JP2016027112A - シロキサン樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上への塗布性が良好で、かつ透明性およびガスバリア性に優れたシロキサン樹脂組成物を提供する。【解決手段】 シロキサン樹脂と、ジアミン系化合物またはイミン系ポリマーと、アルコール系溶媒からなるシロキサン樹脂組成物であって、前記シロキサン樹脂が下記一般式（１）で示されるユニットのみで構成され、重量平均分子量Ｍｗが５００から４，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．０１から１．５０であり、このシロキサン樹脂を５重量％以上含むことを特徴とする。（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基、Ｘは水素原子またはケイ素原子を示す。）【選択図】なし

Description

本発明は、透明性が高くかつ優れたガスバリア性を示すシロキサン樹脂組成物に関する。

従来、ポリ塩化ビニリデン（以下、「ＰＶＤＣ」と略す。）がガスバリア膜として多くの場面で使用されてきた。実際、ＰＶＤＣは優れたガスバリア性を示し、高湿度条件でも高いガスバリア性を示す。しかし、ＰＶＤＣは焼却処分する際、適切な条件で燃焼しないと、ダイオキシンや塩素ガスといった環境・人体に有害な物質が発生することが懸念されている。このようなことから、廃棄処分が容易なガスバリア膜の開発が進められているが、ガスバリア性が低い、透明性が低いなどデメリットが多く、実用化に至っていない。

さらに電子材料分野、例えば有機ＥＬや太陽電池などでは、有機発光体である有機分子を保護するため、高いガスバリアを有するガスバリア膜が求められている。一般に電子材料向けに用いられるガスバリア膜はシリカ蒸着で形成されているが、シリカ蒸着の装置は大型で機械導入のコストが高く経済面で大きな問題がある。例えば電子線加熱蒸着で高いガスバリア性が得られた報告はあるが、設備導入に多額な費用投資が必要である（例えば特許文献１、２参照）。

一方、半導体やディスプレイ材料において、高性能化に伴い電流密度の増加、発光波長の短波長化などにより、高い耐熱性を示す材料が求められている。そのような材料として高い透明性と耐熱性を有するシロキサン樹脂が注目されており、広く用いられている。このシロキサン樹脂を用いて硬化膜を作製しガスバリア膜として評価した例は報告されている。しかし、例えばエポキシ基またはチオール基を有するポリオルガノシロキサン樹脂から硬化膜を作製した例では、詳細な酸素や水蒸気に対するガスバリア性を評価しておらず、実際の電子材料への適応は難しい（例えば特許文献３参照）。

また、環状ポリオルガノシロキサンを用いて硬化膜を作製しガスバリア性を評価した例も報告されているが、ガスバリア性の評価レベルが低く電子材料への適応は困難である（例えば特許文献４参照）。

このことから、ガスバリア膜を形成する設備が高価な蒸着ではなく、さらに耐熱性、透明性が高いガスバリア膜を形成するための新規なシロキサン樹脂組成物が求められていた。

特開２０１１−１０２０４２号公報 特開２０１３−５２５６１号公報 特開２０１２−１４４５９０号公報 特開２０１２−２１１２３５号公報

本発明は、基板上への塗布性が良好で、かつ透明性およびガスバリア性に優れたシロキサン樹脂組成物を提供することを目的とする。

本発明のシロキサン樹脂組成物は、シロキサン樹脂と、ジアミン系化合物またはイミン系ポリマーと、アルコール系溶媒からなるシロキサン樹脂組成物であって、前記シロキサン樹脂が下記一般式（１）で示されるユニットのみで構成され、重量平均分子量Ｍｗが５００から４，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．０１から１．５０であり、このシロキサン樹脂を５重量％以上含むことを特徴とする。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基、Ｘは水素原子またはケイ素原子を示す。）

