JP2021042332A - 付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、光反射材、及び、光半導体装置 - Google Patents

付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、光反射材、及び、光半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】硬化前の保存安定性に優れ、機械特性に優れる硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、該硬化物からなる光反射材、及び該光反射材を備える光半導体装置を提供する。【解決手段】(A)下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、(R12SiO)a1(R13SiO1/2)b1(1)、(B)下記式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、(R23SiO1/2)2(R22SiO)a2(R2(H)SiO)b2(2)、(C)白金化合物:(η5−シクロペンタジエニル)三脂肪族白金化合物、又は、ビス(β−ジケトナト)白金化合物、(D)有機過酸化物、を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、光反射材、及び、光半導体装置
に関する。
白色発光ダイオード等の光半導体素子は、街頭ディスプレイや自動車ランプ、住宅用照明等の種々のインジケータや光源として利用されるようになっている。中でも白色発光ダイオード用リフレクター材料として、ポリフタルアミド樹脂(PPA)などの熱可塑性樹脂が大量に使用されている。また、最近は酸無水物を硬化剤としたエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂もリフレクター用材料として使用されてきている。白色発光ダイオード用リフレクター材料としてシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が使用できることは、すでに特許文献1〜9に記載されている。
しかし、最近の液晶テレビのバックライトや一般照明用光源として白色発光ダイオード用素子の高輝度化が急速に進んでおり、白色発光ダイオードの信頼性や耐久性に対する要求も厳しく、従来からリフレクターとして使用されている液晶ポリマーやPPA(ポリフタルアミド)などの熱可塑性樹脂、あるいはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂では、熱と光を同時に受けるような環境で劣化が激しく、樹脂が変色し光の反射率が低下するため、使用できないという問題が生じている。このため、耐熱性、耐光性に優れたシリコーン樹脂がリフレクター材料として注目され、広く使用されている。
シリコーン樹脂といっても未硬化の状態で液状から固形状のもの、更に硬化後はゲル状、ゴム状から硬い樹脂状のものまである。硬化後にゲル状となる樹脂ではリフレクターとして使用することは難しいが、ゴム状となる樹脂ではリフレクターとして成形することが可能である。また、未硬化の状態が液状のシリコーン樹脂は成形性に優れ、その硬化機構としては、硬化後の収縮が小さいことから、特にヒドロシリル化反応がよく用いられる。
一般に、リフレクター材料では1液タイプの材料が使用される。ヒドロシリル化反応を用いた1液タイプの付加硬化型のシリコーン樹脂材料は、触媒と反応基が共存するために保存安定性が低く、低温で保存する必要がある。しかしながら、使用時には低温から室温に戻す必要があり、この際に大気中の水分の結露や低温と室温での体積差等が生じ、材料に悪影響を及ぼす問題があった。
特開平2006−156704号公報 特開2007−329219号公報 特開2007−329249号公報 特開2008−189827号公報 特開2006−140207号公報 特開2007−235085号公報 特開2007−297601号公報 特開2009−21394号公報 特開2009−155415号公報
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、硬化前の保存安定性に優れ、機械特性に優れる硬化物を与える付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、該硬化物からなる光反射材、及び該光反射材を備える光半導体装置を提供することを目的とする。
上記目的を解決するために、本発明は、(A)下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
(R SiO)a1(R SiO1/2b1 (1)
(式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち20〜99.9%はメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基である。a1は0.980〜0.999の数であり、a1+b1=1である。)
(B)下記式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO)a2(R(H)SiO)b2 (2)
(式中、Rはアルケニル基を除く、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち80%以上がメチル基である。a2は0〜92の整数であり、b2は8〜100の整数であり、a2+b2は8〜100である。)
(C)白金化合物:(η5−シクロペンタジエニル)三脂肪族白金化合物、又は、ビス(β−ジケトナト)白金化合物
(D)有機過酸化物、
を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、硬化前の保存安定性に優れ、かつ、機械特性に優れる硬化物を与えるため、広範な用途への応用が可能であり、LED素子等の光半導体装置の光反射材(以下、リフレクター材ともいう)として特に有用なものとなる。
このとき、(E)下記一般式(3)で表されるオルガノポリシロキサンを(A)成分100質量部に対して1〜100質量部含むことが好ましい。
