JP2019156968A - 付加硬化型シリコーン組成物、光学素子封止材、及び光学素子 - Google Patents

付加硬化型シリコーン組成物、光学素子封止材、及び光学素子 Download PDF

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Abstract

【課題】良好な硬化性で、高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、該組成物からなる光学素子封止材、及び該光学素子封止材で封止した光学素子を提供する。【解決手段】(A)下記平均組成式(1)で示される三次元網状のオルガノポリシロキサン、(R13SiO1/2)a(R22SiO)b(SiO2)c…(1)(B)1分子当たり2個以上のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、(C)1分子当たり2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有し、かつ付加反応性炭素—炭素二重結合を有しない有機ケイ素化合物、及び(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒を含むものである付加硬化型シリコーン組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、付加硬化型の硬化性シリコーン組成物に関し、特に、硬化性が良好で、硬い硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、該付加硬化型シリコーン組成物からなる光学素子封止材、及び該光学素子封止材で封止した光学素子に関する。
付加硬化性シリコーン組成物は、アルケニル基等の脂肪族不飽和基を含有するオルガノポリシロキサンを含み、ヒドロシリル化反応によって硬化して硬化物を与える。このようにして得られる硬化物は、耐熱性、耐寒性、電気絶縁性に優れ、また、透明であるため、各種の光学用途に用いられている。
光学用途に使用するシリコーン硬化物の中でも、特に高い耐熱変色性を求められる用途には、主にメチル基を有するオルガノポリシロキサンが使用される。
さらに、部材の保護性を高めるために、高い硬度が要求される場合があり、これを達成するためにSiO(Q単位)、及び脂肪族不飽和基を有する三次元網状のオルガノポリシロキサンが使用される。(特許文献1、2)
しかし、これらの硬化性オルガノポリシロキサン組成物は、Q単位を有する三次元網状のオルガノポリシロキサンと同一分子内の脂肪族不飽和基の反応性が悪く、硬化に時間がかかるという問題があった。
特開2001−2922号公報 特開2008−156578号公報
そこで本発明は上記事情に鑑み、良好な硬化性で、高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、該組成物からなる光学素子封止材、及び該光学素子封止材で封止した光学素子を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明では、付加硬化型シリコーン組成物であって、
(A)下記平均組成式(1)で示される三次元網状のオルガノポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO)(SiO…(1)
(式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、全Rのうち1〜50モル%はアルケニル基であり、Rは独立に炭素原子数1〜8のアルキル基であり、a、b、及びcは正数であり、0.75≦b/c≦3.0及び2.2≦(a+2b+4c)/(a+b+c)≦2.8を満たす数である。)
(B)1分子当たり2個以上のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
(C)1分子当たり2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有し、かつ付加反応性炭素―炭素二重結合を有しない有機ケイ素化合物、及び
(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
を含むものである付加硬化型シリコーン組成物を提供する。
本発明のような付加硬化型シリコーン組成物であれば、良好な硬化性で、高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物となる。
また、前記(B)成分が、下記平均組成式(2)で示される直鎖状オルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO)…(2)
(式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、Rのうち2つ以上は炭素原子数2〜8のアルケニル基であり、dは4≦d≦2,000を満たす数である。)
また、前記(C)成分が、下記平均組成式(3)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO)…(3)
(式中、Rは独立して炭素原子数1〜8のアルキル基又は水素原子であり、全Rのうち2つ以上、かつ0.1〜50モル%は水素原子であり、eは1≦e≦500を満たす数である。)
このように、本発明の各成分を上記(B)、(C)成分とした組成物であれば、より良好な硬化性で、より高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物となる。
また、前記(B)成分が、前記(A)成分に対し質量比0.01〜100となる量含まれ、前記(C)成分が、前記(A)成分と前記(B)成分の合計に対し、質量比0.01〜100となる量含まれるものであることが好ましい。
このような質量比の付加硬化型シリコーン組成物であれば、良好な硬化性で、硬化させて得られる硬化物が、確実に高硬度を有するので、光学素子封止材としてさらに好適に用いることができる。
また、前記平均組成式(1)中のRがメチル基であることが好ましい。
このようなオルガノポリシロキサンを含む付加硬化型シリコーン組成物であれば、耐久性、反応性により優れたものとなる。
また、前記(D)成分が、白金族金属の質量換算で、組成物全体に対し0.1〜1,000ppm含まれるものであることが好ましい。
(D)成分の含有量がこのようなものであれば、付加反応が効率よく進み、良好な硬化性で、硬化させて得られる硬化物が、確実に高硬度を有するので、光学素子封止材としてさらに好適に用いることができる。
また、本発明では、前記付加硬化型シリコーン組成物からなるものである光学素子封止材を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物は、高硬度を有するので、光学素子封止材として好適に用いることができる。
また、本発明では、前記光学素子封止材の硬化物で封止されたものである光学素子を提供する。
このように、本発明の付加硬化型シリコーン組成物からなる光学素子封止材を用いて硬化物を得ることによって、高硬度を有する光学素子封止材により封止された光学素子を得ることができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は高い反応性を有するため、製造工程の短縮に寄与し、さらに本発明の付加硬化型シリコーン組成物から得られる硬化物は硬度が高く、光学素子封止材としての保護性が良好である。