本発明のシロキサン樹脂組成物は、側鎖にエポキシ基を有し、重量平均分子量Ｍｗが５００から４，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．０１から１．５０であるシロキサン樹脂を５重量％以上と、ジアミン系化合物またはイミン系ポリマーと、アルコール系溶媒から構成される。このシロキサン樹脂組成物は、通常シロキサン樹脂とジアミン系化合物またはイミン系ポリマーがアルコール系溶媒に溶解している溶液状態で、塗布性が良好である。このシロキサン樹脂組成物からなる溶液をさまざまな基板に塗布することで基板上に薄膜を形成することができ、熱を掛けることで基板上に熱硬化フィルムを作製することができる。このように形成した熱硬化フィルムは透明性と耐熱性に優れた特性を有していることから、半導体やディスプレイの保護膜などに使用することができる。

前記一般式（１）に記載のＲは、３−グリシドキシプロピル基または２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基にすることができる。

前記ジアミン系化合物としてはエチレンジアミン、前記イミン系ポリマーとしてはポリエチレンイミンにすることができる。また前記アルコール系溶媒としてはメタノールにすることができる。

前記シロキサン樹脂組成物は、基板に塗布したとき、１００℃以上の温度で硬化させることができる。

上述したシロキサン樹脂組成物を基板に塗布し、１００℃以上の温度で硬化させることにより、透明性および耐熱性に優れた硬化膜を製造することができる。

この製造方法で得られた硬化膜は、その酸素透過率を１．０×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1未満にすることができる。

また、本発明のシロキサン樹脂組成物は電子分野に限らず、塗料や接着剤等、幅広い分野に応用できる。

本発明のシロキサン樹脂組成物は、下記一般式（１）で示されるユニットのみで構成されたシロキサン樹脂、ジアミン系化合物、アルコール系溶媒からなるシロキサン樹脂組成物、またはシロキサン樹脂、イミン系ポリマー、アルコール系溶媒からなるシロキサン樹脂組成物である。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基、Ｘは水素原子またはケイ素原子を示す。）

上記一般式（１）で示されるユニットのみで構成されるとは、シロキサン樹脂の繰り返し単位が、上記ユニットだけで構成されることをいう。繰り返し構造の末端は水素原子、アルキル基にすることができる。

上記一般式（１）のシロキサン樹脂において、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す。エポキシ基を含む炭化水素基の炭素数は好ましくは４〜１０であるとよい。Ｒとしては、例えば２−グリシドキシエチル基、３−グリシドキシプロピル基などのグリシドキシアルキル基、３，４−エポキシシクロペンチル基、３，４−エポキシシクロヘキシル基などのエポキシシクロアルキル基、２−（３，４−エポキシシクロペンチル）エチル基、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基などのエポキシシクロアルキル基を有するアルキル基等が挙げられる。その中で工業的に入手可能な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）エチル基が特に好ましい。

前記一般式（１）において、Ｘは水素原子、またはケイ素原子を示す。Ｘが水素原子の場合は、下記一般式（２）で示すユニットとなり、一般的なシラノールと呼ばれる酸性置換基を示す。一方、Ｘがケイ素原子の場合は、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉのシロキサン結合を示す。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

本発明を構成するシロキサン樹脂は、ケイ素原子に３つ酸素原子が結合した下記一般式（３）の構造を有し、一般的にはシルセスキオキサンと呼ばれている。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

シルセスキオキサンは、例えば下記一般式（４）のように末端にシラノール基の場合でもかまわない。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

また、シルセスキオキサンは下記一般式（５）で示すこともできる。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示すし、ｎは一般的な重合度を示す整数を示す。）

また、シルセスキオキサンは下記一般式（６）で示すラダー型構造が含まれていても良い。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を、ｎは一般的な重合度を示す整数を示す。）

また、本発明を構成するシロキサン樹脂は、分子の立体構造に次の籠型の構造が含まれていても良い。代表的な籠型構造は下記一般式（７）で示されるケイ素原子が８つ有するＴ８構造と、下記一般式（８）で示されるケイ素原子が１０個有するＴ１０構造と、下記一般式（９）で示されるケイ素原子を１２個有するＴ１２構造が挙げられる。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

それら構造は完全縮合した形では無く、部分的に末端Ｓｉ−ＯＨが残っている構造、例えば下記一般式（１０）で表されるような構造も含まれていてもよい。また、籠型だけでなく、閉環していないラダー型構造において、部分的に末端Ｓｉ−ＯＨが残っていても良い。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を示す）

