JP4849602B2 - 変性シリコーンの製造方法 - Google Patents

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本発明は、変性シリコーンの製造方法に関し、特に、発光素子封止として有用なエポキシ変性シリコーンを製造するのに適した変性シリコーンの製造方法に関する。
エポキシ変性シリコーンの製造方法としては、例えば、オレフィン基含有シロキサンを過酸化物と反応させる方法、クロロシラン又はアセトキシシラン化合物をグリシドールと反応させてグリシジルシリコーンエーテルを生成させる方法等がある。しかしながら、これらの方法はいずれも収率が低く操作が煩雑であるという問題点を有していた。
一方、変性シリコーンの製造方法として分子内にSiH単位を有するオルガノハイドロジェンシリコーンに対し、ビニル基を有する化合物をヒドロシリル化反応により付加する方法は、多様の有機官能基の導入が可能であることから、工業的に広く用いられている(例えば、特許文献1、特許文献2)。
しかしながら、一般的に比較的多くの触媒量を必要とするヒドロシリル化反応では、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位がほぼ定量的に転化する反応終期において、しばしば着色を生じる傾向があり、反応生成物を脱色剤等で処理しても、色調に優れた変性シリコーンを安定的に、再現性よく製造することが困難であった。
このため、SiH単位の残存量が低減された変性シリコーンを製造しようとすると反応生成物が着色し、色調に優れたエポキシ変性シリコーンを製造しようとすると、SiH単位の残存量が増加する等の問題を有しているのが実情である。
近年、変性シリコーンの中でもエポキシ変性シリコーンは、優れた耐光性、耐熱性を有するため、低波長領域の光に対して高い光線透過率が求められる発光素子用封止剤として注目を集めている。
しかしながら、着色を有するエポキシ変性シリコーンを当該用途に用いる場合、光線透過率が不十分となる、或いは、光劣化や熱劣化によって更なる着色の進行が生じ、前記光線透過率が経時的に低下する傾向にあった。一方、SiH単位残存量が多い場合には、経時的に粘度が変化する等、保存安定性に問題が生じる場合があった。
このため、優れた色調を有し、且つ、SiH単位の残存量が低レベルに抑制されたエポキシ変性シリコーンを、安定的に、再現性よく製造する方法が切望されていた。
無色の有機官能基を含有するポリオルガノシロキサンを製造するのに有用な方法として、特許文献3には、反応性生物に対して金属元素として1を超え、1,000ppb以下の量の特定の白金触媒共存下、酸素存在下で、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対し、ビニル基含有化合物を付加反応させる方法が開示されている。しかしながら、前記方法では特殊な触媒を使用する上に、使用する触媒量が極めて少ないため、ヒドロシリル化反応速度が不均一となる、或いは、有機官能基を含有するポリオルガノシロキサンの再現性等に問題がある等、未だ不十分であり、更なる改善が求められていた。
一方、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対し、分子内に1個以上のエポキシ基及び1個以上のビニル基を含有する化合物、及び、必要に応じてビニル基を含有するアルコキシシラン類、或いは、ビニル基を含有するジオルガノポリシロキサン類を付加反応(ヒドロシリル化反応)させる方法はこれまでにいくつか提案されている(特許文献4、特許文献5、特許文献6)。しかしながら、生成物として得られる有機官能基を含有するポリオルガノシロキサンは黄色や褐色に着色する、或いは、長期保存により相分離する又は沈降物が生じる等の保存安定性が悪い等、問題点を有していた。また、これらの公報には、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対して、最終付加物としてビニル基を有するケイ素化合物を用いることにより、優れた色調を有する有機官能基を含有するポリオルガノシロキサンが得られる旨の記載や示唆は一切なされていない。
特開平4−168126号公報 特開2000−103859号公報 特開2004−162036号公報 特開平5−105758号公報 特開平5−140317号公報 特開平7−18078号公報
発光素子封止剤等、特に透明性が求められる用途に用いることが可能な優れた色調を有すると共に、保存安定性が改善された変性シリコーンを、工業的に効率よく、安定的に、再現性よく製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者らが鋭意検討した結果、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対し、ビニル基を含有する化合物を付加反応して変性シリコーンを製造する際、該オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対する付加反応を完結させる前に系内に分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加すると、反応生成物の着色を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明の変性シリコーンを製造方法において、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加すると着色が抑制される機構は明らかではない。しかし、着色の原因は、ヒドロシリル化触媒の凝集により形成されるコロイドにあると考えられる。そして、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加すると、Siと結合したビニル基がヒドロシリル化触媒に配位し、ヒドロシリル化触媒の凝集・コロイド形成が防止されると推測される。
すなわち本発明は以下のとおりである。
ヒドロシリル化触媒および溶媒の存在下において、オルガノハイドロジェンシリコーン中のSiH単位とビニル化合物とをヒドロシリル化反応させる変性シリコーンの製造方法において、前記ヒドロシリル化反応を完結させる前に、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加する変性シリコーンの製造方法。
本発明によれば、分子中に導入された官能基の種類に応じて、耐熱性、耐光性、密着性等の特性が付与され、良好な保存安定性を有し、且つ、極めて良好な色調を有する変性シリコーンを、工業的に、且つ、安定的に、再現性よく製造する方法を提供ことが可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において用いられるオルガノはハイドロジェンシリコーンについて説明する。本発明において用いられるオルガノハイドロジェンシリコーンの構造は、特に限定はなく、直鎖状、環状、分岐状、ラダー状、籠状等いずれの構造でもよく、これらの2種以上の混合物であってもよい。また、各々の構造単位が、ブロック的な連鎖構造を有していてもよいし、ランダムに分散していてもよく、これらの混合物であってもよい。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンは、1種又は2種以上の混合物として使用可能である。
本発明において用いられるオルガノハイドロジェンシリコーンは、下記平均組成式(1)で表される構造体であることが好ましい。
Figure 0004849602
[但し、R1は各々独立に、a)ヒドロキシル基、b)ハロゲン原子、c)無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が1以上40以下及び酸素数が0以上5以下の1価又は2価の脂肪族有機基、d)無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が6以上40以下及び酸素数が0以上5以下の1価の芳香族有機基、なる群から選ばれる少なくとも1種以上の有機基を表す。上記の有機基は、前記の炭素数及び酸素数の範囲内であれば、有機基としてヒドロキシル基、アルコキシ基、アシル基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、或いは、エステル結合を含んでいてもよい。また、窒素、リン、硫黄等の酸素を除くヘテロ原子を含んでいてもよい。]
なお、a、b、c、d、e、f、gは、オルガノハイドロジェンシリコーン1モル中に存在する各繰り返し単位のモル数を表し、c、dは各々0以上の数値、e、fは各々0以上の数値、gは0以上の数値であり、且つ、b、d、fは下記式(1)を満足する数値である。
b+d+f>0・・・式(1)
また、上記のc、d、e、f、gが各々下記式(2)、式(3)、式(4)を同時に満足する場合には、上記のa、b、e、f、gは、式(5)を満足する範囲から選択される数値である。
c+d≠0・・・式(2)
e+f≠0・・・式(3)
g≠0・・・式(4)
0≦a+b≦e+f+2g+2・・・式(5)
さらに、上記のe、f、gが各々下記式(6)、式(7)、を同時に満足する場合には、上記のa、bは下記式(8)を満足する範囲から選択される数値である。
e+f=0・・・式(6)
g=0・・・式(7)
0≦a+b≦2・・・式(8)
また、上記のe、f、gが各々下記式(3)、式(7)、を同時に満足する場合には、上記のa、bは下記式(9)を満足する範囲から選択される数値である。
e+f≠0・・・式(3)
g=0・・・式(7)
0≦a+b≦e+f+2・・・式(9)
さらに、e、f、gが各々下記式(6)、式(4)、を同時に満足する場合には、前記のa、bは下記式(10)を満足する範囲から選択される数値である。
e+f=0・・・式(6)
g≠0・・・式(4)
0≦a+b≦2g+2・・・式(10)
1分子中に1個以上のエポキシ基を含有する有機基を有すると、反応生成物である変性シリコーンを硬化反応させることができ、好ましい。
なお、本発明におけるオルガノハイドロジェンシリコーンの平均組成は、1H−及び29Si−NMR測定によって算出される値である。
エポキシ基を導入した場合の安定性、反応生成物である変性シリコーンの安定性、耐光性の向上の観点から、(a+b+c+d+e+f+g)の合計モル数に対する鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる不飽和炭化水素単位、ヒドロキシル単位、アルコキシ単位、アシル単位、カルボキシル単位、アルケニルオキシ単位、アシルオキシ単位、ハロゲン原子、或いは、エステル結合、さらには、酸素及び珪素を除くヘテロ原子を含有するR1が結合した珪素原子の合計モル数が、好ましくは30%以下であることが好ましく、さらに好ましくは10%以下、より好ましくは1%以下、特に好ましくは全く含まないように選択される。
さらに、有機基が、(ア)エポキシ基を含有する有機基であって、エポキシ基以外の有機基を構成する単位の酸素数が1以下である、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭化水素単位を有する炭素数が1以上20以下及び酸素数が1又は2の飽和の1価の脂肪族有機基、(イ)エポキシ基を含有せず、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭化水素単位を有する炭素数が1以上20以下及び酸素数が1以下の飽和の1価の脂肪族有機基、(ウ)エポキシ基を含有せず、鎖状、分岐状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭素数が2の2価の脂肪族有機基、(エ)−(CH22−及び/又はーCH(CH3)−を介して、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が1以上10以下の脂肪族有機基なる群から選ばれる置換基を、各々独立に3個有する珪素原子が結合した有機基、なる群から選択されることが好ましい。
上記の(ア)エポキシ基を含有する有機基であって、エポキシ基以外の有機基を構成する単位の酸素数が1以下である、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭化水素単位を有する炭素数が1以上20以下及び酸素数が1又は2の飽和の1価の脂肪族有機基としては、例えば、下記化学式(3)、化学式(4)、化学式(5)、化学式(6)等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上の有機基の混合であってよい。
Figure 0004849602
Figure 0004849602
Figure 0004849602
Figure 0004849602
[但し、R3は炭素数が1以上13以下、酸素数が0又は1の2価の脂肪族有機基である。]
3は、エーテル結合を含んでいてよく、例えば、−CH2−、−(CH22−、−(CH23−、−(CH24−、−(CH25−、−(CH26−、−(CH27−、−(CH28−、−(CH29−、−(CH210−、−(CH211−、−(CH212−、−(CH213−、−CH(CH3)−、−CH2−CH(CH3)−、−(CH22−CH(CH3)−、−(CH23−CH(CH3)−、−CH2−CH(CH3)−CH2−、−CH2−O−CH2−、−(CH22−O−CH2−、−(CH23−O−CH2−、−(CH24−O−CH2−、−(CH25−O−CH2−、−(CH26−O−CH2−、−CH2−CH(CH3)−O−CH2−、−(CH22−CH(CH3)−O−CH2−、で表される脂肪族有機基が挙げられる。
