JP2022151345A - Curable polysilsesquioxane compound and cured product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、屈折率が高く、光学分野において好適に用いられる硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び、この硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の硬化物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index and suitable for use in the optical field, and a cured product of this curable polysilsesquioxane compound.
従来、硬化性組成物は用途に応じて様々な改良がなされ、光学部品や成形体の原料、接着剤、コーティング剤等として産業上広く利用されてきている。
また、硬化性組成物は、光素子固定材用接着剤や光素子固定材用封止材等の光素子固定材用組成物としても注目を浴びてきている。
Conventionally, curable compositions have been variously improved according to their uses, and have been widely used industrially as raw materials for optical parts and moldings, adhesives, coating agents, and the like.
Curable compositions are also attracting attention as compositions for optical element fixing materials such as adhesives for optical element fixing materials and sealing materials for optical element fixing materials.
光素子には、半導体レーザー(LD)等の各種レーザーや発光ダイオード(LED)等の発光素子、受光素子、複合光素子、光集積回路等がある。
近年においては、発光のピーク波長がより短波長である青色光や白色光の光素子が開発され広く使用されてきている。このような発光のピーク波長の短い発光素子の高輝度化が飛躍的に進み、これに伴い、光素子の発熱量が更に大きくなっていく傾向にある。
Optical devices include various lasers such as semiconductor lasers (LD), light emitting devices such as light emitting diodes (LED), light receiving devices, composite optical devices, optical integrated circuits, and the like.
In recent years, blue-light and white-light optical elements with shorter peak emission wavelengths have been developed and widely used. The brightness of such light-emitting elements with a short peak wavelength of light emission has been rapidly increased, and along with this, the amount of heat generated by the optical elements tends to increase further.
ところが、近年における光素子の高輝度化に伴い、光素子固定材用組成物の硬化物が、より高いエネルギーの光や光素子から発生するより高温の熱に長時間さらされ、接着力が低下するという問題が生じた。 However, with the recent increase in brightness of optical elements, the cured product of the optical element fixing composition is exposed to higher energy light and higher temperature heat generated from the optical element for a long time, resulting in a decrease in adhesive strength. A problem arose.
この問題を解決するべく、特許文献1~3には、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物を主成分とする光素子固定材用組成物が提案されている。
In order to solve this problem,
ところで、硬化性組成物を用いて光素子等を固定する場合、光取り出し効率を高めるために、周囲の部材の屈折率に合わせて、適切な屈折率の硬化性組成物が選択されることがある。
例えば、封止剤と固定材の界面での反射を抑え、光取り出し効率を高めるためには、封止剤の屈折率と固定材の屈折率の差が小さいことが好ましい。
したがって、比較的高い屈折率を有する封止剤を用いる場合、同じように高い屈折率を有する硬化性組成物を用いて固定材を形成することが必要になる。
このため、そのような硬化性組成物の主成分として、高い屈折率を有する硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が要望されていた。
By the way, when an optical element or the like is fixed using a curable composition, a curable composition having an appropriate refractive index may be selected in accordance with the refractive index of surrounding members in order to increase the light extraction efficiency. be.
For example, in order to suppress reflection at the interface between the sealant and the fixing material and improve the light extraction efficiency, it is preferable that the difference between the refractive index of the sealant and the refractive index of the fixing material is small.
Therefore, when using a sealant with a relatively high refractive index, it becomes necessary to form the fixer using a curable composition with a similarly high refractive index.
Therefore, a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index has been desired as a main component of such a curable composition.
なお、特許文献4には、脂肪族炭化水素基またはその誘導体、及び芳香族炭化水素基またはその誘導体の両方を有するポリシルセスキオキサン化合物が記載されている。
しかしながら、このポリシルセスキオキサン化合物は、加熱により溶融するものであり、熱硬化性を有するものではない。したがって、特許文献4に記載のポリシルセスキオキサン化合物は、硬化性組成物の硬化性成分としては機能しない。
また、特許文献4に記載の発明に関連する技術として、特許文献5には、ポリシルセスキオキサン液体の製造方法が開示されている。
However, this polysilsesquioxane compound melts when heated and does not have thermosetting properties. Therefore, the polysilsesquioxane compound described in
As a technique related to the invention described in
本発明は、上記した従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、屈折率が高く、光学分野において好適に用いられる硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び、この硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の硬化物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art described above, and a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index and suitable for use in the optical field, and the curable polysilsesquioxane An object is to provide a cured product of a compound.
本発明者らは、上記課題を解決すべく、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物について鋭意検討を重ねた。
その結果、
(i)アリール基を多く含む硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、屈折率が高くなる傾向があること、
(ii)アリール基を多く含む硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の硬化物には、クラックが発生するおそれがあること、及び
(iii)アリール基を多く含む硬化性ポリシルセスキオキサン化合物に長鎖アルキル基を導入することで、それが硬化したときのクラックの発生を抑制し得ること、
を見出し、本発明を完成するに至った。
In order to solve the above problems, the present inventors have extensively studied curable polysilsesquioxane compounds.
as a result,
(i) curable polysilsesquioxane compounds containing many aryl groups tend to have a high refractive index;
(ii) Cracks may occur in the cured product of the curable polysilsesquioxane compound containing many aryl groups, and (iii) the curable polysilsesquioxane compound containing many aryl groups By introducing a chain alkyl group, it is possible to suppress the occurrence of cracks when it is cured,
and completed the present invention.
かくして本発明によれば、下記〔1〕~〔5〕の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び〔6〕の硬化物が提供される。 Thus, according to the present invention, the following curable polysilsesquioxane compounds [1] to [5] and a cured product of [6] are provided.
〔1〕下記(a-1) [1] (a-1) below
〔R1は、無置換の炭素数6~12のアリール基、又は、置換基を有する炭素数6~12のアリール基を表す。〕
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(1)〕、及び、下記式(a-2)
[R 1 represents an unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms or a substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms. ]
A repeating unit represented by [repeating unit (1)], and the following formula (a-2)
〔R2は、無置換の炭素数5~12のアルキル基、又は、置換基を有する炭素数5~12のアルキル基を表す。〕
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(2)〕を有する、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。
〔2〕繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の合計量に対して、繰り返し単位(1)の量が50mol%以上、95mol%未満である、〔1〕に記載の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。
〔3〕繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の合計量が、全繰り返し単位中90~100mol%である、〔1〕又は〔2〕に記載の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。
〔4〕質量平均分子量(Mw)が、500~5,000である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。
〔5〕25℃における屈折率(nD)が、1.50~1.56である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。
〔6〕前記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が硬化して成る硬化物。
[R 2 represents an unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms or a substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms. ]
A curable polysilsesquioxane compound having a repeating unit represented by [repeating unit (2)].
