JP2019143026A - 液状有機ケイ素化合物、およびそれを配合した熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

液状有機ケイ素化合物、およびそれを配合した熱硬化性樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】屈折率が高く、透明性、耐熱性が良好な硬化物のための熱硬化性組成物、及びそこに含まれる液状有機ケイ素化合物の提供。
【解決手段】下記一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物、その製造方法及び前記液状有機ケイ素化合物を含有する熱硬化性樹脂組成物に関する。
Figure 2019143026

一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基、nはそれぞれ独立して1〜50の整数、Rはそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基。
【選択図】なし

Description

本発明は、液状有機ケイ素化合物、および該化合物を含む、光学材料、電気絶縁材料などの用途に有用な熱硬化性組成物、これを熱硬化させた硬化物、並びにこれを用いた半導体用樹脂封止材に関する。
白色LEDが照明等の用途に用いられてきているが、大出力化に伴いLEDパッケージの発熱が問題となっている。また、エポキシ樹脂を封止材料に用いた場合には、その発熱による黄変が避けられなくなっているため、エポキシ樹脂に変わってシリコーン樹脂が白色LEDの封止材料に用いられてきている。LEDに用いられるシリコーン樹脂はフェニルシリコーン樹脂とメチルシリコーン樹脂との2種類に大きく分けられる。
一般的に用いられているフェニルシリコーン樹脂は、屈折率が高く光の取り出し効率が良い。さらにはガスバリア性も高く、パッケージとの密着性も良いため、吸湿リフロー耐性またはヒートサイクル耐性等の信頼性に優れる。しかし、耐熱黄変性についてはエポキシ樹脂よりは優れているもの、LEDの大出力化に対応するには十分ではない。
メチルシリコーン樹脂は、耐熱黄変性は非常に優れているが、屈折率が低いためLEDの光取り出し効率がよくない。またメチルシリコーン樹脂は、主にジメチルシリコーンで構成されているためガスバリア性が低く、またパッケージとの密着力が劣り、吸湿リフロー時に剥離しやすいという問題があった。剥離が発生するとLEDから発生する光の輝度が低下するので好ましくない。
さらに近年、ハイパワーなLEDが出現し、特にパッケージサイズが小さい場合、局所的に樹脂部が加熱され、クラックを引き起こす問題が出てきている。ハイパワーなLEDによる高温通電試験においては、樹脂部の温度は200℃以上の高温領域に達するとも言われ、より高温領域での長期信頼性が求められてきている。
前記高温領域においては、一般的に用いられているフェニルシリコーン樹脂においては、黄変による輝度劣化が激しいばかりか、樹脂劣化により、クラックが発生する。ジメチルシリコーン樹脂は、黄変による輝度劣化は少ないものの、前記高温領域においては、樹脂の劣化収縮が進み、クラックが発生し輝度劣化し、前記ハイパワーなLED用途には適用できない場合がある。
上記のように、近年、LED用封止材に対する要求特性は益々厳しくなってきている。そのため、白色LEDの大出力化に対応できる、高屈折率と、耐熱性とを兼ね備えた封止材料、熱硬化性樹脂組成物が切望されていた。
近年、耐熱性および耐UV性に優れるシルセスキオキサン材料が注目され、該材料を用いたLED用封止材が報告されてきている。
特許文献1には、カゴ型オクタシルセスキオキサンにSiH基を導入した熱硬化性樹脂とアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとの熱硬化性樹脂組成物によるLED用封止材が開示されている。
特許文献2には、通称ダブルデッカー型と呼ばれる不完全カゴ型シルセスキオキサンを用いた熱硬化性樹脂組成物が開示されている。該シルセスキオキサンは、フェニルトリメトキシシランの加水分解縮合により得られる構造制御された化合物であり、Si−Ph基の位置がランダムではなく構造制御されているため高屈折率でありながら耐熱性と耐光性に優れる。
特許文献2には、不完全カゴ型構造のシルセスキオキサンのシラノール基部にSiH基を修飾した化合物とアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンとの反応から得られるSiH基とビニル基とを含む熱硬化性樹脂が開示され、このものを硬化させたものは、高屈折率でありながら耐熱性が高く、さらにLEDのパッケージ材質であるポリフタルアミド樹脂基材または銀基材との密着性が良いことが示されている。