(SiOa3(RSiO3/2b3(R SiO1/2(X1/2 (3)
(式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち50〜99.9%がメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基であり、Xは水素原子又はアルキル基である。a3は0〜0.9、b3は0〜0.9、ただしa3+b3>0を満たす数であり、cは0.1〜0.8の数であり、dは0〜0.1の数であり、a3+b3+c+d=1である。)
このようなものであれば、より機械特性に優れる硬化物を与えるものとなる。
またこのとき、更に、(F)酸化チタン粉末を組成物全体の質量に対して5〜50質量部含むことが好ましい。
このようなものであれば、硬化物に光反射性を付与することができる。
また本発明は、上記記載の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物であることを特徴とするシリコーン硬化物を提供する。
このようなシリコーン硬化物であれば、機械特性に優れるものとなる。また、硬化前の保存安定性に優れる付加硬化型シリコーン組成物の硬化物であるため、広範な用途への応用が可能であり、LED素子等の光半導体装置のリフレクター材として特に有用なものとなる。
このとき、25℃における、波長450nmの光の反射率が95%以上のものであることが好ましい。
波長450nmの光での反射率が95%以上であると、光半導体装置のリフレクター材として用いた際に、光半導体装置からの光の取り出し効率がより確実に高くなり、十分な明るさを容易に確保できるものとなる。
また本発明は、上記記載のシリコーン硬化物からなるものであることを特徴とする光反射材を提供する。
本発明のシリコーン硬化物は、光半導体装置等のリフレクター材として好適に用いることができる。
さらに本発明は、上記記載の光反射材を備えるものであることを特徴とする光半導体装置を提供する。
このようなものであれば、光の取り出し効率がより確実に高く、十分な明るさを容易に確保できるものとなる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、硬化前の保存安定性に優れ、かつ、機械特性に優れる硬化物を与えるため、広範な用途への応用が可能であり、LED素子等の光半導体装置の光反射材として特に有用なものとなる。
本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、特定の白金化合物及び有機過酸化物を含む付加硬化型シリコーン組成物であれば、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
即ち、本発明は、(A)下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
(R SiO)a1(R SiO1/2b1 (1)
(式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち20〜99.9%はメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基である。a1は0.980〜0.999の数であり、a1+b1=1である。)
(B)下記式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
(R SiO1/2(R SiO)a2(R(H)SiO)b2 (2)
(式中、Rはアルケニル基を除く、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち80%以上がメチル基である。a2は0〜92の整数であり、b2は8〜100の整数であり、a2+b2は8〜100である。)
(C)白金化合物:(η5−シクロペンタジエニル)三脂肪族白金化合物、又は、ビス(β−ジケトナト)白金化合物
(D)有機過酸化物、
を含むことを特徴とす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]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、後述する(A)、(B)、(C)、(D)成分、及び必要に応じて(E)成分を含有するものである。
以下、各成分について詳細に説明する。
<(A)成分>
(A)成分は、下記一般式(1)で表される平均構成単位比を有するオルガノポリシロキサンである。
(R SiO)a1(R SiO1/2b1 (1)
(式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち20〜99.9%はメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基である。a1は0.980〜0.999の数であり、a1+b1=1である。)
(A)成分の粘度は限定されないが、付加硬化型シリコーン組成物の取り扱い性および硬化物の硬度の点から、23℃における回転粘度計による粘度の測定値が100〜10,000mPa・sであることが好ましく、1,000〜5,000mPa・sであることがより好ましい。
はそれぞれ独立に、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、炭素数1〜8の置換又は非置換の一価炭化水素であることが好ましい。この一価炭化水素としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、クロロメチル基、クロロプロピル基、クロロシクロヘキシル基等のハロゲン化炭化水素基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基等が例示され、特にメチル基、ビニル基が好ましい。
の全数のうち、メチル基が占める数の割合は20〜99.9%であり、好ましくは40〜98%、特に好ましくは60〜97%である。メチル基が占める数の割合が20%以下の場合は、得られる硬化物が耐熱性に劣るものとなる。