本発明を構成するシロキサン樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ：ポリスチレン換算）は、５００〜４０００の範囲である。シロキサン樹脂としては、立体的に小さい構造のものが、硬化膜作製時に緻密な膜が形成でき、それに伴いガスバリア性も向上すると考えられることから、重量平均分子量がより小さい５００〜３，０００のものがより好ましく、５００〜２，５００のものがさらに好ましい。

またシロキサン樹脂は、重量平均分子量（Ｍｗ）を数平均分子量（Ｍｎ）で割った分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．０１〜１．５０である。また緻密な膜形成によりガスバリア性が向上するため分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）が小さい方が好ましく、１．０１〜１．４０がより好ましく、１．０１〜１．３０がさらに好ましい。

本明細書において、シロキサン樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）およびＺ平均分子量（Ｍｚ）は、ゲル浸透クロマトグラフィ（ＧＰＣ）を使用して測定し、標準ポリスチレン換算により求める事が出来る。

本発明を構成するシロキサン樹脂は、好ましくは、アルコール系溶媒に可溶である。

上述したシロキサン樹脂を製造する方法としては、下記一般式（１１）で表されるシリコンモノマーを塩基性触媒の存在下、水を使用して加水分解、縮重合する製造方法が好ましい。

（式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基を、Ａは炭素数１から５のアルキル基を示す。）

前記一般式（１１）で表されるシリコンモノマーの置換基Ｒは、前記一般式（１）に記載されたエポキシ基を含む炭化水素基である。また、Ａは炭素数１から５のアルキル基を示し、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｉｓｏ−プロピル、ｎ−ブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｉｓｏ−ペンチルなどのアルキル基を例示することができる。中でも原料入手が容易なメチル、エチルが好ましい。

前記一般式（１１）のシリコンモノマーを加水分解、縮重合するには水が必要である。水の使用量は、シリコンモノマーのモル数に対して、好ましくは１．０〜１０．０当量、より好ましくは１．０〜５．０当量にするとよい。反応の安定性の観点から１．０〜３．０当量の水を使用する事ことがさらに好ましい。

またシリコンモノマーを加水分解、縮重合するとき、塩基性触媒を使用した方が、反応がより速く進むため好ましい。塩基性触媒の使用量は、シリコンモノマーのモル数に対して、０．００４〜１．０当量が好ましく、反応の再現性の高さや反応制御の容易性の観点から０．００４〜０．５当量がより好ましい。

加水分解、縮重合条件として、反応温度は０〜１００℃が好ましく、触媒を使用する事により反応が容易に進行する事から、２０〜５０℃がより好ましい。１００℃以上では得られたシロキサン樹脂が重合する可能性があるため避けたほうが良い。

本発明を構成するシロキサン樹脂の製造に用いる塩基性触媒としては、無機塩基性触媒、第四級アンモニウム塩、アミン類が好ましく、無機塩基性触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。第４級アンモニウム塩としては、例えばテトラブチルアンモニウムフルオライド、ベンジルトリブチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、テトラｎ−ブチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンジルトリｎ−ブチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロマイド、ベンジルトリメチルアンモニウムブロマイド、ｎ−オクチルトリメチルアンモニウムブロマイド、ヘキシルトリメチルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、テトラｎ−プロピルアンモニウムブロマイド、テトラブチルアンモニウムアイオダイド、テトラエチルアンモニウムアイオダイド、テトラメチルアンモニウムアイオダイド、テトラｎ−プロピルアンモニウムアイオダイド、トリメチルフェニルアンモニウムアイオダイド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシト゛、フェニルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロゲンスルフェート、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロボレート、テトラメチルアンモニウムチオシアネート、テトラメチルアンモニウムｐ−トルエンスルフォネートなどが挙げられる。アミン類としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、ピリジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノピリジンなどが挙げられる。特に、強い塩基でモノマーの加水分解速度を制御可能なテトラメチルアンモニウムヒドロキシドがさらに好ましい。

