JP2010254814A - 有機ケイ素化合物及びそれを含む熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記(A)、(B)、及び(C)で表される化合物がヒドロシリル化反応することによって得られる有機ケイ素化合物、ならびに該化合物と硬化剤を含む熱硬化性樹脂組成物。
(A) 1分子中にSi-H基を2個以上有する、分子量が100〜500000のシルセスキオキサン。
(B) 1分子中にアルケニルを2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。
(C) 1分子中にエポキシまたはオキセタニルを1個以上と、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
【選択図】なし
Description
即ち、本発明は下記の構成を有する。
(A) 1分子中にSi-H基を2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。
(B) 1分子中にアルケニルを2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。
(C) 1分子中にエポキシまたはオキセタニルを1個以上と、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
[2](A)で表される化合物が式(a−1)〜式(a−7)からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、(B)で表される化合物が式(b−1)および式(b−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、(C)で表わされる化合物が式(c−1)、式(c−2)および式(c−3)からなる群から選ばれる少なくとも一種である、[1]記載の有機ケイ素化合物。
Rは炭素数1〜45のアルキル、炭素数4〜8のシクロアルキル、炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキルから独立して選択される基であり;炭素数1〜45のアルキルにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない任意の−CH2−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールおよびアリールアルキル中のベンゼン環において、任意の水素はハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよく、この炭素数1〜10のアルキルにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない任意の−CH2−は−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールアルキル中のアルキレンの炭素数は1〜10であり、そして隣接しない任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;
R1およびR2は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
R3は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
Xは、各化合物1分子中、少なくとも2個は水素であり、残りは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;nは0〜100の整数であり、mは3〜10の整数である。
RおよびR1は上記式(a−1)から(a−6)におけるRおよびR1と同様に定義される基であり、
R4は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり、
Yはビニルおよびアリルから独立して選択される基であり、
nは0〜100の整数である。
[3](A)で表される化合物が、式(a−4−1)で示されるシルセスキオキサン誘導体である、[2]記載の有機ケイ素化合物。
[5](C)で表される化合物が、式(c−1−1)、式(c−2−1)、式(c−3−1)、及び(c−3−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種である、[2]から[4]のいずれか一項記載の有機ケイ素化合物。
[7]硬化剤が酸無水物である、[6]記載の熱硬化性樹脂組成物。
[8]さらに、希釈剤、硬化促進剤および添加剤を含む、[6]または[7]記載の熱硬化性樹脂組成物。
[9]希釈剤が、ケイ素を分子内に含有しないエポキシ樹脂、ケイ素を分子内に含有しないオキセタン樹脂または有機溶媒である、[8]記載の熱硬化性樹脂組成物。
[10]添加剤が、紫外線吸収剤および/または酸化防止剤である、[8]記載の熱硬化性樹脂組成物。
[11][6]から[10]のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させてなる硬化物および塗膜。
[12][11]記載の硬化物を成形して得られる成形体。
[13][6]から[10]のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布してなる塗膜。