特開2012−102167号公報 国際公開第2011/145638号
しかしながら、特許文献1では200℃で168時間の耐熱性の試験しか行なわれておらず、特許文献2では180℃で1000時間の耐熱性の試験しか行なわれていない。このように、特許文献1および特許文献2ともにハイパワーなLEDが発する200〜250℃以上の高温領域での長期信頼性について記述がない。
本発明は、屈折率が高く、透明性、耐熱性が良好な硬化物を得ることができる熱硬化性組成物を提供することを課題の一つとし、また、この熱硬化性組成物に含有させる液状有機ケイ素化合物、熱硬化性組成物から得られる硬化物、成形体、および発光ダイオード用などの封止材料を提供することを課題の一つとする。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、ダブルデッカー型のケイ素化合物の構造を含み、固体ではないために溶媒が必要ない、液状の有機ケイ素化合物の合成に成功し、さらに該化合物と硬化剤とを含む熱硬化性組成物の硬化物が、透明性、耐熱性などに優れることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は下記の構成を有する。
[1]下記一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物。
Figure 2019143026
一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
nはそれぞれ独立して1〜50の整数である。
一般式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
[2]下記一般式(2−1)で表される化合物と下記一般式(2−2)で表される化合物とを平衡化反応させる工程を含む、上記[1]に記載の液状有機ケイ素化合物の製造方法。
Figure 2019143026
Figure 2019143026
一般式(2−1)中、R21はそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
一般式(2−2)中、R22は炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
nは0〜50の整数である。
[3]上記[1]に記載の液状有機ケイ素化合物を含有する熱硬化性樹脂組成物。
[4]下記構造式(4)で表される液状有機ケイ素化合物を含有する上記[3]に記載の熱硬化性樹脂組成物。
Figure 2019143026
[5]白金触媒を含有する上記[3]または[4]に記載の熱硬化性樹脂組成物。
[6]金属酸化物または蛍光体の少なくとも一方を含む上記[3]〜[5]のいずれか1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
[7]上記[3]〜[6]のいずれか1に記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させてなる硬化物。
[8]上記[3]〜[6]のいずれか1に記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布してなる塗膜。
[9]上記[3]〜[6]のいずれか1に記載の熱硬化性樹脂組成物からなる、半導体用樹脂封止材。
本発明の熱硬化性樹脂組成物の硬化物は、例えば、高屈折率、透明性、耐熱性、耐熱黄変性などに優れている。そのため、硬化物からなる成形体は、半導体の封止材、光半導体の封止材、光半導体のダイボンド材、絶縁膜、シール剤、光学レンズなどの用途に好適に用いることができる。また、透明材料、光学材料、光学フィルム、光学シート、接着剤、電子材料、絶縁材料、層間絶縁膜、塗料、インク、コーティング材料、成形材料、ポッティング材料、液晶シール剤、表示デバイス用シール剤、太陽電池封止材料、レジスト材料、カラーフィルター、電子ペーパー用材料、ホログラム用材料、太陽電池用材料、燃料電池用材料、表示材料、記録材料、防水材料、防湿材料、電池用固体電解質、ガス分離膜に用いることができる。また、他の樹脂への添加剤等に用いることができる。
<1.本発明の液状有機ケイ素化合物>
本発明の液状有機ケイ素化合物は、以下の一般式(1)で表される。
Figure 2019143026
一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
nはそれぞれ独立して1〜50の整数である。
一般式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