シロキサン樹脂の重合反応では、無溶媒でも反応を行う事が出来るが、粘度や安定性の観点からは重合溶媒を使用することが好ましい。重合溶媒としては、トルエン、キシレン等の非プロトン性溶媒、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル溶媒等の溶媒を使用することができ、そのうちの１種類もしくは複数種類の混合系でも使用できる。また得られたポリシロキサン樹脂は例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ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メチルエーテル、乳酸エチルなどの高沸点溶媒に溶解させるため、そのまま反応溶媒に使用しても良い。また非プロトン性溶媒を使用した場合は、水と混合しないため加水分解反応が遅くなると推測され、そのような場合は水に可溶なアルコール溶媒を加えて加水分解反応させることが望ましい。

反応終了後は、カルボン酸や無機酸で塩基性触媒を中和するとよい。そして非極性溶媒を添加して反応生成物と水とを分離して、重合溶媒に溶解した反応生成物を回収し、水で洗浄後に溶媒を留去することにより目的のシロキサン樹脂を得ることができる。

本発明のシロキサン樹脂組成物は、上記で合成したシロキサン樹脂、ジアミン系化合物またはイミン系ポリマー、およびアルコール系溶媒からなる。このシロキサン樹脂組成物の中で、ジアミン系化合物としては、例えばエチレンジアミン、１，２−プロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミン、１，２−ブチレンジアミン、１，３−ブチレンジアミン、１，４−ブチレンジアミン、２，３−ブチレンジアミン、２，４−ブチレンジアミンなどのアルキレンジアミンが挙げられる。シロキサン樹脂組成物からガスバリア膜を作製するにはアルキレンジアミンのアルキル鎖が短い方がより緻密な膜を形成できることから、エチレンジアミン、１，２−プロピレンジアミン、１，３−プロピレンジアミンがより好ましく、エチレンジアミンがさらに好ましい。

また、イミン系ポリマーとしては、例えばポリエチレンイミン、ポリプロピレンイミン、ポリブチレンイミンなどのポリアルキレンイミンが好ましく、アルキレン鎖が一番短いポリエチレンイミンが特に好ましい。このポリエチレンイミンには２級アミンや３級アミンのような分枝鎖が含まれていても構わない。イミン系ポリマーの平均分子量は、好ましくは２００〜１００，０００、より好ましくは４００〜２０，０００であるとよい。イミン系ポリマーの平均分子量をこのような範囲内にすることにより、シロキサン樹脂組成物の塗布性、透明性を維持しながら、ガスバリア性をより優れたものにすることができる。なおイミン系ポリマーの平均分子量は、重量平均分子量とする。

アルコール系溶媒としては、シロキサン樹脂組成物を基板などに塗布した後、僅かな加熱で留去できる観点から、沸点が低いアルコールが好ましく、特にシロキサン樹脂とアミン系化合物またはイミン系ポリマーとの相溶性が優れているメタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｎ−ヘプタノール、ｎ−ヘキサノール等が好ましい。なかでも低分子であるメタノール、エタノールがより好ましい。

本発明において、シロキサン樹脂組成物中のシロキサン樹脂の含有率は５重量％以上であり、５〜５０重量％が好ましく、樹脂の含有率を変えることで、ガスバリア膜の膜厚を変えることができる。シロキサン樹脂の含有率が高いと組成物の粘度が増加し、塗布性が低下することから、５〜３０重量％がより好ましく、５〜２０重量％がさらに好ましい。またシロキサン樹脂の含有率が５重量％未満であると、ガスバリア性を優れたものにすることができない。

また、シロキサン樹脂組成物中のアミン系化合物またはイミン系ポリマーの含有率は、５〜５０重量％が好ましい。アミン系化合物またはイミン系ポリマーの含有率が高いと組成物の粘度が増加することから、５〜３０重量％がより好ましく、５〜２０重量％がさらに好ましい。

シロキサン樹脂組成物中のアルコール系溶剤の含有率は、好ましくは４５〜９０重量％、より好ましくは５５〜９０重量％、さらに好ましくは６５〜９０重量％であるとよい。

シロキサン樹脂組成物を用いてガスバリア膜を作製する一般的な方法を次に記載する。ガスバリア膜の作製は、シロキサン樹脂組成物を基板上に塗布して薄膜を形成し、これを加熱することでガスバリア膜を作製する。基板としては、例えばガラス基板やシリコンウェハーやポリエチレン（ＰＥ）などのフィルムが例示される。また塗布方法としては、例えばスピン塗布法、ディップコート法、グラビアコート法、ドクターブレード法などが挙げられる。特に本発明のシロキサン樹脂組成物は、スピン塗布性が良好であり、厚みが均一で、均質な薄膜を容易に形成することができる。

