JP5667326B2 - 硬化性樹脂組成物及びその硬化物、封止剤、並びに光半導体装置 - Google Patents

硬化性樹脂組成物及びその硬化物、封止剤、並びに光半導体装置 Download PDF

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Description

本発明は、硬化性樹脂組成物及びその硬化物、上記硬化性樹脂組成物を含む封止剤、並びに上記封止剤を使用して光半導体素子を封止して得られる光半導体装置に関する。
高耐熱・高耐電圧の半導体装置において半導体素子を被覆する材料として、150℃以上の耐熱性を有する材料が求められている。特に、光半導体素子等の光学材料を被覆する材料(封止材)には、耐熱性に加えて、透明性、柔軟性等の各種物性に優れることが求められている。現在、例えば、液晶ディスプレイのバックライトユニットにおける封止材としては、主にフェニルシリコーン等のケイ素系材料が使用されるようになってきている。
特許文献1には、透明性、耐UV性、耐熱着色性に優れた光素子封止用樹脂組成物として、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含有しH−Si結合を含有しない籠型構造体の液状のシルセスキオキサン、及び、H−Si結合を含有し脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含有しない籠型構造体の液状のシルセスキオキサンからなる群から選択される少なくとも一種のシルセスキオキサンを樹脂成分として含有する光素子封止用樹脂組成物が開示されている。しかしながら、籠型のシルセスキオキサンを含む樹脂組成物の硬化物は比較的硬く、柔軟性に乏しいため、クラックや割れが生じやすいという問題を有していた。
また、特許文献2には、SiH基と反応性を有する炭素−炭素二重結合を1分子中に少なくとも2個含有するトリアリルイソシアヌレート等の有機化合物、1分子中に少なくとも2個のSiH基を含有する、鎖状、及び/又は、環状ポリオルガノシロキサン等の化合物、ヒドロシリル化触媒を必須成分として含有する硬化性組成物が開示されている。しかしながら、これらの材料の耐クラック性等の物性は、未だ満足できるものではない。
特開2007−031619号公報 特開2002−314140号公報
さらに、光半導体素子の封止材には、SOガス等の腐食性ガスに対して高いバリア性を有することが求められている。これは、光半導体装置における電極等の金属材は、腐食性ガスにより容易に腐食され、このような腐食により経時で光半導体装置の通電特性(例えば、高温環境における通電特性)が悪化する不具合が生じるためである。現在、光半導体素子の封止材として広く使用されているフェニルシリコーン系の封止材は、特に、上記腐食性ガスに対するバリア性が不十分であるという問題を有していた。
従って、本発明の目的は、耐熱性、透明性、柔軟性に優れた材料(ケイ素系材料)であって、特に、腐食性ガス(例えば、硫黄酸化物等)に対するバリア性に優れた硬化物を形成できる硬化性樹脂組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、耐熱性、透明性、柔軟性に優れた材料であって、特に、腐食性ガス(例えば、硫黄酸化物等)に対するバリア性に優れた材料(硬化物)を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記硬化性樹脂組成物を含む封止剤、及び該封止剤を使用して光半導体素子を封止することにより得られる光半導体装置を提供することにある。
本発明者は、特定の構造を有し、なおかつ分子量及び分子量分散度が特定範囲に制御されたポリオルガノシルセスキオキサンを必須成分として含む硬化性樹脂組成物が、特に、腐食性ガス(特に、硫黄酸化物等)に対するバリア性に優れた硬化物を形成できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物<U>とヒドロシリル基を有する化合物<H>とを含む組成物であって、
化合物<U>が、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A1]以外の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B1]、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C1]、及び脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E1]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
化合物<H>が、ヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A2]、ラダー型シルセスキオキサン[A2]以外のヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B2]、ヒドロシリル基を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C2]、及びヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E2]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
ラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]のいずれか一方又は両方を含み、 さらに、下記式(d−1) [上記式(d−1)中、R31は、同一又は異なって、式中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する一価の有機基を示す。]
で表され、R31として少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を有するイソシアヌル酸化合物[D]を含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物を提供する。
また、本発明は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物<U>とヒドロシリル基を有する化合物<H>とを含む組成物であって、
化合物<U>が、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A1]以外の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B1]、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C1]、及び脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E1]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
化合物<H>が、ヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A2]、ラダー型シルセスキオキサン[A2]以外のヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B2]、ヒドロシリル基を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C2]、及びヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E2]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
ラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]の両方を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、下記式(d−1)
[上記式(d−1)中、R31は、同一又は異なって、式中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する一価の有機基を示す。]
で表され、R31として少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を有するイソシアヌル酸化合物[D]を含有する前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、ラダー型シルセスキオキサン[B1]が、
ラダー型シルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、下記式(b−1)
[式(b−1)中、R11は脂肪族炭素−炭素二重結合を含む一価の基を示す。]
で表される単位構造及び下記式(b−2)
