JP2010138270A - 金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び光拡散材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明硬化性樹脂組成物は、SiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に2個以上含有する有機化合物(A)、1分子中に2個以上のSiH基を含有するケイ素化合物(B)、ヒドロシリル化触媒(C)、及び、金属酸化物微粒子(D)を含む金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物である。
【選択図】なし
Description
本発明の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物は、SiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に2個以上含有する有機化合物(A)、1分子中に2個以上のSiH基を含有するケイ素化合物(B)、ヒドロシリル化触媒(C)、及び、金属酸化物微粒子(D)を含む金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物である。
本発明の硬化物は、効率的な光拡散材、透明高屈折材として好ましくは利用でき、特に好ましくは光拡散材としての利用である。
本発明に係る有機化合物(A)は、SiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に2個以上含有する有機化合物であり、好ましくは、構成元素としてC、H、N、O、S、及びハロゲンからなる群から選ばれる1種以上の元素のみを含むものである。
前記有機化合物(A)中の、SiH基との反応性を有する、前記炭素−炭素二重結合の結合位置は、特に限定されず、分子内のどこに存在してもよいが、有機化合物(A)の骨格部分に直接結合していてもよく、2価以上の置換基を介して共有結合することで、側鎖に存在していても良い。
有機化合物(B−1)は、上述の有機化合物(A)と同様であり、即ち、前記有機化合物(A)の好ましい態様は有機化合物(B−1)についても同様に好ましい。
本発明に係るヒドロシリル化触媒(C)としては、白金化合物の触媒としては、白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に固体白金を担持させたもの、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金−オレフィン錯体(例えば、Pt(CH2=CH2)2(PPh3)2、Pt(CH2=CH2)2Cl2)、白金−ビニルシロキサン錯体(例えば、Pt(ViMe2SiOSiMe2Vi)n、Pt[(MeViSiO)4]m)、白金−ホスフィン錯体(例えば、Pt(PPh3)4、Pt(PBu3)4)、白金−ホスファイト錯体(例えば、Pt[P(OPh)3]4、Pt[P(OBu)3]4)(式中、Meはメチル基、Buはブチル基、Viはビニル基、Phはフェニル基を表し、n、mは、整数を示す。)、ジカルボニルジクロロ白金、カールシュテト(Karstedt)触媒、また、アシュビー(Ashby)らによって開発された白金−炭化水素複合体、ならびにラモロー(Lamoreaux)らによって開発された白金アルコラート触媒、モディック(Modic)らによって開発された塩化白金−オレフィン複合体等が挙げられ、また、白金化合物以外の触媒としては、RhCl(PPh)3、RhCl3、RhAl2O3、RuCl3、IrCl3、FeCl3、AlCl3、PdCl2・2H2O、NiCl2、TiCl4等が挙げられる。
本発明に係る金属酸化物微粒子(D)としては、実用性に優れる点で、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化鉄、酸化コバルト、酸化ロジウム、酸化ニッケル、酸化パラジウム、酸化銅、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化インジウム、酸化ケイ素、酸化ゲルマニウム、酸化スズ、酸化セリウム、酸化ユーロピウム、酸化ディスプロシウム、酸化インジウムスズ、チタン酸バリウム、コバルト酸リチウムから選ばれる1種以上の微粒子が好ましく、紫外線吸収、高屈折率、導電性、高誘電率、光触媒活性などの特性を有する点で酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化カドミウム、酸化スズ、酸化セリウム、酸化インジウムスズ、チタン酸バリウム、コバルト酸リチウムの微粒子がより好ましく、安全性および入手性の点で酸化亜鉛微粒子がもっとも好ましい。これらは単独で使用してもよく、複数を組み合わせて使用してもよい。また他の元素を若干量含む、いわゆるドーピングされた材料の微粒子であってもよい。