上記のように、良好な硬化性で、高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、該組成物からなる光学素子封止材、及び該光学素子封止材で封止した光学素子の開発が求められていた。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、鋭意検討を行った結果、三次元網状のオルガノポリシロキサンに、一定以上の割合で、RSiO(Rは有機基)で表される単位を導入することにより、脂肪族不飽和基の反応性が向上することを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、付加硬化型シリコーン組成物であって、
(A)下記平均組成式(1)で示される三次元網状のオルガノポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO)(SiO…(1)
(式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、全Rのうち1〜50モル%はアルケニル基であり、Rは独立に炭素原子数1〜8のアルキル基であり、a、b、及びcは正数であり、0.75≦b/c≦3.0及び2.2≦(a+2b+4c)/(a+b+c)≦2.8を満たす数である。)
(B)1分子当たり2個以上のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
(C)1分子当たり2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有し、かつ付加反応性炭素―炭素二重結合を有しない有機ケイ素化合物、及び
(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
を含むものである付加硬化型シリコーン組成物である。
以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<付加硬化型シリコーン組成物>
[(A)成分]
(A)成分は本発明の付加硬化型シリコーン組成物を硬化して得られる硬化物に強度を付与するための成分であり、下記平均組成式(1)で表される三次元網状のオルガノポリシロキサンである。
(R SiO1/2(R SiO)(SiO…(1)
(式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、全Rのうち1〜50モル%はアルケニル基であり、Rは独立に炭素原子数1〜8のアルキル基であり、a、b、及びcは正数であり、0.75≦b/c≦3.0及び2.2≦(a+2b+4c)/(a+b+c)≦2.8を満たす数である。)
上記平均組成式(1)において、b/cで表されるモル比は0.75〜3.0の範囲であり、好ましくは1.0〜2.0の範囲であり、より好ましくは1.2〜1.8の範囲である。b/cが0.75未満では同一分子内に存在するアルケニル基の反応性が不十分となり、3.0を超えると硬化物の強度が不十分になる。
上記平均組成式(1)において、(a+2b+4c)/(a+b+c)で表されるモル比は、シロキサン架橋がどの程度密であるかの指標である。その範囲は、2.2〜2.8であり、好ましくは2.3〜2.7の範囲であり、より好ましくは2.4〜2.6の範囲である。(a+2b+4c)/(a+b+c)が2.2未満では硬化物の強度が不十分となり、2.8を超えると高分子量化して、組成物粘度が高くなったり、他成分との相溶性が悪化したりする。
で示される基のうち、炭素原子数2〜8のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基が例示され、特に、ビニル基であることが好ましい。炭素原子数1〜8のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等が挙げられ、メチル基、エチル基又はプロピル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
中のアルケニル基の含有率は1〜50モル%であり、好ましくは3〜40モル%であり、より好ましくは5〜30モル%である。1モル%未満では、組成物の硬化性が不十分となり、50モル%を超えると硬化物が脆くなる。
は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、メチル基、エチル基、又はプロピル基が好ましく、耐久性、反応性の観点からメチル基が特に好ましい。
(A)成分の分子量は限定されないが、THF(テトラヒドロフラン)溶媒を用いたGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定による標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が500〜20,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは1,000〜15,000の範囲、特に好ましくは、2,000〜10,000の範囲である。
(A)成分は、一種単独で用いてもよく、分子量、ケイ素原子に結合した有機基の種類等が相違する二種以上を併用してもよい。
[(B)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(B)成分は、一分子中に2個以上のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサンであり、本発明の付加硬化型シリコーン組成物を硬化して得られる硬化物に柔軟性を付与するための成分である。
(B)成分としては、下記平均組成式(2)で表されるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO)…(2)
(式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、Rのうち2つ以上は炭素原子数2〜8のアルケニル基であり、dは4≦d≦2,000を満たす数である。)
平均組成式(2)においてdは4〜2,000の範囲であり、好ましくは10〜1,000の範囲であり、より好ましくは30〜500の範囲である。
のアルケニル基は、上述のRと同様のものが挙げられ、ビニル基であることが好ましい。R中のアルケニル基の含有量は、一分子あたり2個以上であり、硬化物の柔軟性の観点から、好ましくは2〜10個であり、より好ましくは2〜5個であり、特に好ましくは2個である。一分子あたり2個以上であると、硬化物の強度の低下や、硬化物からの本成分の分離を引き起こすようなこともない。
におけるアルキル基としては、上述のRと同様の基が挙げられ、メチル基であることが特に好ましい。
(B)成分の分子量は限定されないが、THF溶媒を用いたGPC測定による標準ポリスチレン換算のMwが1,000〜100,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは2,000〜80,000の範囲、特に好ましくは3,000〜50,000の範囲である。
(B)成分は、一種単独で用いてもよく、分子量、ケイ素原子に結合した有機基の種類等が相違する二種以上を併用してもよい。
(B)成分の配合量は、(A)成分に対し質量比0.01〜100となる量が好ましく、0.1〜10となる量がより好ましく、0.2〜5となる量が特に好ましい。
[(C)成分]
(C)成分は、1分子当たり2個以上のケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を有し、かつ付加反応性炭素―炭素二重結合を有しない有機ケイ素化合物であり、(A)成分及び(B)成分とヒドロシリル化反応し、架橋剤として作用する。
(C)成分としては、下記平均組成式(3)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンであることが好ましい。
(R SiO1/2(R SiO)…(3)
(式中、Rは独立して炭素原子数1〜8のアルキル基又は水素原子であり、全Rのうち2つ以上、かつ0.1〜50モル%は水素原子であり、eは1≦e≦500を満たす数である。)
