防止効果をより向上できる。光安定剤の具体例としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等が挙げられる。
腐食防止剤としては、例えば、イオン交換体、多価カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸、有機錫化合物、スルフィド化合物等が挙げられる。
フィラーとしては、シリカ(ヒュームドシリカ、コロイダルシリカ、沈降性シリカ等)、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の無機酸化物又は無機窒化物、ガラス、ガラスファイバー、タルク、粘土、セラミックス、銀粉、金粉、銅粉等が挙げられる。それらのフィラーは表面処理をしているか又はしていない状態で使用することができ、表面処理をしていると、フィラーの分散性が高まり、組成物の流動性を高めたり、充填率を上げることができる点等で好ましい。また、これらのフィラーの平均粒径は、500ナノメートル以下であると硬化物の透明性が高いため好ましく、より好ましくは200ナノメートル以下、更に好ましくは100ナノメートル以下である。
本発明の硬化性樹脂組成物及び該硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物は、高い透明性を有し、硬化性、耐熱性、耐光性、接着性、耐熱衝撃性に優れており、接着剤、塗料、機械部品材料、自動車部品材料、土木建築材料、成型材料等、特に光学部品用、電子部品用の、接着剤、コート材、フォトレジスト、シール材、封止材、絶縁材、レンズ材、基板材等の用途に有用である。具体的には、眼鏡レンズ、光学機器用レンズ、CDやDVDのピックアップ用レンズ、自動車ヘッドランプ用レンズ、プロジェクター用レンズ等のレンズ材料、光ファイバー、光導波路、カラーフィルター等の光フィルター、光学用接着剤、光ディスク基板、光ディスクの光透過層、層間絶縁層、プリント配線板、銅張積層板等の積層板、ディスプレイ基板、導光板、拡散板、反射防止膜等、また、半導体、液晶、有機EL等の封止材等が挙げられる。そして特には、光半導体装置の封止材、ダイボンディングペースト及びそれを硬化したダイボンド材、又はチップの周囲を被覆するチップコート材、レンズ材などの光半導体装置用途に好適に使用することができる。光半導体としては、LEDランプ、チップLED、半導体レーザ、フォトカプラ、フォトダイオードなどを挙げることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物を用いてなる光半導体の発光波長としては、赤外から赤色、緑色、青色、紫色、近紫外、紫外までを幅広く用いることができ、従来の封止材では耐熱性及び耐光性が不足して劣化してしまう250nm付近の短波長の光までも実用的に用いることができる。なお発光波長とは、主発光ピーク波長を指す。また、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物は、耐熱性及び耐光性が非常に優れており、硬化性、接着性、耐熱衝撃性にも優れているため、主発光ピーク波長が520nm以下の光半導体に好適に用いることができる。本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物を光半導体封止材として用いることで、封止材の黄変や剥離が起きず、長期にわたり輝度の劣化が少ない発光ダイオード等の光半導体装置が得られる。
本発明の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物を用いて光半導体を製造する場合、発光素子を本発明の硬化性樹脂組成物で封止することにより該光半導体を製造することができる。封止の際、本発明の硬化性樹脂組成物のみで封止してもよいが、他の封止材と併用してもよい。併用する場合、本発明の硬化性樹脂組成物で封止した後に他の封止材で封止してもよいし、他の封止材で封止した後に本発明の硬化性樹脂組成物で封止してもよい。他の封止材としては例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、エポキシシリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂、イミド樹脂、ガラス等が挙げられる。封止部分の形状としては、例えば、砲弾型のレンズ形状、板状、薄膜状等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物を用いてなる光半導体は、従来公知の方法で性能の向上を図ることができる。性能の向上方法としては、例えば、発光素子背面に光の反射層或いは集光層を設ける方法、補色着色部を底部に形成する方法、主発光ピークより短波長の光を吸収する層を発光素子上に設ける方法、発光素子を封止した後更に硬質材料で封止する方法、光半導体を貫通孔に挿入して固定する方法、光半導体をフリップチップ接続等によってリード部材等と接続して基板方向から光を取り出す方法、発光素子と封止材の界面や封止材と空気の界面等の各界面に賦形処理を行う方法、レンズを設ける方法等が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物を用いてなる光半導体は、例えば、液晶ディスプレイや携帯電話等のバックライト、照明、自動車ヘッドランプ、車両用計器光源、各種センサー、プリンター、コピー機等の光源、信号灯、表示灯、表示装置、面上発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト等として有用である。
次に、本発明の効果を明確にするために行った実施例について説明する。
本実施例において、エポキシ価(当量/100g)は、JIS K−7236に準拠して求めた。数平均分子量の測定法であるゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定には、カラムとしてShodex KF−804L(昭和電工社製)、ポンプとしてLC−10AT(島津製作所社製)、検出器としてRID−6A(RI:示差屈折計、島津製作所社製)、移動相としてテトラヒドロフランを用いた。
また、本実施例における各種物性評価は次の方法で実施した。
(1)硬化性樹脂組成物の作業性
硬化性樹脂組成物の作業性の評価は、作業性が良好な場合は◎、作業性に問題がなく取り扱える場合は○、作業性が悪く取り扱えない場合は×とした。
(2)硬化性
硬化物を指触観察し、硬質の場合は◎、軟質であるがべたつきがない場合は○、べたつきが残っている場合は×とした。
(3)耐熱性
20mm×20mm×2.5mmの窪みを施したテフロン(登録商標)板を用意し、この窪み内に硬化性樹脂組成物を注型、硬化して、サンプルを得た。得られたサンプルを150℃×500時間加熱の条件で処理した後、サンプルを目視で観察し、着色が全く認められない場合を5、殆ど着色が認められない場合を4、僅かに着色した場合を3、着色した場合を2、強く着色した場合を1とした。