前記表面修飾剤(S)としては、加水分解性基含有シラン化合物、カルボキシル基含有化合物、アミノ基含有化合物、ヒドロキシル基含有化合物、メルカプト基含有化合物、リン酸基含有化合物、スルフォン酸基含有化合物、及び配位性高分子からなる群から選ばれる1種以上であることが、微粒子の分散性や安定性を確保するという点で好ましい。前記配位性高分子としては、ポリエーテル、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸等を挙げることができる。これらの中でも、効率が高く強固である点、及び金属酸化物微粒子の表面に起因する物性をコントロールできる点で、加水分解性基含有シラン化合物(以下、シランカップリング剤とも呼ぶ。)が好ましく、樹脂および溶媒への親和性を操作するために、少なくとも1種類以上のシランカップリング剤を併用することが好ましい。
5Lの四つ口フラスコに、攪拌装置、滴下漏斗、及び冷却管をセットした。このフラスコにトルエン1800g、及び1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン1440gを入れ、120℃のオイルバス中で加熱、攪拌した。そこに、トリアリルイソシアヌレート200g、トルエン200g、及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)1.44mlの混合液を50分かけて滴下した。得られた溶液をそのまま6時間加温、攪拌した後、未反応の1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、及びトルエンを減圧留去することでBC含有合成物を得た。
3Lの4つ口フラスコに、KOH44.9g、及びメタノール1.6Lを入れて攪拌し、完全に溶解させることでKOHのメタノール溶液を得た。別の容器に、酢酸亜鉛二水和物87.8gをとり、メタノール0.4Lを加えて溶解させた。この酢酸亜鉛のメタノール溶液をすばやくKOHのメタノール溶液に加え、35℃で10分間攪拌することにより透明な酸化亜鉛微粒子メタノール分散液を得た。この分散液中の酸化亜鉛微粒子の濃度は0.2mol/Lである。
前記酸化亜鉛微粒子メタノール分散液200mL(酸化亜鉛0.04モル含有)を500mL三口フラスコに入れ、デシルトリメトキシシラン3.85g(LS−5258;信越化学工業(株)製;酸化亜鉛1モルに対して0.37モルに相当)を加え、
60℃で2時間加熱したところ白色沈殿物が生成した。次に、上澄み液を取り除き、この白色沈殿物にヘキサン50mLを加えたところ、デシル基の導入により溶媒への親和性が向上し、沈殿物は殆ど溶解した。少量の不溶物をろ過により除去した後、このヘキサン溶液から溶媒を留去し、80℃で10時間減圧乾燥させることにより、デシルトリメトキシシランで表面修飾された酸化亜鉛微粒子5.3gを無色透明液体として得た。
前記酸化亜鉛微粒子メタノール分散液200mL(酸化亜鉛0.04モル含有)を500mL三口フラスコに入れ、フェニルトリメトキシシラン2.62g(Gelest社製;酸化亜鉛1モルに対して0.33モルに相当)を加え、60℃で2時間加熱したところ白色沈殿物が生成した。次に、上澄み液を取り除き、この白色沈殿物にアセトン50mLを加えたところ、フェニル基の導入により溶媒への親和性向上し、沈殿物は殆ど溶解した。少量の不溶物をろ過により除去した後、このアセトン溶液から溶媒を留去し、80℃で10時間減圧乾燥させることにより、フェニルトリメトキシシランで表面修飾された酸化亜鉛微粒子4.45gを白色固体として得た。
前記酸化亜鉛微粒子メタノール分散液200mL(酸化亜鉛0.04モル含有)を
500mL三口フラスコに入れ、ヘキシルトリメトキシシラン2.96g((株)アズマックス製;酸化亜鉛1モルに対して0.33モルに相当)を加え、60℃で2時間加熱したところ白色沈殿物が生成した。次に、上澄み液を取り除き、この白色沈殿物にヘキサン50mLを加えたところ、ヘキシル基の導入により溶媒への親和性向上し、沈殿物は殆ど溶解した。少量の不溶物をろ過により除去した後、このヘキサン溶液から溶媒を留去し、80℃で10時間減圧乾燥させることにより、ヘキシルトリメトキシシランで表面修飾された酸化亜鉛微粒子3.5gを白色固体として得た。
100mLの四つ口フラスコに、攪拌装置、滴下漏斗、及び冷却管をセットした。このフラスコにトルエン10mL、及び1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン16.3mLを入れ60℃で攪拌した。そこに、ビニルトリメトキシシラン7.7mL、トルエン20mL、及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有)0.75mlの混合液を20分かけて滴下した。得られた溶液をそのまま1時間加温、攪拌した後、未反応の1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、ビニルトリメトキシシラン、及びトルエンを減圧留去することで表面修飾剤(SS)を得た。
前記酸化亜鉛微粒子メタノール分散液200mL(酸化亜鉛0.04モル含有)を4つ口フラスコ(容量500mL)に入れ、前記表面修飾剤(SS)2.38g(酸化亜鉛1モルに対して0.16モルに相当)、及びデシルトリメトキシシラン0.42g(LS−5258;信越化学工業(株)製;酸化亜鉛1モルに対して0.04モルに相当)を加え、
60℃で2時間加熱したところ白色沈殿物が生成した。次に、上澄み液を取り除き、得られた白色固体成分を、80℃で10時間減圧乾燥させることにより、1,1,1,3,5,5,5ヘプタメチルシロキサン誘導体、及びデシルトリメトキシシランの混合物で表面修飾された酸化亜鉛微粒子としてSS修飾酸化亜鉛微粒子4.07gを白色固体として得た。
