JP2016069605A - 光硬化性樹脂組成物及びその用途 - Google Patents

光硬化性樹脂組成物及びその用途 Download PDF

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Abstract

【課題】耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れ、表面タック(べたつき)が十分に少ない硬化物を形成することが可能な光硬化性樹脂組成物の提供。【解決手段】不飽和結合を含有する構成単位F1と、アルコキシシリル基を含有する構成単位M1とを、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する、オルガノポリシロキサン(I)100質量部と、光ラジカル発生剤0.05〜20質量部とを含有する、光硬化性樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、光硬化性樹脂組成物、光半導体用封止材、接着剤、コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂組成物、光学用レンズ、インク、光半導体パッケージ、及び光半導体装置に関する。
紫外線等のエネルギー線を用いた光硬化システムは、生産性の向上及び近年の環境問題への対応の上で有用である。例えば、無水物系硬化剤を用いたエポキシ樹脂組成物は、透明な硬化物を形成し、発光ダイオード及びフォトダイオードなどの光半導体素子の封止材料として好適であることが知られている。そこで、エポキシ樹脂を用いた、光カチオン硬化材料が提案されている。
近年、光硬化性樹脂には、その適応範囲が拡大されるにつれ、さらに高い性能が要求されるようになってきた。特に、感光性コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂、有機EL又は太陽電池等の半導体用封止材の分野において、透明性、耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れ、しかも硬化後の表面タック性がなく生産性の高い光硬化性樹脂が要求されるようになってきた。そのため、従来から用いられてきたビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂及び(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などの有機樹脂骨格のエポキシ樹脂を主成分とする組成物では、十分な特性が得られなくなってきている。
これまでに、光カチオン硬化材料に関して、脂環式エポキシ化合物とビニルエーテル化合物とを併用することにより、エポキシ化合物の反応性を高める試みが数多くなされている(例えば、特許文献1及び2参照。)。また、多官能のビニルエーテル化合物を用いる試みがなされている(例えば、特許文献3及び4参照。)。さらに、エポキシ化合物とビニルエーテル化合物を併用した材料において、特定のフェノール樹脂を用いることにより、反応性の向上と硬化物の機械特性を制御する試みがなされている(例えば、特許文献5参照。)。
一方で、エポキシ化合物に無機充填剤を配合した、光半導体用途の組成物が開示されている(例えば、特許文献6参照。)。また、エポキシ基を有するオルガノポリシロキサンの光半導体用途の組成物が開示されている(例えば、特許文献7参照。)。更に、メタアクリロキシ基含有シリコーン組成物の光半導体用途への適用が提案されている(例えば、特許文献8参照。)。
また、特定の他官能メタアクリロキシ基含有化合物を含有する光半導体用途の組成物が開示されている(例えば、特許文献9参照。)。
特開平6−298911号公報 特開平9−328634号公報 特許第2667934号公報 特開平4−120182号公報 特許第4235698号公報 特開2007−284475号公報 特許第4322949号公報 特開2008−131009号公報 特開2010−189471号公報
特許文献1〜5で開示されているエポキシ化合物とビニルエーテル化合物を併用した光硬化性樹脂は、耐熱黄変性及び耐光性の低いエポキシ化合物及びビニルエーテル化合物を用いているため、高い耐熱黄変性及び耐光性が要求される用途への適応は困難である。
特許文献6で開示されているエポキシ化合物に無機充填剤を配合した組成物においても同様に、耐熱黄変性及び耐光性の低いエポキシ化合物及びビニルエーテル化合物を用いているため、高い耐熱黄変性及び耐光性が要求される用途への適応は困難である。
特許文献7で開示されている組成物は、密着性など機械的特性の点では比較的優れるものの、耐熱黄変性及び耐光性に関して必ずしも満足できるレベルには至っていない。
特許文献8で開示されている組成物を光硬化性樹脂に用いると、耐熱黄変性及び耐光性は優れるものの、表面にタックが残ってしまうため、コーティング剤などへの適応は困難である。
特許文献9で開示されている組成物は、ポリブチレングリコールなどのエーテル結合が耐熱黄変性及び耐光性を低下させてしまうため、高い耐熱黄変性及び耐光性が要求される用途への適応は困難である。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れ、表面タック(べたつき)が十分に少ない硬化物を形成することが可能な光硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、この光硬化性樹脂組成物を用いた光半導体用封止材、接着剤、コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂組成物、光学用レンズ、インク、光半導体パッケージ、及び光半導体装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の構造のオルガノポリシロキサンを含有する光硬化性樹脂組成物を用いることにより、上記目的を達成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、以下の通りである。
〔1〕
下記一般式(1)で表される構成単位F1と、下記一般式(2)で表される構成単位M1と、を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する、オルガノポリシロキサン(I)100質量部と、
光ラジカル発生剤0.05〜20質量部と、を含有する、
光硬化性樹脂組成物。
Figure 2016069605
(上記一般式(1)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、Xは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、aは、前記構成単位F1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
Figure 2016069605
(上記一般式(2)中、R1及びR3は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Yは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、nは、1〜3の整数を示し、bは、前記構成単位M1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
〔2〕
前記bに対する前記aの比率(a/b)が、0.010以上5.0以下である、前項〔1〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔3〕
前記オルガノポリシロキサン(I)が、下記一般式(3)で表される構成単位M2を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有する、前項〔1〕又は〔2〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
Figure 2016069605
(上記一般式(3)中、R1及びR4は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Zは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、cは、前記構成単位M2の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
〔4〕
前記cに対する前記aの比率(a/c)が、0.0010以上3.0以下である、前項〔3〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔5〕
前記R2が、アクリロキシ基又はメタアクリロキシ基である、前項〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔6〕
前記オルガノポリシロキサン(I)が、下記一般式(4)で表される構成単位Sを、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有する、前項〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
Figure 2016069605
(上記一般式(4)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、dは、前記構成単位Sの含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
〔7〕
前記aに対する前記dの比率(d/a)が、0.10以下である、前項〔6〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔8〕
前記オルガノポリシロキサン(I)が、前記R2を含有する構成単位として、前記一般式(1)で表される構成単位F1のみを含有する、前項〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔9〕
前記R1が、炭素数1〜10のアルキル基である、前項〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔10〕
前記R1が、メチル基である、前項〔1〕〜〔9〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔11〕
前記オルガノポリシロキサン(I)の前記R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量が、20〜10000g/molである、前項〔1〕〜〔10〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔12〕
前記オルガノポリシロキサン(I)の重量平均分子量が、500〜1000000であり、
前記オルガノポリシロキサン(I)の25℃における粘度が、1.0〜1000000mPa・sである、前項〔1〕〜〔11〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔13〕
前記オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、
下記一般式(5)で表される構成単位F1’と、下記一般式(6)で表される構成単位T’と、を環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有するオルガノポリシロキサン(II)0.10〜100質量部をさらに含有する、
前項〔1〕〜〔12〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
Figure 2016069605
(上記一般式(5)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2'は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、X’は、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、eは、前記構成単位F1’の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