(4)耐光性
ガラス板に硬化性樹脂組成物を塗布、硬化し、膜厚が160μmの硬化膜を得た。得られたサンプルに、400W高圧水銀灯露光機(セン特殊光源社製)の光を室温にて12時間照射した後、硬化膜を目視で観察し、着色が全く認められない場合を5、殆ど着色が認められない場合を4、僅かに着色した場合を3、着色した場合を2、強く着色した場合を1とした。
(5)接着性、耐熱衝撃性
20mm×20mm×2mmの平板の中央に直径5mm、深さ2mmの窪みを施したポリフタルアミド(ソルベイ社製アモデル4122)製樹脂片を用意し、窪みの底部に1.5mm×1.5mm×0.4mmのSiチップを接着させておく。この窪み内に硬化性樹脂組成物を注型、硬化して、サンプルを得た。得られたサンプルを冷熱サイクル試験で室温〜−40℃〜100℃〜室温のサイクルで冷熱サイクル試験にかけ、顕微鏡で観察する。硬化物とポリフタルアミドの間に剥離が発生した回数、又は硬化物にクラックが発生した回数で評価し、50回以上剥離又はクラックが発生しない場合は◎、5〜50回で剥離又はクラックが発生した場合は○、5回未満で剥離又はクラックが発生した場合は×とした。
[合成例1]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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(前述の一般式(11)で表される加水分解性シランであって、式中R24が2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、X1がメトキシ基であるもの)9g、エチルトリメトキシシラン(前述の一般式(12)で表される加水分解性シランであって、R25がエチル基、X2がメトキシ基であるもの)59.1g、トリメチルエトキシシラン(前述の一般式(13)で表される加水分解性シランであって、R2829及びR30がそれぞれメチル基、X3がエトキシ基であるもの)5g、テトラヒドロフラン147g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液17.8gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸18.5gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液を5.5g添加して反応溶液を中和した。
この反応液中のテトラヒドロフランを減圧留去した後、分液ロートを用いて水/ジエチルエーテルでの洗浄、飽和食塩水/ジエチルエーテルでの洗浄を行った後、無水硫酸マグネシウムを添加して1晩静置した。得られた処理液を減圧濾過し、濾液を加熱減圧処理して溶媒留去し、無色透明のシロキサン誘導体を得た。このシロキサン誘導体は、前述の一般式(5)においてはf=10.8eとなり、シロキサン誘導体のエポキシ価は0.084、数平均分子量は2200であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[合成例2]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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(前述の一般式(11)で表される加水分解性シランであって、式中R24が2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、X1がメトキシ基であるもの)10g、フェニルトリメトキシシラン(前述の一般式(12)で表される加水分解性シランであって、R25がフェニル基、X2がメトキシ基であるもの)53.9g、トリメチルエトキシシラン(前述の一般式(13)で表される加水分解性シランであって、R2829及びR30がそれぞれメチル基、X3がエトキシ基であるもの)3.7g、テトラヒドロフラン180g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液12.9gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸13.4gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液4.5gを添加して反応溶液を中和した。
この反応液の後処理は合成例1と同様に行い、無色透明のシロキサン誘導体を得た。このシロキサン誘導体は、前述の一般式(5)においてはf=6.7eとなり、シロキサン誘導体のエポキシ価は0.085であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[合成例3]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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(前述の一般式(11)で表される加水分解性シランであって、式中R24が2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、X1がメトキシ基であるもの)10g、シクロヘキシルトリメトキシシラン(前述の一般式(12)で表される加水分解性シランであって、R25がシクロヘキシル基、X2がメトキシ基であるもの)55.5g、トリメチルエトキシシラン(前述の一般式(13)で表される加水分解性シランであって、R2829及びR30がそれぞれメチル基、X3がエトキシ基であるもの)3.7g、テトラヒドロフラン180g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液12.9gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸13.4gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液4.5gを添加して反応溶液を中和した。
この反応液の後処理は合成例1と同様に行い、無色透明のシロキサン誘導体を得た。このシロキサン誘導体は、前述の一般式(5)においてはf=6.7eとなり、シロキサン誘導体のエポキシ価は0.085であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[合成例4]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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(前述の一般式(11)で表される加水分解性シランであって、式中R24が2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、X1がメトキシ基であるもの)9g、エチルトリメトキシシラン(前述の一般式(12)で表される加水分解性シランであって、R25がエチル基、X2がメトキシ基であるもの)59.1g、テトラヒドロフラン147g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液17.8gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸18.5gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液を5.5g添加して反応溶液を中和した。