平均組成式(3)においてeは1〜500の範囲であり、好ましくは2〜200の範囲であり、より好ましくは3〜100の範囲である。
中の水素原子の含有率は、0.1〜50モル%であることが好ましく、より好ましくは1〜50モル%であり、特に好ましくは10〜50モル%である。0.1モル%以上であれば、組成物の硬化性が十分であり、50モル%以下であれば、硬化物が脆くなる恐れがない。
中の水素原子以外のケイ素原子結合有機基としては、Rと同じ官能基が例示され、特に、メチル基であることが好ましい。
(C)成分の分子量は特に限定されないが、THF溶媒を用いたGPC測定による標準ポリスチレン換算のMwが100〜10,000の範囲であることが好ましく、より好ましくは200〜5,000の範囲であり、特に好ましくは500〜3,000での範囲ある。
(C)成分は、一種単独で用いてもよく、分子量、ケイ素原子に結合した有機基の種類等が相違する二種以上を併用してもよい。
(C)成分の配合量は、後述の(D)成分のヒドロシリル化触媒の存在下に本組成物を硬化させるに十分な量であるが、(A)成分に対し質量比0.01〜100となる量が好ましい。また、好ましくは、(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基に対する(C)成分中のSiH基のモル比が0.2〜5の範囲であり、より好ましくは0.5〜2となる量である。
[(D)成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(D)成分の白金族金属を含むヒドロシリル化触媒としては、(A)成分及び(B)成分中のアルケニル基と(C)成分中のSiH基とのヒドロシリル化付加反応を促進するものであれば、いかなる触媒を使用してもよい。このような触媒としては、例えば、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属や、塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサン又はアセチレン化合物との配位化合物、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の白金族金属化合物が挙げられるが、特に好ましくは白金化合物である。(D)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(D)成分の配合量は、ヒドロシリル化触媒としての有効量でよく、好ましくは組成物全体に対し白金族金属の質量換算で0.1〜1,000ppmの範囲であり、より好ましくは1〜500ppmの範囲であり、より好ましくは1〜100ppmの範囲である。
[その他の成分]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、上述の(A)〜(D)成分以外にも、以下に例示するようなその他の成分を配合してもよい。
その他の成分としては、例えば、結晶性シリカ等の光散乱剤又は補強材;蛍光体;石油系溶剤;反応性官能基を有しない非反応性シリコーンオイル等の粘度調整剤;1分子中に1個以上の(メタ)アクリル基、エポキシ基、アルコキシシリル基、アミド基、及びカルボン酸無水物基からなる官能基群のうち1個又は複数個を含む(A)、(B)、及び(C)成分以外の化合物からなる接着性向上剤;2−エチニル2−ドデカノール、1−エチニルシクロヘキサノール等の反応抑制剤等が挙げられる。これらのその他の成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[硬化物]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、公知の硬化条件下で公知の硬化方法により硬化させることができる。例えば、好ましくは80〜200℃、より好ましくは100〜160℃で加熱することにより、該組成物を硬化させることができる。加熱時間は、例えば好ましくは0.5分〜5時間程度、より好ましくは1分〜3時間程度でよいが、LED封止用等、精度が要求される場合は、硬化時間を長めにすることがより好ましい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、150℃60分で硬化させる際、レオメーターにおける60分後のトルクの90%となる時間(T90)が30分以内であることが好ましい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物を150℃60分加熱することにより得られる硬化物の硬さが、デュロメータータイプA硬度50以上であることが好ましい。
このような本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、高い反応性を有するため、製造工程の短縮に寄与し、さらに本発明の付加硬化型シリコーン組成物から得られる硬化物は硬度が高く、光学素子封止材としての保護性が良好である。
<光学素子封止材>
また、本発明の付加硬化型シリコーン組成物からなる光学素子封止材を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物は、耐熱性、耐寒性、電気絶縁性に優れる。そのため、光学素子封止材として好適に用いることができる。
<光学素子>
また、本発明の光学素子封止材で封止されたものである光学素子を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物から成る光学素子封止材によって封止される光学素子としては、例えば、LED、半導体レーザー、フォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池、CCD等が挙げられる。このような光学素子は、該光学素子に本発明の付加硬化型シリコーン組成物から成る光学素子封止材を塗布し、塗布された光学素子封止剤を公知の硬化条件下で公知の硬化方法により、例えば上述の条件で硬化させることによって封止することができる。
以下、実施例及び比較例を示し、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。
下記の例で、T90値は150℃60分の硬化性をレオメーターMDR2000(アルファテクノロジーズ社製)により、トルクが90%となった時間を測定した値である。
下記の例で、硬さはデュロメータータイプA硬度計を用いて25℃で測定した値である。
下記の例で、GPC測定はTHF溶媒を用いた標準ポリスチレン換算の重量平均分子量として測定した。
下記の例において、ポリシロキサンの組成を示す記号を以下に示す。また、各ポリシロキサンのモル数は、各成分中に含有されるビニル基又はケイ素原子結合水素原子のモル数を示すものである。
:(CHHSiO1/2
M:(CHSiO1/2
Vi:(CH=CH)(CHSiO1/2
:(CH)HSiO2/2
D:(CHSiO2/2
Vi:(CH=CH)(CH)SiO2/2
Q:SiO4/2
[白金触媒(D−1)の調製]
本実施例でヒドロシリル化触媒として使用した白金触媒は、六塩化白金酸とsym−テトラメチルジビニルジシロキサンとの反応生成物であり、この反応生成物を白金含量が0.5質量%となるようにトルエンで希釈し、白金触媒(D−1)を得た。