式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と表記することがある。他の式で表される化合物についても同様に簡略化して称することがある。本発明において「任意の」は位置だけではなく個数についても任意であることを意味する。そして、「任意のAはBまたはCで置き換えられてもよい」という表現は、少なくとも1つのAがBで置き換えられる場合と少なくとも1つのAがCで置き換えられる場合とに加えて、少なくとも1つのAがBで置き換えられると同時にその他のAの少なくとも1つがCで置き換えられる場合も含まれることを意味する。なお、アルキルまたはアルキレンにおける任意の−CH2−が−O−で置き換えられてもよいという設定には、連続する複数の−CH2−のすべてが−O−で置き換えられることは含まれない。実施例においては、電子天秤の表示データを質量単位であるg(グラム)を用いて示した。重量%や重量比はこのような数値に基づくデータである。
本発明の有機ケイ素化合物は化合物(A)、化合物(B)、及び化合物(C)をヒドロシリル化反応することによって得られる。
(A) 1分子中にSi-H基を2個以上有する、分子量が100〜500000のシルセスキオキサン。好ましくは、分子量1000〜100000である。
(B) 1分子中にアルケニルを2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。好ましくは、分子量150〜10000である。
(C) 1分子中にエポキシまたはオキセタニルを1個以上と、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
本発明の有機ケイ素化合物中の、化合物(A)、化合物(B)、及び化合物(C)それぞれに由来する構成単位の割合は、各化合物のモル分率をそれぞれa、b、cとすると、[a×化合物(A)1分子に含まれるSi-H基の数}≧{b×化合物(B)1分子に含まれるアルケニルの数}+{c×化合物(C)1分子に含まれるアルケニルの数}
となるような割合である。
ヒドロシリル化反応に用いる溶剤は、反応の進行を阻害しないものであれば特に制限されない。好ましい溶剤は、ヘキサンやヘプタンなどの炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン(THF)、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、塩化メチレン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤などである。これらの溶剤は単独で使用しても、その複数を組み合わせて使用してもよい。これらの溶剤の中でも、芳香族炭化水素系溶剤、その中でもトルエンが最も好ましい。
式(a−7)において、R3は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基である。炭素数1〜4のアルキルの例は、メチル、エチル、プロピル、2−メチルエチル、ブチルおよびt−ブチルである。R1またはR2の好ましい例はメチルおよびフェニルである。
式(a−4)、(a−5)において、nは0〜100の整数であり、式(a−7)において、mは3〜10の整数である。
式(b−2)において、R4は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり、nは0〜100の整数である。
式(b−1)および式(b−2)において、Yはビニルおよびアリルから独立して選択される基である。
本発明の感光性樹脂組成物は有機ケイ素化合物と硬化剤とを含む。
硬化促進剤としては、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラブチルホスホニウムブロミド、メチルトリフェニルホスホニウムブロミド、エチルトリフェニルホスホニウムブロミド、n−ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドなどの4級ホスホニウム塩;3級アミン;4級アンモニウム塩;1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの双環式アミジン類とその誘導体;2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類などが挙げられる。しかしながら、硬化性がよく、着色がなければ、特に限定されない。これらの硬化促進剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7などの双環式アミジン類、およびイミダゾール類は、少量の添加量でも熱硬化性樹脂組成物に対して高い活性を示し、比較的低い硬化温度でも短時間、例えば、150℃程度でも90秒位で硬化することができるのでより好ましい。市販品としては、日本化学産業(株)製ニッカオクチックス亜鉛(商品名)やサンアプロ(株)製U−CAT5003(商品名)などが好ましく利用できる。
希釈剤としては、有機溶媒または分子内にケイ素原子を含有しないエポキシ樹脂やケイ素を分子内に含有しないオキセタン樹脂が使用できる。なお、本発明において、3員環の環状エーテルをエポキシ、4員環の環状エーテルをオキセタニルと称し、それぞれが1分子中に2個以上有する化合物をエポキシ樹脂、オキセタン樹脂と呼ぶことがある。
ここで、有機溶媒としては、ヘキサンやヘプタンなどの炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン(THF)、ジオキサンなどのエーテル系溶剤、塩化メチレン、四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、アセトン、2−ブタノンなどのケトン系溶剤が例示される。これらの溶剤は単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。