として好ましい炭化水素基はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基から選択される基であり、脂環基はそれぞれ独立してシクロペンチル基、シクロヘキシル基から選択される基であり、芳香族炭化水素基はそれぞれ独立してフェニル基、ナフチル基から選択される基である。Rがフェニル基であると耐熱性に優れ、メチル基であると流動性に優れる。
として好ましい炭化水素基はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基から選択される基であり、脂環基はそれぞれ独立してシクロペンチル基、シクロヘキシル基から選択される基であり、芳香族炭化水素基はフェニル基である。Rがメチル基であると耐熱性に優れ、フェニル基であるとガスバリア性に優れる。
nはそれぞれ独立して1〜50の整数である。好ましいnは1〜30であり、より好ましいnは3〜23である。この範囲であれば、他の重合性ケイ素化合物との相溶性が十分であり、硬化物が白濁することが無い。
Rとして好ましい不飽和炭化水素基としては、具体的には例えば、ビニル基が挙げられる。
<2.一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物の製造方法>
本発明の一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物は、下記一般式(2−1)で表される化合物と下記一般式(2−2)で表される化合物とを平衡化反応させる工程から製造される。
Figure 2019143026
一般式(2−1)中、R21はそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
21として好ましい不飽和炭化水素基としては、具体的には例えば、ビニル基が挙げられる
Figure 2019143026
一般式(2−2)中、R22は炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
22として好ましい炭化水素基はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基から選択される基であり、脂環基はそれぞれ独立してシクロペンチル基、シクロヘキシル基から選択される基であり、芳香族炭化水素基はフェニル基である。
nは0〜50の整数である。好ましいnは1〜35であり、より好ましいnは5〜25である。この範囲であれば、反応性が十分であり、反応液がゲル状となることがない。
一般式(1)で表される化合物は、一般式(2−1)で表される化合物と一般式(2−2)で表される化合物の平衡化反応によって得ることができる。
反応溶媒は、前記化合物と縮合しない溶媒であれば何でもよい。このような溶媒としては、例えば、ヘキサンおよびヘプタン等の炭化水素系溶媒、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン(THF)、ジオキサンおよびシクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、塩化メチレンおよびクロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒、酢酸エチル等のエステル系溶媒、並びにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等のラクタム系溶媒が挙げられる。前記溶媒は単一の溶媒でもよいし、二以上の溶媒であってもよい。このうち、トルエンがより好ましい。
反応温度は通常40〜150℃であり、好ましくは110〜120℃である。
触媒として強酸または強塩基が通常用いられる。本発明における液状有機ケイ素化合物の製造方法では、シルセスキオキサンの反応の安定性を考慮すると、触媒としては強酸が好ましい。このような触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、活性白土、スルホン酸系イオン交換樹脂が挙げられる。このうち、スルホン酸系イオン交換樹脂がより好ましい。
<3.本件発明の熱硬化性樹脂組成物>
3−1.第1成分
本件発明の熱硬化性樹脂組成物は、第1成分として、一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物を含有する。一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物は耐熱性を有し、熱硬化性樹脂組成物の耐熱性を向上させる。