これらのうち、化学式(3)、化学式(4)で表される有機基が好ましく、化学式(4)で表される有機基がさらに好ましく、エチニルシクロヘキセンオキシド基が、より好ましい。
上記の(イ)エポキシ基を含有せず、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭化水素単位を有する炭素数が1以上20以下及び酸素数が1以下の飽和の1価の脂肪族有機基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、等の炭化水素から成る鎖状の有機基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、エチニルシクロヘキシル基、ノルボルニル基等の環状単位を含む炭化水素から成る有機基、メトキシエチル、エトキシエチル基等のエーテル結合を含む有機基等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上の有機基の混合であってよい。
これらのうち、炭化水素から成る鎖状の有機基、環状単位を含む炭化水素から成る有機基が好ましい。
上記の(ウ)エポキシ基を含有せず、鎖状、分岐状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる炭素数が2の2価の脂肪族有機基は、−(CH22−、−CH(CH3)−等が挙げられ、これらは1種又は2種の混合であってよい。
上記の(エ)−(CH22−及び/又はーCH(CH3)−を介して、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が1以上10以下の脂肪族有機基なる群から選ばれる置換基を、各々独立に3個有する珪素原子が結合した有機基としては、例えば、−(CH22−及び/又はーCH(CH3)−を介して、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、シクロヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基なる群から選ばれる少なくとも1種以上の置換基を各独立に3個有する珪素原子が結合した有機基が挙げられる。
構成する単位は、溶媒への溶解性を向上させるためには、c、dの値が各々5,000以下の範囲、且つ、e、fが各々100以下の範囲、且つ、gが100以下の範囲を同時に満足することが好ましく、立体障害を緩和してヒドロシリル化反応を安定的に、且つ、再現性よく進行させる上で、gが0であるものが好ましく、gが0、且つ、(e+f)/(a+b+c+d+e+f)が0.02以下であることがさらに好ましく、gが0、且つ、(e+f)/(a+b+c+d+e+f)が0.01以下であることがより好ましく、g及び(e+f)/(a+b+c+d+e+f)の値が0であることが特に好ましい。
次に、分子内に1個以上のビニル基を含有するケイ素化合物について説明する。
本発明では、ヒドロシリル化反応を完結させる前に、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加する。分子内に1個以上のビニル基を分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加しないと、反応系が着色し、これに基づいて生成する変性シリコーンが着色する。
分子内に1個以上のビニル基を含有するケイ素化合物は、1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。
分子内に1個以上のビニル基を含有するケイ素化合物の構造には特に限定はなく、直鎖状、環状、分岐状、ラダー状、籠状等いずれの構造でもよく、これらの2種以上の混合物であってもよい。また、各々の構造単位が、ブロック的な連鎖構造を有していてもよいし、ランダムに分散していてもよく、これらの混合物であってもよい。
特に、分子内に1個以上のビニル基を含有するシラン、分子内に1個以上のビニル基を含有するシロキサンであることが好ましい。
本発明において用いられる、分子内に1個以上のビニル基を含有するシランの具体例としては、下記化学式(7)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0004849602
[但し、R4は各々独立に、a)ハロゲン原子、b)無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が1以上10以下及び酸素数が0以上5以下の1価又は2価の脂肪族有機基、或いは、c)無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が6以上10以下及び酸素数が0以上5以下の1価の芳香族有機基、なる群から選ばれる少なくとも1種以上の有機基を表す。
上記の有機基は、前記の炭素数及び酸素数の範囲内であれば、有機基としてヒドロキシル基、アシル基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子を含んでいてもよい。]
これらの化合物としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、ビニルジメチルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルジメチルエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリ−t−ブトキシシラン、ビニルトリイソプロペノキシシラン等のビニル基を1個有する脂肪族ビニルアルコキシシラン;ビニルフェニルメチルメトキシシラン、ビニルフェニルジエトキシシラン、ビニルジフェニルエトキシシラン等のビニル基を1個有する芳香族ビニルアルコキシシラン;ジビニルジメトキシシラン、ジビニルジエトキシシラン、トリビニルメトキシシラン、トリビニルエトキシシラン等のビニル基を2個以上有する脂肪族ビニルアルコキシシラン;ジビニルジフェノキシシラン、トリビニルフェノキシシラン等のビニル基を2個以上有する芳香族ビニルアルコキシシラン;ビニルトリメチルシラン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ビニルトリエチルシラン、ビニルトリプロピルシラン、ビニルトリイソプロピルシラン、ビニルトリブチルシラン、ビニルトリ−t−ブチルシラン、ビニル−t−ブチルジメチルシラン、ビニルトリペンチルシラン、ビニルトリヘキシルシラン、ビニルトリシクロヘキシルシラン、ビニルトリヘプチルシラン、ビニルトリオクチルシラン、ビニルトリノニルシラン、ビニルトリデシルシラン、ビニルメチルシラシクロペンタン等のビニル基を1個有するビニルアルキルシラン;ビニルフェニルジメチルシラン、ビニルフェニルジエチルシラン、ビニルジフェニルメチルシラン、ビニルトリフェニルシラン、ビニルトリトリルシラン等のビニル基を1個有するビニルアリールシラン;ビニルベンジルジメチルシラン、ビニルベンジルジエチルシラン、ビニルジベンジルメチルシラン、ビニルトリベンジルシラン、ビニルトリフェネチルシラン等のビニル基を1個有するビニルアラルキルシラン;ジビニルジメチルシラン、ジビニルジエチルシラン、ジビニルエチルメチルシラン、トリビニルメチルシラン、トリビニルエチルシラン等のビニル基を2個以上有するビニルアルキルシラン;ジビニルジフェニルシラン、ジビニルジトリルシラン、トリビニルフェニルシラン、トリビニルトリルシラン等のビニル基を2個以上有するビニルアリールシラン;ビニル(クロロメチル)ジメチルシラン、ビニル(トリフルオロメチル)ジメチルシラン、ビニル(3,3,3−トリフルオロプロピル)ジメチルシラン等のビニル基を1個有するハロゲン置換された炭化水素基を有するビニルハロ置換アルキルシラン;ビニルジメチルフルオロシラン、ビニルジメチルクロロシラン、ビニルメチルジクロロシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルエチルジクロロシラン、ビニルオクチルジクロロシラン、ビニル(ブロモメチル)ジクロロシラン、ビニルフェニルジクロロシラン、ビニルジフェニルクロロシラン、ビニルフェニルメチルクロロシラン等のビニル基を1有し、少なくとも1個以上のハロゲン原子がケイ素原子に結合したビニルハロシラン;ジビニルジクロロシラン、トリビニルクロロシラン等のビニル基を2個以上有し、ハロゲン原子がケイ素原子に結合したビニルハロシラン等が挙げられる。
これらの分子内に1個以上のビニル基を含有するシランは1種又は2種以上の混合物として使用することが可能である。
反応生成物の変性シリコーンの安定性、耐光性の向上という点から、これらの中で、R4の置換基が、炭素数1以上10以下の鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位から形成され、ビニル基を1個有するビニルアルキルシラン又はビニル基を2個以上有するビニルアルキルシランが好ましい。
反応生成物の変性シリコーンの安定性の点からは、さらに、R4の置換基が、炭素数1以上10以下の鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位から形成され、ビニル基を1個有するビニルアルキルシランがより好ましく、反応完結後における余剰の化合物の留去が容易であるという点からは、ビニルトリメチルシラン、ビニルエチルジメチルシラン、ビニルジエチルメチルシラン、ビニルトリエチルシランがさらに好ましい。
また、本発明において用いられる、分子内に1個以上のビニル基を含有するシロキサンの具体例としては、下記平均組成式(8)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0004849602
[但し、R5は各々独立に、a)ビニル基、b)炭素数1以上10以下の鎖状、分岐状、環状からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の構造からなる1価の脂肪族有機基、c)無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数6以上10以下及び酸素数が0以上5以下の1価の芳香族有機基である。ここで、少なくともR5の1個以上はビニル基を有する有機基である。
上記の有機基は、前記の炭素数及び酸素数の範囲内であれば、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アシル基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、或いは、エステル結合を含んでいてもよい。また、窒素、リン、硫黄等の酸素を除くヘテロ原子を含んでいてもよい。]
なお、p、q、r、sは、分子内に1個以上のビニル基を含有するシロキサン1モル中に存在する各繰り返し単位のモル数を表し、qは各々0以上の数値、rは各々0以上の数値、sは0以上の数値であり、且つ、p、q、rは同時に0となることはない。
また、上記のq、r、sが各々下記式(22)、式(23)、式(24)を同時に満足する場合には、上記のp、r、sは、式(25)を満足する範囲から選択される数値である。
q≠0・・・式(22)
r≠0・・・式(23)
s≠0・・・式(24)
0≦p≦r+2s+2・・・式(25)
さらに、上記のr、sが下記式(26)、式(27)を同時に満足する場合には、上記のpは下記式(28)を満足する範囲から選択される数値である。
r=0・・・式(26)
s=0・・・式(27)
0≦p≦2・・・式(28)
また、上記のr、sが各々下記式(23)、式(27)を同時に満足する場合には、上記のp、rは、式(29)を満足する範囲から選択される数値である。
r≠0・・・式(23)
s=0・・・式(27)
0≦p≦r+2・・・式(29)
さらに、上記のr、sが各々下記式(26)、式(24)を同時に満足する場合には、上記のp、rは、式(30)を満足する範囲から選択される数値である。
r=0・・・式(26)
s≠0・・・式(24)
0≦p≦2s+2・・・式(30) ]
有機基R5のb)炭素数1以上10以下の鎖状、分岐状、環状からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の構造からなる1価の脂肪族有機基の具体例としては、例えば、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、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−ノニル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ノルボニル基等の飽和炭化水素基;クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の、ハロゲン原子で置換された飽和炭化水素基、等が挙げられる。