Figure 2016069605
(上記一般式(6)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、fは、前記構成単位T’の含有割合を表し、0以上の整数を示し、e及びfの合計は、3〜20の整数を示す。)
〔14〕
前記R1'が、炭素数1〜10のアルキル基である、前項〔13〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔15〕
前記R1'が、メチル基である、前項〔13〕又は〔14〕に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔16〕
前記R2'が、アクリロキシ基又はメタアクリロキシ基である、前項〔13〕〜〔15〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔17〕
前記オルガノポリシロキサン(I)の前記R2及び前記オルガノポリシロキサン(II)の前記R2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量が、20〜10000g/molである、前項〔13〕〜〔16〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔18〕
前記オルガノポリシロキサン(I)及び前記オルガノポリシロキサン(II)の重量平均分子量が、500〜1000000であり、
前記オルガノポリシロキサン(I)及び前記オルガノポリシロキサン(II)の25℃における粘度が、1.0〜1000000mPa・sである、前項〔13〕〜〔17〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔19〕
前記オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、
ヒドロシリル化反応触媒0〜0.001質量部をさらに含有する、前項〔1〕〜〔18〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
〔20〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、光半導体用封止材。
〔21〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、接着剤。
〔22〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、コーティング材。
〔23〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、ナノインプリント用硬化性樹脂組成物。
〔24〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、光学用レンズ。
〔25〕
前項〔1〕〜〔19〕のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物と、着色剤と、を含む、インク。
〔26〕
前項〔20〕に記載の光半導体用封止材を成形した、光半導体パッケージ。
〔27〕
前項〔20〕に記載の光半導体用封止材を用いて製造された、光半導体装置。
本発明によれば、耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れ、表面タック(べたつき)が十分に少ない硬化物を形成することが可能な光硬化性樹脂組成物を提供することができる。また、耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れ、表面タック(べたつき)が十分に少ない光半導体用封止材、接着剤、コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂組成物、光学用レンズ、インク、光半導体パッケージ、及び光半導体装置を提供することができる。
本実施形態の半導体用封止材を用いたOLEDディスプレイ素子の一実施形態を示す断面図である。
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」と言う。)について詳細に説明する。なお、本発明は以下の記載に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
〔光硬化性樹脂組成物〕
下記一般式(1)で表される構成単位F1と、下記一般式(2)で表される構成単位M1と、を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する、オルガノポリシロキサン(I)100質量部と、
光ラジカル発生剤0.05〜20質量部と、を含有する。
Figure 2016069605
(上記一般式(1)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、Xは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、aは、前記構成単位F1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
Figure 2016069605
(上記一般式(2)中、R1及びR3は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Yは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、nは、1〜3の整数を示し、bは、前記構成単位M1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
〔オルガノポリシロキサン(I)〕
オルガノポリシロキサン(I)は、上記一般式(1)で表される構成単位F1と、上記一般式(2)で表される構成単位M1と、を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する。
〔構成単位F1〕
上記一般式(1)で表される構成単位F1は、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位である。
一般式(1)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。このようなR1としては、特に限定されないが、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソブチル基、ターシャリーブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、及びオクチル基等の炭素数1〜10のアルキル基;シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロオクチル基、シクロデカン基等の炭素数3〜10のシクロアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、クメニル基、及びメシチル基等のアリール基;ベンジル基、フェネチル基、及びフェニルプロピル基等のアラルキル基;又は、これらの基の炭素原子に結合している水素原子の1部若しくは全部を置換基で置換した基が挙げられる。
置換基としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシ基、シアノ基、及びハロゲン原子等が挙げられる。置換の炭素数1〜10のアルキル基としては、特に限定されないが、例えば、ヒドロキシプロピル基、シアノエチル基、1−クロロプロピル基、及び3,3,3−トリフルオロピル基等が挙げられる。
これらの中でも、一般式(1)中のR1としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
一般式(1)中、R2は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示す。炭素数2〜10の不飽和結合含有基としては、特に限定されないが、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、3−ブテニル基、2−メチルプロペニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基、6−ヘプテニル基、7−オクテニル基、8−ノネニル基、9−デセニル基等の不飽和鎖状炭化水素基;シクロヘキセニル基、ノルボルネニル基等の不飽和環状炭化水素基;ビニルエーテル基、アリルエーテル基等のエーテル結合含有不飽和炭化水素基;シクロヘキセニル基等の環式不飽和炭化水素基;アクリロキシ基、メタクリロキシ基等の不飽和脂肪酸エステル基が挙げられる。
これらの中でも、R2としては、下記一般式(9)で表されるアクリロキシ基、又は下記一般式(10)で表されるメタクリロキシ基(以下、これらをまとめて「(メタ)アクリロキシ基」ともいう。)が好ましい。(メタ)アクリロキシ基を用いることにより、光硬化性樹脂組成物の反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行する性質がより向上する傾向にある。
Figure 2016069605
オルガノポリシロキサン(I)は、R2を含有する構成単位として、上記一般式(1)で表される構成単位F1のみを含有することが好ましい。このような構成とすることにより、硬度がより向上する傾向にある。
オルガノポリシロキサン(I)のR2で表される不飽和結合含有基の官能基当量は、好ましくは20〜10000g/molであり、より好ましくは50〜9000g/molであり、さらに好ましくは100〜8000g/molである。R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量が20g/mol以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の耐熱黄変性、耐光性がより向上する傾向にある。また、R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量が10000g/mol以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の硬度がより向上する傾向にある。R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
一般式(1)中、Xは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示す。炭素数2〜10の二価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、−(CH22−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、−(CH29−、−(CH210−、−CH(CH3)CH2−、及び−C(CH32−等が挙げられる。このなかでも、−(CH22−、−(CH23−、及び−(CH24−が原料の入手のし易さ及び反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行するという観点から好ましい。
〔構成単位M1〕
上記一般式(2)で表される構成単位M1は、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位である。
一般式(2)中、R1及びR3は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1及びR3としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。なお、上記一般式(1)中のR1と一般式(2)中のR1とは、同一でも異なっていてもよい。
これらの中でも、一般式(2)中のR1及び/又はR3としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
一般式(2)中、Yは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示す。炭素数2〜10の二価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、上記一般式(1)中のXで例示した基と同様の基を例示することができる。このなかでも、−(CH23−、−(CH24−、及び−(CH26−が原料の入手のし易さ及び反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行するという観点から好ましい。なお、上記一般式(1)中のXと一般式(2)中のYとは、同一でも異なっていてもよい。