[2] The curable polysilsesquit of [1], wherein the amount of the repeating unit (1) is 50 mol% or more and less than 95 mol% with respect to the total amount of the repeating unit (1) and the repeating unit (2). Oxane compound.
[3] The curable polysilsesquioxane compound according to [1] or [2], wherein the total amount of repeating units (1) and repeating units (2) is 90 to 100 mol% of all repeating units.
[4] The curable polysilsesquioxane compound according to any one of [1] to [3], which has a weight average molecular weight (Mw) of 500 to 5,000.
[5] The curable polysilsesquioxane compound according to any one of [1] to [4], which has a refractive index (nD) at 25°C of 1.50 to 1.56.
[6] A cured product obtained by curing the curable polysilsesquioxane compound according to any one of [1] to [5].
本発明によれば、屈折率が高く、光学分野において好適に用いられる硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び、この硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の硬化物が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index and suitable for use in the optical field, and a cured product of this curable polysilsesquioxane compound are provided.
以下、本発明を、1)硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び、2)硬化物、に項分けして詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail by dividing into 1) a curable polysilsesquioxane compound and 2) a cured product.
1)硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、下記(a-1)
1) Curable polysilsesquioxane compound The curable polysilsesquioxane compound of the present invention is the following (a-1)
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(1)〕、及び、下記式(a-2)
A repeating unit represented by [repeating unit (1)], and the following formula (a-2)
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(2)〕を有するものである。
It has a repeating unit [repeating unit (2)] represented by
本発明において、「硬化性ポリシルセスキオキサン化合物」であるか否かは、以下の試験により判断されるものである。
(硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の判断方法)
ポリシルセスキオキサン化合物を2つに分け、その一方のポリシルセスキオキサン化合物0.8gにテトラヒドロフラン140gを加えて(固形分0.6質量%)、これを24時間静置する。次いで、テトラヒドロフランに対する不溶成分を単離し、不溶成分量(M1)を秤量する。
次いで、もう一方のポリシルセスキオキサン化合物を140℃で24時間加熱した後、加熱後のポリシルセスキオキサン化合物0.8gにテトラヒドロフラン140gを加えて(固形分0.6質量%)、これを24時間静置する。次いで、テトラヒドロフランに対する不溶成分を単離し、不溶成分量(M2)を秤量する。
この試験を行った結果、不溶成分量(M1)の割合が全体の2質量%未満、かつ、不溶成分量(M2)の割合が全体の2質量%以上のとき(すなわち不溶成分量が0.016g以上のとき)、加熱前のポリシルセスキオキサン化合物を、「硬化性ポリシルセスキオキサン化合物」とする。
In the present invention, whether or not it is a "curable polysilsesquioxane compound" is determined by the following tests.
(Method for determining curable polysilsesquioxane compound)
The polysilsesquioxane compound is divided into two, and 140 g of tetrahydrofuran is added to 0.8 g of one of the polysilsesquioxane compounds (solid content: 0.6% by mass) and left to stand for 24 hours. Next, the insoluble component in tetrahydrofuran is isolated and the amount of the insoluble component (M1) is weighed.
Next, after heating the other polysilsesquioxane compound at 140° C. for 24 hours, 140 g of tetrahydrofuran was added to 0.8 g of the polysilsesquioxane compound after heating (solid content: 0.6% by mass). is allowed to stand for 24 hours. Next, the insoluble component in tetrahydrofuran is isolated and the amount of the insoluble component (M2) is weighed.
As a result of this test, when the ratio of the insoluble component amount (M1) is less than 2% by mass of the whole and the ratio of the insoluble component amount (M2) is 2% by mass or more of the whole (that is, the insoluble component amount is 0.5%). 016 g or more), the polysilsesquioxane compound before heating is referred to as a "curable polysilsesquioxane compound".
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、上記繰り返し単位(1)を有する。
繰り返し単位(1)にはR1が含まれるため、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は高い屈折率を有する。
The curable polysilsesquioxane compound of the present invention has the repeating unit (1).
Since the repeating unit ( 1 ) contains R1, the curable polysilsesquioxane compound of the present invention has a high refractive index.
R1の「無置換の炭素数6~12のアリール基」の炭素数は6が好ましい。
R1の「無置換の炭素数6~12のアリール基」としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。
The number of carbon atoms in the “unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms” for R 1 is preferably 6.
Examples of the “unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms” for R 1 include a phenyl group, a 1-naphthyl group, a 2-naphthyl group and the like.
R1の「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」の炭素数は6が好ましい。なお、この炭素数は、置換基を除いた部分(アリール基の部分)の炭素数を意味するものである。したがって、R1が「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」である場合、R1の炭素数は12を超える場合もあり得る。
R1の「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」のアリール基としては、「無置換の炭素数6~12のアリール基」として示したものと同様のものが挙げられる。
The number of carbon atoms in the “aryl group having 6 to 12 carbon atoms and having a substituent” for R 1 is preferably 6. The number of carbon atoms means the number of carbon atoms in the portion (aryl group portion) excluding the substituents. Therefore, when R 1 is a “substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms”, the number of carbon atoms in R 1 may exceed 12 in some cases.
Examples of the aryl group of the “substituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms” for R 1 include the same aryl groups as the “unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms”.
R1の「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」の置換基の原子数(ただし、水素原子の数を除く)は、通常1~30、好ましくは1~20である。
R1の「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」の置換基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基等のアルキル基;塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;等が挙げられる。
The number of substituent atoms (excluding the number of hydrogen atoms) of the “aryl group having 6 to 12 carbon atoms having a substituent” for R 1 is generally 1-30, preferably 1-20.
Examples of substituents of the "aryl group having 6 to 12 carbon atoms having a substituent" for R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, Alkyl groups such as t-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group and isooctyl group; halogen atoms such as chlorine atom and bromine atom; alkoxy groups such as methoxy group and ethoxy group group; and the like.
これらの中でも、屈折率が高い硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が効率よく得られることから、R1としては、無置換の炭素数6~12のアリール基が好ましく、フェニル基がより好ましい。 Among these, R 1 is preferably an unsubstituted aryl group having 6 to 12 carbon atoms, more preferably a phenyl group, because a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index can be efficiently obtained.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、1種のR1を有するものであっても、2種以上のR1を有するものであってもよい。 The curable polysilsesquioxane compound of the present invention may have one type of R 1 or two or more types of R 1 .
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、更に、上記繰り返し単位(2)を有する。
繰り返し単位(2)にはR2が含まれるため、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、硬化したときにクラックが発生し難いものとなる。
The curable polysilsesquioxane compound of the present invention further has the repeating unit (2).
Since the repeating unit (2) contains R 2 , the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is less likely to crack when cured.