また、c)無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数6以上10以下及び酸素数が0以上5以下の1価の芳香族有機基の具体例としては、例えば、フェニル基、トリル基、ベンジル基等の芳香族炭化水素基;4−クロロベンジル基等の、ハロゲン原子で置換された芳香族炭化水素基、等が挙げられる。
構成する単位は、ヒドロシリル化反応完結後に、必要に応じて実施される、未反応の該1個以上のビニル基を含有するシロキサンの留去が容易であることから、qは50以下の範囲、且つ、rは10以下の範囲、sは10以下の範囲を同時に満足することが好ましく、例えば、ビニルペンタメチルジシロキサン、ビニルヘプタメチルトリシロキサン等の分子鎖の片末端にジメチルビニルシロキシ基を有し、且つ、他の置換基がアルキル基であるシロキサン;ビニルメチルビス(トリメチルシロキシ)シラン等の分子鎖中にジメチルビニルシロキシ基を有する、分子内に1個のビニル基を含有し、他の置換基が飽和炭化水素基であるシロキサン;1,3−ジビニル−テトラメチルジシロキサン等の両末端がジメチルビニルシロキシ基であり、他の置換基が飽和炭化水素基であるr及びsが0の分子内に2個のビニル基を有するシロキサン;ビニルペンタフェニルジシロキサン、ビニルヘプタフェニルトリシロキサン等の分子鎖の片末端にジメチルビニルシロキシ基を有し、且つ、他の末端に芳香族炭化水素基を有する、分子内に1個のビニル基を含有し、他の置換基が芳香族炭化水素基を含むシロキサン;分子鎖末端がジメチルビニルシロキシ基であり、他の置換基が芳香族炭化水素基を含む有機基であるr及びsが0の分子内に2個のビニル基を有するシロキサン;1,3,5−トリビニル−1,1,3,5,5−ペンタメチルトリシロキサン、1,3,5−トリビニル−1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサントリス(ビニルジメチルシロキシ)メチルシラン、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、1,3,5,7−テトラビニル−1,3,5,7−テトラエチルシクロテトラシロキサン、等の分子内に3個以上のビニル基を含有し、他の有機基が飽和炭化水素基であるシロキサン;トリス(ビニルジメチルシロキシ)フェニルシラン、1.3.5.7−テトラフェニルー1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、等の分子内に3個以上のビニル基を含有し、他の有機基として少なくとも芳香族炭化水素基を含むシロキサン;1−ビニル−3−(クロロメチル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1−ビニル−3−(3,3,3−トリフルオロプロピル)−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等の分子内に1個のビニル基を含有し、他の有機基としてハロゲン原子で置換された飽和炭化水素基を有するシロキサン等が挙げられる。
さらに、立体障害を緩和してヒドロシリル化反応を安定的に、且つ、再現性よく進行させる上で、sが0であるものがさらに好ましく、qは20以下の範囲、且つ、rは5以下の範囲、sが0、且つ、r/(p+q+r)が0.02以下であるものがより好ましく、qは15以下の範囲、且つ、rは3以下の範囲、sが0、且つ、r/(p+q+r)が0.01以下であるものが特に好ましく、qは10以下の範囲、且つ、s及びr/(p+q+r)の値が0であるものが好ましい。
これらの中で特に、分子鎖の片末端にジメチルビニルシロキシ基を有し、且つ、他の置換基が飽和炭化水素基であるqが2以上10以下、且つ、r及びsが0のシロキサン;分子鎖中にジメチルビニルシロキシ基を有する、分子内に1個のビニル基を含有し、他の置換基が飽和炭化水素基であるqが2以上10以下、且つ、r及びsが0のシロキサン;両末端がジメチルビニルシロキシ基であり、他の置換基が飽和炭化水素基であるqが2以上10以下、且つ、r及びsが0の分子内に2個のビニル基を有するポリシロキサン;分子内に3個以上のビニル基を含有し、他の有機基が飽和炭化水素基であるqが2以上10以下、且つ、r及びsが0のシロキサンなる群から選ばれる1種又は2種以上の混合物が好ましい。
分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物は、オルガノハイドロジェンシリコーンとヒドロシリル化反応をさせるためのビニル化合物として、最初から添加されてもよい。
しかし、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物は、その種類によっても異なるが、他のビニル化合物と付加反応速度に相違がある。
このため、本発明の効果を、安定的に、より顕著に発揮する上で、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物は、オルガノハイドロジェンシリコーンとヒドロシリル化反応をさせるためのビニル化合物とは別に新たに添加されるものであることが好ましい。
その添加時期は、添加時点においてヒドロシリル化反応がほとんど終了してしまっているようでは本発明の色調改良効果が十分に発揮されないし、一方、あまり早く添加するとヒドロシリル化反応速度に影響を与えるため、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数が全Si数に対して2%以上20%以下である頃が好ましく、より好ましくは3%以上15%以下、さらに好ましくは4%以上10%以下である。
また、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物は、ヒドロシリル化反応が完結するまで消費されずに残っていることが好ましい。
したがって、その添加量は、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物を添加した時点における、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときに、以下の関係式を満足する量であることが好ましい。このような関係を満足する場合、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物は、通常、ヒドロシリル化反応が完結するまで消費されずに残っている。
1≦x/h≦1,000,000
0.5≦y/x≦1
ここで、「反応系に存在するすべてのビニル化合物」とは、反応系に存在するオルガノハイドロジェンシリコーンとヒドロシリル化反応し得るすべてのビニル化合物をいい、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物はこれに含まれるが、オルガノハイドロジェンシリコーンはビニル基を有していてもこれには含まれない。
x/h、y/xは、より好ましくは、1.2≦x/h≦5,000、0.6≦y/x≦1であり、さらに好ましくは、1.4≦x/h≦1,000、0.7≦y/x≦1であり、とりわけ好ましくは1.6≦x/h≦500、0.8≦y/x≦1である。
なお、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数、ビニル化合物の全ビニル基数は、仕込みの重量、或いは、ガスクロマトグラフィー法、液体クロマトグラフィー法、又は、1H−及び/又は29Si−NMR測定法によって知ることができる。
次に、本発明において用いられる、ビニル化合物について説明する。
ビニル化合物としては、ビニル基を有する化合物であれば特に限定はない。
ヒドロシリル化反応完結後に、必要に応じて実施される、未反応物の留去が容易であること、反応生成物である変性シリコーンの耐光性が良好となることから、a)ビニル基を必須構成単位として有し、無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が3以上25以下及び酸素数が0以上5以下の化合物、b)ビニル基を必須構成単位として有し、無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する、炭素数が8以上25以下及び酸素数が0以上5以下の化合物、等が好ましく用いられる。
これらは、1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。
また、これらの化合物には、前記の炭素数及び酸素数の範囲内であれば、ヒドロキシル基、アシル基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、或いは、エステル結合、さらには、酸素原子を除く窒素、リン、硫黄等のヘテロ原子を含んでいてもよい。
上記のa)ビニル基を必須構成単位として有し、無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が3以上25以下及び酸素数が0以上5以下の化合物の具体例としては、例えば、プロペン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オクテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリデセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセン、ヘプタデセン、オクタデセン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルネン、ビニルシクロヘキサン、ビニルデカヒドロナフタレン、ジシクロペンタジエン、ノルボルナジエン、1,2,4−トリビニルシクロヘキサン、アクリル酸、メタアクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタアクリレート、グリセリンジアクリレート、グリセリンジメタアクリレート、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、2−メチルアリルグリシジルエーテル、ブテニルグリシジルエーテル、1,2−エポキシ−3−ブテン、1,2−エポキシ−4−ペンテン、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−6−ヘプテン、1,2−エポキシ−7−オクテン、1,2−エポキシ−8−ノネン、1,2−エポキシ−9−デセン、ビニルシクロへキセンオキサイド、ビニルノルボルネンオキサイド、リモネンオキサイド、グリシジルメタクリレート、グリシジルアクリレート、等が挙げられる。
b)ビニル基を必須構成単位として有し、無置換又は置換された芳香族炭化水素単位と、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する、炭素数が8以上25以下及び酸素数が0以上5以下の化合物の具体例としては、例えば、スチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、α―メチルスチレン、桂皮酸、等が挙げられる。
これらのうち、ビニル化合物の取り扱い性、生成物である変性シリコーンの耐熱性の点から、ビニル基を必須構成単位として有し、無置換又は置換された鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する炭素数が4以上25以下及び酸素数が0以上5以下とからなる化合物が好ましく用いられる。
生成物である変性シリコーンの耐光性の観点から、ヒドロキシル単位、アルコキシ単位、アシル単位、カルボキシル単位、アルケニルオキシ単位、アシルオキシ単位、ハロゲン原子、或いは、エステル結合、さらには、酸素原子を除くヘテロ原子を含有しないビニル化合物であって、ビニル基、エポキシ基を必須構成単位として有し、エポキシ基以外の有機基を構成する単位の酸素数が1以下である、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の飽和の炭化水素構造からなる炭素数1以上20以下及び酸素数1又は2の化合物、ビニル基を必須構成単位として有し、且つ、エポキシ基を有さない、鎖状、分岐状、環状なる群から選ばれる1種以上の飽和の炭化水素構造からなる炭素数1以上20以下及び酸素数が1以下の化合物がより好ましく用いられる。
例えば、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロヘキセン、ノルボルネン、ビニルシクロヘキサン、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ビニルシクロへキセンオキサイド、ビニルノルボルネンオキサイド、リモネンオキサイドなる群から選ばれる1種又は2種以上の混合物が特に好ましく用いられ、これらのうち、特に、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、ビニルシクロヘキサン、シクロヘキセン、ノルボルネン、ビニルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ビニルシクロへキセンオキサイド、なる群から選ばれる1種又は2種以上の混合物が好ましく用いられる。