上記デシルシラン修飾酸化亜鉛微粒子0.13g(4重量部)をトルエン20mLに分散させたところ、透明な溶液が得られた。この溶液に、前記BC含有合成物2g、及び有機化合物(A)としてトリアリルイソシアヌレート(エボニック デグサ ジャパン社製、TAICROS(登録商標)))1gを加え攪拌した。攪拌後40℃で溶媒を留去し、酸化亜鉛微粒子を微分散させた硬化性樹脂組成物を得た。なおこの有機化合物(A)は、前記一般式3で示される化合物であり、そのR1はアリルであり、分子量は249である。
実施例1において、デシルシラン修飾酸化亜鉛微粒子0.13gに代えて、前記フェニルシラン表面修飾酸化亜鉛微粒子0.13gを、トルエン20mLに代えて、アセトン20mLに分散させたこと以外は、実施例1と同様にして、サンプル片を作成し評価した。
実施例1において、デシルシラン修飾酸化亜鉛微粒子0.13gに代えて、前記ヘキシルシラン表面修飾酸化亜鉛微粒子0.13gを使用したこと以外は、実施例1と同様にして、サンプル片を作成し評価した。
実施例1において、デシルシラン修飾酸化亜鉛微粒子0.13gに代えて、前記SS修飾酸化亜鉛微粒子0.13gを、トルエン20mLに代えて、トルエン/イソプロバノール=5/1で混合した溶媒20mLに分散させたこと以外は、実施例1と同様に、サンプル片を作成し評価した。
Claims (14)
- SiH基との反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に2個以上含有する有機化合物(A)、1分子中に2個以上のSiH基を含有するケイ素化合物(B)、ヒドロシリル化触媒(C)、及び、金属酸化物微粒子(D)を含む金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記金属酸化物微粒子(D)の数平均粒子径が、0.5〜20nmである請求項1に記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記金属酸化物微粒子(D)が、酸化亜鉛である、請求項1、又は2に記載の金属酸化物樹脂硬化性組成物。
- 前記金属酸化物微粒子(D)が、表面修飾剤(S)により表面修飾されたものであって、該表面修飾剤(S)が、加水分解性基含有シラン化合物、カルボキシル基含有化合物、アミノ基含有化合物、ヒドロキシル基含有化合物、メルカプト基含有化合物、リン酸基含有化合物、スルフォン酸基含有化合物、及び配位性高分子からなる群から選ばれる1種以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物
- 前記表面修飾剤(S)が、前記金属酸化物微粒子(D)1モルに対して、前記加水分解性基含有シラン化合物(S−1)、及び前記加水分解性基含有シラン化合物(S−2)を併せて0.1〜5モル含む、請求項5に記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記表面修飾剤(S)が、前記加水分解性基含有シラン化合物(S−1)と、前記加水分解性基含有シラン化合物(S−2)とのモル比が、(S−1):(S−2)=1:0.05〜1:20の範囲含む、請求項6に記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記加水分解性基含有シラン化合物(S−1)の炭素数1〜18の有機基R1が、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、シクロヘキシルメチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、フェニル基、ビニル基、3−メタクリロキシプロピル基、3−イソシアネートプロピル基、3−アクリロキシプロピル基、3−アミノプロピル基、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、アリル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、及び2−シアノエチル基からなる群より選ばれる1種以上の有機基である、請求項5〜7のいずれかに記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記有機化合物(A)の分子量が、2000以下である、請求項9に記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 前記ケイ素化合物(B)が、炭素−炭素二重結合を1分子中に1個以上含有する有機化合物(B−1)と、1分子中に2個以上のSiH基を有するオルガノシロキサン(B−2)とのヒドロシリル化反応により得られる化合物である、請求項1〜10のいずれかに記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜12のいずれかに記載の金属酸化物微粒子含有硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物。
- 請求項13に記載の硬化物からなる光拡散材。
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