R2の「無置換の炭素数5~12のアルキル基」の炭素数は、5~10が好ましく、5~8がより好ましい。
炭素数が多過ぎるアルキル基を有する硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、合成が困難になる傾向がある。
R2の「無置換の炭素数5~12のアルキル基」としては、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基、n-ウンデシル基、n-ドデシル基等が挙げられる。
The number of carbon atoms in the “unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms” for R 2 is preferably 5 to 10, more preferably 5 to 8.
A curable polysilsesquioxane compound having an alkyl group with too many carbon atoms tends to be difficult to synthesize.
Examples of the “unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms” for R 2 include n-pentyl group, n-hexyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, n-undecyl group, n -dodecyl group and the like.
R2の「置換基を有する炭素数5~12のアルキル基」の炭素数は、5~10が好ましく、5~8がより好ましい。なお、この炭素数は、置換基を除いた部分(アルキル基の部分)の炭素数を意味するものである。したがって、R2が「置換基を有する炭素数5~12のアルキル基」である場合、R2の炭素数は12を超える場合もあり得る。
R2の「置換基を有する炭素数5~12のアルキル基」のアルキル基としては、「無置換の炭素数5~12のアルキル基」として示したものと同様のものが挙げられる。
The number of carbon atoms in the “substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms” for R 2 is preferably 5 to 10, more preferably 5 to 8. The number of carbon atoms means the number of carbon atoms in the portion (alkyl group portion) excluding the substituents. Therefore, when R 2 is a “substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms”, the number of carbon atoms of R 2 may exceed 12 in some cases.
Examples of the alkyl group of the “substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms” for R 2 include the same groups as the “unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms”.
「置換基を有する炭素数5~12のアルキル基」の置換基の原子数(ただし水素原子の数を除く)は、通常1~30、好ましくは1~20である。
「置換基を有する炭素数5~12のアルキル基」の置換基としては、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;シアノ基;等が挙げられる。
The number of substituent atoms in the "substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms" (excluding the number of hydrogen atoms) is generally 1-30, preferably 1-20.
Examples of substituents of the "substituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms" include halogen atoms such as chlorine and bromine atoms; cyano groups; and the like.
これらの中でも、R2としては、無置換の炭素数5~12のアルキル基が好ましく、無置換の炭素数5~10のアルキル基がより好ましく、無置換の炭素数5~8のアルキル基が更に好ましい。
R2が、無置換の炭素数5~12のアルキル基であることで、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の分子量を効率よく制御することができる。
Among these, R 2 is preferably an unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, more preferably an unsubstituted alkyl group having 5 to 10 carbon atoms, and an unsubstituted alkyl group having 5 to 8 carbon atoms. More preferred.
When R 2 is an unsubstituted alkyl group having 5 to 12 carbon atoms, the molecular weight of the curable polysilsesquioxane compound can be efficiently controlled.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、1種のR2を有するものであっても、2種以上のR2を有するものであってもよい。 The curable polysilsesquioxane compound of the present invention may have one type of R2 or two or more types of R2.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体、交互共重合体等のいずれであってもよいが、製造容易性等の観点からは、ランダム共重合体が好ましい。
また、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の構造は、ラダー型構造、ダブルデッカー型構造、籠型構造、部分開裂籠型構造、環状型構造、ランダム型構造のいずれの構造であってもよい。
The curable polysilsesquioxane compound of the present invention may be a random copolymer, a block copolymer, a graft copolymer, an alternating copolymer, or the like. , random copolymers are preferred.
Further, the structure of the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is any one of a ladder structure, a double decker structure, a cage structure, a partially cleaved cage structure, a cyclic structure and a random structure. good too.
繰り返し単位(1)や繰り返し単位(2)は、下記式(a-3)で示されるものである。 The repeating unit (1) and repeating unit (2) are represented by the following formula (a-3).
〔Gは、R1又はR2で表される基を表す。R1、R2は、それぞれ上記と同じ意味を表す。O1/2とは、酸素原子が隣の繰り返し単位と共有されていることを表す。〕 [G represents a group represented by R 1 or R 2 . R 1 and R 2 each have the same meaning as above. O 1/2 means that an oxygen atom is shared with the adjacent repeating unit. ]
式(a-3)で示されるように、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、一般にTサイトと総称される、ケイ素原子に酸素原子が3つ結合し、それ以外の基(Gで表される基)が1つ結合してなる部分構造を有する。 As shown by formula (a-3), the curable polysilsesquioxane compound of the present invention has three oxygen atoms bonded to a silicon atom, which are generally collectively referred to as T sites, and other groups (G It has a partial structure in which one group represented by is bonded.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物においては、繰り返し単位(1)の量は、繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の合計量に対して、好ましくは50mol%以上、95mol%未満であり、より好ましくは60~93mol%、さらに好ましくは65~91mol%、特に好ましくは70~85mol%である。
繰り返し単位(1)の量が上記範囲内であることで、高い屈折率と硬化後のクラックの発生の抑制の両方の特性が良好な硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が得られ易くなる。
In the curable polysilsesquioxane compound of the present invention, the amount of the repeating unit (1) is preferably 50 mol% or more and less than 95 mol% with respect to the total amount of the repeating unit (1) and the repeating unit (2). , more preferably 60 to 93 mol %, still more preferably 65 to 91 mol %, and particularly preferably 70 to 85 mol %.
When the amount of the repeating unit (1) is within the above range, it becomes easy to obtain a curable polysilsesquioxane compound having both a high refractive index and excellent crack suppression after curing.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物中の繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の合計量は、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の全繰り返し単位中、好ましくは90~100mol%、より好ましくは95~100mol%、更に好ましくは98~100mol%である。
繰り返し単位(1)と繰り返し単位(2)の合計量が上記範囲内であることで、高い屈折率と硬化後のクラックの発生の抑制の両方の特性が良好な硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が得られ易くなる。
The total amount of repeating units (1) and repeating units (2) in the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is preferably 90 to 100 mol% of all repeating units in the curable polysilsesquioxane compound, More preferably 95 to 100 mol %, still more preferably 98 to 100 mol %.
When the total amount of the repeating unit (1) and the repeating unit (2) is within the above range, the curable polysilsesquioxane compound has good properties of both a high refractive index and suppression of crack generation after curing. becomes easier to obtain.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の質量平均分子量(Mw)は、好ましくは500~5,000、より好ましくは800~4,000である。
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の分子量分布(Mw/Mn)は特に限定されないが、通常1.00~10.00、好ましくは1.10~6.00であり、より好ましくは1.15~4.00である。
質量平均分子量や分子量分布(Mw/Mn)が上記範囲内にある硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、比較的合成し易く、また、硬化物の製造原料として適している。
質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として求めることができる。
The weight average molecular weight (Mw) of the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is preferably 500-5,000, more preferably 800-4,000.
Although the molecular weight distribution (Mw/Mn) of the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is not particularly limited, it is usually 1.00 to 10.00, preferably 1.10 to 6.00, more preferably 1 .15 to 4.00.