この反応液の後処理は合成例1と同様に行い、無色透明のシロキサン誘導体を得た。このシロキサン誘導体は、前述の一般式(3)においてはb=10.8aとなり、シロキサン誘導体のエポキシ価は0.088、数平均分子量は4300であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[合成例5]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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(前述の一般式(11)で表される加水分解性シランであって、式中R24が2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、X1がメトキシ基であるもの)10g、エチルトリメトキシシラン(前述の一般式(12)で表される加水分解性シランであって、R25がエチル基、X2がメトキシ基であるもの)14.2g、テトラエトキシシラン7g、トリメチルエトキシシラン(前述の一般式(13)で表される加水分解性シランであって、R2829及びR30がそれぞれメチル基、X3がエトキシ基であるもの)10g、テトラヒドロフラン110g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液8.6gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸9gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液を3.5g添加して反応溶液を中和した。
この反応液の後処理は合成例1と同様に行い、無色透明のシロキサン誘導体を得た。得られたシロキサン誘導体のエポキシ価は0.15であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[比較合成例1]
還流冷却器、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、2−(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100g、テトラヒドロフラン216g、1mol/l水酸化ナトリウム水溶液16.8gを入れ、窒素置換後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら60℃に加熱した。この条件で3時間攪拌した後、室温まで冷却してから1mol/l塩酸17.5gを攪拌しながら添加し、更に炭酸水素ナトリウムの飽和水溶液を6g添加して反応溶液を中和した。
この反応液の後処理は合成例1と同様に行い、シロキサン誘導体を得た。得られたシロキサン誘導体のエポキシ価は0.53であった。なお、室温1ヶ月後においても外観に変化はなかった。
[実施例1]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)9.6質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.7当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルにつき、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例2]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)6.9質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.5当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例3]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として、4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)3.4質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.25当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例4]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、シリコーン化合物としてX−22−160AS(製品名:信越化学工業社製)10質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)3.4質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.25当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例5]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、シリコーン化合物としてKF−6003(製品名:信越化学工業社製)10質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)3.4質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.25当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例6]
合成例2で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)7質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.5当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例7]
合成例3で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)7質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.5当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例8]