次に基板上に形成された薄膜をホットプレートやオーブンに入れて加熱することにより、アルコール系溶媒を除去するとともに、シロキサン樹脂中のエポキシユニットとアミンもしくはイミンと反応させることで、熱硬化膜を作製する。

一般に熱硬化膜作製では、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上で作製することができ、実際のプロセスに合わせた温度で作製することができる。ただしＰＥなどのフィルム上に塗布する場合は、８０〜１５０℃で作製することが好ましく、さらに８０〜１２０℃で作製することがより好ましい。

このように作製したガスバリア膜は、シロキサン樹脂の硬化物から形成されており、透明性や耐熱性に優れたガスバリア膜である。本発明の硬化膜の製造方法は、ガラス基板やシリコンウェハー、フィルム上に、シロキサン樹脂組成物を塗布して加熱するだけでガスバリア膜を容易に作製することができる。得られた硬化膜は、優れた酸素バリア性および透明性を有するガスバリア膜である。

ガスバリア膜の酸素透過率は、好ましくは１．０×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1未満、より好ましくは８．５×１０^-12ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1以下であるとよい。ガスバリア膜の酸素透過率を８．５×１０^-12ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1以下にすることにより、ポリプロピレンフィルム（ＣＰＰ）の酸素透過率の半分になり、高い酸素バリア性を示す優れたガスバリア膜を作製することにすることができる。

本発明のガスバリア膜は、上記の通り簡便で作製できることから半導体やディスプレイなどのガスバリア膜に適応可能となるばかりでなく、さらに透明性、耐熱性を持ち合わせた優れたガスバリア膜になる。

以下実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。以下の実施例において、測定には下記装置を使用し、原料は試薬メーカー（東京化成品社、和光純薬品社、ナカライテスク社、アズマックス社、信越化学社）から購入した一般的な試薬を用いた。

＜測定装置＞
・ＩＲ測定
島津製作所社製ＩＲ Ｐｒｅｓｔｉｇｅ−２１を使用した。ＫＢｒ板に合成した化合物を少量塗布し、別のＫＢｒ板に挟んで赤外を透過させて測定した。
・ＧＰＣ測定
東ソー社製ＨＬＣ-８２２０ＧＰＣシステムを使用し、東ソー社製ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＺ３０００、ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＺ２０００、ＴＳＫｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＺ１０００を直列に接続して分析を行った。検出はＲＩ（屈折率計）で行い、リファレンスカラムとしてＴＳＫｇｅｌＳｕｐｅｒＨ−ＲＣを１本使用した。展開溶媒には和光純薬社製テトラヒドロフランを使用し、カラムとリファレンスカラムの流速は０．３５ｍＬ／ｍｉｎで行った。測定温度はプランジャーポンプ、カラム共に４０℃で行った。サンプルの調製にはシリコーン重合体約０．０２５ｇを１０ｍＬのテトラヒドロフランで希釈したものを１μＬ打ちこむ設定で行った。分子量分布計算には、東ソー社製ＴＳＫ標準ポリスチレン（Ａ−５００、Ａ−１０００、Ａ−２５００、Ａ−５０００、Ｆ−１、Ｆ−２、Ｆ−４、Ｆ−１０、Ｆ−２０、Ｆ−４０、Ｆ−８０）を標準物質として使用して算出した。

・酸素透過率測定方法
プラスチック-フィルム及びシート-ガス透過度試験方法（ＪＩＳ−Ｋ７１２６−１）に準拠した圧力センサ法による気体透過率測定装置を用い、測定温度は４０℃、相対湿度は０％とした。
ガスバリア膜の酸素透過率を測定し、その総合評価として酸素透過率が、ＣＰＰフィルム（酸素透過率１．７×１０^-11［ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1・Ｐａ］）と同程度ないし１．０×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1・Ｐａ^-1以上であったものを×、１．０×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1・Ｐａ^-1未満６．０×１０^-12ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1・Ｐａ^-1以上であったものを○、特に６．０×１０^-12ｍｏｌ・ｍ^-2・ｓ^-1・Ｐａ^-1未満であったものを◎として判断した。