A curable polysilsesquioxane compound having a weight-average molecular weight and a molecular weight distribution (Mw/Mn) within the above ranges is relatively easy to synthesize, and is suitable as a raw material for producing a cured product.
The mass average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) can be obtained as standard polystyrene conversion values by gel permeation chromatography (GPC) using tetrahydrofuran (THF) as a solvent, for example.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の25℃における屈折率(nD)は、好ましくは1.50~1.56、より好ましくは1.50~1.55である。
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の25℃における屈折率(nD)が、1.50~1.56の範囲内であることで、屈折率が高い硬化物が得られ易くなる。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の屈折率(nD)は、アッベ屈折計を用いて測定することができる。
The refractive index (nD) at 25° C. of the curable polysilsesquioxane compound of the invention is preferably 1.50 to 1.56, more preferably 1.50 to 1.55.
When the refractive index (nD) at 25° C. of the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is within the range of 1.50 to 1.56, a cured product having a high refractive index can be easily obtained.
The refractive index (nD) of the curable polysilsesquioxane compound can be measured using an Abbe refractometer.
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物の合成方法は特に限定されない。例えば、下記式(a-4)で示されるシラン化合物(1)の少なくとも1種と、下記式(a-5)で示されるシラン化合物(2)の少なくとも1種を重縮合させることにより、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物を合成することができる。 The method for synthesizing the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is not particularly limited. For example, by polycondensing at least one silane compound (1) represented by the following formula (a-4) and at least one silane compound (2) represented by the following formula (a-5), the present Curable polysilsesquioxane compounds of the invention can be synthesized.
(式中、R1は前記と同じ意味を表す。R3は炭素数1~10のアルキル基を表し、X1はハロゲン原子を表し、pは0~3の整数を表す。複数のR3、及び複数のX1は、それぞれ、互いに同一であっても、相異なっていてもよい。) (In the formula, R 1 has the same meaning as above. R 3 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, X 1 represents a halogen atom, and p represents an integer of 0 to 3. Multiple R 3 , and a plurality of X 1 may be the same or different.)
(式中、R2は前記と同じ意味を表す。R4は炭素数1~10のアルキル基を表し、X2はハロゲン原子を表し、qは0~3の整数を表す。複数のR4、及び複数のX2は、それぞれ、互いに同一であっても、相異なっていてもよい。) (In the formula, R 2 has the same meaning as above. R 4 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, X 2 represents a halogen atom, and q represents an integer of 0 to 3. Multiple R 4 , and a plurality of X 2 may be the same or different.)
R3、R4の「炭素数1~10のアルキル基」としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。
X1、X2のハロゲン原子としては、塩素原子、及び臭素原子等が挙げられる。
The "alkyl group having 1 to 10 carbon atoms" for R 3 and R 4 includes methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group and t-butyl group. etc.
A chlorine atom, a bromine atom, etc. are mentioned as a halogen atom of X< 1 >, X< 2 >.
シラン化合物(1)の具体例としては、
フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等の無置換のアリールトリアルコキシシラン化合物類;
フェニルクロロジメトキシシラン、フェニルクロロジエトキシシラン、フェニルジクロロメトキシシラン、フェニルジクロロエトキシシラン等の無置換のアリールハロゲノアルコキシシラン化合物類;
フェニルトリクロロシラン等の無置換のアリールトリハロゲノシラン化合物類;
4-メチルフェニルトリメトキシシラン、4-メトキシフェニルトリメトキシシラン、4-クロロフェニルトリメトキシシラン、4-メチルフェニルトリエトキシシラン、4-メトキシフェニルトリエトキシシラン、4-クロロフェニルトリエトキシシラン等の置換基を有するアリールトリアルコキシシラン化合物類;
4-メチルフェニルクロロジメトキシシラン、4-メトキシフェニルクロロジメトキシシラン、4-クロロフェニルクロロジメトキシシラン、4-メチルフェニルジクロロメトキシシラン、4-メトキシフェニルジクロロメトキシシラン、4-クロロフェニルジクロロメトキシシラン等の置換基を有するアリールハロゲノアルコキシシラン化合物類;
4-メチルフェニルトリクロロシラン、4-メトキシフェニルトリクロロシラン、4-クロロフェニルトリクロロシラン等の置換基を有するアリールトリハロゲノシラン化合物類;等が挙げられる。
これらのシラン化合物(1)は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Specific examples of the silane compound (1) include:
unsubstituted aryltrialkoxysilane compounds such as phenyltrimethoxysilane and phenyltriethoxysilane;
unsubstituted arylhalogenoalkoxysilane compounds such as phenylchlorodimethoxysilane, phenylchlorodiethoxysilane, phenyldichloromethoxysilane, phenyldichloroethoxysilane;
unsubstituted aryltrihalogenosilane compounds such as phenyltrichlorosilane;
Substituents such as 4-methylphenyltrimethoxysilane, 4-methoxyphenyltrimethoxysilane, 4-chlorophenyltrimethoxysilane, 4-methylphenyltriethoxysilane, 4-methoxyphenyltriethoxysilane, 4-chlorophenyltriethoxysilane, etc. aryltrialkoxysilane compounds having;
Substituents such as 4-methylphenylchlorodimethoxysilane, 4-methoxyphenylchlorodimethoxysilane, 4-chlorophenylchlorodimethoxysilane, 4-methylphenyldichloromethoxysilane, 4-methoxyphenyldichloromethoxysilane, 4-chlorophenyldichloromethoxysilane, etc. arylhalogenoalkoxysilane compounds having;
aryltrihalogenosilane compounds having a substituent such as 4-methylphenyltrichlorosilane, 4-methoxyphenyltrichlorosilane, 4-chlorophenyltrichlorosilane; and the like.
These silane compounds (1) can be used singly or in combination of two or more.