一般式(2)中、nは、1〜3の整数である。密着性が向上する観点から、好ましくは2〜3の整数であり、より好ましくは3の整数である。また、保存安定性の観点から、好ましくは1の整数である。
bに対するaの比率(a/b)は、好ましくは0.010以上5.0以下であり、より好ましくは0.020以上4.5以下であり、さらに好ましくは0.050以上4.0以下である。比率(a/b)が0.010以上であることにより、F1単位の比率が比較的多くなり、光硬化性樹脂組成物の硬化物の硬度がより向上する傾向にある。また、比率(a/b)が5.0以下であることにより、M1単位の比率が比較的多くなり、基材への密着性がより向上する傾向にある。
〔構成単位M2〕
オルガノポリシロキサン(I)は、下記一般式(3)で表される構成単位M2を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有してもよい。
Figure 2016069605
(上記一般式(3)中、R1及びR4は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Zは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、cは、前記構成単位M2の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
一般式(3)中、R1及びR4は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1及びR4としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。なお、上記一般式(1)中のR1と一般式(3)中のR1とは、同一でも異なっていてもよい。
これらの中でも、一般式(3)中、R1及び/又はR4としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
一般式(3)中、Zは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示す。炭素数2〜10の二価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、上記一般式(1)中のXで例示した基と同様の基を例示することができる。このなかでも、−(CH23−、−(CH24−、及び−(CH26−が原料の入手のし易さ及び反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行するという観点から好ましい。なお、上記一般式(1)中のXと一般式(3)中のZとは、同一でも異なっていてもよい。
cに対するaの比率(a/c)は、好ましくは0.0010以上3.0以下であり、より好ましくは0.0020以上2.8以下であり、さらに好ましくは0.0050以上2.5以下である。比率(a/c)が0.0010以上であることにより、F1単位の比率が比較的多くなり、光硬化性樹脂組成物の硬化物の硬度がより向上する傾向にある。また、比率(a/c)が3.0以下であることにより、M2単位の比率が比較的多くなり、保存安定性がより向上する傾向にある。
〔構成単位S〕
オルガノポリシロキサン(I)は、下記一般式(4)で表される構成単位Sを、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有してもよい。
Figure 2016069605
(上記一般式(4)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、dは、前記構成単位Sの含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
一般式(4)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。なお、上記一般式(1)中のR1と一般式(4)中のR1とは、同一でも異なっていてもよい。
これらの中でも、一般式(4)中、R1としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
aに対するdの比率(d/a)は、好ましくは0.10以下であり、より好ましくは0.00010以上0.080以下であり、さらに好ましくは0.0010以上0.060以下である。比率(d/a)が0.00010以上であることにより、耐熱黄変性がより向上する傾向にある。また、比率(d/a)が0.10以下であることにより、溶媒留去時や保存時にSiHが不飽和結合と反応してゲル化することを抑制でき、製品の生産安定性や保存安定性がより向上するがより向上する傾向にある。
オルガノポリシロキサン(I)に含まれている不飽和結合含有基の総官能基当量は、好ましくは20〜10000g/molであり、より好ましくは50〜9000g/molであり、さらに好ましくは100〜8000g/molである。不飽和結合含有基の総官能基当量が20g/mol以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の耐熱黄変性、耐光性がより向上する傾向にある。また、不飽和結合含有基の総官能基当量が10000g/mol以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の硬度がより向上する傾向にある。R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
オルガノポリシロキサン(I)の重量平均分子量は、好ましくは500〜1000000であり、より好ましくは700〜800000であり、さらに好ましくは1000〜500000である。オルガノポリシロキサン(I)の重量平均分子量が500以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の蛍光体や着色剤の分散安定性がより向上する傾向にある。また、オルガノポリシロキサン(I)の重量平均分子量が1000000以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬度がより向上する傾向にある。なお、重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
オルガノポリシロキサン(I)の25℃における粘度は、好ましくは1.0〜1000000mPa・sであり、より好ましくは5.0〜500000mPa・sであり、さらに好ましくは10〜100000mPa・sである。オルガノポリシロキサン(I)の25℃における粘度が1.0mPa・s以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の蛍光体や着色剤の分散安定性がより向上する傾向にある。また、オルガノポリシロキサン(I)の25℃における粘度が1000000mPa・s以下であることにより、取扱い性がより向上する傾向にある。なお、25℃における粘度は、実施例に記載の方法により測定することができる。
〔オルガノポリシロキサン(II)〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、上記オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、下記一般式(5)で表される構成単位F1’と、下記一般式(6)で表される構成単位T’と、を環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有するオルガノポリシロキサン(II)0.10〜100質量部をさらに含有してもよい。オルガノポリシロキサン(II)を含有することにより、光硬化性樹脂組成物により得られる硬化物の架橋密度が増加し、硬度及びガスバリア性が向上する傾向にある。
Figure 2016069605
(上記一般式(5)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2'は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、X’は、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、eは、前記構成単位F1’の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
Figure 2016069605
(上記一般式(6)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、fは、前記構成単位T’の含有割合を表し、0以上の整数を示し、e及びfの合計は、3〜20の整数を示す。)
〔構成単位F1’〕
上記一般式(5)で表される構成単位F1’は、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位である。
一般式(5)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1'としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。なお、上記一般式(1)中のR1と一般式(5)中のR1'とは、同一でも異なっていてもよい。
これらの中でも、一般式(5)中のR1'としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
一般式(5)中、R2'は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示す。炭素数2〜10の不飽和結合含有基としては、特に限定されないが、例えば、上記一般式(1)中のR2で例示した基と同様の基を例示することができる。このなかでも、(メタ)アクリロキシ基が好ましい。(メタ)アクリロキシ基を用いることにより、光硬化性樹脂組成物の反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行する性質がより向上する傾向にある。なお、上記一般式(1)中のR2と一般式(5)中のR2'とは、同一でも異なっていてもよい。
一般式(5)中、X’は、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示す。炭素数2〜10の二価の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、上記一般式(1)中のXで例示した基と同様の基を例示することができる。このなかでも、−(CH23−、−(CH24−、及び−(CH26−が原料の入手のし易さ及び反応性、すなわち光硬化がしやすく速やかに反応が進行するという観点から好ましい。なお、上記一般式(1)中のXと一般式(5)中のX’とは、同一でも異なっていてもよい。
〔構成単位T’〕
上記一般式(6)で表される構成単位T’は、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位である。
一般式(6)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1'としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。なお、上記一般式(1)中のR1と一般式(6)中のR1'とは、同一でも異なっていてもよい。
これらの中でも、一般式(6)中のR1'としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
オルガノポリシロキサン(II)の含有量は、オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、好ましくは0.10〜100質量部であり、より好ましくは1〜90質量部であり、さらに好ましくは5〜80質量部である。オルガノポリシロキサン(II)の含有量が0.10質量部以上であることにより、粘度が低下するため作業性がより向上する傾向にある。また、オルガノポリシロキサン(II)の含有量が100質量部以下であることにより、密着性がより向上する傾向にある。