希釈剤としては、分子内にケイ素原子を含有しないエポキシ樹脂やケイ素を分子内に含有しないオキセタン樹脂を用いると、硬化剤により、本発明の有機ケイ素化合物ともに硬化されるため好ましい。前記分子内にケイ素原子を含有しないエポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノール−A型、ビスフェノール−F型、ビスフェノール−S型、水素化されたビスフェノール−A型などのエポキシ樹脂、ダイセル化学工業(株)製のセロキサイド(商品名) 2021 P、セロキサイド(商品名) 3000、セロキサイド(商品名) 2081などの脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。また、ケイ素を分子内に含有しないオキセタン樹脂の具体例としては、東亞合成(株)製アロンオキセタン(登録商標)などのオキセタン樹脂があげられる。また、エポキシやオキセタニルを分子内に含有するシランカップリング剤が挙げられる。前記シランカップリング剤の具体例としては、チッソ(株)製のサイラエース(商品名)S510、S520、S530などのシランカップリング剤が挙げられる。
(1)粉末状の補強剤や充填剤、例えば、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、ガラスビーズ等の透明フィラー、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、その他、カオリン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等。これらは、本発明の熱硬化性樹脂組成物の透明性を損なわない範囲で配合される。これらを配合するときの好ましい割合は、本発明の熱硬化性樹脂組成物全量に対する重量比で、0.10〜1.0の範囲である。
(3)難燃剤、例えば、三酸化アンチモン、ブロム化合物およびリン化合物等。
(4)イオン吸着体。
これらの成分を配合するときの好ましい割合は、熱硬化性樹脂組成物全量に対する重量比で0.0001〜0.30である。
(5)エポキシ、オキセタニルを分子内に含有しないシランカップリング剤。
(6)ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカなどの金属酸化物のナノ粒子分散液。
これら(1)〜(6)の成分を配合するときの好ましい割合は、熱硬化性樹脂組成物全量に対する重量比で0.01〜0.50である。
本発明の塗膜は本発明の熱硬化性樹脂組成物を基材上に塗布することにより得られる。
シリコーン/シルセスキオキサンの重量平均分子量はゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により測定することができる。具体的には、シリコーン/シルセスキオキサンをテトラヒドロフラン(THF)でシリコーン/シルセスキオキサンの濃度が約0.05〜0.10重量%になるように希釈し、昭和電工株式会社製カラムKF−805L、KF−804Lを用いて、THFを展開剤としてゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)法により測定し、ポリメチルメタクリレート換算することにより求めることができる。
〔合成例1〕下記の式(1)により化合物(1−1)を製造した。
下記の式(4)により、化合物(1−4)を製造した。
シルセスキオキサン誘導体:
合成例で製造した化合物(1−1)、(1−2)、(1−4)
硬化剤:
シクロヘキサン−1,3,4−トリカルボン酸−3,4−無水物:三菱瓦斯化学(株)製(H−TMAn)
ヘキサヒドロフタル酸無水物:新日本理化学(株)製(MH700G)
希釈剤:
・ダイセル化学工業(株)製エポキシ樹脂(セロキサイドCEL2021P)
・チッソ(株)製シランカップリング剤(S530)
添加剤:
・チバ・ジャパン(株)製酸化防止剤(IRGANOX1010)
・チバ・ジャパン(株)製酸化防止剤(IRGAFOS168)
スクリュー管に合成例1または2の合成物と反応性希釈剤の混合物を入れ、次にH−TMAn、及びMH700G、添加剤の混合物を加えた。スクリュー管を自転・公転ミキサー(株式会社シンキー製 あわとり練太郎ARE−250)にセットし、混合・脱泡を行ない、ワニスとした。ワニスを気泡が入らないようにフロン工業(株)製テフロン(登録商標)PFAペトリー皿に流し込んだ。このペトリー皿に流し込んだワニスを125℃に温めておいたオーブン中に置き、硬化させた。加熱は、125℃で1時間、150℃で3時間の順に行った。得られた硬化物はバンドソーで切断、マルチプレップ形サンプルポリッシャー(ALLIED社製Item NO.15−2000)で研磨することにより、各物性測定サンプルを作成した。各成分の仕込み量は、表1に示す。
化合物(1−1)、(1−2)の代わりに、ダイセル化学工業(株)製のエポキシ樹脂(セロキサイドCEL2021P)を用い、表1の各成分を用いて、実施例1から4の硬化物作成と同じ条件で実施した。
化合物(1−1)、(1−2)の代わりに、化合物(1−4)とダイセル化学工業(株)製のエポキシ樹脂(セロキサイドCEL2021P)の混合物を用い、表1の各成分を用いて、実施例1から4の硬化物作成と同じ条件で実施した。
試験片は両面を平滑に研磨し厚さを3mmに揃えた硬化物を用いて、ヘーズメータ(日本電色工業(株)製NHD5000)により全光線透過率、拡散透過率と濁度を測定した。
<屈折率>
試験片は硬化物をバンドソーにて切断し、JIS K7142に従って試験片を作製した。この試験片を用いて、アッベ屈折計((株)アタゴ製NAR−2T)によりナトリウムランプのD線(586nm)を用いて屈折率を測定した。中間液はヨウ化メチレンを用いた。
<ショア硬度>
試験片は、硬化物からJIS B7727に従って成形して作製した。硬度の測定は、ショア硬さ試験器((株)ミツトヨ製ASH−D)により測定した。
<耐熱試験>