＜ガスバリア膜作成時のスピン塗布性の評価＞
作製したガスバリア膜のスピン塗布性については、ＣＰＰにムラ無く塗布できたものを○、実用上問題がないレベルで塗布できたものを△、うまく塗布出来なかったものを×とした。

＜ガスバリア膜の透明性の評価＞
また得られたガスバリア膜の透明性については、熱硬化させた後の硬化膜を目視で評価し、無色で透明なものを○、実用上問題がないレベルの透明性を有するものを△、着色したものを×とした。

＜シロキサン樹脂の合成＞
合成例１ ３−グリシドキシプロピル基含有シロキサン樹脂ＧＰ−１の合成
５００ｍＬの４つ口フラスコに、２−プロパノール２５ｍＬ、トルエン５０ｍＬ、２５％テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液０．１ｇ（０．００１ｍｏｌ）と水５．８８ｇ（０．３２６ｍｏｌ）を仕込み、次いで３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン５０ｇ（０．２１１ｍｏｌ）を３０〜４０℃で滴下しそのまま２時間、重合した。反応終了後、中和し、洗浄し、溶媒を留去３−グリシドキシプロピル基を含有するシロキサン樹脂ＧＰ−１を３５．４ｇ取得した。シロキサン樹脂ＧＰ−１の分子量、分子量分布およびＩＲ測定結果は次のとおりであった。
Ｍｎ：１，７９０、Ｍｗ：２，０００、Ｍｚ：２，２８０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．１２、Ｍｚ／Ｍｗ：１．１４
ＩＲ：１０６１−１１４５ｃｍ^-1（Ｓｉ−Ｏ），１３４０ｃｍ^-1（エポキシ基），２８７４〜３０６１ｃｍ^-1（Ｃ−Ｈ），３４７６ｃｍ^-1（Ｓｉ−ＯＨ）

合成例２ ３−グリシドキシプロピル基含有シロキサン樹脂ＧＰ−２の合成
２５％テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液を０．０７ｇ（０．０００７ｍｏｌ）に変更したこと以外は合成例１と同様に合成し、３−グリシドキシプロピル基を含有するシロキサン樹脂ＧＰ−２を３４．４ｇ取得した。シロキサン樹脂ＧＰ−２の分子量、分子量分布およびＩＲ測定結果は次のとおりであった。
Ｍｎ：２，３８０、Ｍｗ：３，０８０、Ｍｚ：４，２９０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．２９、Ｍｚ／Ｍｗ：１．３９
ＩＲ:１０３９−１１４９ｃｍ^-1（Ｓｉ−Ｏ），１３３８ｃｍ^-1（エポキシ基），２８７７〜３０５７ｍ^-1（Ｃ−Ｈ），３５１８ｃｍ^-1（Ｓｉ−ＯＨ）

合成例３ ３−グリシドキシプロピル基含有シロキサン樹脂ＧＰ−３の合成
２５％テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液を０．２ｇ（０．００２ｍｏｌ）に変更したこと以外は合成例１と同様に合成し、３−グリシドキシプロピル基を含有するシロキサン樹脂ＧＰ−３を３５．８ｇ取得した。シロキサン樹脂ＧＰ−３の分子量、分子量分布およびＩＲ測定結果は次のとおりであった。
Ｍｎ：１，６８０、Ｍｗ：１，８２０、Ｍｚ：１，９９０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．０８、Ｍｚ／Ｍｗ：１．０９
ＩＲ:１０５９−１２０１ｃｍ^-1（Ｓｉ−Ｏ），１３３８ｃｍ^-1（エポキシ基），２８７５〜３０６１ｍ^-1（Ｃ−Ｈ），３４５８ｃｍ^-1（Ｓｉ−ＯＨ）