シラン化合物(2)の具体例としては、
n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-ドデシルトリメトキシシラン、n-ドデシルトリエトキシシラン、n-ドデシルトリプロポキシシラン等の無置換のアルキルトリアルコキシシラン化合物類;
n-ヘキシルクロロジメトキシシラン、n-ヘキシルクロロジエトキシシラン、n-ヘキシルジクロロメトキシシラン、n-ヘキシルブロモジメトキシシラン、n-ドデシルクロロジメトキシシラン、n-ドデシルクロロジエトキシシラン、n-ドデシルジクロロメトキシシラン、n-ドデシルブロモジメトキシシラン等の無置換のアルキルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
n-ヘキシルトリクロロシラン、n-ヘキシルトリブロモシラン、n-ドデシルトリクロロシラン、n-ドデシルトリブロモシラン等の無置換のアルキルトリハロゲノシラン化合物類;
6-シアノヘキシルトリメトキシシラン、6-クロロヘキシルトリメトキシシラン、6-シアノヘキシルトリエトキシシラン、6-クロロヘキシルトリエトキシシラン等の置換基を有するアルキルトリアルコキシシラン化合物類;
6-シアノヘキシルクロロジメトキシシラン、6-クロロヘキシルクロロジメトキシシラン、6-シアノヘキシルクロロジエトキシシラン、6-クロロヘキシルクロロジエトキシシラン、6-シアノヘキシルジクロロメトキシシラン、6-クロロヘキシルジクロロメトキシシラン、6-シアノヘキシルジクロロエトキシシラン、6-クロロヘキシルジクロロエトキシシラン等の置換基を有するアルキルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
6-シアノヘキシルトリクロロシラン、6-クロロヘキシルトリクロロシラン等の置換基を有するアルキルトリハロゲノシラン化合物類;等が挙げられる。
これらのシラン化合物(2)は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
Specific examples of the silane compound (2) include:
unsubstituted alkyltrialkoxysilane compounds such as n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-dodecyltrimethoxysilane, n-dodecyltriethoxysilane, n-dodecyltripropoxysilane;
n-hexylchlorodimethoxysilane, n-hexylchlorodiethoxysilane, n-hexyldichloromethoxysilane, n-hexylbromodimethoxysilane, n-dodecylchlorodimethoxysilane, n-dodecylchlorodiethoxysilane, n-dodecyldichloromethoxysilane , n-dodecylbromodimethoxysilane and other unsubstituted alkylhalogenoalkoxysilane compounds;
unsubstituted alkyltrihalogenosilane compounds such as n-hexyltrichlorosilane, n-hexyltribromosilane, n-dodecyltrichlorosilane, n-dodecyltribromosilane;
alkyltrialkoxysilane compounds having a substituent such as 6-cyanohexyltrimethoxysilane, 6-chlorohexyltrimethoxysilane, 6-cyanohexyltriethoxysilane, 6-chlorohexyltriethoxysilane;
6-cyanohexylchlorodimethoxysilane, 6-chlorohexylchlorodimethoxysilane, 6-cyanohexylchlorodiethoxysilane, 6-chlorohexylchlorodiethoxysilane, 6-cyanohexyldichloromethoxysilane, 6-chlorohexyldichloromethoxysilane, Alkylhalogenoalkoxysilane compounds having substituents such as 6-cyanohexyldichloroethoxysilane and 6-chlorohexyldichloroethoxysilane;
alkyltrihalogenosilane compounds having a substituent such as 6-cyanohexyltrichlorosilane, 6-chlorohexyltrichlorosilane; and the like.
These silane compounds (2) can be used singly or in combination of two or more.
前記シラン化合物を重縮合させる方法は特に限定されない。例えば、溶媒中、又は無溶媒で、シラン化合物に、所定量の重縮合触媒を添加し、所定温度で撹拌する方法が挙げられる。より具体的には、(a)シラン化合物に、所定量の酸触媒を添加し、所定温度で撹拌する方法、(b)シラン化合物に、所定量の塩基触媒を添加し、所定温度で撹拌する方法、(c)シラン化合物に、所定量の酸触媒を添加し、所定温度で撹拌した後、過剰量の塩基触媒を添加して、反応系を塩基性とし、所定温度で撹拌する方法等が挙げられる。
これらの中でも、目的とする硬化性ポリシルセスキオキサン化合物を効率よく得ることができることから、(a)の方法が好ましい。
The method of polycondensing the silane compound is not particularly limited. For example, a method of adding a predetermined amount of a polycondensation catalyst to a silane compound in a solvent or without a solvent and stirring the mixture at a predetermined temperature can be used. More specifically, (a) a method of adding a predetermined amount of an acid catalyst to a silane compound and stirring at a predetermined temperature, (b) adding a predetermined amount of a base catalyst to a silane compound and stirring at a predetermined temperature. (c) a method of adding a predetermined amount of an acid catalyst to a silane compound, stirring at a predetermined temperature, then adding an excess amount of a base catalyst to make the reaction system basic, and stirring at a predetermined temperature; mentioned.
Among these, the method (a) is preferable because the desired curable polysilsesquioxane compound can be obtained efficiently.
用いる重縮合触媒は、酸触媒及び塩基触媒のいずれであってもよい。また、2以上の重縮合触媒を組み合わせて用いてもよいが、少なくとも酸触媒を用いることが好ましい。
酸触媒としては、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、硝酸等の無機酸;クエン酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等の有機酸;等が挙げられる。これらの中でも、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、クエン酸、酢酸、及びメタンスルホン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
The polycondensation catalyst to be used may be either an acid catalyst or a base catalyst. Two or more polycondensation catalysts may be used in combination, but at least an acid catalyst is preferably used.
Acid catalysts include inorganic acids such as phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid, sulfuric acid and nitric acid; organic acids such as citric acid, acetic acid, methanesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid; is mentioned. Among these, at least one selected from phosphoric acid, hydrochloric acid, boric acid, sulfuric acid, citric acid, acetic acid, and methanesulfonic acid is preferred.
塩基触媒としては、アンモニア水;トリメチルアミン、トリエチルアミン、リチウムジイソプロピルアミド、リチウムビス(トリメチルシリル)アミド、ピリジン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、アニリン、ピコリン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、イミダゾール等の有機塩基;水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機水酸化物;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムt-ブトキシド、カリウムt-ブトキシド等の金属アルコキシド;水素化ナトリウム、水素化カルシウム等の金属水素化物;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム等の金属水酸化物;炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウム等の金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の金属炭酸水素塩;等が挙げられる。 Base catalysts include aqueous ammonia; trimethylamine, triethylamine, lithium diisopropylamide, lithium bis(trimethylsilyl)amide, pyridine, 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-7-undecene, aniline, picoline, 1,4- organic bases such as diazabicyclo[2.2.2]octane and imidazole; organic hydroxides such as tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide; sodium methoxide, sodium ethoxide, sodium t-butoxide, potassium t-butoxide metal alkoxides such as; metal hydrides such as sodium hydride and calcium hydride; metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and calcium hydroxide; metal carbonates such as sodium carbonate, potassium carbonate and magnesium carbonate; metal hydrogen carbonates such as sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate;
重縮合触媒の使用量は、シラン化合物の総mol量に対して、通常、0.05~10mol%、好ましくは0.1~5mol%の範囲である。 The amount of the polycondensation catalyst used is generally in the range of 0.05 to 10 mol %, preferably 0.1 to 5 mol %, relative to the total mol amount of the silane compound.
重縮合時に溶媒を用いる場合、用いる溶媒は、シラン化合物の種類等に応じて、適宜選択することができる。例えば、水;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、s-ブチルアルコール、t-ブチルアルコール等のアルコール類;等が挙げられる。これらの溶媒は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。 When a solvent is used during polycondensation, the solvent to be used can be appropriately selected according to the type of the silane compound and the like. For example, water; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; esters such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate and methyl propionate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone. alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, s-butyl alcohol and t-butyl alcohol; These solvents can be used singly or in combination of two or more.