耐熱試験は、以下の方法にて実施、評価した。研磨後の厚さ3mmの硬化物を2個調製し、それぞれの光線透過率を紫外可視分光光度計(日本分光製、V−660)で測定し、400nmにおける透過率を、初期透過率とした。また、スペクトルから黄色度を計算して、初期の黄色度(YI値)とした。硬化物をそれぞれを150℃または、180℃のオーブン(送風定温乾燥機:アドバンテック製DRM420DA)に入れ、168時間、処理した。そして験前後の硬化物を紫外可視分光光度計(日本分光製、V−660)でスペクトルを測定し、波長400nmの透過率から、この波長における保持率(168時間熱処理後の透過率/初期透過率×100)を計算して評価した。また、硬化物の黄色度(YI値)を計算し、評価した。
<接着強さ試験>
試験片は、基材としてポリフタルアミド樹脂(ソルベイアドバンスドポリマーズ(株)製アモデル(商品名)A−4122NLWH905)を厚さ2mmの板状に成形し、JIS K−6850に従って寸法を調整して作製した。接着試験は引張圧縮試験機((株)東洋精機製作所製ストログラフV10−C)により5kNのロードセルを用いて測定した。
このことから、これらの硬化物は(光)半導体封止材、絶縁膜、シール剤、接着剤、光学レンズなどに利用できることがわかった。
Claims (13)
- (A)で表される化合物、(B)で表される化合物、及び(C)で表される化合物がヒドロシリル化反応することによって得られる有機ケイ素化合物。
(A) 1分子中にSi-H基を2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。
(B) 1分子中にアルケニルを2個以上有する、分子量が100〜500000のシリコーンおよび/またはシルセスキオキサン。
(C) 1分子中にエポキシまたはオキセタニルを1個以上と、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。 - (A)で表される化合物が式(a−1)〜式(a−7)からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、(B)で表される化合物が式(b−1)および式(b−2)からなる群から選ばれる少なくとも一種であり、(C)で表わされる化合物が式(c−1)、式(c−2)および式(c−3)からなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1記載の有機ケイ素化合物。
Rは炭素数1〜45のアルキル、炭素数4〜8のシクロアルキル、炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキルから独立して選択される基であり;炭素数1〜45のアルキルにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない任意の−CH2−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールおよびアリールアルキル中のベンゼン環において、任意の水素はハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよく、この炭素数1〜10のアルキルにおいて、任意の水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない任意の−CH2−は−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールアルキル中のアルキレンの炭素数は1〜10であり、そして隣接しない任意の−CH2−は−O−で置き換えられてもよく;
R1およびR2は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
R3は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
Xは、各化合物1分子中、少なくとも2個は水素であり、残りは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;nは0〜100の整数であり、mは3〜10の整数である。
RおよびR1は上記式(a−1)から(a−6)におけるRおよびR1と同様に定義される基であり、
R4は炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり、
Yはビニルおよびアリルから独立して選択される基であり、
nは0〜100の整数である。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載の有機ケイ素化合物と硬化剤とを含む、熱硬化性樹脂組成物。
- 硬化剤が酸無水物である、請求項6記載の熱硬化性樹脂組成物。
- さらに、希釈剤、硬化促進剤および添加剤を含む、請求項6または7記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 希釈剤が、ケイ素を分子内に含有しないエポキシ樹脂、ケイ素を分子内に含有しないオキセタン樹脂または有機溶媒である、請求項8記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 添加剤が、紫外線吸収剤および/または酸化防止剤である、請求項8記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項6〜10のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させてなる硬化物。
- 請求項11記載の硬化物を成形して得られる成形体。
- 請求項6〜10のいずれか1項記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布してなる塗膜。
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