一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全量に対して好ましくは1〜99重量%であり、より好ましくは20〜80重量%である。この範囲であれば、他成分との相溶性が十分であり、硬化物の白濁を抑制できる。
3−2.第2成分
本件発明の熱硬化性樹脂組成物は、第2成分として、下記構造式(4)で表される液状有機ケイ素化合物を含有する。
Figure 2019143026
上記構造式(4)で表される液状有機ケイ素化合物の含有量は、熱硬化性樹脂組成物全量に対して好ましくは1〜99重量%であり、より好ましくは20〜80重量%である。この範囲であれば、熱硬化性樹脂組成物の反応性が十分であり、硬化物がゲル状となることを抑制できる。
3−3.その他の成分
3−3−1.硬化触媒
本件発明の熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、その他の成分として、硬化触媒を含有する。
硬化触媒は、通常反応触媒として用いられる遷移金属触媒であれば特段の限定はされないが、白金触媒を用いることが好ましい。白金触媒の例としては、通常のヒドロシリル化触媒が選択できる。好ましいヒドロシリル化触媒の例は、カルステッド触媒(Karstedt catalyst)、スパイヤー触媒(Speier catalyst)、ヘキサクロロプラチニック酸などであり、これらは一般的によく知られた白金触媒である。
硬化触媒の使用量は、触媒に含まれる遷移金属の、熱硬化性樹脂組成物に対する重量比で、好ましくは0.1ppm〜10ppmである。添加割合が前記範囲であれば硬化不良を起こしにくく、また熱硬化性樹脂組成物の調製後のポットライフが短くなり過ぎて使用できないという不都合を起こす恐れがなく、また硬化物の着色も生じない。より好ましい添加割合は0.5ppm〜4ppmである。
3−3−2.金属酸化物
本件発明の熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、その他の成分として、金属酸化物を含有する。金属酸化物を含有すると、光散乱性が向上する。好ましい金属酸化物としては、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化亜鉛等が挙げられる。金属酸化物の含有量は熱硬化性樹脂組成物全量に対して好ましくは1〜90重量%であり、より好ましくは5〜85重量%である。この範囲であれば、熱硬化性樹脂組成物を光拡散材や光反射材として用いるのに十分な光拡散性および光反射性を有するとともに、成形性が失われることがない。
金属酸化物は1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。
3−3−3.蛍光体
本件発明の熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、その他の成分として、蛍光体を含有する。蛍光体を含有すると、LEDの青色光の一部を黄色や緑色、赤色に変換して白色光に変換することが出来る。好ましい蛍光体としては、例えば、イットリウムアルミニウムガーネット、酸窒化ケイ素アルミニウムカルシウム、酸窒化ケイ素アルミニウム、ルテニウムアルミニウムガーネット等が挙げられる。
蛍光体の含有量は熱硬化性樹脂組成物全量に対して好ましくは1〜90重量%であり、より好ましくは5〜85重量%である。この範囲であれば、熱硬化性樹脂組成物の波長変換性が十分であり、成形性が失われることがない。
蛍光体は1種のみを用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は以下の実施例によって限定されない。
なお、本件発明の熱硬化性樹脂組成物等は下記分析法で同定した。
<数平均分子量、重量平均分子量の測定>
本発明で合成したポリマーの数平均分子量と重量平均分子量は、以下のように測定した。
日本分光株式会社製の高速液体クロマトグラフシステムCO−2065plusを使用し、試料濃度1wt%のTHF溶液20μLを分析サンプルとして、カラム:ShodexKF804L(昭和電工株式会社製)(直列に2本接続)、カラム温度:40℃、検出器:RI、溶離液:THF、及び溶離液流速:1.0mL毎分でGPC法により測定し、ポリスチレン換算することにより求めた。
<NMR(核磁気共鳴スペクトル)>
日本電子株式会社製の400MHZのNMRを使用し、測定サンプルは重アセトン(和光純薬工業株式会社製)に溶解して測定した。又、H−NMRの積分比より導入された平均シリコーン鎖長を決定した。
<粘度>
東機産業株式会社製のTV−22形粘度計コーンプレートタイプを使用し、恒温槽温度25℃にて測定した。
実施例で使用された試薬等は下記の通りである。