参考例１ ３−グリシドキシプロピル基含有シロキサン樹脂ＧＰ−４の合成
２５％テトラメチルアンモニウムハイドライド水溶液を０．０５ｇ（０．０００５ｍｏｌ）に変更したこと以外は合成例１と同様に合成し、３−グリシドキシプロピル基を含有するシロキサン樹脂ＧＰ−４を３６．８ｇ取得した。シロキサン樹脂ＧＰ−４の分子量、分子量分布およびＩＲ測定結果は次のとおりであった。
Ｍｎ：２，９００、Ｍｗ：４，５９０、Ｍｚ：８，３２０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．５８、Ｍｚ／Ｍｗ：１．８１
ＩＲ:１０２６−１２０１ｃｍ^-1（Ｓｉ−Ｏ），１３４０ｃｍ^-1（エポキシ基），２８７５〜３０５５ｍ^-1（Ｃ−Ｈ），３５０８ｃｍ^-1（Ｓｉ−ＯＨ）

参考例２ ３−メタクリロキシプロピル基とメチル基を含有し、エポキシ基を含有しないシロキサン樹脂ＭＰ−１（メタクリロキシプロピル基比率９０ｍｏｌ％）の合成
合成例１の３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの代わりに、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン４７．１ｇ（０．１９０ｍｏｌ）とフェニルトリメトキシシラン４．１８ｇ（０．０２１１ｍｏｌ）の混合液を滴下した以外は合成例１に示すとおり合成し、３−メタクリロキシプロピル基とメチル基を含有するシロキサン樹脂ＭＰ−１を３４．９ｇ取得した。エポキシ基を含有しないシロキサン樹脂ＭＰ−１の分子量、分子量分布およびＩＲ測定結果は次のとおりであった。
Ｍｎ：１，７４０、Ｍｗ：１，８４０、Ｍｚ：１，９７０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．０６、Ｍｚ／Ｍｗ：１．１３
ＩＲ:１０６１−１１４５ｃｍ^-1（Ｓｉ−Ｏ），１６１０ｃｍ^-1（Ｃ＝Ｏ），２８７４〜３０６１ｃｍ^-1（Ｃ−Ｈ），３４７６ｃｍ^-1（Ｓｉ−ＯＨ）

＜ガスバリア膜の作製＞
実施例１：シロキサン樹脂ＧＰ−１とエチレンジアミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
合成例１に記載したＧＰ−１を１ｇとエチレンジアミン１ｇを秤量しメタノール９ｇに溶解させて１時間撹拌しコーティング液を作製した。作製したコーティング溶液を基材であるポリプロピレン製フィルム（ＣＰＰ）に１０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコートし薄膜を形成し、１００℃で２時間熱硬化してガスバリア膜を作製した。作製したガスバリア膜の酸素透過率を測定し、表１に示した。なお基板としたポリプロピレン製フィルム（ＣＰＰ）の酸素透過率は、１．７×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1であった。

実施例２：シロキサン樹脂ＧＰ−２とエチレンジアミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したシロキサン樹脂ＧＰ−１をシロキサン樹脂ＧＰ−２に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

実施例３：シロキサン樹脂ＧＰ−３とエチレンジアミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したシロキサン樹脂ＧＰ−１をシロキサン樹脂ＧＰ−３に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

実施例４：シロキサン樹脂ＧＰ−１とポリエチレンイミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したエチレンジアミン１ｇをポリエチレンイミン１ｇ（和光純薬社製、平均分子量約６００）に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

実施例５：シロキサン樹脂ＧＰ−３とポリエチレンイミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したシロキサン樹脂ＧＰ−１をシロキサン樹脂ＧＰ−３に変更し、エチレンジアミン１ｇをポリエチレンイミン１ｇ（和光純薬社製、平均分子量約６００）に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

実施例６：シロキサン樹脂ＧＰ−１とポリエチレンイミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したエチレンジアミン１ｇをポリエチレンイミン１ｇ（和光純薬社製、平均分子量約１，８００）に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

実施例７：シロキサン樹脂ＧＰ−１とポリエチレンイミンとメタノールからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したエチレンジアミン１ｇをポリエチレンイミン１ｇ（和光純薬社製、平均分子量約１０，０００）に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