さらに、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、ビニルシクロヘキサン、シクロヘキセン、ノルボルネン、ビニルシクロへキセンオキサイド、なる群から選ばれる1種又は2種以上の混合物が、とりわけ好ましく用いられる。
本発明の方法によって得られる変性シリコーンがエポキシ変性シリコーンである場合、そのエポキシ変性シリコーンを硬化させた硬化物の耐熱性が良好となるという点で、ビニル化合物は、本発明の方法によって得られる該エポキシ変性シリコーンのエポキシ当量[1当量のエポキシ基を有するエポキシ変性シリコーンの質量(g)であり、以下、WPEと略記する。]が、90以上2,000以下の範囲となる様に適宜選択されることが好ましい。
WPEとしては、1,500以下の範囲がさらに好ましく、1,000以下の範囲がより好ましく、700以下の範囲が特に好ましい。一方、硬化組成物の保存安定性を高める点において、WPEは100以上の範囲が好ましく、150以上の範囲がさらに好ましく、200以上の範囲がより好ましい。
このようなビニル化合物の添加量は、ヒドロシリル化反応開始時における、前記オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数をh´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をzとしたときに、以下の関係を満足するようにすることが好ましい。
z<h´
ここで、「反応系に存在するすべてのビニル化合物」とは、反応系に存在するオルガノハイドロジェンシリコーンとヒドロシリル化反応し得るすべてのビニル化合物をいい、分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物はこれに含まれるが、オルガノハイドロジェンシリコーンはビニル基を有していてもこれには含まれない。
次に、本発明において、ヒドロシリル化反応を完結させるとは、以下のA,Bいずれかのことをいう。
<A>オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位に対してビニル化合物を等量、又は過剰量添加して、該SiH単位をすべて付加反応に供する。
<B>SiH単位がすべて反応していない段階で、強制的にヒドロシリル化反応を終了させる。この場合におけるヒドロシリル化反応を強制的に終了させる方法としては、例えば、以下の<B−1>、<B−2>、<B−3>の3つの工程を単独で、又は、適宜組み合わせて行う方法が挙げられる。
<B−1>オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位をすべてヒドロシリル化反応に供するのには不十分な量のビニル化合物を用いて反応を行い、該ビニル化合物のすべてを反応にて消費させる。
<B−2>ヒドロシリル化反応系から、オルガノハイドロジェンシリコーンのSiH単位のヒドロシリル化反応を完結させるために用いたビニル化合物が反応系中に残留している場合には、例えば減圧下、加圧下、不活性ガス等のガス流通下又は雰囲気下、又は必要に応じてこれらの混合条件下、加熱下及び/又は冷却下、攪拌条件下及び/又は移送条件下、或いはこれらを組み合わせた条件下において、該残留ビニル化合物を留去する、或いは、吸着剤等によって吸着する、或いは、抽出操作により除去する、或いは、これらの2種以上を含む操作を行う。
<B−3>減圧下、加圧下、不活性ガス等のガス流通下又は雰囲気下、又は必要に応じてこれらの混合条件下、加熱下及び/又は冷却下、攪拌条件下及び/又は移送条件下、或いは、静置条件下、又はこれらを組み合わせた条件下において、ヒドロシリル化触媒を、例えば吸着剤等により除去又は量を低減する、或いは、抽出操作により操作を行う、或いは、例えば、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール等の従来公知の触媒失活剤を添加して触媒を失活させる。
<B−2>と<B−3>の工程は同時に行うこともできる。
なお、ヒドロシリル化反応完結後に必要に応じて実施される余剰ビニル化合物を留去する際の生成物の変性の抑制、生成物の保存安定性の向上の点から、ヒドロシリル化反応を完結させた後における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全残留SiH単位数が全Si数に対して2%未満であることが好ましく、より好ましくは1.5%以下、さらに好ましくは1%以下である。
次に、本発明において用いることができるヒドロシリル化触媒について説明する。
ヒドロシリル化触媒としては、例えば、周期表第8属の金属の単体、それら金属固体をアルミナ、シリカ、カーボンブラック等の担体に担持させたもの、それら金属の塩、錯体等が挙げられる。
周期表第8族の金属としては、白金、ロジウム、ルテニウムが好ましく、特に白金が好ましい。白金を用いたヒドロシリル化反応触媒としては、例えば、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトンとの錯体、白金−ビニルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体、ジカルボニルジクロロ白金、ジシクロペンタジエニルジクロロ白金等が挙げられる。
触媒量は、オルガノハイドロジェンシリコーン、ビニル化合物、溶媒により大きく異なるため、特に限定はないが、通常、オルガノハイドロジェンシリコーンの質量に対し、周期表第8属の金属原子として1ppm以上1,000ppm以下の範囲で用いられる。
触媒量が1ppm未満の場合にはヒドロシリル化反応が進行しない場合があり、一方、1,000ppmを超える場合には、ヒドロシリル化に供するビニル化合物の変性が著しく生じる場合がある。
ヒドロシリル化反応を再現性ある速度で行う、有機官能基を含有する変性シリコーンを再現性よく製造する上で、好ましくは2ppm以上500ppmの範囲、さらに好ましくは、3ppm以上100ppm以下の範囲、より好ましくは5ppm以上50ppm以下の範囲である。
ヒドロシリル化反応触媒の添加方法には特に限定はなく、必要に応じて溶媒を含有するオルガノハイドロジェンシリコーンに対し触媒を予め添加する方法、必要に応じて溶媒を含有するビニル化合物に添加する方法、必要に応じて溶媒を含有するオルガノハイドロジェンシリコーンと、必要に応じて溶媒を含有するビニル化合物の双方に添加する方法、必要に応じて溶媒を含有するオルガノハイドロジェンシリコーンとビニル化合物の混合物に添加する方法等が挙げられる。
次に、溶媒について説明する。
本発明において、ヒドロシリル化反応を完結させる際、ヒドロシリル化反応による反応熱の除去を可能とし、得られるエポキシ変性シリコーンの変性を抑制する及び/又は付加反応による反応系の粘度上昇を抑制するため、溶媒を用いることが必要である。
用いられる溶媒としては、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、アニソール等のエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒;ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン等の脂肪族炭化水素系溶媒;トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、エチルベンゼン等の芳香族水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ブチルセロソルブ、ブチルカルビトール等のアルコール系溶媒等が挙げられる。
これらの溶媒は、1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。
これらのうち、ヒドロシリル化反応速度が比較的大きく、原料の溶解性、溶媒回収性の観点から、エーテル系溶媒、ケトン系溶媒、脂肪族炭化水素系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒が好ましく、これらのうち、エーテル系溶媒を50質量%以上含む溶媒がさらに好ましく、さらに、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテルなる群から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の混合溶媒がより好ましく用いられる。
用いる溶媒量は、用いるオルガノハイドロジェンシリコーンや、ビニル化合物の種類等によって異なるため、特に限定はないが、通常、反応系の全質量に対するオルガノハイドロジェンシリコーンとビニル化合物の合計重量が、0.01質量%以上99質量%以下の範囲、好ましくは5質量%以上80質量%以下の範囲、さらに好ましくは10質量%以上70質量%以下の範囲となるような量である。
反応系の全質量に対するオルガノハイドロジェンシリコーンとビニル化合物の合計重量が、0.01質量%未満の場合には、ヒドロシリル化反応速度が小さくなるため好ましくなく、一方、99質量%を超える場合には、反応熱の除熱が困難で、局部加熱のため得られるエポキシ変性シリコーンの変性が生じるため好ましくない。
本発明において、ヒドロシリル化反応を完結させる際の反応温度は、用いるオルガノハイドロジェンシリコーンの種類や分子量、ビニル基含有化合物の種類、さらには、回分式、半回分式、或いは連続式等の反応様式によっても異なるため特に限定はないが、反応速度を高め、効率的に反応を完結させる観点から0℃以上200℃以下の範囲が好ましく、10℃以上170℃以下の範囲がさらに好ましく、20℃以上150℃以下の範囲がより好ましく、30℃以上120℃以下の範囲が特に好ましい。反応温度は、上記の範囲内であれば一定である必要はなく、一定であっても、途中で変化させてもよい。
本発明において、ヒドロシリル化反応を完結させる際の雰囲気は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス等の不活性ガス、或いは、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素系ガスや空気等の雰囲気下、流通下、減圧下又は加圧下で行うことができる。
これらのガスは、一種又は二種以上の混合ガスとして用いることができる。
これらのうち、好ましいガスは、前記不活性ガス、炭素数1以上4以下の低級飽和炭化水素系ガスであり、さらに好ましくは、前記不活性ガスであり、より好ましくは窒素である。
本発明において、ヒドロシリル化反応を完結させる際の反応方法は、特に限定されず、例えば、回分式、半回分式、連続式なる群から選ばれる1種又は2種以上の組合せの方法により、逐次的、連続的、或いは、一度に反応させる方法が挙げられる。
本発明において用いられるオルガノハイドロジェンシリコーンの製造方法には特に限定はなく、従来公知の方法、例えば、
(a−1)少なくともSiH単位を含み、必要に応じて他の有機官能基を有するアルコキシシラン類及び/又はクロロシラン類を触媒存在下、或いは非存在下で加水分解後、必要に応じて、重縮合し、必要に応じて、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−ヘキサメチルジシロキサン等に代表される末端封止剤存在下、或いは非存在下で末端を封止する方法、
(a−2)少なくともSiH単位を含み、必要に応じて他の有機官能基を有する環状、鎖状、分岐状からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の構造からなるシリコーンを、必要に応じて、触媒存在下で開環重合及び/又はシロキサン交換反応により再平衡化し、必要に応じて、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン等に代表される末端封止剤存在下、或いは非存在下で末端を封止する方法、
等により製造することができる。
本発明によってヒドロシリル化反応が完結された少なくとも溶媒を含む変性シリコーンから、溶媒、必要に応じて未反応の分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物、必要に応じて変性シリコーン中の低分子量成分等の低分子量化合物類を分離回収し、本発明によって得られた変性シリコーンを回収することができる。
一般的に、前記の低分子化合物の分離回収操作は、例えば減圧下、加圧下、不活性ガス等のガス流通下又は雰囲気下、又は必要に応じてこれらの混合条件下、加熱下及び/又は冷却下、攪拌条件下及び/又は移送条件下、或いはこれらを組み合わせた条件下において、該残留ビニル化合物を留去する。或いは、吸着剤等によって吸着する。或いは、抽出操作により除去する操作の1種又は2種以上を含む操作によって行うことが可能である。
また、本発明によって得られる変性シリコーンが揮発性を有する化合物の場合には、該変性シリコーンを前記の低分子量化合物類を分離する際に、或いは、前記の低分子量化合物類を分離回収後、該分離回収された低分子量化合物類の一部或いは全部から別途、前記の分離回収操作により、回収することも可能である。上記の操作は、一定の温度で実施してもよいし、途中で温度を変化させることも可能である。
前記の分離回収操作に先立って、本発明のヒドロシリル化反応に用いられた触媒、及び場合によっては、反応装置等から溶出した金属成分を含む金属成分の、低減、除去、失活等の処理を行うことは、本発明によって得られる変性シリコーンの分離回収操作中の変性を抑制できる点において、好ましく用いられる方法である。