ジビニルポリシロキサン1[式(2−2)に相当する、両末端にビニル基を有する数平均分子量700のポリジメチルシロキサン]:JNC株式会社製
Figure 2019143026
ジビニルポリシロキサン2(式(2−2)に相当する、両末端にビニル基を有する数平均分子量2100のポリジメチルシロキサン):JNC株式会社製
Figure 2019143026
MVS−H(硬化遅延剤、物質名、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン):JNC株式会社製
白金触媒:Pt−VTSC−3.0X(1,3−ジビニル―1,1,3,3テトラメチルジシロキサン白金(0)錯体キシレン溶液、白金含有率:3.0wt%)ユミコアジャパン株式会社製
反応に使用する溶媒は、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。ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、テトラヒドロフラン(THF)、シクロメチルペンチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、ヘキサンやヘプタンなどの炭化水素系溶媒、メタノールやエタノール、イソプロパノールなどのアルコール系溶媒である。これらの溶媒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。
[合成例1]<シルセスキオキサン誘導体(DD−4OH)の合成>
特許第5704168号公報記載の方法にて下記DD−4OHを合成した。
Figure 2019143026
[合成例2]<シルセスキオキサン誘導体(DD(Me)−OH)の合成>
特許第4379120号公報記載の方法にて下記DD(Me)−OHを合成した。
Figure 2019143026
[合成例3]<オルガノポリシロキサンの合成>
下記構造式(4)で表される化合物は、特許第5704168号公報記載の方法にて合成した。
Figure 2019143026
[合成例4]シルセスキオキサン誘導体[DD(Ph)−OH]の合成
温度計および滴下漏斗を取り付けた反応容器に、DD−4OH100.0g、フェニルトリクロロシラン49.4g、テトラヒドロフラン660mlを仕込んだ。5℃に冷却した後にトリエチルアミン42.6gを加え、室温にて4時間かくはんした。5℃に冷却した後に純水100mlを加え、室温にて1時間かくはんした。シクロペンチルメチルエーテル500mlを加えた後に有機層が中性を示すまで水洗を行った。溶媒を減圧留去し得られた固体をメタノール140ml中に分散した後に減圧濾過を行った。45℃にて減圧乾燥を行い、下式で表される白色個体[DD(Ph)−OH]110.0gを得た。
Figure 2019143026
得られた白色固体は下記の分析結果から上記[DD(Ph)−OH]の構造(DD−4H)を有すると判断される。
H−NMR(溶剤:重アセトン):δ(ppm):6.7−6.8(m,1.2H)、7.2−7.8(m,50H)
[実施例1]シルセスキオキサン誘導体[化合物1:DD(Ph)−Si6V)]の合成
還流冷却器、温度計を取り付けた反応容器にDD(Ph)−OH5.0g、三菱化学株式会社製イオン交換樹脂RCP160M1.0g、トルエン20ml、JNC株式会社製ジビニルポリシロキサン1を5.8g仕込んだ。1時間加熱還流した後にイオン交換樹脂をろ別した。反応液を水20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。反応液をメタノール20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。45℃にて減圧乾燥を行い、無色透明の液体[DD(Ph)−Si6V]6.8gを得た。
得られた無色透明の液体は下記の分析結果から下記の構造を有すると判断される。
H−NMR(溶剤:重アセトン):δ(ppm):−0.1−0.2(m,72H)、5.7−6.2(m,5.3H)、7.2−7.9(m,50H)
粘度=4200mPas
数平均分子量:Mn=2000
重量平均分子量:Mw=2900
Figure 2019143026
[実施例2]シルセスキオキサン誘導体[化合物2:DD(Ph)−Si23V]の合成
還流冷却器、温度計を取り付けた反応容器にDD(Ph)−OH5.0g、三菱化学株式会社製イオン交換樹脂RCP160M1.0g、トルエン20ml、JNC株式会社製ジビニルポリシロキサン2を15.3g仕込んだ。1時間加熱還流した後にイオン交換樹脂をろ別した。反応液を水20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。反応液をメタノール20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。45℃にて減圧乾燥を行い、無色透明の液体[DD(Ph)−Si23V]12.0gを得た。