[合成例1:三次元網状オルガノポリシロキサン(A−1)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン601g、テトラメトキシシラン457g、キシレン1,083g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水238gを滴下し、その後70℃で6時間撹拌を続けた。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−1)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM11Vi 4125であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは1.6、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.4であった。
[合成例2:三次元網状オルガノポリシロキサン(A−2)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン541g、テトラメトキシシラン533g、キシレン1,072g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水249gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−2)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM16Vi 5644であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは1.3、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.5であった。
[合成例3:三次元網状オルガノポリシロキサン(A−3)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン315g、テトラメトキシシラン533g、キシレン904g、及びメタンスルホン酸12gを入れ、撹拌混合した。そこへ水210gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−3)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM18Vi 103648であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは0.75、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.6であった。
[合成例4:三次元網状オルガノポリシロキサン(A−4)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン820g、テトラメトキシシラン350g、キシレン1,072g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水219gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−4)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM10Vi 4615であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは3.0、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.2であった。
[比較合成例1:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−1)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン341g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン75g、テトラメトキシシラン761g、キシレン1,074g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水216gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−1)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM21Vi 25であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは0、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.5であった。
[比較合成例2:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−2)の合成]
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン341g、1,3,5,7−テトラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン69g、テトラメトキシシラン761g、キシレン1,065g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水216gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−2)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM21Vi 25であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは0.2、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.6であった。
[比較合成例3:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−3)の合成]
5Lのフラスコに、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン75g、ジメトキシジメチルシラン866g、テトラメトキシシラン304g、キシレン1,093g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水242gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−3)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式は、MVi 5616であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは3.5、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.3であった。
[比較合成例4:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−4)の合成
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン187g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン601g、テトラメトキシシラン304g、キシレン1,114g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水195gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−4)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM17Vi 3815であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは2.5、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.1であった。