また、Rの全数のうち、アルケニル基が占める数の割合は、0.1〜50%であり、好ましくは0.1〜30%、特に好ましくは0.3〜20%である。アルケニル基が占める数の割合が0.1%未満では、組成物の硬化性が不十分となり、50%を超えると得られる硬化物が脆くなる。
(A)成分の平均構成単位比のうち、a1は0.980〜0.999であり、好ましくは0.990〜0.998であり、更に好ましくは、0.990〜0.997である。また、a1+b1=1である。a1が0.980未満だと、得られる硬化物が機械特性に劣るものとなる。
(A)成分の具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
((CHSiO)0.9906((CH=CH)(CHSiO1/20.0094
((CHSiO)0.995((CH=CH)(CHSiO1/20.005
(A)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
<(B)成分>
(B)成分は、下記式(2)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り、(A)成分及び下記記載の(E)成分中に含まれるアルケニル基とヒドロシリル化反応により架橋する架橋剤として作用する。なお、ここで、アルケニル基含有成分として(E)成分も記載したが、下記記載のように、(E)成分はあくまで本発明の組成物の任意成分であり、必ず含まれるものではない。
(R SiO1/2(R SiO)a2(R(H)SiO)b2 (2)
(式中、Rはアルケニル基を除く1価の炭化水素基であり、Rの全数のうち80%以上がメチル基である。a2は0〜92の整数であり、b2は8〜100の整数であり、a2+b2は8〜100の整数である。)
で表されるアルケニル基以外の置換又は非置換の一価炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基、クロロメチル基、クロロプロピル基、クロロシクロヘキシル基等のハロゲン化炭化水素基等が挙げられ、特に、メチル基が好ましい。
の全数のうち、メチル基が占める数の割合は、80%以上であり、好ましくは90%以上、特に好ましくは100%である。メチル基が占める数の割合が80%未満であると、得られる硬化物の耐熱性が低下してしまう。
上記式(2)中、a2は0〜92、好ましくは0〜60、さらに好ましくは0〜40の整数であり、b2は、8〜100、好ましくは20〜80、さらに好ましくは30〜70の整数である。また、a2+b2は8〜100の範囲であり、a2+b2が8未満の低分子である場合は硬化時に揮発してしまい、硬度のばらつきが生じる問題や硬化が十分に進行しない問題があり、100より大きいと、粘度が高くなり、取扱いが困難となる。
(B)成分の具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
((CHSiO1/2((CH)(H)SiO)38
((CHSiO1/2((CHSiO)32((CH)(H)SiO)66
((CHSiO1/2((CHSiO)10((CH)(H)SiO)
((CHSiO1/2((CH)(H)SiO)
(B)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(B)成分の配合量は、(A)成分および(E)成分の合計100質量部に対して0.1〜50質量部が好ましく、1〜10質量部がより好ましい。
また、架橋のバランスの観点から、(A)成分および(E)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基の総数に対して(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)の総数が0.5〜2.0倍となる量が好ましく、0.7〜1.5倍となる量がより好ましい。このような範囲であれば、架橋が十分に進行し、硬度に優れた硬化物が得られる。
<(C)成分>
(C)成分は、(η5−シクロペンタジエニル)三脂肪族白金化合物、又は、ビス(β−ジケトナト)白金化合物である。
(C)成分は、遮光条件において不活性であり、光の照射または後述する有機過酸化物の分解により生じるラジカルによって活性な白金触媒に変化して(A)成分および(E)成分中のアルケニル基と(B)成分中のケイ素原子結合水素原子とのヒドロシリル化反応を促進するための触媒となる。
このような(C)成分の具体例としては、下記に限定されるものではないが、シクロペンタジエニルトリメチル白金、および、そのシクロペンタジエニル基が修飾された誘導体、ならびに、ビス(アセチルアセトナト)白金、および、そのアセチルアセトナト基が修飾された誘導体が好ましい。
(C)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(C)成分の配合量は、本組成物の硬化(ヒドロシリル化反応)を促進する量であれば限定されないが、硬化性、および白金に由来する着色の抑制の観点から、組成物全体の質量に対する白金の質量として0.01〜500ppmの範囲となる量であることが好ましく、より好ましくは0.05〜100ppm、特に好ましくは1.0〜50ppmの範囲である。
<(D)成分>
(D)成分は、有機過酸化物であり、熱により分解してラジカルを生成することで上記(C)成分を活性化させる成分である。
(D)成分は所望の接続温度、接続時間、ポットライフ等に応じて適宜選択できるが、付加硬化型シリコーン組成物の保存安定性および上記(C)成分の活性化を十分なものとする観点から、(D)成分の10時間半減期温度は、好ましくは70〜200℃であり、より好ましくは80〜180℃、更に好ましくは90〜150℃以下である。
有機過酸化物の具体例としては、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、シリルパーオキサイド等が挙げられる。
ジアシルパーオキサイドとしては、例えば、イソブチルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイド、スクシニックパーオキサイド、ベンゾイルパーオキシトルエン及びベンゾイルパーオキサイドが挙げられる。