比較例１：シロキサン樹脂ＧＰ−４とエチレンジアミンとメタノールからガスバリア膜の作製
実施例１に記載したシロキサン樹脂ＧＰ−１をシロキサン樹脂ＧＰ−４に変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製しようとしたが、シロキサン樹脂ＧＰ−４がメタノール溶液に混合せず白濁した溶液となりＣＰＰフィルムへ塗布は出来なかった。

比較例２：エポキシ基を含有しないシロキサン樹脂ＭＰ−１からガスバリア膜の作製および評価
参考例２で合成したシロキサン樹脂ＭＰ−１３．０ｇとメタクリル酸（ＭＭＡ）０．７５ｇと光硬化開始剤（２−ヒドロキシ−２−メチル−１フェニル−プロパン−１−オン、ＤＡＲＯＣＵＲＥ１１７３）０．５４ｇをメタノール７ｇに混合させてシロキサン樹脂のメタノール溶液を作製した。作製したコーティング液を基材であるＣＰＰに１０００ｒｐｍ、３０秒の条件でスピンコートし、紫外線照射機で１５分間膜に紫外線を照射してガスバリア膜を作製した。得られたガスバリア膜の酸素透過率を測定した。得られたガスバリア膜の透明性は実用上問題ないレベルであるが、紫外線照射による膜作製では光硬化剤を使用しており、一般的に紫外線硬化時に着色しやすいため透明性は△とした。

比較例３：シロキサン樹脂ＧＰ−１とエチレンジアミンと酢酸エチルからガスバリア膜の作製および評価
実施例１に記載したメタノール９ｇを酢酸エチル９ｇに変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

比較例４
実施例１記載のシロキサン樹脂ＧＰ−１の量を０．２ｇに、メタノールを９．８ｇに変更したことを除いて実施例１と同様の操作でガスバリア膜を作製し酸素透過率を測定した。

塗布性、透明性および酸素透過率の評価結果を表１に示す。

実施例１から７に示すとおり、本発明のシロキサン樹脂組成物から作製したガスバリア膜の酸素透過率は基準のＣＰＰフィルムと比較して低く、非常に優れたガスバリア性を示すことがわかった。

また本発明のシロキサン樹脂組成物は、汎用のメタノールに溶解可能で、かつ基板上にコーティングするときスピン塗布性が良好である。さらに１００℃程度に加熱するだけでガスバリア膜が簡便に作製できることから、電子材料のガスバリア膜に応用できる。さらにシロキサン樹脂は高い透明性、耐熱性を有していることから耐熱性、透明性を付与したガスバリア膜が作製可能となる。

Claims (8)

1. シロキサン樹脂と、ジアミン系化合物またはイミン系ポリマーと、アルコール系溶媒からなるシロキサン樹脂組成物であって、前記シロキサン樹脂が下記一般式（１）で示されるユニットのみで構成され、重量平均分子量Ｍｗが５００から４，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎが１．０１から１．５０であり、このシロキサン樹脂を５重量％以上含むシロキサン樹脂組成物。
   

   

   （式中、Ｒはエポキシ基を含む炭化水素基、Ｘは水素原子またはケイ素原子を示す。）
2. 前記一般式（１）に記載のＲが３−グリシドキシプロピル基または２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチル基である請求項１記載のシロキサン樹脂組成物。
3. 前記ジアミン系化合物がエチレンジアミンである請求項１または２記載のシロキサン樹脂組成物。
4. 前記イミン系ポリマーがポリエチレンイミンである請求項１または２記載のシロキサン樹脂組成物。
5. 前記アルコール系溶媒がメタノールである請求項１から４のいずれかに記載のシロキサン樹脂組成物。
6. 前記シロキサン樹脂組成物を基板に塗布したとき、１００℃以上の温度で硬化させることができる請求項１から５のいずれかに記載のシロキサン樹脂組成物。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のシロキサン樹脂組成物を基板に塗布し、１００℃以上の温度で硬化させる硬化膜の製造方法。
8. 請求項７の製造方法で得られた硬化膜であって、その酸素透過率が１．０×１０^-11ｍｏｌ・ｍ^-2・Ｓ^-1・Ｐａ^-1未満である硬化膜。