[比較合成例5:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−5)の合成]
5Lのフラスコに、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン75g、ジメトキシジメチルシラン505g、テトラメトキシシラン761g、キシレン1,030g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水307gを滴下し、その後70℃で加水分解反応を行った。得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−5)はキシレン及び直鎖状オルガノポリシロキサンに不溶であったため、組成物化は不可能であった。なお、原料のモル比から算出したb/cは0.8、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.9であった。
[比較合成例6:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−6)の合成
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン294g、テトラメトキシシラン533g、キシレン900g、及びメタンスルホン酸12gを入れ、撹拌混合した。そこへ水208gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−3)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM19Vi 103651であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは0.7、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.6であった。
[比較合成例7:三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−7)の合成
5Lのフラスコに、ヘキサメチルジシロキサン106g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン65g、ジメトキシジメチルシラン769g、テトラメトキシシラン304g、キシレン1,110g、及びメタンスルホン酸14gを入れ、撹拌混合した。そこへ水226gを滴下し、その後70℃で6時間加水分解反応を行った。室温に冷却した後、10%ぼう硝水1,000gを加えて混合した後静置し、水相を分離した。有機相に50%水酸化カリウム水溶液0.5gを加え、昇温して低沸点成分を留去し、140℃で6時間縮合反応を行った。中和剤としてエチレンクロロヒドリン1.8gを加え、100℃で2時間中和処理を行った。冷却後、ろ過し、三次元網状オルガノポリシロキサン(A−4)のキシレン溶液を得た。GPCにより得られた重量平均分子量から算出した平均組成式はM10Vi 4915であった。このオルガノポリシロキサンのb/cは3.2、(a+2b+4c)/(a+b+c)は2.2であった。
[実施例1]
合成例1で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A−1)のキシレン溶液[(A−1)換算で50g(ビニル基:50ミリモル)]と、平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン50g(ビニル基:3ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン6.0g(SiH基:75ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[実施例2]
合成例1で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A−1)のキシレン溶液[(A−1)換算で70g(ビニル基:70ミリモル)]と、平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン11.5g(SiH基:143ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[実施例3]
合成例2で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A−2)のキシレン溶液[(A−2)換算で70g(ビニル基:70ミリモル)]と、平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン11.5g(SiH基:143ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[実施例4]
合成例3で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A−3)のキシレン溶液[(A−3)換算で70g(ビニル基:88ミリモル)]と、平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン13.5g(SiH基:168ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[実施例5]
合成例4で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A−4)のキシレン溶液[(A−4)換算で70g(ビニル基:62ミリモル)]と、平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン10.6g(SiH基:131ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例1]
平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン100g(ビニル基:6ミリモル)、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン0.65g(SiH基:8ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例2]
比較合成例1で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−1)のキシレン溶液[(A’−1)換算で50g(ビニル基:56ミリモル)]と平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン50g(ビニル基:3ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン6.7g(SiH基:83ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例3]
比較合成例2で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−2)のキシレン溶液[(A’−2)換算で50g(ビニル基:57ミリモル)]と平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン50g(ビニル基:3ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン6.7g(SiH基:83ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例4]