ヒドロシリル化反応に用いられた触媒の低減、除去、失活の方法としては、特に限定はなく、従来公知の方法が使用できる。例えば、まず、a)必要に応じて、ヒドロシリル化反応が完結された少なくとも溶媒を含む変性シリコーン反応液の温度を一定のまま、或いは、変化させる、b)該反応液の溶媒の濃度を変化させる、c)該反応液に対して異種の溶媒を添加する、d)該反応液から一部の前記低分子量化合物類を分離回収する、なる群から選ばれる1種又は2種以上の操作を行う。
その後、a)減圧下、加圧下、不活性ガス等のガス流通下又は雰囲気下、又は必要に応じてこれらの混合条件下、加熱下及び/又は冷却下、攪拌条件下及び/又は移送条件下、或いは、静置条件下、又はこれらを組み合わせた条件下において、例えば、活性炭、シリカゲル、アルミナ粉、イオン交換樹脂等の吸着剤により除去又は量を低減する、或いは、b)抽出操作により操作を行う、或いは、c)例えば、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール等の従来公知の触媒失活剤を添加して触媒を失活させる、からなる群から選ばれる1種又は2種以上の方法によって行うことが可能である。
なお、これらの操作は一定の温度条件で実施してもよいし、途中で温度を変化させることも可能である。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンは、保存安定性が改善されていると共に、特に透明性が求められる用途に用いることが可能な優れた色調を有する。
そのため、必要に応じてエポキシ樹脂及び/又はエポキシ樹脂用硬化剤を配合し、発光素子用封止剤として用いることが可能である。
さらに、前記の成分以外に、必要に応じて、硬化促進剤、変性剤、無機フィラー、シランカップリング剤、消泡剤、着色剤、蛍光体、変色防止剤、光拡散剤、熱伝導性フィラー等、従来公知の添加剤を適宜配合することも可能である。
用いられるエポキシ樹脂としては、従来公知の芳香族グリシジルエーテルに代表される芳香族系エポキシ樹脂の芳香環を水素化して得られるグリシジルエーテル類、脂環式エポキシ樹脂類、その他のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上の混合物として用いることができる。
前記の芳香族グリシジルエーテルとしては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、テトラフルオロビスフェノールA等のビスフェノール類をグリシジル化したビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン等のその他の2価フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール等のトリスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、1,1,2,2,−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン等のテトラキスフェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化フェノールノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラック等のノボラック類をグリシジル化したノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
芳香族グリシジルエーテルの芳香環の水素化反応は、例えば、ルテニウム系触媒、ロジウム系触媒等を用いる従来公知の方法により実施することが可能である。
脂環式エポキシ樹脂類としては、従来公知の化合物、例えば、3,4エポキシシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)−1−ブタノールの1,2−エポキシ−4−(2−オキシラニル)シクロヘキサン付加物、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート等が挙げられる。
その他のエポキシ樹脂類としては、ダイマー酸グリシジルエステル、ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル類、トリグリシジルイソシアヌレート等のグリシジルアミン類、エポキシ化大豆油、エポキシ化ポリブタジエン等の線状脂肪族エポキシ化合物等が挙げられる。
前記のエポキシ樹脂として、芳香族系エポキシ樹脂を用いる場合、耐光性が良好となるという点で、用いられるエポキシ樹脂の総質量に対する該芳香族系エポキシ樹脂の比率は50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることがより好ましい。
上記のエポキシ樹脂としては、芳香族系エポキシ樹脂を全く含まないエポキシ樹脂を用いることが特に好ましい。
前記エポキシ樹脂の使用量は、本発明によって得られるエポキシ変性シリコーン100質量部に対して、0.1〜100質量部用いることが好ましく、より好ましくは1〜100質量部、さらに好ましくは1〜80質量部である。
本発明において用いることができるエポキシ樹脂用硬化剤は、例えば、エチレンジアミン、トリエチレンペンタミン、ヘキサメチレンジアミン、ダイマー酸変性エチレンジアミン、N−エチルアミノピペラジン、イソホロンジアミン等の脂肪族アミン類;メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、4,4’ −ジアミノジフェノルスルホン、4,4’ −ジアミノジフェノルメタン、4,4’−ジアミノジフェノルエーテル等の芳香族アミン類;メルカプトプロピオン酸エステル、エポキシ樹脂の末端メルカプト化合物等のメルカプタン類;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA、テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、テトラブロモビスフェノールA、テトラクロロビスフェノールA、テトラフルオロビスフェノールA、ビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、4,4−(1−(4−(1−(4−ヒドロキシフェニル)−1−メチルエチル)フェニル)エチリデン)ビスフェノール、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールAノボラック、臭素化フェノールノボラック、臭素化ビスフェノールAノボラック等のフェノール樹脂類;前記フェノール樹脂類の芳香環を水素化したポリオール類;ポリアゼライン酸無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物等の脂環式酸無水物類;無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類;2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類およびその塩類;上記脂肪族アミン類、芳香族アミン類、及び/又はイミダゾール類とエポキシ樹脂との反応により得られるアミンアダクト類;アジピン酸ジヒドラジド等のヒドラジン類;ジメチルベンジルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7等の第3級アミン類;トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類;ジシアンジアミド等が挙げられる。
これらのうち、硬化速度が高まることから、脂環式酸無水物類、芳香族酸無水物類が好ましく、さらに加えて硬化物の耐光性が高まることから、脂環式酸無水物類がさらに好ましく、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−ノルボルナン−2,3−ジカルボン酸無水物がより好ましく用いられる。
これらの硬化剤は1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。
エポキシ樹脂用硬化剤の使用量は、本発明によって得られるエポキシ変性シリコーン100質量部に対して1質量部以上200質量部以下用いることが好ましく、2質量部以上100質量部以下用いることがより好ましい。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤には、必要に応じて、硬化促進剤が含有されていてもよい。
用いられる硬化促進剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の第3級アミン類およびその塩類、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類、トリフェニルホスホニウムブロマイド等のホスホニウム塩類、アミノトリアゾ−ル類、オクチル酸錫、ジブチル錫ジラウレート等の錫系、オクチル酸亜鉛等の亜鉛系、アルミニウム、クロム、コバルト、ジルコニウム等のアセチルアセトナート等の金属触媒類等が用いられる。これらの硬化促進剤は1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤に好ましく用いられる変性剤としては、1分子中に2個以上の水酸基を含有するポリオール類が挙げられ、脂肪族系ポリオール類、例えば、エチレングリコールやグリセリン等がさらに好ましく用いられる。これらの変性剤は、1種又は2種以上の混合物として用いることが可能である。変性剤は、硬化物に可とう性を付与し剥離接着力を向上させる場合がある。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤に好ましく用いられる無機フィラーは、透過性への悪影響を避けるため、使用するLEDの波長以下の平均粒子径を有するものであり、さらに好ましくは、前記平均粒子径が100nm以下のものである。無機フィラーは、例えば機械的物性を改善するためや熱伝導性を向上させる場合がある。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤に好ましく用いられるシランカップリング剤は、芳香族基やハロゲン原子を有さない化合物である。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤の硬化方法は公知の方法を用いることができる。
前記の公知技術の内、加熱によって硬化させる方法、或いは、紫外線(UV)を照射することによって硬化させる方法は、エポキシ樹脂の硬化方法として一般的に用いられる方法であり、本発明において好ましい方法として挙げられる。加熱により硬化させる際の温度は、用いられるエポキシ樹脂や硬化剤等に依るため特に限定はないが、通常、80〜200℃の範囲である。
前記の硬化反応は、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス等の不活性ガス、或いは、低級飽和炭化水素系ガスや空気等の雰囲気下、減圧下又は加圧下で硬化させることができる。これらのガスは、一種又は二種以上の混合ガスとして用いることができる。これらのうち、好ましいガスは窒素である。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤を用いて発光素子を封止することにより、発光ダイオードが形成できる。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤を用いて封止して得られた発光素子の発光波長は、赤外から赤色、緑色、青色、紫色、紫外まで幅広く用いることができ、従来の封止剤では耐光性が不足して劣化してしまう250nm〜550nmの波長の光まで実用的に用いることができる。これにより、長寿命で、エネルギー効率が高く、色再現性の高い白色発光ダイオードを得ることができる。ここで、発光波長とは、主発光ピーク波長のことをいう。
使用される発光素子の具体例としては、例えば、基板上に半導体材料を積層して形成した発光素子を例示することができる。この場合、半導体材料としては、例えば、GaAs、GaP、GaAlAs、GaAsP、AlGaInP、GaN、InN、AlN、InGaAlN、SiC等が挙げられる。
基板としては、例えば、サファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO、GaN単結晶等が挙げられる。必要に応じ、基板と半導体材料の間にバッファー層を形成してもよい。これらバッファー層としては、GaN、AlN等が挙げられる。
基板上へ半導体材料を積層する方法としては、特に制限はないが、例えば、MOCVD法、HDVPE法、液相成長法等が用いられる。