パーオキシエステルとしては、例えば、クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシネオデカノエート、t−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(2−エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、1−シクロヘキシル−1−メチルエチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルヘキサノネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、t−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノネート、t−ブチルパーオキシラウレート、2,5−ジメチル−2,5−ビス(m−トルオイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルモノカーボネート、t−ヘキシルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート及びビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサヒドロテレフタレートが挙げられる。
ジアルキルパーオキサイドとしては、例えば、α,α’−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン及びt−ブチルクミルパーオキサイドが挙げられる。
パーオキシジカーボネートとしては、例えば、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、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、ジ−2−エトキシメトキシパーオキシジカーボネート、ビス(2−エチルヘキシルパーオキシ)ジカーボネート、ジメトキシブチルパーオキシジカーボネート及びビス(3−メチル−3−メトキシブチルパーオキシ)ジカーボネートが挙げられる。
パーオキシケタールとしては、例えば、1,6−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニルオキシ)ヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−(t−ブチルパーオキシ)シクロドデカン及び2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)デカンが挙げられる。
ハイドロパーオキサイドとしては、例えば、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド及びクメンハイドロパーオキサイドが挙げられる。
シリルパーオキサイドとしては、例えば、t−ブチルトリメチルシリルパーオキサイド、ビス(t−ブチル)ジメチルシリルパーオキサイド、t−ブチルトリビニルシリルパーオキサイド、ビス(t−ブチル)ジビニルシリルパーオキサイド、トリス(t−ブチル)ビニルシリルパーオキサイド、t−ブチルトリアリルシリルパーオキサイド、ビス(t−ブチル)ジアリルシリルパーオキサイド及びトリス(t−ブチル)アリルシリルパーオキサイドが挙げられる。
(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、上記(C)成分中の白金100質量部に対して100〜5,000質量部の範囲が好ましく、より好ましくは200〜3,000質量部、さらに好ましくは200〜1,000質量部である。このような範囲であれば、(C)成分を十分に活性化させることができる。
<(E)成分>
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、(E)成分として下記一般式(3)で表される平均構成単位比を有するオルガノポリシロキサンを含んでいてもよい。
(SiOa3(RSiO3/2b3(R SiO1/2(X1/2 (3)
(式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち50〜99.9%がメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基であり、Xは水素原子又はアルキル基である。a3は0〜0.9、b3は0〜0.9、ただしa3+b3>0を満たす数であり、cは0.1〜0.8の数であり、dは0〜0.1の数であり、a3+b3+c+d=1である。)
の置換又は非置換の一価炭化水素基としては、上記(A)成分においてRとして例示したものと同様の基が挙げられ、特に、メチル基、ビニル基が好ましい。
の全数のうち、メチル基が占める数の割合は、50〜99.9%であり、好ましくは50〜98%、特に好ましくは60〜97%である。50%以上であると、得られる硬化物の耐熱性が良好となる。
また、Rの全数のうち、アルケニル基が占める数の割合は、0.1〜50%、好ましくは0.1〜30%、特に好ましくは0.3〜20%である。0.1%以上であると、組成物の硬化性が十分となり、50%以下であると得られる硬化物が脆くなることがない。
は水素原子又はアルキル基であり、アルキル基としては、Rとして例示したものと同様の基が例示され、特に、メチル基、エチル基であることが好ましい。
a3は0〜0.9、好ましくは0.2〜0.7、特に好ましくは0.3〜0.6の数であり、b3は0〜0.9、好ましくは0.35〜0.85、特に好ましくは0.4〜0.8の数であり、cは0.1〜0.8、好ましくは0.2〜0.7、特に好ましくは0.2〜0.6の数であり、dは0〜0.1、好ましくは0〜0.05の数である。また、a3+b3+c+d=1である。
また、a3+b3>0であるが、硬化物の硬さの点から、a3+b3≧0.2であることが好ましい。
(E)成分の分子量は限定されないが、トルエン溶媒を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)測定における標準ポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が500〜40,000であることが好ましく、より好ましくは700〜30,000、特に好ましくは、1,000〜25,000である。