溶媒の使用量は、シラン化合物の総モル量1モル当たり、0.1リットル以上10リットル以下、好ましくは0.1リットル以上2リットル以下である。 The amount of the solvent used is 0.1 liter or more and 10 liters or less, preferably 0.1 liter or more and 2 liters or less, per mol of the total molar amount of the silane compound.
シラン化合物を重縮合させるときの温度は、通常0℃から用いる溶媒の沸点までの温度範囲、好ましくは20℃以上100℃以下の範囲である。反応温度があまりに低いと重縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、反応温度が高くなりすぎるとゲル化抑制が困難となる。反応は、通常30分から30時間で完結する。 The temperature at which the silane compound is polycondensed is usually in the temperature range from 0°C to the boiling point of the solvent used, preferably in the range of 20°C or higher and 100°C or lower. If the reaction temperature is too low, the polycondensation reaction may proceed insufficiently. On the other hand, if the reaction temperature is too high, it becomes difficult to suppress gelation. The reaction is usually completed in 30 minutes to 30 hours.
なお、特許文献4に記載されているように、脂肪族炭化水素基含有シラン化合物と芳香族炭化水素基含有シラン化合物とを原料化合物として用いても、目的の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が得られず、硬化性を有しないポリシルセスキオキサン化合物が生成する場合がある。
後述するように、ポリシルセスキオキサン化合物を合成する時の反応系が開放系であるか、密閉系であるかが、ポリシルセスキオキサン化合物の硬化性に影響していると予想される。
As described in
As will be described later, it is expected that the curability of the polysilsesquioxane compound is affected by whether the reaction system used to synthesize the polysilsesquioxane compound is an open system or a closed system. .
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、屈折率が高く、また、硬化してもクラックが発生し難いものである。
したがって、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、光学部材の製造原料や、接着剤の硬化性成分等として好適に用いられる。
The curable polysilsesquioxane compound of the present invention has a high refractive index and is less likely to crack even when cured.
Therefore, the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is suitably used as a raw material for producing optical members, a curable component for adhesives, and the like.
2)硬化物
本発明の硬化物は、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が硬化して成るものである。
本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物を硬化させる方法としては、加熱硬化が挙げられる。硬化させるときの加熱温度は、通常100~200℃であり、加熱時間は、通常10分から20時間、好ましくは30分から10時間である。
2) Cured Product The cured product of the present invention is obtained by curing the curable polysilsesquioxane compound of the present invention.
A method for curing the curable polysilsesquioxane compound of the present invention includes heat curing. The heating temperature for curing is usually 100 to 200° C., and the heating time is usually 10 minutes to 20 hours, preferably 30 minutes to 10 hours.
本発明の硬化物は、屈折率が高い硬化性ポリシルセスキオキサン化合物が硬化して成るものである。したがって、本発明の硬化物は屈折率が高い。
本発明の硬化物の、25℃における屈折率(nD)は、好ましくは1.50~1.56、より好ましくは1.50~1.55である。
硬化物の屈折率(nD)は、アッベ屈折計を用いて測定することができる。
The cured product of the present invention is obtained by curing a curable polysilsesquioxane compound having a high refractive index. Therefore, the cured product of the present invention has a high refractive index.
The refractive index (nD) at 25° C. of the cured product of the present invention is preferably 1.50 to 1.56, more preferably 1.50 to 1.55.
The refractive index (nD) of the cured product can be measured using an Abbe refractometer.
本発明の硬化物は弾性率が低く、クラックの発生が抑制されたものである。
本発明の硬化物の25℃における弾性率は、好ましくは0.3~1.8GPa、より好ましくは0.5~1.7GPaであり、よりさらに好ましくは0.7~1.5GPaである。
硬化物の弾性率は、微小表面硬度計を用いて測定することができる。
The cured product of the present invention has a low elastic modulus and is suppressed from cracking.
The elastic modulus of the cured product of the present invention at 25° C. is preferably 0.3 to 1.8 GPa, more preferably 0.5 to 1.7 GPa, and even more preferably 0.7 to 1.5 GPa.
The elastic modulus of the cured product can be measured using a microsurface hardness tester.
本発明の硬化物は、屈折率が高く、クラックが発生し難いものである。
したがって、本発明の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物は、光学部材や、光学部材の接合部材として好適に用いられる。
The cured product of the present invention has a high refractive index and is resistant to cracks.
Therefore, the curable polysilsesquioxane compound of the present invention is suitably used as an optical member or a bonding member for optical members.
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例になんら限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples. However, the present invention is by no means limited to the following examples.
(実施例1)
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン10.2g(51.4mmol)とドデシルトリメトキシシラン3.78g(13mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水3.48gに35質量%塩酸0.0168g(フェニルトリメトキシシランとドデシルトリメトキシシランの合計量に対してHClが0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで80℃に昇温して18時間撹拌した。
反応液を室温(25℃、以下にて同じ)まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機相を分取した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機相をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物を得た。
(Example 1)
After charging 10.2 g (51.4 mmol) of phenyltrimethoxysilane and 3.78 g (13 mmol) of dodecyltrimethoxysilane into a 300 ml eggplant-shaped flask, 35% by mass was added to 3.48 g of distilled water while stirring. An aqueous solution of 0.0168 g of hydrochloric acid (0.25 mol % of HCl with respect to the total amount of phenyltrimethoxysilane and dodecyltrimethoxysilane) was added, and the whole volume was heated to 30°C for 2 hours and then to 80°C. The mixture was stirred for 18 hours.
After the reaction solution was allowed to cool to room temperature (25° C., the same below), 50 g of propyl acetate and 100 g of water were added to separate the layers, and the organic phase containing the reaction product was separated. Drying treatment was performed by adding magnesium sulfate to this organic phase. After removing magnesium sulfate by filtration, the organic phase was concentrated with an evaporator, and the obtained concentrate was vacuum-dried to obtain a polysilsesquioxane compound.
(実施例2)
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン12.19g(61.5mmol)とドデシルトリメトキシシラン1.98g(6.8mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水3.69gに35質量%塩酸0.0178g(フェニルトリメトキシシランとドデシルトリメトキシシランの合計量に対してHClが0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで80℃に昇温して18時間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機相を分取した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機相をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物を得た。
(Example 2)
After charging 12.19 g (61.5 mmol) of phenyltrimethoxysilane and 1.98 g (6.8 mmol) of dodecyltrimethoxysilane into a 300 ml eggplant-shaped flask, 3.69 g of distilled water was added to 3.69 g of distilled water while stirring. An aqueous solution of 0.0178 g by mass of hydrochloric acid (0.25 mol % of HCl with respect to the total amount of phenyltrimethoxysilane and dodecyltrimethoxysilane) was added, and the total volume was heated to 30°C for 2 hours and then to 80°C. It was warmed and stirred for 18 hours.