発光素子の構造は、例えば、MIS接合、PN接合、PIN接合を有するホモ接合、ヘテロ接合、ダブルヘテロ構造等が挙げられる。また、単一或いは多重量子井戸構造とすることも可能である。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤を用いて封止して得られた発光素子により、発光ダイオードを製造することができる。この場合の封止は、発光素子を本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤のみで封止することもできるが、他の封止剤を併用して封止することも可能である。他の封止剤を併用する場合、本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤で封止した後、その周囲を他の封止剤で封止する、或いは、他の封止剤で封止した後、その周囲を本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤で封止することも可能である。他の封止剤としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレア樹脂、イミド樹脂、ガラス等が挙げられる。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤で発光素子を封止する方法としては、例えば、モールド型枠中に硬化性組成物を予め注入し、そこに発光素子が固定されたリードフレーム等を浸漬した後に硬化させる方法、発光素子を挿入した型枠中に発光素子封止剤を注入し、硬化する方法等が挙げられる。この際、発光素子封止剤を注入する方法としては、ディスペンサーによる注入、トランスファー成形、射出成形等が挙げられる。さらにその他の封止方法としては、発光素子封止剤を発光素子上へ滴下、孔版印刷、スクリーン印刷、或いは、マスクを介して塗布し硬化させる方法、低部に発光素子を配置したカップ等に発光素子封止剤をディスペンサー等により注入し、硬化させる方法等が挙げられる。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られる発光素子封止剤は、発光素子をリード端子やパッケージに固定するダイボンド材、発光素子上のパッシベーション膜、パッケージ基板として用いることもできる。
封止部分の形状は、例えば、砲弾型のレンズ形状、板状、薄膜状等が挙げられる。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られた発光ダイオードは、従来公知の方法で性能の向上を図ることができる。性能の向上方法としては、例えば、発光素子背面に光の反射層或いは集光層を設ける方法、補色着色部を底部に形成する方法、主発光ピークより短波長の光を吸収する層を発光素子上に設ける方法、発光素子を封止した後さらに硬質材料でモールディングする方法、発光ダイオードを貫通孔に挿入して固定する方法、発光素子をフリップチップ接続等によってリード部材等と接続して基板方向から光を取り出す方法等が挙げられる。
本発明によって得られるエポキシ変性シリコーンを用いて得られた発光ダイオードは、例えば、液晶ディスプレイ等のバックライト、照明、各種センサー、プリンター、コピー機等の光源、車両用計器光源、信号灯、表示灯、表示装置、面状発光体の光源、ディスプレイ、装飾、各種ライト等として有用である。
本発明について、以下具体的に説明する。
シリコーンの特性は、以下に示す方法により測定する。
(1)シリコーンの平均組成と含有有機基の比率の算出
シリコーン30mgに対して、1mlの割合で重水素化クロロホルム溶媒に溶解した溶液を測定試料とする。この測定試料を用いて、400MHz(日本分光社製α−400)の1H−NMRの測定を積算回数200回にて行い、得られた結果を解析して変性ポリシロキサン1分子中の平均組成を求める。
シリコーン0.15gに対して、1gの割合で重水素化クロロホルム溶媒に溶解し、Cr(acac)3をシリコーンに対して8wt%添加した溶液を測定試料とする。この測定試料を用いて、400MHz(日本分光社製α−400)の29Si−NMRの測定を積算回数4,000回にて行い、得られた結果を解析して変性ポリシロキサン1分子中の平均組成を求める。
上記2法にて得られた結果を解析して、含有有機基の比率を算出する。
(2)低分子量化合物の測定
島津社製ガスクロマトグラフィー分析装置GC−14Bを用い、以下の条件により求める。
5mlのメスフラスコに、反応液約2g及び内部標準としてn−オクタン0.015gを秤量した後、脱水1,4−ジオキサンで5mlに希釈した溶液を、測定サンプルとする。
カラム:J&W Scientific社製DB−1(登録商標)、長さ30m、内径0.25mm、液膜1μm
キャリアーガス:ヘリウム
検出器:FID
インジェクション温度:250℃
検出器温度:300℃
昇温条件:50℃にて5min保持した後、50℃から300℃まで10℃/minで昇温する。
得られた結果から、別途作成した内部標準法による検量線を用いて、各成分の含有量を定量する。
(3)エポキシ当量(WPE)
エポキシ当量とは1当量のエポキシ単位を有する変性シリコーンの質量(g)であり、JIS K−7236に準拠して求める。
(4)元素含有量
含有白金量の分析は四重極ICP質量分析装置(Thermo Elemental製:X7−ICP−MS)を用いて測定する。
(5)分子量
東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析装置8020GPCシステムを用い、以下の条件により求める。
変性ポリシロキサンの5質量%クロロホルム溶液を調整し、その後、0.45μmのフィルターにて濾過したものを測定試料溶液とする。
カラム温度40℃にて、溶離液(クロロホルム)を流量1ml/分の条件下でカラム[カラム構成は、ガードカラムとして東ソー(株)社製TskguardcolumnHHR−H(登録商標)を用い、東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G5000HHR、及び東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G3000HHR、東ソー(株)製Tskgel(登録商標)G1000HHRの各1本ずつを直列に配置]を通し、Polymer Laboratories製Easy Cal PS−2(分子量分布580〜377400)のポリスチレン、及びスチレンモノマー(分子量104)を標準物質としてRI検出による溶出時間から求めた検量線を予め作成する。測定試料溶液の溶出時間と検出強度から数平均分子量を算出する。
(6)初期光線透過率
厚さ2mmの硬化物を用い、350nm、400nm、450nmの光線透過率を日本分光(株)社製JASCO V−550により測定する。光線透過率が90%以上を◎、80%以上を○、70%以上80%未満を△、70%未満を×とした。
(7)耐光性
光ファイバーを経由してUV照射装置(ウシオ電機製:SP−7)から100℃一定にした恒温乾燥機中の厚さ2mmの硬化物にUV光を照射できるようにセットする。
365nmバンドパスフィルターを用いて、330〜410nmの光を、2W/cm2になるように照射する。
照射開始後、200時間以上硬化物が着色しないものを○、100時間以上200時間未満で着色するものを△、100時間未満で着色するものを×とした。
(8)耐熱性
粉砕した硬化物のTgをセイコーインスツールメント社製DSC220Cにより昇温速度10℃/分の条件で測定し、耐熱性の指標とした。硬化物のTgが120℃以上を◎、100℃以上120℃未満を○、50℃以上100℃未満を△とした。
(実施例1)
還流冷却器、温度計及び撹拌装置を有する0.5リットルの反応器に、両末端にトリメチルシリル基を有する水素メチルシロキサン−ジメチルシロキサン[本発明の平均組成式(1)においてa:b:c:d:e:g:f=2.0:0:22.7:22.7:0:0:0であり、以下、原料ハイドロジェンシリコーン(a)と略記する。]50gを仕込んだ後、窒素置換する。次いで、窒素雰囲気下にて、脱水蒸留精製した1,4−ジオキサン(和光純薬社製試薬)200g、ノルボルネン(東京化成製:試薬特級)3.33gを含む1,4−ジオキサン溶液16.65g、ビニルシクロヘキセンオキサイド(ダイセル化学工業株式会社製:セロキサイド2000)32.94gを仕込んだ後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら70℃に昇温する。これに、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,4−ジオキサン溶液1gを添加し、引き続き1.5時間反応する。この際、反応熱により、反応温度は70℃〜90℃であった。
本操作終了後、反応系の温度を40℃に降温し、次いで、蒸留精製したビニルトリメチルシラン(東京化成製:試薬特級)12.82gを一度に添加し、引き続き12時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたノルボルネンの量は0.35ミリモル、ビニルシクロヘキセンオキサイドの量は10.63ミリモルであった。
一方、ビニルトリメチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=2.0:0:41.2:4.1:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均16個有していた。また、全Si数に対する全SiH単位数は8.7%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は2.0、y/xの値は0.92であった。
12時間反応後の反応液は無色透明であり、該反応液に、乾燥窒素気流下にて120℃で3時間加熱乾燥した150gの活性炭(和光純薬製:顆粒状特級)70gを添加することにより、白金触媒を吸着、低減させ反応を完結させた。活性炭添加後、40℃から50℃の温度で、24時間攪拌処理を継続した後、活性炭をろ過した。得られた処理液を45℃、10kPaの条件で1.5時間、順次圧力を低減して、最終30Paに圧力を下げて1時間かけて溶媒及び未反応ビニル化合物を留去し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−1)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−1)の構造を下記平均組成式(9)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−1)の全Si数に対する全残留SiH単位数は、0.6%であり、WPEは350、白金の含有量は白金元素換算で5ppmであった。
Figure 0004849602
同様の反応を合計3回繰り返して実施したところ、得られた変性シリコーンの数平均分子量(GPC分析値)の差異は、3回の平均値に対して15%以内とほぼ安定した分子量を有するエポキシ変性シリコーンの製造が可能であった。
(比較例1)
ビニルシクロヘキセンオキサイドの添加量を43.05gとしたこと以外は、実施例1と同様の操作で、原料ハイドロジェンシリコーン(a)とノルボルネン及びビニルシクロヘキセンオキサイドとの反応を実施した。
本操作終了後の反応液は褐色であった。その後、ビニルトリメチルシランの添加は行わず、該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供したところ、得られたエポキシ変性シリコーン(CS−1)は、淡褐色に着色していた。
得られたエポキシ変性シリコーン(CS−1)の構造を下記平均組成式(10)に示す。
エポキシ変性シリコーン(CS−1)の全Si数に対する全残留SiH単位数は、0.3%であり、WPEは290、白金の含有量は白金元素換算で6ppmであった。
Figure 0004849602
この、エポキシ変性シリコーン(CS−1)50gを、改めて150gのn−ヘキサンに溶解し、200gのアセトニトリルで不純物を除去した後、65℃、26kPaで1時間、次いで圧力を670Paに下げ0.5時間、次いで圧力を270Paに下げ0.5時間n−ヘキサン留去して、色調が改善された淡黄色のエポキシ変性シリコーン(CS−1´)を得た。
エポキシ変性シリコーン(CS−1´)の全Si原子に対する全残留SiH単位数は、0.3%であり、WPEは290、白金の含有量は白金元素換算で5ppmであった。
(実施例2)
実施例1と同様の装置に、原料ハイドロジェンシリコーン(a)を50g仕込んだ後、窒素置換する。次いで、窒素雰囲気下にて、脱水蒸留精製した1,4−ジオキサン200(和光純薬社製試薬)g、ノルボルネン(東京化成製:試薬特級)5.0gを含む1,4−ジオキサン溶液24.97gを仕込んだ後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら70℃に昇温する。これに、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,4−ジオキサン溶液1gを添加し、引き続きで1時間反応する。この際、反応熱により、反応温度は70℃〜80℃であった。
本操作終了後、引き続き、反応系に蒸留精製したアリルグリシジルエーテル(東京化成製:試薬特級)30.29gを添加し、引き続き70℃〜90℃で1.5時間反応する。
本操作終了後、反応系の温度を40℃に降温し、次いで、蒸留精製したビニルトリメチルシラン(東京化成製:試薬特級)15.57gを一度に添加し、引き続き12時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたノルボルネンの量は0.53ミリモル、アリルグリシジルエーテルの量は15.94ミリモルであった。