光硬化性樹脂組成物中、オルガノポリシロキサン(I)のR2及びオルガノポリシロキサン(II)のR2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量は、好ましくは20〜10000g/molであり、より好ましくは50〜9000g/molであり、さらに好ましくは100〜8000g/molである。R2及びR2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量が20g/mol以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の耐熱黄変性、耐光性がより向上する傾向にある。また、R2及びR2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量が10000g/mol以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化物の硬度がより向上する傾向にある。なお、R2及びR2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の重量平均分子量は、好ましくは500〜1000000であり、より好ましくは700〜800000であり、さらに好ましくは1000〜500000である。オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の重量平均分子量が500以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の蛍光体や着色剤の分散安定性がより向上する傾向にある。また、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の重量平均分子量が1000000以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬度がより向上する傾向にある。なお、重量平均分子量は、実施例に記載の方法により測定することができる。
また、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の25℃における粘度は、好ましくは1.0〜1000000mPa・sであり、より好ましくは5.0〜500000mPa・sであり、さらに好ましくは10〜100000mPa・sである。オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の25℃における粘度が1.0mPa・s以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の蛍光体や着色剤の分散安定性がより向上する傾向にある。また、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の25℃における粘度が1000000mPa・s以下であることにより、光硬化性樹脂組成物の取扱い性がより向上する傾向にある。なお、25℃における粘度は、後述する実施例に記載の方法により測定することができる。
〔オルガノポリシロキサン(I)及び(II)の製造方法〕
オルガノポリシロキサン(I)及び/又は(II)の製造方法は、
下記一般式(7)で表される構成単位を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有するハイドロジェンポリシロキサン(a)と、
Figure 2016069605
(上記一般式(7)中、R1''は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、jは、前記構成単位の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
ケイ素原子に直接結合したビニル基を1個有し、加水分解性基を1個以上含有するオルガノシロキサン(b1)と、
不飽和結合含有基を2個以上有する有機化合物(c)と、を、
ヒドロシリル化反応触媒(d)の存在下で付加反応させて、オルガノポリシロキサンを得る付加反応工程を有する。
ハイドロジェンポリシロキサン(a)、オルガノシロキサン(b1)、及び有機化合物(c)の使用量を調整することにより、オルガノポリシロキサン(I)のみを製造したり、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)を製造したりすることができる。
付加反応工程において、ケイ素原子に直接結合したビニル基を1個有し、加水分解性基を有しないオルガノシロキサン(b2)を、さらに付加反応させてもよい。
〔ハイドロジェンポリシロキサン(a)〕
ハイドロジェンポリシロキサン(a)は、上記一般式(7)で表される構成単位を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する化合物である。
一般式(7)中、R1''は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示す。具体的には、R1''としては、上記一般式(1)で例示した基と同様の基を例示することができる。
これらの中でも、一般式(7)中のR1''としては、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、メチル基がより好ましい。このような基を用いることにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
ハイドロジェンポリシロキサン(a)は、下記一般式(8)で表される構成単位をさらに有することが好ましい。下記一般式(8)で表される構成単位をさらに有することにより、耐熱黄変性・耐光性がより向上する傾向にある。
Figure 2016069605
(上記一般式(8)中、R1''は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、kは、前記構成単位の含有割合を表し、0以上の整数を示し、j+kは3〜20の整数である。)
また、ハイドロジェンポリシロキサン(a)としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(11)〜(13)で表される化合物が挙げられる。ハイドロジェンポリシロキサン(a)は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
Figure 2016069605
〔オルガノシロキサン(b1)〕
オルガノシロキサン(b1)は、ケイ素原子に直接結合したビニル基を1個有し、加水分解性基を1個以上含有する化合物である。このようなオルガノシロキサン(b1)としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(14)で表される化合物が挙げられる。なお、オルガノシロキサン(b1)には、オルガノポリシロキサンも含まれうる。
Figure 2016069605
(上記一般式(14)中、R3''は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、及び置換又は非置換のアラルキル基からなる群より選ばれるいずれかを示し、Y’’は、炭素数0〜8の二価の炭化水素基を示し、nは1〜3の整数である。)
なお、加水分解性基としては、特に限定されないが、例えば、メトキシ基やエトキシ基が挙げられる。
オルガノシロキサン(b1)は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
〔オルガノシロキサン(b2)〕
オルガノシロキサン(b2)は、ケイ素原子に直接結合したビニル基を1個有し、加水分解性基を有しない化合物である。オルガノシロキサン(b2)としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(15)で表される化合物が挙げられる。なお、オルガノシロキサン(b2)には、オルガノポリシロキサンも含まれうる。
Figure 2016069605
(上記一般式(15)中、R4''は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、及び置換又は非置換のアラルキル基からなる群より選ばれるいずれかを示し、Z’’は、炭素数0〜8の二価の炭化水素基を示す。)
オルガノシロキサン(b2)は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
〔有機化合物(c)〕
有機化合物(c)は、不飽和結合含有基を2個以上有する化合物である。有機化合物(c)としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(16)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2016069605
(上記一般式(16)中、R2''は炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、X’’は、炭素数0〜8の二価の炭化水素基を示す。)
特に、X’’は、炭素数1〜4の二価の炭化水素基が好ましい。これにより、ヒドロシリル化反応がより効率よく進行する傾向にある。また、X’’が炭素数1〜4の二価の炭化水素基であることにより、有機化合物(c)の沸点が低下し、反応溶液から余剰の有機化合物(c)をより容易に留去できる傾向にある。
有機化合物(c)は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
付加反応工程における、有機化合物(c)の使用量(モル量)は、SiH基を残さず最後まで反応させる観点から、ハイドロジェンポリシロキサン(a)のSiH基のモル量、並びに、オルガノシロキサン(b1)及びオルガノシロキサン(b2)のビニル基のモル量の和よりも多くなるように添加することが好ましい。
具体的には、下記式で表される有機化合物(c)の使用量割合は、好ましくは1.2〜3.0であり、より好ましくは1.3〜2.5であり、さらに好ましくは1.4〜2.0である。有機化合物(c)の使用量割合が1.2以上であることにより、反応性がより向上する傾向にある。また、有機化合物(c)の使用量割合が3.0以下であることにより、精製の負荷を低減できる傾向にある。
有機化合物(c)の使用量割合=[有機化合物(c)のモル量]/[(ハイドロジェンポリシロキサン(a)のSiH基のモル量)−(オルガノシロキサン(b1)のビニル基のモル量+オルガノシロキサン(b2)のビニル基のモル量]
〔ヒドロシリル化反応触媒(d)〕
ヒドロシリル化反応触媒(d)としては、特に限定されず、従来公知のものを全て使用することができる。より具体的には、白金黒、塩化第2白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応生成物、塩化白金酸とオレフィン類との錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒;パラジウム系触媒、ロジウム系触媒等の、白金系触媒以外の白金族金属系触媒が挙げられる。ヒドロシリル化反応触媒(d)は、1種単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
ヒドロシリル化反応触媒(d)の使用量は、生成物であるオルガノポリシロキサン100質量部に対して、好ましくは0.010〜100ppmであり、より好ましくは0.020〜50ppmであり、さらに好ましくは0.050〜20ppmである。ヒドロシリル化反応触媒(d)の使用量が0.010ppm以上であることにより、十分な触媒効果が得られる傾向にある。また、ヒドロシリル化反応触媒(d)の使用量が100ppm以下であることにより、コストがより低下する傾向にある。
付加反応温度は、好ましくは室温〜110℃であり、より好ましくは40℃〜100℃であり、さらに好ましくは50〜90℃である。また、R2が(メタ)アクリロキシ基の場合は、付加反応温度は、好ましくは40℃〜100℃である。付加反応温度が上記範囲内であることにより、不飽和結合含有基の反応に由来するゲル化をより抑制できる傾向にある。