(E)成分の具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
(SiO0.52((CHSiO1/20.40((CH=CH)(CHSiO1/20.08
((CH)SiO3/20.75((CHSiO1/20.2((CH=CH)(CHSiO1/20.05
(SiO0.44((CHSiO1/20.48((CH=CH)(CHSiO)0.08
(E)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(E)成分のオルガノポリシロキサンを使用する場合の配合量は、(A)成分100質量部に対して1〜100質量部が好ましく、より好ましくは10〜90質量部、更に好ましくは20〜70質量部である。
<(F)成分>
(F)成分は酸化チタン粉末であり、硬化物に光反射性を付与する成分である。
酸化チタンの結晶形態は特に限定されないが、一般的に知られているアナターゼ、ルチル、ブルカイトのいずれかより選択され、最も熱転移が安定なルチルを用いることが好ましい。また、結晶形態がルチルである酸化チタン粉末の製造方法については主に硫酸法と塩素法に大別されるが、光反射率の面から塩素法で製造されたものが特に好ましい。
(F)成分の粒径は特に規定されないが、(F)成分としては一般に平均粒径が0.1〜200μmの範囲のものが多く市販されており扱いやすく、0.5〜100μmの範囲のものがより好ましい。(F)成分の平均粒径が0.1〜200μmの範囲であると、本発明の硬化性シリコーン組成物は流動性が良好となりやすく、また、該組成物の硬化物は、表面があらくなりにくく、光反射性能が効果的に向上する。なお、本明細書において、平均粒径とは、レーザー光回折法を用いた粒度分布測定装置により求めた体積基準の粒度分布における累積50%に相当する粒径(メジアン径)を意味する。
酸化チタン粉末は白色であるため、(F)成分の配合によ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の光反射率が向上する。なお、本明細書において、光の反射率は、積分球を搭載したスペクトロフォトメーター装置により測定された数値を意味する。
(F)成分は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
(F)成分の配合量は、組成物全体100質量部に対し、5〜50質量部であることが好ましく、より好ましくは10〜30質量部、さらに好ましくは10〜20質量部である。このような範囲であると、本発明の組成物は流動性が良好となりやすく、また該組成物の硬化物は光反射性能が十分となりやすく、バランスに優れたものとなる。
<その他の成分>
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、上記(A)〜(F)成分以外にも、以下に例示するその他の成分を配合してもよい。
接着性向上剤:
接着性向上剤としては、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を一分子中に少なくとも1個、好ましくは2個以上有するオルガノポリシロキサン又はオルガノシラン化合物、もしくはエポキシ部位を有する基を含有するオルガノポリシロキサン又はオルガノシラン化合物が好ましい。
アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基が例示され、特に、メトキシ基であることが好ましい。また、この有機ケイ素化合物のケイ素原子に結合するアルコキシ基以外の基としては、上記R等において例示した、前記アルキル基、前記アルケニル基、前記アリール基、前記アラルキル基、前記ハロゲン化アルキル基等の置換もしくは非置換の一価炭化水素基;3−メタクリロキシプロピル基等のアクリル基含有一価有機基;水素原子が例示される。具体的には(メタ)アクリル基含有シランカップリング剤等のシランカップリング剤やその部分加水分解縮合物(シランカップリング剤のオリゴマー)等が例示される。より具体的には、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のシラン化合物;一分子中にケイ素原子結合アルケニル基もしくはケイ素原子結合水素原子、及びケイ素原子結合アルコキシ基をそれぞれ少なくとも1個ずつ有するシロキサン化合物、ケイ素原子結合アルコキシ基を少なくとも1個有するシラン化合物又はシロキサン化合物と一分子中にケイ素原子結合ヒドロキシ基とケイ素原子結合アルケニル基をそれぞれ少なくとも1個ずつ有するシロキサン化合物との混合物、メチルポリシリケート、エチルポリシリケート、エポキシ基含有エチルポリシリケートが例示される。
エポキシ部位を有する基としては、3−グリシドキシプロピル基、4−グリシドキシブチル基等のグリシドキシアルキル基;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−(3,4−エポキシシクロヘキシル)プロピル基等のエポキシシクロヘキシルアルキル基;4−オキシラニルブチル基、8−オキシラニルオクチル基等のオキシラニルアルキル基等のエポキシ基含有一価有機基が挙げられる。
このような接着性向上剤の具体例としては、下記構造式で示される化合物等が挙げられる。
Figure 2021042332
(式中、括弧が付されたシロキサン単位の配列は任意であってよい。)
接着性向上剤は低粘度液状であることが好ましく、その粘度は限定されないが、23℃において1〜500mPa・sの範囲内であることが好ましい。
接着性向上剤の含有量は限定されないが、上記(A)成分100質量部に対して0.01〜10質量部であることが好ましい。
反応抑制剤:
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、2−メチル−3−ブチン−2−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、2−フェニル−3−ブチン−2−オール等のアルキンアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン等のエンイン化合物;1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、ベンゾトリアゾール等の反応抑制剤を含有してもよい。