After allowing the reaction solution to cool to room temperature, 50 g of propyl acetate and 100 g of water were added thereto for liquid separation treatment, and the organic phase containing the reaction product was separated. Drying treatment was performed by adding magnesium sulfate to this organic phase. After removing magnesium sulfate by filtration, the organic phase was concentrated with an evaporator, and the obtained concentrate was vacuum-dried to obtain a polysilsesquioxane compound.
(実施例3)
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン22.84g(115.2mmol)とヘキシルトリメトキシシラン5.94g(28.8mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水7.78gに35質量%塩酸0.0376g(フェニルトリメトキシシランとヘキシルトリメトキシシランの合計量に対してHClが0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで80℃に昇温して18時間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機相を分取した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機相をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物を得た。
(Example 3)
After charging 22.84 g (115.2 mmol) of phenyltrimethoxysilane and 5.94 g (28.8 mmol) of hexyltrimethoxysilane into a 300 ml eggplant-shaped flask, 7.78 g of distilled water was added to 7.78 g of distilled water while stirring. An aqueous solution of 0.0376 g by mass of hydrochloric acid (0.25 mol % of HCl with respect to the total amount of phenyltrimethoxysilane and hexyltrimethoxysilane) was added, and the total volume was heated to 30°C for 2 hours and then to 80°C. It was warmed and stirred for 18 hours.
After allowing the reaction solution to cool to room temperature, 50 g of propyl acetate and 100 g of water were added thereto for liquid separation treatment, and the organic phase containing the reaction product was separated. Drying treatment was performed by adding magnesium sulfate to this organic phase. After removing magnesium sulfate by filtration, the organic phase was concentrated with an evaporator, and the obtained concentrate was vacuum-dried to obtain a polysilsesquioxane compound.
(比較例1)
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン12.31g(62.1mmol)とプロピルトリメトキシシラン2.61g(15.5mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水4.19gに35質量%塩酸0.0202g(フェニルトリメトキシシランとプロピルトリメトキシシランの合計量に対してHClが0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで80℃に昇温して16時間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機相を分取した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機相をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物を得た。
(Comparative example 1)
After charging 12.31 g (62.1 mmol) of phenyltrimethoxysilane and 2.61 g (15.5 mmol) of propyltrimethoxysilane into a 300 ml eggplant-shaped flask, 4.19 g of distilled water was added to 4.19 g of distilled water while stirring. An aqueous solution of 0.0202 g by mass of hydrochloric acid (0.25 mol % of HCl with respect to the total amount of phenyltrimethoxysilane and propyltrimethoxysilane) was added, and the total volume was heated to 30°C for 2 hours and then to 80°C. It was warmed and stirred for 16 hours.
After allowing the reaction solution to cool to room temperature, 50 g of propyl acetate and 100 g of water were added thereto for liquid separation treatment, and the organic phase containing the reaction product was separated. Drying treatment was performed by adding magnesium sulfate to this organic phase. After removing magnesium sulfate by filtration, the organic phase was concentrated with an evaporator, and the obtained concentrate was vacuum-dried to obtain a polysilsesquioxane compound.
(比較例2)
300mlのナス型フラスコに、フェニルトリメトキシシラン14.46g(72.9mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水3.94gに35質量%塩酸0.0188g(フェニルトリメトキシシランに対してHClが0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで70℃に昇温して18時間撹拌した。そこへ酢酸プロピル15gと28%アンモニア水溶液0.0109g(フェニルトリメトキシシランに対して0.25mol%)を加え2時間攪拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機相を分取した。この有機相に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機相をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、ポリシルセスキオキサン化合物を得た。
(Comparative example 2)
After charging 14.46 g (72.9 mmol) of phenyltrimethoxysilane into a 300 ml eggplant-shaped flask, 0.0188 g of 35% by mass hydrochloric acid (based on phenyltrimethoxysilane) was added to 3.94 g of distilled water while stirring. 0.25 mol % of HCl) was added, and the whole volume was stirred at 30° C. for 2 hours, then heated to 70° C. and stirred for 18 hours. 15 g of propyl acetate and 0.0109 g of 28% aqueous ammonia solution (0.25 mol % with respect to phenyltrimethoxysilane) were added thereto and stirred for 2 hours.
After allowing the reaction solution to cool to room temperature, 50 g of propyl acetate and 100 g of water were added thereto for liquid separation treatment, and the organic phase containing the reaction product was separated. Drying treatment was performed by adding magnesium sulfate to this organic phase. After removing magnesium sulfate by filtration, the organic phase was concentrated with an evaporator, and the obtained concentrate was vacuum-dried to obtain a polysilsesquioxane compound.
(参考例1)
特許文献4の実施例10と同様の方法により、ポリシルセスキオキサン化合物(ガラス粉末)を得た。
なお、参考例1においては、特許文献5の実施例を参考にして、合成反応は密閉系で行った。一方、実施例1~3、比較例1、2においては、還流装置を用いた開放系で合成反応を行った。
(Reference example 1)
A polysilsesquioxane compound (glass powder) was obtained in the same manner as in Example 10 of
In Reference Example 1, the synthesis reaction was performed in a closed system with reference to the example of
(参考例2)
参考例1で得られたガラス粉末を用いて、特許文献4の実施例10と同様の方法により、ポリシルセスキオキサン化合物(ポリシルセスキオキサンガラス)を得た。
(Reference example 2)
Using the glass powder obtained in Reference Example 1, a polysilsesquioxane compound (polysilsesquioxane glass) was obtained in the same manner as in Example 10 of
〔硬化性評価〕
実施例1~3、比較例1、2、参考例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物について、以下の実験を行った。
各ポリシルセスキオキサン化合物を2つに分け、その一方のポリシルセスキオキサン化合物0.8gにテトラヒドロフラン140gを加えて(固形分0.6質量%)、これを24時間静置した。次いで、テトラヒドロフランに対する不溶成分を単離し、不溶成分量(M1)を秤量した。
次いで、もう一方のポリシルセスキオキサン化合物を140℃で24時間加熱した後、加熱後のポリシルセスキオキサン化合物0.8gにテトラヒドロフラン140gを加えて(固形分0.6質量%)、これを24時間静置した。次いで、テトラヒドロフランに対する不溶成分を単離し、不溶成分量(M2)を秤量した。
その結果を以下に示す。
[Curability evaluation]
The following experiments were performed on the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 and 2, and Reference Examples 1 and 2.
Each polysilsesquioxane compound was divided into two, and 140 g of tetrahydrofuran was added to 0.8 g of one of the polysilsesquioxane compounds (solid content: 0.6% by mass), and this was allowed to stand for 24 hours. Next, the insoluble component in tetrahydrofuran was isolated and the amount of the insoluble component (M1) was weighed.