上記付加反応は、必要に応じて溶剤中で行ってもよい。溶剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン及びキシレン等の芳香族系溶剤;ヘキサン及びオクタン等の脂肪族系溶剤;メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;酢酸エチル及び酢酸イソブチル等のエステル系溶剤;ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、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及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエーテル系溶剤;並びに、イソプロパノール等のアルコール系溶剤;又はこれらの混合溶剤が挙げられる。
付加反応の雰囲気は、空気中、不活性気体中のいずれでもよい。このなかでも、得られるオルガノポリシロキサンの着色が少ない点で、窒素、アルゴン、及びヘリウム等の不活性気体中が好ましい。また、R2が(メタ)アクリロキシ基の場合は、(メタ)アクリロキシ基の重合反応を防止する目的で少量の酸素を導入することもできる。
また、R2が(メタ)アクリロキシ基の場合は、(メタ)アクリロキシ基の重合反応を防止する目的で、反応系に、フェノチアジン,ヒンダードフェノール系化合物、アミン系化合物、及びキノン系化合物等の重合禁止剤を添加しておくことが好ましい。このような重合禁止剤の種類と量は、それらの添加によってヒドロシリル化反応の進行を妨げることなく、(メタ)アクリロキシ基、すなわち、アクリロキシ基又はメタアクリロキシ基の重合反応を防止することができれば特に限定されない。
〔触媒除去工程〕
オルガノポリシロキサンの製造方法は、付加反応後に、オルガノポリシロキサンからヒドロシリル化反応触媒(d)を除去する触媒除去工程を有してもよい。触媒除去としては、特に限定されないが、例えば、水洗、活性アルミナや活性炭等の吸着材によって除去する方法が挙げられる。
また、余剰の有機化合物(c)及び必要に応じて用い得る溶剤等は、加熱及び/又は減圧下で留去してもよい。
以上により、上記オルガノポリシロキサン(I)及び(II)を得ることができる。
〔光ラジカル発生剤〕
光ラジカル発生剤は、光によって不飽和結合含有基同士をラジカル重合させるものであれば特に制限されないが、例えば、特公昭59−1281号公報、特公昭61−9621号公報、及び特開昭60−60104号公報等に記載のトリアジン誘導体;特開昭59−1504号公報、及び特開昭61−243807号公報等に記載の有機過酸化物;特公昭43−23684号公報、特公昭44−6413号公報、特公昭44−6413号公報、及び特公昭47−1604号公報等、並びに米国特許第3,567,453号明細書に記載のジアゾニウム化合物;米国特許第2,848,328号明細書、米国特許第2,852,379号明細書、及び米国特許2,940,853号各明細書に記載の有機アジド化合物;特公昭36−22062号公報、特公昭37−13109号公報、特公昭38−18015号公報、及び特公昭45−9610号公報等に記載のオルト−キノンジアジド類;特公昭55−39162号公報、及び特開昭59−14023号公報等の各公報、並びに「マクロモレキュルス(Macromolecules)、第10巻、第1307頁(1977年)」に記載の各種オニウム化合物;特開昭59−142205号公報に記載のアゾ化合物;特開平1−54440号公報、ヨーロッパ特許第109,851号明細書、ヨーロッパ特許第126,712号明細書、及び「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス(J.Imag.Sci.)、第30巻、第174頁(1986年)」等に記載の金属アレン錯体;特開平6−213861号公報、及び特開平6−255347号公報に記載の(オキソ)スルホニウム有機ホウ素錯体;特開昭61−151197号公報に記載のチタノセン類;「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(Coordination Chemistry Review)、第84巻、第85・第277頁(1988年)」、及び特開平2−182701号公報に記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体;特開平3−209477号公報に記載の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体;四臭化炭素;特開昭59−107344号公報に記載の有機ハロゲン化合物等が挙げられる。光ラジカル発生剤は1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
光ラジカル発生剤の含有量は、オルガノポリシロキサン(I)100質量部、又は、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の合計100質量部に対して、0.050〜20質量部であり、好ましくは0.10〜15質量部であり、より好ましくは1.0〜10質量部である。光ラジカル発生剤の含有量が0.050質量部以上であることにより、光硬化性樹脂組成物の硬化性がより向上する。また、光ラジカル発生剤の含有量が20質量部以下であることにより、耐光性に優れる光硬化性樹脂組成物及び硬化物が得られる。
〔ヒドロシリル化反応触媒〕
光硬化性樹脂組成物は、上記製造方法において用いたヒドロシリル化反応触媒を含有してもよい。ヒドロシリル化反応触媒の残留量(含有量)は、オルガノポリシロキサン(I)100質量部、又は、オルガノポリシロキサン(I)及びオルガノポリシロキサン(II)の合計100質量部に対して、好ましくは0〜0.0010質量部であり、より好ましくは0〜0.00080質量部であり、さらに好ましくは0〜0.00050質量部である。ヒドロシリル化反応触媒(d)の含有量が0.0010質量部以下であることにより、耐熱黄変性、耐光性がより向上する傾向にある。ヒドロシリル化反応触媒(d)の残留量は、光硬化性樹脂組成物を分析することにより測定できる。
〔その他の成分〕
本実施形態の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて、紫外線等のエネルギーに対する硬化性を促進する(感度の向上)目的で、(メタ)アクリレートモノマー類やオリゴマー類及びビニル(メタ)アクリレート等のラジカル重合性化合物等を添加してもよい。
その他、本発明の範囲を逸脱しない量的質的範囲内で、劣化防止剤、離型剤、希釈剤、酸化防止剤、熱安定化剤、難燃剤、可塑剤、及び界面活性剤等の添加剤を配合することができる。
〔光硬化性樹脂組成物の製造方法〕
光硬化性樹脂組成物の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、オルガノポリシロキサン(I)及び光ラジカル発生剤を混合する方法が挙げられる。また、上記オルガノポリシロキサンの製造方法において、ハイドロジェンポリシロキサン(a)、オルガノシロキサン(b1)、オルガノシロキサン(b2)、及び有機化合物(c)の使用量を調整することにより、オルガノポリシロキサン(I)と、オルガノポリシロキサン(II)とを同時に製造することができる。さらに、上記オルガノポリシロキサンの製造方法により製造したオルガノポリシロキサン(I)と、別途製造したオルガノポリシロキサン(II)とを混合してもよい。
〔用途〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、硬化前は、液状又は固形であり、所定の処理を施すことにより硬化物となりうる。例えば、光硬化性樹脂組成物に紫外線照射処理を施すことにより、光ラジカル発生剤を始点として不飽和結合含有基が重合し、硬化物が得られる。以下、本実施形態の光硬化性樹脂組成物の各用途について説明するが、本実施形態の光硬化性樹脂組成物の用途は以下に限られない。
〔光半導体用封止材〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、光半導体用封止材として用いることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物を含む光半導体用封止材は、OLEDディスプレイ素子や太陽光発電モジュール等の封止材として用いることができる。本実施形態の光半導体用封止材を成形した光半導体パッケージ、本実施形態の光半導体用封止材を用いて製造された光半導体装置も本発明の範囲内である。
図1は、本実施形態の半導体用封止材を用いたOLEDディスプレイ素子の一実施形態を示す断面図である。OLEDディスプレイ素子10は、基材1上に正孔注入電極2、正孔輸送層3、発光層4及び電子注入電極5を順次形成した後、本実施形態の半導体用封止材6によって封止し、その後基材7を張り合わせる方法で形成することができる。このような固体膜による全面封止は、基材1及び7としてフレキシブルな材質のものを用いる場合、特に有効な方法である。
基材1上に、正孔注入電極2、正孔輸送層3、発光層4、電子注入電極5を順次積層した多層構造を形成する方法としては、公知の方法である抵抗加熱蒸着法、イオンビームスパッタ法、常圧で形成できるインクジェット法、及び印刷法等を用いることができる。次いで、半導体用封止材を多層構造上に塗布する方法としては、半導体用封止材を均一に塗布できる方法であれば特に制約はないが、例えば、スクリーン印刷やフレキソ印刷等の印刷法によるものや、ディスペンサーを用いて塗布する方法が挙げられる。
半導体用封止材6に基材7を張り合わせた後、基材7側又は基材1側からエネルギー線を照射することによって、半導体用封止材6を硬化させることができる。エネルギー線としては、半導体用封止材6を硬化させるものであればよく、紫外線等の光や放射線等が挙げられる。また、ここで使用できる光源としては、所定の作業時間内で半導体用封止材6を硬化させるものであれば特に制限はなく、例えば、紫外線や可視光線の波長の光を照射できるものを用いることができる。具体的には、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、メタルハライド灯、及び無電極放電ランプ等が挙げられる。このように本実施形態の半導体用封止材は、OLEDディスプレイ素子をはじめとする種々の半導体素子の封止に用いることができる。特に、本実施形態の半導体用封止材は、硬化物とする際に常温で硬化物を作製できるため、従来の熱硬化性樹脂で見られる基材や素子の熱劣化や熱による変形を防ぐことができる。さらに、基材や素子に対する高い密着性を有するため、FPD等のような精密機器の半導体素子の封止に好ましく用いることができ、特にOLEDディスプレイ素子の封止によって好ましく用いることができる。
光硬化性樹脂組成物が硬化して形成される硬化物は、その他の光半導体装置の封止材としても好適に用いられる。光硬化性樹脂組成物をダイボンディングペーストとして用い、その硬化物をダイボンド材として形成してもよい。光硬化性樹脂組成物の硬化物は、チップの周囲を被覆するチップコート材、レンズ材等の光半導体装置用途に好適に使用することができる。この場合、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、及びフォトダイオード等を挙げることができる。
光半導体装置は、ハウジング材と、該ハウジング内に設けられたシリコンチップと、本実施形態の光硬化性樹脂組成物の硬化物であり、シリコンチップを封止する封止材とを有する。ハウジング材の材料は特に制限されないが、ポリフタルアミド等の芳香族ポリアミド、66ナイロン等のエニジニアリングプラスチック、セラミック等が挙げられ、ポリフタルアミドの場合、特に高い密着性が発現される。
ハウジング材にガラス繊維を含有させると接着強度が高くなり好ましい。ガラス繊維の含有量は、ハウジング材の質量を基準として、好ましくは5〜40質量%であり、より好ましくは10〜30質量%であり、さらに好ましくは15〜25質量%である。ガラス繊維の含有量がこれら数値範囲内にあると、本発明の効果がより一層顕著に発揮される。