得られた無色透明の液体は下記の分析結果から下記の構造を有すると判断される。
H−NMR(溶剤:重アセトン):δ(ppm):−0.1−0.2(m,277H)、5.7−6.2(m,7.1H)、7.2−7.9(m,50H)
粘度=275mPas
数平均分子量:Mn=4300
重量平均分子量:Mw=6600
Figure 2019143026
[実施例3]シルセスキオキサン誘導体[化合物3:DD(Me)−Si8V]の合成
還流冷却器、温度計を取り付けた反応容器にDD(Me)−OH5.0g、三菱化学株式会社製イオン交換樹脂RCP160M1.0g、トルエン20ml、JNC株式会社製ジビニルポリシロキサン1を7.8g仕込んだ。1時間加熱還流した後にイオン交換樹脂をろ別した。反応液を水20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。反応液をメタノール20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。45℃にて減圧乾燥を行い、無色透明の液体[DD(Me)−Si8V]7.6gを得た。
得られた無色透明の液体は下記の分析結果から下記の構造を有すると判断される。
H−NMR(溶剤:重アセトン):δ(ppm):0.0−0.2(m,100H)、0.3−0.4(m,4.3H)、5.7−6.2(m,2.7H)7.1−7.7(m,40H)
粘度=1300mPas
数平均分子量:Mn=4300
重量平均分子量:Mw=7000
Figure 2019143026
[実施例4]シルセスキオキサン誘導体[化合物4:DD(Me)−Si25V]の合成
還流冷却器、温度計を取り付けた反応容器にDD(Me)−OH5.0g、三菱化学株式会社製イオン交換樹脂RCP160M1.0g、トルエン20ml、JNC株式会社製ジビニルポリシロキサン2を18.6g仕込んだ。1時間加熱還流した後にイオン交換樹脂をろ別した。反応液を水20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。反応液をメタノール20mlで洗浄した後に溶媒を減圧留去した。45℃にて減圧乾燥を行い、無色透明の液体[DD(Me)−Si25V]10.7gを得た。
得られた無色透明の液体は下記の分析結果から下記の構造を有すると判断される。
H−NMR(溶剤:重アセトン):δ(ppm):0.0−0.2(m,297H)、0.3−0.4(m,4.0H)、5.7−6.2(m,4.8H)7.2−7.9(m,40H)
粘度=262mPas
数平均分子量:Mn=5900
重量平均分子量:Mw=9800
Figure 2019143026
[実施例5]
<熱硬化性樹脂組成物の調製>
スクリュー管瓶に上記実施例で合成した化合物またはジビニルポリシロキサン1、および下記構造式(4)にて表されるオルガノポリシロキサンを入れた。スクリュー管瓶を自転・公転ミキサー[株式会社シンキー製「あわとり練太郎(登録商標)」ARE−250]にセットし、混合・脱泡を行った。
Figure 2019143026
次に、硬化遅延剤の濃度が10ppm、白金触媒濃度が1ppmになるように加え、ふたたび自転・公転ミキサーにて混合・脱泡を行い、熱硬化性樹脂組成物である硬化物a〜dおよび比較硬化物a〜bを得た。表1に各熱硬化性樹脂組成物の配合量(質量部)を示す。
<硬化物の作製>
上記熱硬化性樹脂組成物を、ガラス2枚にニチアス株式会社製ナフロンSPパッキン(4mm径)をスペーサーとして挟み、この中に熱硬化性樹脂組成物を流し込み、80℃にて1時間、その後150℃にて4時間の順に加熱することにより硬化させ、ガラスをはがして30mm×35mm×4mm厚の表面が平滑な硬化物a〜dおよび比較硬化物a〜bを得た。2分割し30mm×20mm×4mmを透過率測定用サンプルとした。30mm×10mm×4mmを屈折率測定用サンプルとした。
得られた硬化物a〜cおよび比較硬化物aについて、以下の方法によりその物性を評価した。その結果を表2に示す
<透過率測定>
硬化物の中心部の1か所において、日本分光株式会社製紫外可視分光光度計 V−650を用いて波長450nmにおける光の透過率を測定した。
<屈折率>
JIS K7142(2014年)に従って試験片(30mm×10mm×4mm)を作製した。この試験片を用いて、アッベ屈折計(株式会社アタゴ製NAR−2T)によりナトリウムランプのD線(586nm)を用いて試験片の1か所の屈折率を測定した。中間液は1−ブロモナフタレン(和光純薬工業株式会社製)を用いた。