比較合成例1で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−1)のキシレン溶液[(A’−1)換算で70g(ビニル基:78ミリモル)]と平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン12.4g(SiH基:154ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例5]
比較合成例3で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−3)のキシレン溶液[(A’−3)換算の50g(ビニル基:53ミリモル)]と平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン50g(ビニル基:3ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン6.3g(SiH基:78ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例6]
比較合成例4で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−4)のキシレン溶液[(A’−4)換算で50g(ビニル基:45ミリモル)]と平均組成式MVi 450で表される直鎖状オルガノポリシロキサン50g(ビニル基:3ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン5.4g(SiH基:67ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例7]
比較合成例5で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−5)のキシレン溶液[(A’−5)換算の70g(ビニル基:85ミリモル)]と平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン13.2g(SiH基:164ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[比較例8]
比較合成例6で得られた三次元網状オルガノポリシロキサン(A’−6)のキシレン溶液[(A’−6)換算で70g(ビニル基:60ミリモル)]と平均組成式MVi 40で表される直鎖状オルガノポリシロキサン30g(ビニル基:32ミリモル)とを混合し、150℃、10mmHgの条件でキシレンを留去した後、25℃まで冷却し、触媒(D−1)0.20g、付加反応制御剤として2−エチニル2−ドデカノール0.10g、平均組成式M で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン10.3g(SiH基:128ミリモル)を混合してシリコーン組成物を得た。
[組成物の物性の評価方法]
各組成物のT90値、及び150℃1時間の条件で硬化させたときの外観並びに硬さを評価した。その結果を表1、2に示す。
Figure 2019156968
Figure 2019156968
表1に示されるように、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、硬化性が良好で着色が無く、高硬度の硬化物を与えることが分かった。これに対し、表2に示されるように、本発明の(A)成分を含まない比較例1の組成物では、硬化時に着色が見られ、得られた硬化物は硬度の低いものなった。また、比較例2〜4、7に示される、従来のb/cが小さい三次元網状オルガノポリシロキサンは硬化性が劣ることが分かった。比較例5、6、8のように、b/cの大きい、又は(a+2b+4c)/(a+b+c)の小さい三次元網状オルガノポリシロキサンを用いた場合は、硬化物の硬さが不足することが確認された。また、比較合成例5のように、(a+2b+4c)/(a+b+c)の大きい三次元網状オルガノポリシロキサンは、組成物化が不可能であったため、光学素子封止材として不適であることが分かった。
以上のことから、本発明であれば、良好な硬化性で、高硬度の硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物となることが明らかになった。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

Claims (8)

  1. 付加硬化型シリコーン組成物であって、
    (A)下記平均組成式(1)で示される三次元網状のオルガノポリシロキサン、
    (R SiO1/2(R SiO)(SiO…(1)
    (式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、全Rのうち1〜50モル%はアルケニル基であり、Rは独立に炭素原子数1〜8のアルキル基であり、a、b、及びcは正数であり、0.75≦b/c≦3.0及び2.2≦(a+2b+4c)/(a+b+c)≦2.8を満たす数である。)
    (B)1分子当たり2個以上のアルケニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
    (C)1分子当たり2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を有し、かつ付加反応性炭素―炭素二重結合を有しない有機ケイ素化合物、及び
    (D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒
    を含むものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。
  2. 前記(B)成分が、下記平均組成式(2)で示される直鎖状オルガノポリシロキサンであることを特徴とする請求項1に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
    (R SiO1/2(R SiO)…(2)
    (式中、Rは独立に炭素原子数2〜8のアルケニル基又は炭素原子数1〜8のアルキル基であり、Rのうち2つ以上は炭素原子数2〜8のアルケニル基であり、dは4≦d≦2,000を満たす数である。)
  3. 前記(C)成分が、下記平均組成式(3)で示されるオルガノハイドロジェンポリシロキサンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
    (R SiO1/2(R SiO)…(3)
    (式中、Rは独立して炭素原子数1〜8のアルキル基又は水素原子であり、全Rのうち2つ以上、かつ0.1〜50モル%は水素原子であり、eは1≦e≦500を満たす数である。)
  4. 前記(B)成分が、前記(A)成分に対し質量比0.01〜100となる量含まれ、前記(C)成分が、前記(A)成分と前記(B)成分の合計に対し、質量比0.01〜100となる量含まれるものであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  5. 前記平均組成式(1)中のRがメチル基であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  6. 前記(D)成分が、白金族金属の質量換算で、組成物全体に対し0.1〜1,000ppm含まれるものであることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  7. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の付加硬化型シリコーン組成物からなるものであることを特徴とする光学素子封止材。
  8. 請求項7に記載の光学素子封止材の硬化物で封止されたものであることを特徴とする光学素子。
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