合成例4で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)10.1質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.7当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[実施例9]
合成例5で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)12.3質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.5当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例1]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)12.4質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.9当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例2]
1,3,5,7−テトラメチル−テトラキス(3,4−エポキシシクロヘキシルエチル)シクロテトラシロキサン(エポキシ価は0.50)100重量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)82質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して1当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.5質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例3]
1,3,5,7−テトラメチル−テトラキス(3,4−エポキシシクロヘキシルエチル)シクロテトラシロキサン(エポキシ価は0.50)100重量部、エチレングリコール10部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)82質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して1当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.5質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例4]
比較合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)61質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.7当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例5]
合成例1で得られたシロキサン誘導体100質量部、熱カチオン重合開始剤としてアデカオプトンCP−66(製品名:旭電化工業社製)0.015質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、105℃で30分、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行い、無色透明の硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
[比較例6]
脂環式エポキシ基を有する鎖状のシロキサン誘導体としてECMS−924(製品名:ゲレスト社製、エポキシ価0.091)100質量部、酸無水物として4−メチルヘキサヒドロ無水フタル酸を主成分とするリカシッドMH−700G(製品名:新日本理化社製)11質量部(シロキサン誘導体のエポキシ基に対して0.7当量)、硬化促進剤としてU−CAT 18X(製品名:サンアプロ社製)0.25質量部を、全体が均一になるまで攪拌したが、得られた硬化性樹脂組成物は白濁していた。
[比較例7]
脂環式エポキシ基を有する鎖状のシロキサン誘導体としてECMS−924(製品名:ゲレスト社製、エポキシ価0.091)100質量部、熱カチオン重合開始剤としてアデカオプトンCP−66(製品名:旭電化工業社製)0.015質量部を、全体が均一になるまで攪拌後、脱泡して硬化性樹脂組成物を得た。この硬化性樹脂組成物を、型に注型、及びガラス基板上に塗工したサンプルを、105℃で30分、120℃で2時間、150℃で2時間、更に170℃で2時間硬化反応を行ったが、得られた硬化物はべたつきが残っている状態であった。
以上の結果から、シロキサン誘導体のエポキシ価を低くし、かつ硬化性樹脂組成物とする際に酸無水物の配合量を低減させることにより、耐熱性及び耐光性を大幅に向上させることができ、接着性、耐熱衝撃性も良好であることが分かる。カチオン硬化と比較しても耐熱性が大幅に向上している。また、シロキサン誘導体にM構造を導入すると作業性向上の点で好ましく、エポキシ基含有基以外の有機基が直鎖状アルキル基であると、作業性、耐熱性、耐光性に優れている点で好ましく、シロキサン誘導体がT構造やQ構造を有していると、D構造のみの場合と比較して硬化性が優れている点で好ましいことが分かる。更に、硬化性樹脂組成物とする際にシリコーン化合物を添加すると、作業性、接着性、耐熱衝撃性が優れている点で好ましい。まとめると、本発明に係わる硬化性樹脂組成物及びその硬化物は、比較例に示されるような硬化性樹脂組成物及びその硬化物と比較し、耐熱性及び耐光性が格段に向上しており、かつ硬化性、接着性、耐熱衝撃性にも優れており、作業性も良好であることが分かる。このことから、本発明に係わる硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物においては硬化性、耐熱性、耐光性、接着性、耐熱衝撃性が従来に比べ優れていることから、例えば該硬化物を封止材として用いた光半導体の製品寿命の大幅な改善が期待でき、これまで以上に信頼性の高い光半導体の提供が可能になることが分かる。
Figure 2009280769
本発明の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物は、硬化性、接着性、耐熱衝撃性に優れていながら、耐熱性及び耐光性が大幅に向上しているというこれまでにない性質を持っていることから、特に光半導体等の分野で好適に利用できる。

Claims (17)

  1. 下記の(A)成分及び(B)成分、
    (A)下記一般式(1):
    [R1SiO3/2] ・・・(1)
    (式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
    で表される構成単位、及び/又は下記一般式(2):
    [SiO4/2] ・・・(2)
    で表される構成単位を少なくとも有し、エポキシ基を有し、かつエポキシ価が0.001〜0.35(当量/100g)であるシロキサン誘導体、
    (B)酸無水物、