<耐熱性の試験>
耐熱試験は、従来(例えば先行文献1では、200℃で168時間の加熱)よりも厳しい以下の方法にて実施、評価した。
前述した厚さ4mmの硬化物を250℃のオーブン(クリーンオーブン:ヤマト科学株式会社製DE410)に入れ、1000時間加熱処理した。
・耐熱透明性
試験後の硬化物の光線透過率を紫外可視分光光度計で測定し、波長450nmの透過率から、この波長における保持率(%)(250℃にて1000時間熱処理後の透過率/初期透過率×100)を計算した後、耐熱透明性(各硬化物の保持率/比較硬化物aの保持率)を計算して評価した。ここで、「初期透過率」は熱処理前の透過率である。
・耐熱寸法安定性
試験後の硬化物の中心の板厚をデジタル厚みゲージで測定し、寸法保持率(%)(250℃にて1000時間熱処理後の厚み/初期の厚み×100)を計算した後、耐熱寸法安定性(各硬化物の寸法保持率/比較硬化物aの寸法保持率)を計算して評価した。ここで、「初期の厚み」は熱処理前の厚みである。
・耐熱重量安定性
試験後の硬化物の重量をデジタル天秤で測定し、重量保持率(%)(250℃にて1000時間熱処理後の重量/初期の重量×100)を計算した後、耐熱重量安定性(各硬化物の重量保持率/比較硬化物aの重量保持率)を計算して評価した。ここで、「初期の重量」は熱処理前の重量である。
Figure 2019143026
Figure 2019143026
表2に示すように、本発明による化合物1〜3を添加した硬化物a〜cは耐熱寸法安定性に優れていることが分かった。また、本発明による化合物1および2を添加した硬化物aおよびbは耐熱透明性に優れており、本発明による化合物1を添加した硬化物aは耐熱重量安定性に優れていることが分かった。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。
本発明の有機ケイ素化合物およびそれを含む熱硬化性樹脂組成物は、LEDなどの光半導体用封止材、絶縁膜、シール剤、接着剤、光学レンズなどに利用できる。

Claims (9)

  1. 下記一般式(1)で表される液状有機ケイ素化合物。
    Figure 2019143026
    一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
    一般式(1)中、Rは炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
    nはそれぞれ独立して1〜50の整数である。
    一般式(1)中、Rはそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
  2. 下記一般式(2−1)で表される化合物と下記一般式(2−2)で表される化合物とを平衡化反応させる工程を含む、請求項1に記載の液状有機ケイ素化合物の製造方法。
    Figure 2019143026

    Figure 2019143026
    一般式(2−1)中、R21はそれぞれ独立して炭素数2〜5の1つの二重結合を有する不飽和炭化水素基である。
    一般式(2−2)中、R22は炭素数1〜8の炭化水素基、脂環基又は芳香族炭化水素基からそれぞれ独立して選択される基である。
    nは0〜50の整数である。
  3. 請求項1に記載の液状有機ケイ素化合物を含有する熱硬化性樹脂組成物。
  4. 下記構造式(4)で表される液状有機ケイ素化合物を含有する請求項3に記載の熱硬化性樹脂組成物。
    Figure 2019143026
  5. 白金触媒を含有する請求項3または4に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  6. 金属酸化物または蛍光体の少なくとも一方を含む請求項3〜5いずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  7. 請求項3〜6のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させてなる硬化物。
  8. 請求項3〜6のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を塗布してなる塗膜。
  9. 請求項3〜6のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物からなる、半導体用樹脂封止材。
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