〔コーティング剤〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、感光性を有するコーティング剤としても用いることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物を含むコーティング材は、空気中において薄膜を高速に硬化することができることから、非加熱で高速に硬化することが要求される樹脂フィルム、基板等へのコーティング材としても好適に使用される。具体的には、フラットパネルディスプレイ(FPD)等に用いられる反射防止膜形成用コーティング材が挙げられる。反射防止膜形成用コーティング材としての屈折率1.4以下の硬化膜を形成するために、光硬化性樹脂組成物は、空隙が形成された多孔質微粒子を含有することが好ましい。
多孔質微粒子としては、平均粒径が5nm〜1μmであるシリカ粒子が挙げられ、硬化膜の透明性の観点から、5〜100nmの平均粒径を有するシリカ粒子が好ましい。具体的な市販品としては、親水性又は表面を疎水化処理したフュームドシリカである「アエロジル」(商品名、日本アエロジル社製)や、シリカ粒子が直鎖状に連結したパールネックレス状シルカゾルである「スノーテックスPS」(商品名、日産化学社製)等が挙げられる。これらの多孔質微粒子は、光硬化性樹脂組成物100質量部に対し、多孔質微粒子の合計が10〜70質量部の範囲で添加して用いることが好ましく、ホモジナイザー等を用いて光硬化性樹脂組成物内に均一に分散させることが好ましい。
光硬化性樹脂組成物を含む感光性コーティング剤を、透明な基材(例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、及びトリアセチルセルロースの樹脂基材や、ガラス等の無機材料)の表面上に塗布し、塗膜を光硬化することにより、反射防止膜や傷防止膜等として厚さ10nm〜1μmの硬化膜を形成させることができる。基材上への塗布にあたっては、比較的薄膜を高い精度で形成する必要があることから、マイクログラビア法、ロールコート法、フローコート法、スピンコート法、ダイコート法、キャスト転写法、及びスプレーコート法等が用いられる。
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、基材等に塗布して薄膜とし、この薄膜に紫外線等のエネルギー線照射や加熱を行うことで、短時間で硬化させることができる。光硬化性樹脂組成物の硬化は、エネルギー線照射と加熱を併用してもよい。本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、溶剤等を含まなくても十分に実用できるが、粘度調整のために溶剤等を用いて希釈してもよいし、多孔質微粒子等を含んだゾルの形態としてもよい。溶剤等を用いて希釈した場合、及び多孔質微粒子等を含んだゾルの形態で用いた場合には、事前に溶剤成分を揮散させるために、光照射前に、50〜150℃で数分程度の加熱を行ってもよい。また、露光後に同様に加熱をすることによって硬化を更に促進させることもできる。
〔接着剤〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、光照射によって硬化するため、感光性を有する接着剤として好適に用いることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物を含む接着剤は、上述した液体、固体、ゾル状などの形態等にして用いることができ、湿度による硬化阻害がなく優れた接着性を発揮できる。
〔ナノインプリント用硬化性樹脂組成物〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物は、ナノインプリント用光硬化性樹脂としても好適に用いることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物を含むナノインプリント用光硬化性樹脂を用いることにより、従来の露光装置を使わずに、原版を光硬化性樹脂を塗布した基板に押し当てることで微細加工を実現することができる。
〔インク〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物に着色剤を添加することによって、感光性を有するインクとすることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物と着色剤とを含むインクは、比較的低粘度化が容易であるという特徴も有しており、優れた光硬化性とあいまって、着色剤と混合することによって感光性を有するインクとしても好適に用いることが可能である。
感光性インクにおいて用いられる着色剤としては、特に限定されないが、例えば、有機顔料、無機顔料の種々のものが使用可能である。具体的には、酸化チタン、亜鉛華、鉛白、リトボン及び酸化アンチモン等の白色顔料;アニリンブラック、鉄黒、及びカーボンブラック等の黒色顔料;黄鉛、黄色酸化鉄、ハンザイエロー(100、50、30等)、チタンイエロー、ベンジンイエロー、及びパーマネントイエロー等の黄色顔料;クロームバーミロオン、パーマネントオレンジ、バルカンファーストオレンジ、及びインダンスレンブリリアントオレンジ等の橙色顔料;酸化鉄、パーマネントブラウン、及びパラブラウン等の褐色顔料;ベンガラ、カドミウムレッド、アンチモン朱、パーマネントレッド、ローダミンレーキ、アリザリンレーキ、チオインジゴレッド、PVカーミン、モノライトフェーストレッド、及びキナクリドン系赤色顔料等の赤色顔料;コバルト紫、マンガン紫、ファーストバイレット、メチルバイオレットレーキ、インダンスレンブリリアントバイオレット、ジオキサジンバイオレット等の紫色顔料;群青、紺青、コバルトブルー、アルカリブルーレーキ、無金属フタロシアニンブルー、銅フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー及びインジゴ等の青色顔料;クロムグリーン、酸化クロム、エメラルドグリーン、ナフトールグリーン、グリーンゴールド、アシッドグリーンレーキ、マラカイトグリーンレーキ、フタロシアニングリーン、及びポリクロルブロム銅フタロシアニン等の緑色顔料;その他各種蛍光顔料、金属紛顔料、及び体質顔料等が挙げられる。これらの着色剤の量は、光硬化性樹脂組成物の全量に対して、好ましくは1〜50質量%であり、より好ましくは5〜25質量%である。
着色剤とともに、必要に応じて顔料分散剤を用いてよい。顔料分散剤としては、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸塩、アルキルエステル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、スルホコハク酸塩、ナフタレンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、グリセリンエステル、ソルビタンエステル、及びポリオキシエチレン脂肪酸アミド等の活性剤;スチレン、スチレン誘導体、ビニルナフタレン誘導体、アクリル酸、アクリル酸誘導体、マレイン酸、マレイン酸誘導体、イタコン酸、イタコン酸誘導体、フマル酸、及びフマル酸誘導体から選ばれる2種以上の単量体からなるブロック共重合体又はランダム共重合体、及びこれらの塩等が挙げられる。
着色剤の分散方法としては、ボールミル、サンドミル、アトライター、ロールミル、アジテータ、ヘンシェルミキサ、コロイドミル、超音波ホモジナイザー、パールミル、湿式ジェットミル、及びペイントシェーカー等の各種分散機を用いる方法がある。顔料分散体の粗粒分を除去する目的で、遠心分離機又はフィルターを用いてもよい。
顔料インク中の顔料粒子の平均粒径は、インク中での安定性、画像濃度、光沢感、耐光性等を考慮して選択するが、光沢向上、質感向上の観点からも粒径は適宜選択することが好ましい。
〔光学用レンズ〕
本実施形態の光硬化性樹脂組成物の硬化物は、その耐熱黄変性や高い透明性を活かして、光学用レンズとして好適に用いることができる。本実施形態の光硬化性樹脂組成物を含む光学用レンズは、例えば、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、及び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、光フィルター、光学用接着剤、光ディスク基板及びディスプレイ基板等、各種光学部材にも好適に使用される。
以下、具体的な実施例、比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例、比較例においては以下の方法により測定及び評価を行った。
<SiHの反応率の算出>
反応開始前の溶液と、サンプリングした反応溶液(後述する実施例、比較例中のオルガノポリシロキサン合成における反応溶液であって、反応開始から72時間経過後の溶液)0.05gを重水素化クロロホルム溶媒1gにそれぞれ溶解して測定試料とした。この測定試料の1H NMRの測定を、400MHz(日本分光社製α−400)を用いて積算回数100回にて行い、得られた結果を解析した。
SiHの反応率は、反応前と反応後のSi−CH3に由来する0.2ppmのピークとSiHに由来する4.6ppmのピークとの面積比を求め、下記式に従い、算出し、下記評価基準により評価した。
SiHの反応率(%)=[((X1−Y1)/X1]×100
X1:反応前のピーク面積比:(反応前のSiHのピーク面積)/(反応前のSi−CH3のピーク面積)
Y1:反応後のピーク面積比:(反応後のSiHのピーク面積)/(反応後のSi−CH3のピーク面積)
(評価基準)
◎: SiHの反応率が98%以上である場合
○: SiHの反応率が90%以上98%未満である場合
×: SiHの反応率が90%未満である場合
<分子構造の同定>
後述する実施例、比較例において作製したオルガノポリシロキサン(A1)〜(A2)及び(B1)の各サンプル20mgを、1gの重水素化クロロホルム溶媒にそれぞれ溶解した溶液を測定試料とした。この測定試料の1H NMRの測定を、日本分光社製α−400を用いて積算回数200回にて行い、得られた結果を解析した。
また、各サンプル0.3gを、1gの重水素化クロロホルム溶媒にそれぞれ溶解した溶液を測定試料とした。この測定試料の13C NMRの測定を、日本分光社製α−400を用いて積算回数20000回にて行い、得られた結果を解析した。
さらに、各サンプル0.15gを、1gの重水素化クロロホルム溶媒にそれぞれ溶解し、クロム(III)アセチルアセトネート(Cr(acac)3)をサンプルに対して8質量%添加した溶液を測定試料とした。この測定試料の29Si NMRの測定を、日本分光社製α−400を用いて積算回数4000回にて行い、得られた結果を解析した。
1H NMR、13C NMR、及び29Si NMRにより得られた結果を解析して、オルガノポリシロキサン(A)及び(B1)〜(B2)の分子構造を同定した。
<不飽和結合含有基の官能基当量の算出>
後述する実施例、比較例において作製したオルガノポリシロキサン(A1)〜(A2)及び(B1)の各サンプル30mgを、1gの重水素化クロロホルム溶媒にそれぞれ溶解した溶液を測定試料とした。この測定試料の1H NMRの測定を、日本分光社製α−400を用いて積算回数200回にて行い、得られた結果を解析してオルガノポリシロキサン1分子中の平均組成を求めた。
また、各サンプル0.15gを、1gの重水素化クロロホルム溶媒にそれぞれ溶解し、Cr(acac)3をサンプルに対して8質量%添加した溶液を測定試料とした。この測定試料の29Si NMRの測定を、日本分光社製α−400を用いて積算回数4000回にて行い、得られた結果を解析してオルガノポリシロキサン1分子中の平均組成を求めた。
1H NMR及び29Si NMRにより得られた結果を解析して、不飽和結合含有基((メタ)アクリロキシ基)の官能基当量(官能基1モル当たりの質量)を算出した。
<重量平均分子量の算出>
後述する実施例、比較例において作製したオルガノポリシロキサン(A1)〜(A2)及び(B1)の各サンプル100mgを、2gのクロロホルム溶媒にそれぞれ溶解し、0.45μmのフィルターにて濾過したものを測定試料溶液とした。
カラム温度40℃にて、溶離液(クロロホルム)を流量1mL/分の条件下で、下記構成のカラムに通した。
(カラム構成)
ガードカラム:東ソー(株)社製TskguardcolumnH−H(登録商標)
分離カラム :東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G5000H、及び東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G3000H、東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G1000Hの各1本ずつを直列に配置