[式(b−2)中、R12は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基を有するラダー型シルセスキオキサンである前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、ラダー型シルセスキオキサン[B2]が、
ラダー型シルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、下記式(b−3)
[式(b−3)中、Xは単結合又は連結基を示す。複数個のR13は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。複数個のR14は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。n1は1〜100の整数を示す。]
で表される単位構造及び下記式(b−4)
[式(b−4)中、R15は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基を有するラダー型シルセスキオキサンである前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、シリコーン[C1]を含有し、該シリコーン[C1]が、下記式(c−1a)
[[式(c−1a)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。但し、R21〜R26のうち1つ以上は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基である。R27は、二価の炭化水素基を示す。s1、s2は、それぞれ1以上の整数を示す。]
で表される構造を含むシリコーンである前記の硬化性樹脂組成物を提供する。 さらに、前記式(c−1a)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、又はメチル基である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、前記式(c−1a)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、又はフェニル基である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、シリコーン[C2]を含有し、該シリコーン[C2]が、下記式(c−1b)
[式(c−1b)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。但し、R21〜R26のうち1つ以上は、水素原子である。R27は、二価の炭化水素基を示す。s1、s2は、それぞれ1以上の整数を示す。]
で表される構造を含むシリコーンである前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、前記式(c−1b)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、水素原子、又はメチル基である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、前記式(c−1b)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、水素原子、又はフェニル基である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、前記式(c−1a)で表される構造を含むシリコーンと、前記式(c−1b)で表される構造を含むシリコーンとを含む前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、下記式(f−1)
[式(f−1)中、R51、R52は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
で表される化合物及び下記式(f−2)
[式(f−2)中、R53、R54は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。R55は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。]
で表される化合物の縮合化合物[F]を含有する前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、ヒドロシリル化触媒を含有する前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、前記イソシアヌル酸化合物[D]が、下記式(d−2)
[式(d−2)中、R32は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。R33は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示す。]
で表される化合物、下記式(d−3)
[式(d−3)中、R34は、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。R35は、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示す。]
で表される化合物、及び下記式(d−4)
[式(d−4)中、R36は、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。]
で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、イソシアヌル酸化合物[D]が、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸、1−アリル−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ジグリシジルイソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸、1,3−ジアリル−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−グリシジルイソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、トリアリルイソシアヌル酸、トリス(2−メチルプロペニル)イソシアヌル酸、ジメチルアリルイソシアヌル酸、メチルジアリルイソシアヌル酸、エチルジアリルイソシアヌル酸、プロピルジアリルイソシアヌル酸、ブチルジアリルイソシアヌル酸、及びフェニルジアリルイソシアヌル酸からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、シランカップリング剤を含有する前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
さらに、光半導体封止用樹脂組成物である前記の硬化性樹脂組成物を提供する。
また、本発明は、前記の硬化性樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物を提供する。
また、本発明は、前記の硬化性樹脂組成物を含む封止剤を提供する。
また、本発明は、前記の封止剤を使用して光半導体素子を封止して得られる光半導体装置を提供する。
本発明の硬化性樹脂組成物は上記構成を有するため、耐熱性、透明性、柔軟性に優れた硬化物(ケイ素系材料)を形成できる。上記硬化物は、特に、腐食性ガス(例えば、SOガス等)に対するバリア性に優れるという特性を有する。このため、本発明の硬化性樹脂組成物は、光半導体封止用樹脂組成物、具体的には、光半導体素子(LED素子)の封止剤として好ましく使用することができ、上記封止剤を使用して光半導体素子を封止して得られる光半導体装置は、優れた品質と耐久性を備える。特に、本発明の硬化性樹脂組成物は、これまでにない高温(例えば、180℃以上)に対する耐熱性が要求される次世代の光源用の封止剤用途等に有用である。さらに、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物は、上記硬化性樹脂組成物が特定の構成を有する場合には、優れた耐熱衝撃性(冷熱サイクル等の熱衝撃が加えられた場合にもクラックが生じにくい特性)を発揮する。
図1は、製造例1で得られた末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンの原料である、ビニル基と末端にトリメチルシリル基とを有するラダー型フェニルメチルビニルシルセスキオキサンのH−NMRスペクトルのチャートである。 図2は、製造例1で得られた末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンのH−NMRスペクトルのチャートである。 図3は、製造例2で得られたビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンのH−NMRスペクトルのチャートである。 図4は、製造例3で得られたヒドロシリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンのH−NMRスペクトルのチャートである。 図5は、腐食性ガスに対するバリア性がA〜Dのそれぞれの場合に対応する電極の様子(例)の見本を示す図である。