この反応抑制剤の含有量は限定されないが、(A)成分と(E)成分の合計100質量部に対して0.0001〜5質量部の範囲内であることが好ましい。
(C)成分以外のヒドロシリル化反応用触媒:
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、(C)成分以外のヒドロシリル化反応用触媒を含有してもよい。このようなヒドロシリル化反応用触媒としては、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒が例示され、本組成物の表面の硬化を著しく促進できることから白金系触媒であることが好ましい。この白金系触媒としては、白金微粉末、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、白金−アルケニルシロキサン錯体、白金−オレフィン錯体、白金−カルボニル錯体が例示され、特に、白金−アルケニルシロキサン錯体であることが好ましい。アルケニルシロキサンとしては、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、これらのアルケニルシロキサンのメチル基の一部をエチル基、フェニル基等の基で置換したアルケニルシロキサン、これらのアルケニルシロキサンのビニル基をアリル基、ヘキセニル基等の基で置換したアルケニルシロキサンが例示される。特に、この白金−アルケニルシロキサン錯体の安定性が良好であることから、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンであることが好ましい。
また、この白金−アルケニルシロキサン錯体の安定性を向上させることができることから、この錯体に1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジアリル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,3−ジメチル−1,3−ジフェニルジシロキサン、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラフェニルジシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン等のアルケニルシロキサンやジメチルシロキサンオリゴマー等のオルガノシロキサンオリゴマーを添加することが好ましく、特に、アルケニルシロキサンを添加することが好ましい。
(C)成分以外のヒドロシリル化反応用触媒の含有量は限定されないが、(A)および(E)成分の合計に対して、本成分中の金属原子が質量単位で0.05ppm以上となる量であることが好ましく、0.05〜5ppmの範囲内となる量がより好ましく、0.06〜1ppmがさらに好ましい。含有量が上記範囲であると、本組成物の表面の効果が十分に進行し、得られる硬化物の着色を抑制できる。
さらに、本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、ヒュームドシリカ、溶融石英ガラス、アルミナ、酸化亜鉛等の(F)成分以外の無機充填剤;ポリメタクリレート樹脂等の有機樹脂微粉末;耐熱剤、染料、顔料、難燃性付与剤、溶剤等を含有してもよい。
(F)成分以外の無機充填剤を使用する場合の配合量は、上記(A)成分と(E)成分との合計100質量部に対し、好ましくは5〜500質量部であり、より好ましくは10〜200質量部質量部である。このような範囲であると、本発明の組成物は流動性がより優れたものとなり、該組成物の硬化物は光反射性能がより優れたものとなる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の23℃における粘度は、好ましくは0.1〜500Pa・Sであり、より好ましくは1〜400Pa・Sである。このような範囲であると、得られる組成物は、作業性・取扱い性が良好となりやすく、成形、硬化時に泡や空気の巻き込みが発生しにくい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の粘度は、(A)〜(E)成分およびその他の成分の配合量、粘度、ならびに(F)成分の配合量および平均粒径などにより調節される。
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、硬化前の保存安定性に優れ、かつ、機械特性に優れる硬化物を与えるため、広範な用途への応用が可能であり、LED素子等の光半導体装置の光反射材として特に有用なものとなる。
[シリコーン硬化物]
本発明の付加硬化型シリコーン組成物を成形、硬化させることにより、シリコーン樹脂硬化物を得ることができる。成形方法としては、インジェクションモールド法やトランスファーモールド法など、従来用いられている方法を適用することができる。さらに、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、高い流動性を有するため、これまでの固形リフレクター材料には適用できなかったディスペンス法やポッティング法により成形することができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、室温又は加熱により硬化を進行させることができるが、迅速に硬化させるためには加熱することがより好ましい。硬化条件は、成形物の形状や硬化方法等により異なり、特に制限されないが、硬化温度は好ましくは80〜200℃、より好ましくは100〜180℃、硬化時間は好ましくは1分〜24時間、より好ましくは5分〜5時間である。
また、本発明のシリコーン硬化物の硬さは、デュロメータタイプAで40以上である
ことが好ましく、特に45〜60であることが好ましい。
[光反射材、及び、光半導体装置]
本発明のシリコーン硬化物は、光反射材として用いることができる。光反射材の用途は特に限定されないが、例えば、LED等の発光装置用、特に白色LED用のリフレクターとして好適に用いることができる。このようなリフレクターを用いた白色LED等の光半導体装置は長期間にわたって高い光取り出し効率を維持できる。また、本発明の組成物は成形しやすいため、これらの光半導体装置においてリフレクター材料を所望の形状とすることが容易である。