Next, after heating the other polysilsesquioxane compound at 140° C. for 24 hours, 140 g of tetrahydrofuran was added to 0.8 g of the polysilsesquioxane compound after heating (solid content: 0.6% by mass). was allowed to stand for 24 hours. Next, the insoluble component in tetrahydrofuran was isolated and the amount of the insoluble component (M2) was weighed.
The results are shown below.
これらの実験結果から、実施例1~3、比較例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物は三次元構造を有する高分子量体となる性質を有するが、参考例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物はこの性質を有しないことが推測される。
したがって、実施例1~3、比較例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物は硬化性ポリシルセスキオキサン化合物である。
From these experimental results, the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 have the property of becoming a high molecular weight substance having a three-dimensional structure, but the polysilsesquioxane compounds obtained in Reference Examples 1 and 2 It is speculated that the polysilsesquioxane compounds described do not have this property.
Therefore, the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are curable polysilsesquioxane compounds.
実施例1~3、比較例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物について、それぞれ以下の測定、試験を行った。 The polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were subjected to the following measurements and tests.
〔平均分子量測定〕
ポリシルセスキオキサン化合物の質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、以下の装置及び条件にて測定した。
装置名:HLC-8220GPC、東ソー株式会社製
カラム:TSKgelGMHXL、TSKgelGMHXL、及び、TSKgel2000HXLを順次連結したもの
溶媒:テトラヒドロフラン
標準物質:ポリスチレン
注入量:20μl
測定温度:40℃
流速:0.6ml/分
検出器:示差屈折計
[Average molecular weight measurement]
The mass average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) of the polysilsesquioxane compound were measured using the following equipment and conditions.
Apparatus name: HLC-8220GPC, manufactured by Tosoh Corporation Column: TSKgelGMHXL, TSKgelGMHXL, and TSKgel2000HXL sequentially connected Solvent: Tetrahydrofuran Standard substance: Polystyrene Injection volume: 20 μl
Measurement temperature: 40°C
Flow rate: 0.6 ml/min Detector: Differential refractometer
〔1H-NMR測定〕
実施例1~3で得られたポリシルセスキオキサン化合物の1H-NMR測定は、以下の装置及び条件にて行った。得られたNMRスペクトル図を図1~3に示す。
装置名:ブルカー・バイオスピン社製 AV-500
1H-NMR共鳴周波数:500MHz
プローブ:5mmφ溶液プローブ
測定温度:室温(25℃)
繰り返し時間:1s
積算回数:16回
〈1H-NMR試料作製方法〉
ポリシルセスキオキサン濃度:3%
測定溶媒:アセトン
内部標準:TMS
[ 1 H-NMR measurement]
1 H-NMR measurement of the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 was performed using the following equipment and conditions. The obtained NMR spectrum diagrams are shown in FIGS.
Device name: AV-500 manufactured by Bruker Biospin
1 H-NMR resonance frequency: 500 MHz
Probe: 5mmφ solution probe Measurement temperature: Room temperature (25°C)
Repeat time: 1s
Number of times of integration: 16 times < 1 H-NMR sample preparation method>
Polysilsesquioxane concentration: 3%
Measurement solvent: acetone Internal standard: TMS
〔屈折率測定〕
多波長アッベ屈折計(株式会社アタゴ製、DR-M2)を用いて、25℃で、ポリシルセスキオキサン化合物(液状)の屈折率(nD)を測定した。結果を第2表に示す。
[Refractive index measurement]
Using a multi-wavelength Abbe refractometer (manufactured by Atago Co., Ltd., DR-M2), the refractive index (nD) of the polysilsesquioxane compound (liquid) was measured at 25°C. The results are shown in Table 2.
〔弾性率測定〕
スライドガラス上に、ポリシルセスキオキサン化合物を厚さが約150μmになるように塗布した。得られた塗膜を、120℃で2時間、次いで150℃で3時間の条件で加熱硬化させて試験片を得た。
微小表面硬度計(DUH-211S、島津製作所製)を用いて、作製した試験片について、以下の測定条件で負荷-除荷試験を行い、弾性率を算出した。結果を第2表に示す。
温度:25℃
試験力:10mN
負荷速度:0.142mN/s
[Elastic modulus measurement]
A polysilsesquioxane compound was applied to a thickness of about 150 μm on a slide glass. The obtained coating film was cured by heating at 120° C. for 2 hours and then at 150° C. for 3 hours to obtain a test piece.
Using a microsurface hardness tester (DUH-211S, manufactured by Shimadzu Corporation), a load-unload test was performed on the prepared test piece under the following measurement conditions, and the elastic modulus was calculated. The results are shown in Table 2.
Temperature: 25°C
Test force: 10mN
Load speed: 0.142mN/s
〔耐クラック性評価〕
スライドガラス上に、ポリシルセスキオキサン化合物を厚さが約150μmになるように塗布した。得られた塗膜を、120℃で2時間、次いで150℃で3時間の条件で加熱硬化させ、目視によりクラックの有無を確認した。この試験を、ポリシルセスキオキサン化合物ごとに4回行った。
第2表に、(クラックがあった数/4)を示す。
[Crack resistance evaluation]
A polysilsesquioxane compound was applied to a thickness of about 150 μm on a slide glass. The obtained coating film was cured by heating at 120° C. for 2 hours and then at 150° C. for 3 hours, and the presence or absence of cracks was visually observed. This test was performed four times for each polysilsesquioxane compound.
Table 2 shows (number of cracks/4).
上記実施例、比較例から以下のことが分かる。
実施例1~3、比較例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物は、いずれもフェニル基を有するため、高い屈折率を有している。
しかしながら、比較例1、2で得られたポリシルセスキオキサン化合物の硬化物は弾性率が高く、クラックが発生し易くなっている。
一方、実施例1~3で得られたポリシルセスキオキサン化合物は、炭素数5以上のアルキル基を有するため、その硬化物は弾性率が低く、クラックの発生が抑制されている。
The above examples and comparative examples reveal the following.
Each of the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 has a phenyl group and therefore has a high refractive index.
However, the cured products of the polysilsesquioxane compounds obtained in Comparative Examples 1 and 2 have a high elastic modulus and cracks easily occur.
On the other hand, since the polysilsesquioxane compounds obtained in Examples 1 to 3 have alkyl groups having 5 or more carbon atoms, the cured products thereof have a low elastic modulus and the occurrence of cracks is suppressed.
Claims (6)
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(1)〕、及び、下記式(a-2)
で示される繰り返し単位〔繰り返し単位(2)〕を有する、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物。 (a-1) below
A repeating unit represented by [repeating unit (1)], and the following formula (a-2)
A curable polysilsesquioxane compound having a repeating unit represented by [repeating unit (2)].
Priority Applications (1)
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