一方、ビニルトリメチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=2.0:0:42.0:3.3:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均16個有していた。また、全Si数に対する全Si単位数は7.0%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は3.0、y/xの値は0.90であった。
12時間反応後の反応液は無色透明であった。該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−2)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−2)の構造を下記平均組成式(11)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−2)の全Si数に対する全残留SiH単位数は、0.6%であり、WPEは350、白金の含有量は白金元素換算で6ppmであった。
Figure 0004849602
(実施例3)
実施例1と同様の装置に、原料ハイドロジェンシリコーン(a)を50g仕込んだ後、窒素置換する。次いで、窒素雰囲気下にて、脱水蒸留精製したテトラヒドロフラン(和光純薬社製:試薬特級、安定剤不含)200g、ノルボルネン(東京化成製:試薬特級)1.67gを含むテトラヒドロフラン溶液8.33gを仕込んだ後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら加熱温度70℃でテトラヒドロフランを還流させる。これに、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のテトラヒドロフラン溶液1gを添加し、引き続き1.5時間反応する。この際、反応温度は66℃であった。
本操作終了後、引き続き、反応系にビニルシクロヘキセンオキサイド(ダイセル化学工業株式会社製:セロキサイド2000)37.34gを添加し、引き続き先と同様の温度で2時間反応する。
本操作終了後、反応系の温度を50℃に降温し、次いで、蒸留精製したビニルトリエチルシラン(信越化学社製試薬)9.46gを一度に添加し、引き続き15時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたノルボルネンの量は0.18ミリモル、ビニルシクロヘキセンオキサイドの量は6.02ミリモルであった。
一方、ビニルトリエチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=2.0:0:42.7:2.7:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均19個有していた。また、全Si数に対する全Si単位数は5.6%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は1.6、y/xの値は0.91であった。
15時間反応後の反応液は無色透明であった。該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−3)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−3)の構造を下記平均組成式(12)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−3)の全Si数に対する全残留SiH単位数は、0.7%であり、WPEは310、白金の含有量は白金元素換算で5ppmであった。
Figure 0004849602
(実施例4)
ノルボルネン5.0gを含む1,4−ジオキサン溶液24.97gを仕込んだこと以外は、実施例1と同様の操作で、原料ハイドロジェンシリコーン(a)とノルボルネン及びビニルシクロヘキセンオキサイドとの反応を実施した。この際、反応温度は70℃〜90℃であった。
本操作終了後、反応系の温度を40℃に降温し、次いでビニルペンタメチルジシロキサン(信越化学社製試薬)38.22gを一度に添加し、引き続き15時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、 z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたノルボルネンの量は0.53ミリモル、ビニルシクロヘキセンオキサイドの量は7.97ミリモルであった。
一方、ビニルペンタメチルジシロキサン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=2.0:0:42.5:2.8:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均16個有していた。また、全Si数に対する全SiH単位数は5.9%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は5.0、y/xの値は0.96であった。
15時間反応後の反応液は無色透明であった。該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−4)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−4)の構造を下記平均組成式(13)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−4)の全Si数に対する全残留SiH単位数は、0.5%であり、WPEは360、白金の含有量は白金元素換算で5ppmであった。
Figure 0004849602
平均組成式(13)中、−CH2−CH2−[(CH32SiO2/2]は、ビニルペンタメチルジシロキサンの付加単位の一部を表す。
同様の反応を合計3回繰り返して実施したところ、得られた変性シリコーンの数平均分子量(GPC分析値)の差異は、3回の平均値に対して25%あり、わずかに分子量の差異を有するエポキシ変性シリコーンが製造された。
(実施例5)
ノルボルネン1.67gを含む1,4−ジオキサン溶液8.33gを仕込んだこと、ビニルシクロヘキサンオキサイドを33.82g仕込んだこと、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,4−ジオキサン溶液の添加量を0.5gとしたこと、反応時間を3時間としたこと以外は実施例1と同様の操作で、原料ハイドロジェンシリコーン(a)とノルボルネン及びビニルシクロヘキセンオキサイドとの反応を実施した。この際、反応温度は70℃〜80℃であった。
本操作終了後、反応系の温度を40℃に降温し、次いで蒸留精製したビニルトリメチルシラン(東京化成製:試薬特級)9.38g、蒸留精製したビニルシクロヘキサン(Aldrich社製試薬)1.1g、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,4−ジオキサン溶液0.5gの混合物を一度に添加し、引き続き15時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に、反応系中に残留していたノルボルネンの量は0.18ミリモル、ビニルシクロヘキセンオキサイドの量は8.18ミリモルであった。
一方、ビニルトリメチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=2.0:0:40.7:4.6:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均17個有していた。また、全Si数に対する全SiH単位数は9.7%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は1.3、y/xの値は0.84であった。
15時間反応後の反応液は無色透明であった。該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−5)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−5)の構造を下記平均組成式(14)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−5)の全Si数に対する残留SiH単位数は、0.4%であり、WPEは350、白金の含有量は白金元素換算で6ppmであった。
Figure 0004849602
(実施例6)
実施例1と同様の反応装置に、両末端にトリメチルシリル基を有する水素メチルシロキサン−シクロヘキシルメチルシロキサン[本発明の平均組成式(1)においてa:b:c:d:e:f:g=2:0:12.8:22:8.6:0:0:0である。]50gを仕込んだ後、窒素置換する。次いで、窒素雰囲気下にて、脱水蒸留精製したテトラヒドロフラン(和光純薬社製:試薬特級、安定剤不含)200g、ビニルシクロヘキセンオキサイド(ダイセル化学工業株式会社製:セロキサイド2000)18.05gを仕込んだ後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら加熱温度70℃でテトラヒドロフランを還流させる。これに、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体のテトラヒドロフラン溶液1gを添加し、引き続き2時間反応する。この際、反応温度は66℃であった。
本操作終了後、反応系の温度を50℃に降温し、次いで、蒸留精製したビニルトリメチルシラン(東京化成製:試薬特級)6.59gを一度に添加し、引き続き20時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたビニルシクロヘキセンオキサイドの量は7.28ミリモルであった。
一方、ビニルトリメチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、a:b:c:d:e:f:g=2.0:0:19.8:1.6:0:0:0に相当し、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均7個有していた。また、全Si数に対する全SiH単位数は7.0%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は2.0、y/xの値は0.90であった。
20時間反応後の反応液は無色透明であった。
該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−6)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−6)の構造を下記平均組成式(15)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−6)の全Si数に対する残留SiH単位数は、0.6%であり、WPEは500、白金の含有量は白金元素換算で5ppmであった。
Figure 0004849602
(実施例7)
還流冷却器、温度計及び撹拌装置を有する1リットルの反応器に、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン(信越化学社製試薬)[本発明の平均組成式(1)においてa:b:c:d:e:f:g=0:0:0:4.0:0:0:0であり、以下、原料ハイドロジェンシリコーン(b)と略記する。]50gを仕込んだ後、窒素置換する。次いで、窒素雰囲気下にて、脱水蒸留精製した1,4−ジオキサン(和光純薬社製試薬)400g、脱水蒸留精製した1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(アズマックス社製試薬)19.38g、ビニルシクロヘキセンオキサイド(ダイセル化学工業株式会社製:セロキサイド2000)67.17gを仕込んだ後、大気圧窒素雰囲気下で攪拌しながら70℃に昇温する。これに、白金元素換算で1,000ppmの白金を含有する白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体の1,4−ジオキサン溶液2gを添加し、引き続き3時間反応する。この際、反応熱により、反応温度は70℃〜100℃であった。
本操作終了後、反応系の温度を40℃に降温し、次いで、蒸留精製したビニルトリメチルシラン(東京化成製:試薬特級)19.92gを一度に添加し、引き続き20時間、攪拌条件下で反応を継続した。
ヒドロシリル化反応開始時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数h´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数zとしたとき、z<h´であり、本操作終了後に反応系中に残留していたビニルシクロヘキセンオキサイドの量は16.25ミリモルであった。一方、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン由来のビニル基は全てヒドロシリル化反応に供されていた。