また、Polymer Laboratories社製の分子量7,500,000、2,560,000、841,700、320,000、148,000、59,500、28,500、10,850、2,930、580の、分子量既知の単分散ポリスチレン標準物質、及びスチレンモノマー(分子量104)のRI検出による溶出時間から検量線を予め作成した。測定試料溶液の溶出時間と検出強度から、上記の検量線を用いて分子量を算出した。
<粘度測定>
後述する実施例、比較例において作製したオルガノポリシロキサン(A1)〜(A2)及び(B1)の測定用サンプルの温度25℃における粘度を、東機産業社製TVE−22Hを用いて測定した。
<耐熱黄変性>
後述する実施例、比較例において作製した厚さ3mmの各硬化物を測定用サンプルとして用い、コニカミノルタ社製、分光測色計CM−3600d(商品名)でYI(黄色度)を測定した。
次に、各硬化物をアルミホイルに包み、空気下で150℃、150時間加熱処理を行った。その後、再びコニカミノルタ社製、分光測色計CM−3600d(商品名)でYI(黄色度)を測定した。
この加熱処理前後におけるYIの変化をΔYIとし、下記評価基準により耐熱黄変性を評価した。
(評価基準)
◎:ΔYIが1.0未満である場合
○:ΔYIが1.0以上3.0未満である場合
×:ΔYIが3.0以上である場合
<耐光性>
後述する実施例、比較例において作製した厚さ3mmの各硬化物を測定用サンプルとして用い、コニカミノルタ社製、分光測色計CM−3600d(商品名)でYI(黄色度)を測定した。
次に、各硬化物を50℃一定にした恒温乾燥機中にセットし、365nmバンドパスフィルターを備えたUV照射装置(ウシオ電機社製、商品名:SP−7)を用いて、365nmにおける照度4W/cm2の光をで100時間照射した。その後、再びコニカミノルタ社製分光測色計CM−3600d(商品名)でYI(黄色度)を測定した。
このUV照射前後におけるYIの変化をΔYIとし、下記評価基準により耐熱黄変性を評価した。
(評価基準)
◎:ΔYIが1.0未満である場合
○:ΔYIが1.0以上3.0未満である場合
×:ΔYIが3.0以上である場合
<表面タック性>
バーコーターを用いて、ガラス基板上に実施例及び比較例の各光硬化性樹脂組成物を厚さ12μmで均一に塗布した。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス基板を露光した。硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。露光終了30秒後の硬化膜を指で触り、表面タック性を以下の評価基準に従い評価した。
(評価基準)
◎:べたつきがなく、指がくっつかない。
×:べたつきがあり、指がくっつく。
<密着性>
20mm×20mm×2mmの平板の中央に10mmφ、深さ1mmの窪みが形成されたポリフタルアミド樹脂(ソルベイ社製アモデル4122)の型枠内に、実施例、比較例で作製した硬化性樹脂組成物を注型し、加熱して各試験片を得た。
得られた試験片をエスペック社製小型冷熱衝撃装置TSE−11で室温〜−40℃(15分)〜120℃(15分)〜室温を1サイクルとして、剥離が発生するまでの回数を目視で観察した。得られた回数に基づいて、下記評価基準により密着性を評価した。
(評価基準)
◎:500サイクルで剥離が発生しなかった場合
○:200サイクル以上500サイクル未満で剥離が発生した場合
×:200サイクル未満で剥離が発生した場合
〔実施例1〕
<不飽和結合含有基を有するオルガノポリシロキサン(A1)の製造>
撹拌装置、温度計、還流冷却器を取り付けた0.5Lの3つ口フラスコに、
(a)成分として1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン20g(0.08モル)、
(b1)成分としてビニルトリメトキシシラン4.9g(0.03モル)、
(b2)成分としてビニルトリメチルシラン23.3g(0.2モル)
(c)成分として3−ブテニルメタクリレート19g(0.1モル)、
トルエン230g、
及びハイドロキノンモノメチルエーテル0.05g(重合禁止剤)を添加し、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら80℃に加温した。
その後、塩化白金酸のイソプロパノール溶液を、白金金属が、付加反応生成物であるオルガノポリシロキサンの重量に対して20ppmとなる量添加した。ヒドロシリル化反応の開始を確認した後、この反応系を保温、水冷又は空冷によって55〜65℃に保ちながら、72時間攪拌した。なお、「付加反応生成物であるオルガノポリシロキサンの重量」とは、(a)成分に対して(b1)成分及び(b2)成分がすべて反応し、かつ残る反応点に対し(c)成分が反応した場合のオルガノポリシロキサンの重量をいう。
反応開始から72時間経過後のフラスコ内容物の分析を行ったところ、SiH基の反応率は96%であった。その後、得られた反応液を活性炭処理し、揮発成分を留去して、下記一般式(17)で表されるオルガノポリシロキサン(A1)53gを得た。
得られたオルガノポリシロキサン(A1)の不飽和結合含有基の官能基当量は867g/molであり、GPC測定から算出した重量平均分子量は700であり、25℃における粘度は29mPa・sであった。
Figure 2016069605
29Si NMR測定の結果、構成単位に相当する次に示すピークが観察された。
F1:−20.0ppm
M1:−41.5ppm
M2: 3.1ppm
S :−34.6ppm
構成単位F1と構成単位M1の比率(a/b)は、2.0であった。
構成単位F1と構成単位Sの比率(d/a)は、0.04であった。
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(A1)100質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価については上記方法により硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔実施例2〕
<オルガノポリシロキサン(A2)の製造>
撹拌装置、温度計、還流冷却器を取り付けた0.5Lの3つ口フラスコに、
(a)成分として1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン15g(0.06モル)、
(b1)成分としてビニルトリメトキシシラン3.7g(0.03モル)、
(b2)成分としてジメチルフェニルビニルシラン28.34(0.18モル)
(c)成分として3−ブテニルメタクリレート14g(0.1モル)、
トルエン216g、
及びハイドロキノンモノメチルエーテル0.05g(重合禁止剤)を添加し、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら80℃に加温した。
その後、塩化白金酸のイソプロパノール溶液を、白金金属が、付加反応生成物であるオルガノポリシロキサンの重量に対して20ppmとなる量添加した。ヒドロシリル化反応の開始を確認した後、この反応系を保温、水冷又は空冷によって55〜65℃に保ちながら、72時間攪拌した。
反応開始から72時間経過後のフラスコ内容物の分析を行ったところ、SiH基の反応率は95%であった。その後、得られた反応溶液を活性炭処理し、揮発成分を留去して、下記一般式(18)で表されるオルガノポリシロキサン(A2)51gを得た。
得られたオルガノポリシロキサン(A2)の不飽和結合含有基の官能基当量は1083g/molであり、GPC測定から算出した重量平均分子量は800であり、25℃における粘度は37mPa・sであった。
Figure 2016069605
29Si NMR測定の結果、構成単位に相当する次に示すピークが観察された。
F1:−19.9ppm
M1:−41.5ppm
M2: −1.2ppm
S :−34.6ppm
構成単位F1と構成単位M1の比率(a/b)は、2.0であった。
構成単位F1と構成単位Sの比率(d/a)は、0.05であった。
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(A2)100質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔実施例3〕
<オルガノポリシロキサン(B1)の製造>
撹拌装置、温度計、還流冷却器を取り付けた0.5Lの3つ口フラスコに、
(a)成分として1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン15g(0.06モル)、
(c)成分として3−ブテニルメタクリレート70g(0.5モル)、
トルエン200g、
及びハイドロキノンモノメチルエーテル0.05g(重合禁止剤)を添加し、窒素ガス雰囲気下で攪拌しながら80℃に加温した。
その後、塩化白金酸のイソプロパノール溶液を、白金金属が、付加反応生成物であるオルガノポリシロキサンの重量に対して20ppmとなる量添加した。ヒドロシリル化反応の開始を確認した後、この反応系を保温、水冷又は空冷によって55〜65℃に保ちながら、72時間攪拌した。
反応開始から72時間経過後のフラスコ内容物の分析を行ったところ、SiH基の反応率は99%であった。その後、得られた反応溶液を活性炭処理し、揮発成分を留去して、下記一般式(19)で表されるオルガノポリシロキサン(B1)44gを得た。
得られたオルガノポリシロキサン(B1)の不飽和結合含有基の官能基当量は200g/molであり、GPC測定から算出した重量平均分子量は600であり、25℃における粘度は20mPa・sであった。
Figure 2016069605
29Si NMR測定の結果、構成単位に相当する次に示すピークが観察された。
F1:−19.9ppm
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(A1)50質量部、オルガノポリシロキサン(B1)50質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔実施例4〕
<オルガノポリシロキサン(B2)>
オルガノポリシロキサン(B2)としては、下記一般式(20)で示される信越化学社製X−22−164Bを用いた。
Figure 2016069605
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(A1)50質量部、オルガノポリシロキサン(B2)50質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔比較例1〕
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(B1)100質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。光硬化性樹脂組成物を上記方法にて型枠又はフィルムを用いて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔比較例2〕
<硬化物の製造と特性評価>
オルガノポリシロキサン(B2)100質量部に、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE184)3質量部、2−メチル−1−[4−メチルチオ−フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン(BASFジャパン社製、商品名:IRGACURE907)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔比較例3〕
<エポキシ基含有オルガノポリシロキサン(C1)>
エポキシ基含有オルガノポリシロキサン(C1)としては、下記一般式(21)で示される信越化学工業製エポキシ基含有オルガノポリシロキサンを用いた。
Figure 2016069605
<光硬化性樹脂組成物の製造と特性評価>
エポキシ基含有オルガノポリシロキサン(C1)100質量部にジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスフェート(サンアプロ社製、商品名:CPI−100P)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔比較例4〕