上記のように本発明のシリコーン硬化物を照明器具などの光半導体装置のリフレクターとして用いる場合、本発明のシリコーン硬化物は、可視光(波長:430〜800nm)特に、波長450nm光の25℃における反射率が95%以上(即ち、95〜100%)であることが好ましく、97%以上(即ち、97〜100%)であることがより好ましい。反射率が95%以上であると、光半導体装置からの光の取り出し効率がより確実に高くなり、十分な明るさを容易に確保できる。上記反射率は、上記硬化物の製造初期のみならず、耐熱試験(上記硬化物を200℃にて500時間放置することにより行われるもの)の後においても95%以上であることが好ましい。
以下、実施例および比較例を示し、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。
[実施例1〜5、比較例1〜3]
表1に示す配合量で下記の各成分を混合し、実施例1〜5の付加硬化型シリコーン組成物及び比較例1〜3の組成物を調製した。
なお、表1における各成分の数値は質量部を表す。
また、各組成物中の[Si−H]/[Si−Vi]値、即ち(A)成分および(E)成分中のケイ素原子に結合したアルケニル基の合計数に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子(Si−H基)の数の比(モル比)は、1.8となるように調整した。
実施例1、2および比較例1、2の粘度は、JIS−K7117−1:1999に準拠してB型粘度計を用いて23℃にて測定した。実施例3〜5および比較例3の粘度は、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製HAAKE MARS40を用いて、23℃、回転数10s−1で測定した。重量平均分子量は、GPC装置を用いて測定した標準ポリスチレン換算の分子量で示した。
なお、動粘度は、ウベローデ粘度計又はキャノン・フェンスケ型粘度計により25℃において測定した。
<(A)成分>
(A−1):((CHSiO)0.9906((CH=CH)(CHSiO1/20.0094で表される粘度1,000mPa・sのオルガノポリシロキサン。
(A−2):((CHSiO)0.995((CH=CH)(CHSiO1/20.005で表される粘度5,000mPa・sのオルガノポリシロキサン。
<(B)成分>
((CHSiO1/2((CH)(H)SiO)38で表わされ、動粘度18mm/sのオルガノポリシロキサン。
<(C)成分>
シクロペンタジエニルトリメチル白金のトルエン溶液(白金含有量1質量%)。
<(D)成分>
1,6−ビス(t−ブチルパーオキシカルボニルオキシ)ヘキサン(化薬アクゾ(株)社製、カヤレン6−70、10時間半減期温度97℃)の1質量%トルエン溶液。
<(E)成分>
(E−1):(SiO0.52((CHSiO1/20.40((CH=CH)(CHSiO1/20.08で表され、重量平均分子量20,000のオルガノポリシロキサン。
(E−2):((CH)SiO3/20.75((CHSiO1/20.2((CH=CH)(CHSiO1/20.05で表され、重量平均分子量4,000のオルガノポリシロキサン。
(E−3):(SiO0.44((CHSiO1/20.48((CH=CH)(CHSiO)0.08で表され、重量平均分子量20,000のオルガノポリシロキサン。
<(F)成分>
ルチルタイプ酸化チタン(石原産業(株)社製、CR−60)。
<(G)成分(接着性向上剤)>
(G−1):下記構造式(4)で表される化合物
Figure 2021042332
(G−2):下記式(5)で表されるオルガノポリシロキサン。
Figure 2021042332
(式中、括弧が付されたシロキサン単位の配列は不定である。)
<(H)成分(硬化制御剤)>
3−メチル−1−ドデシン−3−オール。
<(I)成分(充填剤)>
ヒュームドシリカ(信越化学工業(株)社製、Musil 120A)。
<(J)成分(白金触媒)>
トリス(テトラメチルジビニルジシロキサン)二白金(0)の1質量%トルエン溶液。
Figure 2021042332
実施例1、2の付加硬化型シリコーン組成物および比較例1、2の組成物を型に流し込み、150℃、100MPaで10分間加圧硬化させ、その後、150℃、常圧のオーブンにて4時間硬化させて、厚み2mmの硬化物を得た。得られた硬化物について、下記項目の評価を行い、結果を表2に示した。
[硬さ]
JIS K 6253−3:2012に準拠し、上島製作所(株)製デュロメータタイプA型硬度計にて測定した。
[伸び・引張強度]
JIS K 6249:2003に準拠し、23℃における伸びおよび引張強度を測定した。
[光透過率]
日立(株)製スペクトロフォトメーター装置U−3310を用いて、400nmの直進光の透過率を測定した。
Figure 2021042332
また、実施例3〜5の付加硬化型シリコーン組成物および比較例3の組成物を型に流し込み、150℃、100MPaで10分間加圧硬化させ、その後、150℃、常圧のオーブンにて4時間硬化させて、厚み2mmの硬化物を得た。得られた硬化物について、下記項目の評価を行い、結果を表3に示した。
また、硬化前の実施例3〜5の付加硬化型シリコーン組成物及び比較例3の組成物を50℃で保管し、初期(0時間後)、168時間後、504時間後の粘度を、サーモフィッシャーサイエンティフィック(株)社製HAAKE MARS40を用いて、23℃、回転数10s−1で測定した結果を表3に示した。
[硬さ]
JIS K 6253−3:2012に準拠し、上島製作所(株)製デュロメータタイプA型硬度計にて測定した。
[光反射率]
積分球を搭載した日立(株)製スペクトロフォトメーター装置U−3310を用いて、450nmで25℃にて測定した。
Figure 2021042332
表2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(実施例1、2)は、比較例1、2の組成物と比較して同等の物性を有する硬化物を与えることがわかる。このことから、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、従来の一般的な白金錯体を用いた付加硬化型シリコーン組成物と同様の使用が可能であり、広範な熱硬化型シリコーン樹脂への応用が可能なことが分かる。また、実施例1、2の付加硬化型シリコーン組成物は、比較例1、2の組成物よりも長時間流動性を保ち、硬化前の保存安定性がより優れるものであった。