一方、ビニルトリメチルシラン添加時における、オルガノハイドロジェンシリコーンの組成は、平均組成式(1)におけるa:b:c:d:e:f:g=0:0:7.4:1.0:0:0:0であり、1分子中にエポキシ基を含有する有機基を、平均3個有していた。また、全Si数に対する全SiH単位数は12%であった。
そして、オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するケイ素化合物の全ビニル基数をyとしたときの、x/hの値は2.0、y/xの値は0.92であった。
20時間反応後の反応液は無色透明であった。
該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供し、無色透明のエポキシ変性シリコーン(S−7)を得た。
得られたエポキシ変性シリコーン(S−7)の構造を下記平均組成式(16)に示す。
エポキシ変性シリコーン(S−7)の全Si原子に対する残留SiH単位を構成するSi原子の量は、0.4%であり、WPEは310、エポキシ変性シリコーン(S−7)中の白金の含有量は白金元素換算で4ppmであった。
Figure 0004849602
平均組成式(16)中、−CH2−CH2−[(CH32SiO2/2]は、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンのビニル基の付加単位を表す。
(比較例2)
ビニルシクロヘキセンオキサイド82.67gを仕込んだこと以外は、実施例7と同様にして原料ハイドロジェンシリコーン(b)と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとビニルシクロヘキセンオキサイドとの反応を実施した。反応温度は、70℃〜100℃であった。
本操作終了後の反応液は褐色であった。その後、ビニルトリメチルシランの添加は行わず、該反応液を、実施例1と同様の操作で、活性炭処理、固液分離、溶媒及び未反応ビニル化合物を留去する処理に供したところ、得られたエポキシ変性シリコーン(CS−2)は、淡褐色に着色していた。
得られたエポキシ変性シリコーン(CS−2)の構造を下記平均組成式(17)に示す。
エポキシ変性シリコーン(CS−2)の全Si原子に対する全残留SiH単位を構成するSi原子の量は、0.3%であり、WPEは270、エポキシ変性シリコーン(CS−2)中の白金の含有量は白金元素換算で4ppmであった。
Figure 0004849602
(参考例1)
実施例1で得られたエポキシ変性シリコーン(S−1)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸43.2質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−1を得た。
硬化組成物−1を窒素下にて深さ2mmの型に流し込み、90℃で2時間、さらに120℃で2時間硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例2)
実施例2で得られたエポキシ変性シリコーン(S−2)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸38.9質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−2を得た。
硬化組成物−2を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例3)
実施例3で得られたエポキシ変性シリコーン(S−3)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸48.8質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−3を得た。
硬化組成物−3を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例4)
実施例4で得られたエポキシ変性シリコーン(S−4)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸42.0質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−4を得た。
硬化組成物−4を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例5)
実施例5で得られたエポキシ変性シリコーン(S−5)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸43.2質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−5を得た。
硬化組成物−5を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例6)
実施例6で得られたエポキシ変性シリコーン(S−6)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸30.3質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−6を得た。
硬化組成物−6を窒素下にて深さ2mmの型に流し込み、90℃で2時間、さらに110℃で2時間硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例7)
実施例7で得られたエポキシ変性シリコーン(S−7)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸48.8質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−7を得た。
硬化組成物−7を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(比較参考例1)
比較例1で得られたエポキシ変性シリコーン(CS−1)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸52.2質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−8を得た。
硬化組成物−8を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(比較参考例2)
比較例1で得られたエポキシ変性シリコーン(CS−1´)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸52.2質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−9を得た。
硬化組成物−9を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(比較参考例3)
比較例2で得られたエポキシ変性シリコーン(CS−2)100質量部にメチルヘキサヒドロ無水フタル酸56.1質量部、ジアザビシクロウンデセンオクチル酸塩1質量部を窒素下にて混合し、全体が均一になるまで撹拌後、脱泡して硬化性組成物−10を得た。
硬化組成物−10を参考例1と同様に硬化反応を行い、硬化物を得た。得られた硬化物の性能を表1に示す。
(参考例8)
参考例1で得た硬化性組成物−1を径が4mmの砲弾型のモールド型枠に注入し、そこに、発光波長400nmの発光素子が固定されたリードフレームを浸漬し、真空中で脱泡後、90℃で2時間、さらに120℃で2時間硬化反応を行い、発光ダイオードを得た。本操作によって得られた発光ダイオードに対し、室温にて50mAで200時間通電しても、素子と封止部との剥離や輝度の低下は見られなかった。
(参考例9)
参考例3で得た硬化性組成物−3を用いて、参考例8と同様の方法で発光ダイオードを得た。本操作によって得られた発光ダイオードに対し、室温にて50mAで200時間通電しても、素子と封止部との剥離や輝度の低下は見られなかった。
(参考例10)
参考例6で得た硬化性組成物−6を用いて、硬化条件を90℃で2時間、さらに110℃で2時間としたこと以外は、参考例8と同様の方法で発光ダイオードを得た。本操作によって得られた発光ダイオードに対し、室温にて50mAで200時間通電しても、素子と封止部との剥離や輝度の低下は見られなかった。
(参考例11)
参考例7で得た硬化性組成物−7を用いて、参考例8と同様の方法で発光ダイオードを得た。本操作によって得られた発光ダイオードに対し、室温にて50mAで200時間通電しても、素子と封止部との剥離や輝度の低下は見られなかった。
本発明によれば、分子中に導入された官能基の種類に応じて、耐熱性、耐光性、密着性等の特性が付与され、良好な保存安定性を有し、且つ、極めて良好な色調を有する変性シリコーンを、工業的に、且つ、安定的に、再現性よく製造する方法を提供ことが可能となる。
Figure 0004849602

Claims (11)

  1. ヒドロシリル化触媒および溶媒の存在下で、オルガノハイドロジェンシリコーン中のSiH単位とビニル化合物とをヒドロシリル化反応させる変性シリコーンの製造方法において、前記ヒドロシリル化反応を完結させる前に、分子内に1個以上のビニル基を有するビニルアルキルシランを添加する変性シリコーンの製造方法。
  2. 前記オルガノハイドロジェンシリコーンが、下記平均組成式(1)で表されるものである請求項1に記載の変性シリコーンの製造方法。
    Figure 0004849602
    [但し、R1は各々独立に、a)ヒドロキシル基、b)ハロゲン原子、c)無置換又は置換された鎖状、分岐状及び環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する、炭素数が1以上40以下及び酸素数が0以上5以下の1価又は2価の脂肪族有機基、d)無置換又は置換された芳香族炭化水素単位であって、必要に応じて無置換又は置換された鎖状、分岐状及び環状なる群から選ばれる1種以上の構造からなる脂肪族炭化水素単位を有する、炭素数が6以上40以下及び酸素数が0以上5以下1価の芳香族有機基、からなる群から選ばれる少なくとも1種以上の有機基を表す。上記の有機基は、前記の炭素数及び酸素数の範囲内であれば、有機基としてヒドロキシル基、アルコキシ基、アシル基、カルボキシル基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、ハロゲン原子、或いは、エステル結合を含んでいてもよい。また、窒素、リン、硫黄等の酸素を除くヘテロ原子を含んでいてもよい。]
  3. 前記平均組成式(1)で表されるオルガノハイドロジェンシリコーンのgが0である請求項2に記載の変性シリコーンの製造方法。
  4. 前記分子内に1個以上のビニル基を有するビニルアルキルシランを添加した時点における、前記オルガノハイドロジェンシリコーンに含有される全SiH単位数をh、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をx、前記分子内に1個以上のビニル基を有するビニルアルキルシランの全ビニル基数をyとしたときに、以下の関係式を満足するように、前記分子内に1個以上のビニル基を有するビニルアルキルシランを添加する請求項1からのいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
    1≦x/h≦1,000,000
    0.5≦y/x≦1
  5. 前記分子内に1個以上のビニル基を有するビニルアルキルシランを、前記オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数が全Si数に対して2%以上である時に添加する請求項1からいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
  6. ヒドロシリル化反応を完結させた後における、前記オルガノハイドロジェンシリコーンの全残留SiH単位数が全Si数に対して2%未満である請求項1からいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
  7. 前記ヒドロシリル化反応開始時における、前記オルガノハイドロジェンシリコーンの全SiH単位数をh´、反応系に存在するすべてのビニル化合物の全ビニル基数をzとしたときに、以下の関係を満足する請求項1からいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
    z<h´
  8. 前記溶媒が、エーテル系溶媒である請求項1からのいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
  9. 前記エーテル系溶媒が1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル及びプロピレングリコールジメチルエーテルなる群から選ばれる1種又は2種以上の混合溶媒である請求項に記載の変性シリコーンの製造方法。
  10. 変性シリコーンがエポキシ変性シリコーンである請求項1からいずれか1項に記載の変性シリコーンの製造方法。
  11. 請求項1から10いずれか1項に記載の製造方法により製造された変性シリコーン。
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