    を少なくとも含有し、(B)成分の含有量が、(A)成分の前記エポキシ基に対して0.001〜0.8当量分であることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  2. (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(1):
    [R1SiO3/2] ・・・(1)
    (式中R1はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
    で表される構成単位を有することを特徴とする請求項1に記載の硬化性樹脂組成物。
  3. (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(3):
    [R2SiO3/2]a[R3SiO3/2]b[R4SiO(OH)]c[R5SiO(OR6)]d ・・・(3)
    (式中R2はエポキシ基含有基を示し、R3は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R4はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R5はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R6は炭素数1〜4のアルキル基を示し、a、b、c、dは実数を示し、a>0、b≧0、c≧0、d≧0であり、そしてR2、R3、R4、R5及びR6は分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
    で表される、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
  4. 一般式(3)においてb>0である、請求項3に記載の硬化性樹脂組成物。
  5. 一般式(3)においてb>aである、請求項3又は4に記載の硬化性樹脂組成物。
  6. (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(4):
    [R789SiO1/2] ・・・(4)
    (式中R7、R8及びR9は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
    で表される構成単位を更に有する、請求項1又は2に記載の硬化性樹脂組成物。
  7. (A)成分のシロキサン誘導体が下記一般式(5):
    [R10SiO3/2]e[R11SiO3/2]f[R12SiO(OH)]g[R13SiO(OR14)]h[R15R16R17SiO1/2]i ・・・(5)
    (式中R10はエポキシ基含有基を示し、R11は炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R12はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R13はエポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、R14は炭素数1〜4のアルキル基を示し、R15、R16及びR17は、各々独立に、エポキシ基含有基、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示し、e、f、g、h、iは実数を示し、e>0、f≧0、g≧0、h≧0、i>0であり、そしてR10、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は分子中に複数存在する場合同一でも異なっていてもよい。)
    で表される、請求項1、2又は6に記載の硬化性樹脂組成物。
  8. 一般式(5)においてf>0である、請求項7に記載の硬化性樹脂組成物。
  9. 一般式(5)においてf>eである、請求項7又は8に記載の硬化性樹脂組成物。
  10. (A)成分のシロキサン誘導体が、エポキシ基含有基以外の有機基を有し、前記有機基が置換又は非置換の直鎖状アルキル基又は分岐鎖状アルキル基である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  11. (A)成分のシロキサン誘導体が前記エポキシ基含有基を有し、前記エポキシ基含有基が、下記一般式(6)、(7)、(8)又は(9):
    Figure 2009280769
    (式中R18はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
    Figure 2009280769
    (式中R19はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
    Figure 2009280769
    (式中R20はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
    Figure 2009280769
    (式中R21はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
    で表される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  12. (A)成分のシロキサン誘導体が前記エポキシ基含有基を有し、前記エポキシ基含有基が、下記一般式(6):
    Figure 2009280769
    (式中R18はメチレン基又は二価の炭素数2〜10の直鎖状アルキレン基又は炭素数3〜10の分岐鎖状アルキレン基を示す。)
    で表される、請求項1〜11のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  13. 硬化促進剤を更に含有する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  14. 下記一般式(10):
    Figure 2009280769
    (式中R22及びR23は、各々独立に、エポキシ基含有基、水素、炭素数1〜20の置換若しくは非置換の直鎖状アルキル基、炭素数3〜20の置換若しくは非置換の分岐鎖状アルキル基、炭素数4〜20の置換若しくは非置換のシクロアルキル基、炭素数6〜20の置換若しくは非置換のアリール基、又は炭素数7〜20の置換若しくは非置換のアラルキル基を示す。)
    で表される構成単位を有するシリコーン化合物を更に含有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を重合してなる硬化物。
  16. 請求項15に記載の硬化物からなる光半導体封止材。
  17. 主発光ピーク波長が520nm以下である光半導体に用いられる、請求項16に記載の光半導体封止材。
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