また、表3に示されるように、(F)成分を含む実施例3〜5の付加硬化型シリコーン組成物および比較例3の組成物は、いずれも硬化後の物性においては高硬度、高反射率であり、白色材料として良好な物性を示すものの、未硬化の状態での保存性を比較した場合、実施例3〜5が50℃保管504時間後でも流動性を保っていたのに対し、比較例3では硬化が進行していた。すなわち、本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、硬化前の保存安定性に優れるものであった。
上記の結果から、本発明の付加硬化型シリコーン組成物であれば、従来よりも長時間流動性が保たれるため、硬化前の保存安定性に優れ、かつ、機械特性に優れる硬化物を与えるため、広範な用途への応用が可能であり、LED素子等の光半導体装置の光反射材として特に有用なものとなることが示された。
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。
特開2006−156704号公報 特開2007−329219号公報 特開2007−329249号公報 特開2008−189827号公報 特開2006−140207号公報 特開2007−235085号公報 特開2007−297601号公報 特開2009−21394号公報 特開2009−155415号公報
(B)成分の具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
((CHSiO1/2((CH)(H)SiO)38
((CHSiO1/2((CHSiO)32((CH)(H)SiO)
(CHSiO1/2((CH)(H)SiO)
(E)成分の具体例としては、下記式で表されるもの等が挙げられる。
(SiO0.52((CHSiO1/20.40((CH=CH)(CHSiO1/20.08
((CH)SiO3/20.75((CHSiO1/20.2((CH=CH)(CHSiO1/20.05
(SiO0.44((CHSiO1/20.48((CH=CH)(CHSiO 1/2 0.08
本発明の付加硬化型シリコーン組成物の23℃における粘度は、好ましくは0.1〜500Pa・であり、より好ましくは1〜400Pa・である。このような範囲であると、得られる組成物は、作業性・取扱い性が良好となりやすく、成形、硬化時に泡や空気の巻き込みが発生しにくい。
<(E)成分>
(E−1):(SiO0.52((CHSiO1/20.40((CH=CH)(CHSiO1/20.08で表され、重量平均分子量20,000のオルガノポリシロキサン。
(E−2):((CH)SiO3/20.75((CHSiO1/20.2((CH=CH)(CHSiO1/20.05で表され、重量平均分子量4,000のオルガノポリシロキサン。
(E−3):(SiO0.44((CHSiO1/20.48((CH=CH)(CHSiO 1/2 0.08で表され、重量平均分子量20,000のオルガノポリシロキサン。

Claims (7)

  1. (A)下記一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
    (R SiO)a1(R SiO1/2b1 (1)
    (式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち20〜99.9%はメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基である。a1は0.980〜0.999の数であり、a1+b1=1である。)
    (B)下記式(2)で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン、
    (R SiO1/2(R SiO)a2(R(H)SiO)b2 (2)
    (式中、Rはアルケニル基を除く、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち80%以上がメチル基である。a2は0〜92の整数であり、b2は8〜100の整数であり、a2+b2は8〜100である。)
    (C)白金化合物:(η5−シクロペンタジエニル)三脂肪族白金化合物、又は、ビス(β−ジケトナト)白金化合物
    (D)有機過酸化物、
    を含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。
  2. (E)下記一般式(3)で表されるオルガノポリシロキサンを(A)成分100質量部に対して1〜100質量部含む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。
    (SiOa3(RSiO3/2b3(R SiO1/2(X1/2 (3)
    (式中、Rは同一又は異なっていてもよい、置換又は非置換の一価炭化水素基であり、Rの全数のうち50〜99.9%がメチル基であり、かつ、0.1〜50%はアルケニル基であり、Xは水素原子又はアルキル基である。a3は0〜0.9、b3は0〜0.9、ただしa3+b3>0を満たす数であり、cは0.1〜0.8の数であり、dは0〜0.1の数であり、a3+b3+c+d=1である。)
  3. 更に、(F)酸化チタン粉末を組成物全体の質量に対して5〜50質量部含むことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物であることを特徴とするシリコーン硬化物。
  5. 25℃における、波長450nmの光の反射率が95%以上のものであることを特徴とする請求項4に記載のシリコーン硬化物。
  6. 請求項5に記載のシリコーン硬化物からなるものであることを特徴とする光反射材。
  7. 請求項6に記載の光反射材を備えるものであることを特徴とする光半導体装置。
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