<エポキシ樹脂(C2)>
エポキシ樹脂(C2)としては、3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学製、セロキサイド2021P)を用いた。
<光硬化性樹脂組成物の製造と特性評価>
3,4−エポキシシクロヘキセニルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキセンカルボキシレート(ダイセル化学製、セロキサイド2021P)にジフェニル[4−(フェニルチオ)フェニル]スルホニウムヘキサフルオロホスフェート(サンアプロ社製、商品名:CPI−100P)3質量部を混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
〔比較例5〕
<メタクリル樹脂(C3)>
メタクリル樹脂(C3)としては、イソボルニルメタクリレート30質量部、ポリブチレングリコールジメタクリレート(三菱レイヨン製、アクリエステルPBOM)70質量部、を用いた。
<光硬化性樹脂組成物の製造と特性評価>
イソボルニルメタクリレート30質量部、ポリブチレングリコールジメタクリレート(三菱レイヨン製、アクリエステルPBOM)70質量部にビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート(日油製、パーロイルTCP)を1質量部混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して光硬化性樹脂組成物を得た。
ガラス板(縦50mm×横50mm×厚さ5mm)上にシリコン製のスペーサー(縦50mm×横50mm×高さ3mm)をセットして型枠とし、スペーサーの内部に光硬化性樹脂組成物を流し込み、ガラス板で挟んだ。その後、高圧水銀灯を備えた紫外線照射装置(センエンジニアリング社製)を用いて、積算光量2000mJ/cm2となるように上記ガラス板側から露光した。その後、型枠を外して硬化物を得た。なお、硬化は、温度:23℃、湿度:60%RHの環境で行った。
また、表面タック性、密着性評価は上記方法にて硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
Figure 2016069605
実施例1〜4によれば、耐熱黄変性、耐光性、表面タック性、及び密着性のいずれの点でも、特に光半導体用封止材、感光性接着剤、感光性コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂、光学用レンズ、感光性インクにおいて要求されるレベルを十分に満足する透明な硬化物を形成することが可能なオルガノポリシロキサン及びそれを用いた硬化性樹脂組成物が得られた。
比較例1〜5は、上述した本実施形態の構成を具備していないため、耐熱黄変性、耐光性、表面タック性、及び密着性のうちの所定の特性や、これらの特性バランスの観点から、実用上、十分な特性が得られなかった。
本発明の光硬化性樹脂組成物によれば、耐熱黄変性、耐光性、密着性に優れる透明な硬化膜を形成することが可能であり、しかも硬化膜表面の表面タック(べたつき)が十分に少ない光硬化性樹脂組成物が得られる。本発明はまた、該光硬化性樹脂組成物を用いた光半導体用封止材、感光性接着剤、感光性コーティング剤、ナノインプリント用光硬化性樹脂、光学用レンズ、感光性インクに好適に用いられ得る。
1,7…基材、2…正孔注入電極、3…正孔輸送層、4…発光層、5…電子注入電極、6…半導体用封止材、10…OLEDディスプレイ素子。

Claims (27)

  1. 下記一般式(1)で表される構成単位F1と、下記一般式(2)で表される構成単位M1と、を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有する、オルガノポリシロキサン(I)100質量部と、
    光ラジカル発生剤0.050〜20質量部と、を含有する、
    光硬化性樹脂組成物。
    Figure 2016069605
    (上記一般式(1)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、Xは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、aは、前記構成単位F1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
    Figure 2016069605
    (上記一般式(2)中、R1及びR3は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Yは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、nは、1〜3の整数を示し、bは、前記構成単位M1の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
  2. 前記bに対する前記aの比率(a/b)が、0.010以上5.0以下である、請求項1に記載の光硬化性樹脂組成物。
  3. 前記オルガノポリシロキサン(I)が、下記一般式(3)で表される構成単位M2を、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有する、請求項1又は2に記載の光硬化性樹脂組成物。
    Figure 2016069605
    (上記一般式(3)中、R1及びR4は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、Zは、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、cは、前記構成単位M2の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
  4. 前記cに対する前記aの比率(a/c)が、0.0010以上3.0以下である、請求項3に記載の光硬化性樹脂組成物。
  5. 前記R2が、アクリロキシ基又はメタアクリロキシ基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  6. 前記オルガノポリシロキサン(I)が、下記一般式(4)で表される構成単位Sを、環状オルガノポリシロキサンを構成する単位としてさらに有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
    Figure 2016069605
    (上記一般式(4)中、R1は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、dは、前記構成単位Sの含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
  7. 前記aに対する前記dの比率(d/a)が、0.10以下である、請求項6に記載の光硬化性樹脂組成物。
  8. 前記オルガノポリシロキサン(I)が、前記R2を含有する構成単位として、前記一般式(1)で表される構成単位F1のみを含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  9. 前記R1が、炭素数1〜10のアルキル基である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  10. 前記R1が、メチル基である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  11. 前記オルガノポリシロキサン(I)の前記R2で表される不飽和結合含有基の官能基当量が、20〜10000g/molである、請求項1〜10のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  12. 前記オルガノポリシロキサン(I)の重量平均分子量が、500〜1000000であり、
    前記オルガノポリシロキサン(I)の25℃における粘度が、1.0〜1000000mPa・sである、請求項1〜11のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  13. 前記オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、
    下記一般式(5)で表される構成単位F1’と、下記一般式(6)で表される構成単位T’と、を環状オルガノポリシロキサンを構成する単位として有するオルガノポリシロキサン(II)0.10〜100質量部をさらに含有する、
    請求項1〜12のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
    Figure 2016069605
    (上記一般式(5)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、R2'は、炭素数2〜10の不飽和結合含有基を示し、X’は、炭素数2〜10の二価の炭化水素基を示し、eは、前記構成単位F1’の含有割合を表し、1以上の整数を示す。)
    Figure 2016069605
    (上記一般式(6)中、R1'は、置換又は非置換の炭素数1〜10のアルキル基、置換又は非置換の炭素数3〜10のシクロアルキル基、置換又は非置換のアリール基、或いは、置換又は非置換のアラルキル基を示し、fは、前記構成単位T’の含有割合を表し、0以上の整数を示し、e及びfの合計は、3〜20の整数を示す。)
  14. 前記R1'が、炭素数1〜10のアルキル基である、請求項13に記載の光硬化性樹脂組成物。
  15. 前記R1'が、メチル基である、請求項13又は14に記載の光硬化性樹脂組成物。
  16. 前記R2'が、アクリロキシ基又はメタアクリロキシ基である、請求項13〜15のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  17. 前記オルガノポリシロキサン(I)の前記R2及び前記オルガノポリシロキサン(II)の前記R2'で表される不飽和結合含有基の総官能基当量が、20〜10000g/molである、請求項13〜16のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  18. 前記オルガノポリシロキサン(I)及び前記オルガノポリシロキサン(II)の重量平均分子量が、500〜1000000であり、
    前記オルガノポリシロキサン(I)及び前記オルガノポリシロキサン(II)の25℃における粘度が、1.0〜1000000mPa・sである、請求項13〜17のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  19. 前記オルガノポリシロキサン(I)100質量部に対して、
    ヒドロシリル化反応触媒0〜0.0010質量部をさらに含有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物。
  20. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、光半導体用封止材。
  21. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、接着剤。
  22. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、コーティング材。
  23. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、ナノインプリント用硬化性樹脂組成物。
  24. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物を含む、光学用レンズ。
  25. 請求項1〜19のいずれか一項に記載の光硬化性樹脂組成物と、着色剤と、を含む、インク。
  26. 請求項20に記載の光半導体用封止材を成形した、光半導体パッケージ。
  27. 請求項20に記載の光半導体用封止材を用いて製造された、光半導体装置。
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