[硬化性樹脂組成物]
本発明の硬化性樹脂組成物は、ヒドロシリル基を有する化合物<H>(単に「化合物<H>」と称する場合がある)と、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物<U>(単に「化合物<U>」と称する場合がある)とを少なくとも含む組成物である。また、本発明の硬化性樹脂組成物における化合物<U>は、下記のラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A1]以外の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B1]、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C1]、及び脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E1]からなる群より選択される少なくとも一種であり、化合物<H>は、下記のラダー型シルセスキオキサン[A2]、ラダー型シルセスキオキサン[A2]以外のヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B2]、ヒドロシリル基を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C2]、及びヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E2]からなる群より選択される少なくとも一種である。さらに、本発明の硬化性樹脂組成物は、下記のラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]のいずれか一方又は両方を必須成分として含む組成物である。
・ラダー型シルセスキオキサン[A1]:脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン
・ラダー型シルセスキオキサン[A2]:ヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン
本発明の硬化性樹脂組成物の好ましい態様を以下に示す。但し、本発明の硬化性樹脂組成物は、以下の態様に限定されない。
第1の態様:
化合物<U>としてラダー型シルセスキオキサン[A1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてラダー型シルセスキオキサン[A2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第2の態様:
化合物<U>としてラダー型シルセスキオキサン[B1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてラダー型シルセスキオキサン[A2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第3の態様:
化合物<U>としてラダー型シルセスキオキサン[A1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてラダー型シルセスキオキサン[B2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第4の態様
化合物<U>としてシリコーン[C1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてラダー型シルセスキオキサン[A2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第5の態様
化合物<U>としてラダー型シルセスキオキサン[A1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてシリコーン[C2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第6の態様
化合物<U>として環状シロキサン[E1]を少なくとも含有し、化合物<H>としてラダー型シルセスキオキサン[A2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
第7の態様
化合物<U>としてラダー型シルセスキオキサン[A1]を少なくとも含有し、化合物<H>として環状シロキサン[E2]を少なくとも含有する硬化性樹脂組成物。
なお、本明細書においては、上述のラダー型シルセスキオキサン[A1]とラダー型シルセスキオキサン[A2]とを総称して、「ポリオルガノシルセスキオキサン[A]」と称する場合がある。また、上述のラダー型シルセスキオキサン[B1]とラダー型シルセスキオキサン[B2]とを総称して、「ラダー型シルセスキオキサン[B]」と称する場合がある。さらに、上述のシリコーン[C1]とシリコーン[C2]とを総称して、「シリコーン[C]」と称する場合がある。さらに、環状シロキサン[E1]と環状シロキサン[E2]とを総称して、「環状シロキサン[E]」と称する場合がある。
<ポリオルガノシルセスキオキサン[A]>
本発明の硬化性樹脂組成物におけるポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合又はヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン(ラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A2])である。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、シルセスキオキサン骨格として、一般に、実験式(基本構造式)RSiO1.5で表されるラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン骨格(ラダー型のSi−O−Si構造)を少なくとも有するポリオルガノシルセスキオキサンである。なお、上記実験式におけるRは、水素原子又は一価の有機基を示し、該一価の有機基としては、例えば、後述の式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示する一価の炭化水素基や一価の複素環式基等が挙げられる。上述のラダー型ポリオルガノシルセスキオキサン骨格を有することは、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]が、FT−IRスペクトルにおいて1050cm−1付近(例えば、1000〜1100cm−1)と1150cm−1付近(例えば、1100cm−1を超え1200cm−1以下)にそれぞれ固有吸収ピークを有する(即ち、1000〜1200cm−1に少なくとも2本の吸収ピークを有する)ことから確認される[参考文献:R.H.Raney, M.Itoh, A.Sakakibara and T.Suzuki, Chem. Rev. 95, 1409(1995)]。なお、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]のFT−IRスペクトルは、例えば、下記の装置及び条件により測定することができる。
測定装置:商品名「FT−720」((株)堀場製作所製)
測定方法:透過法
分解能:4cm−1
測定波数域:400〜4000cm−1
積算回数:16回
但し、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、シルセスキオキサン骨格として、上記ラダー型シルセスキオキサン骨格に加えてその他のシルセスキオキサン骨格を含んでいてもよく、例えば、カゴ構造やランダム構造のシルセスキオキサン骨格を有していてもよい。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)は500〜1500であり、好ましくは550〜1450、より好ましくは600〜1400である。数平均分子量が500未満であると、例えば、硬化物の物性(耐熱性、ガスバリア性等)が低下する傾向がある。一方、数平均分子量が1500を超えると、室温で固体となりやすく、取り扱い性が低下する傾向がある。また、他の成分との相溶性が悪化する場合もある。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量分散度(Mw/Mn)は1.00〜1.40であり、好ましくは1.35以下(例えば、1.05〜1.35)、より好ましくは1.30以下(例えば、1.10〜1.30)である。分子量分散度が1.40を超えると、例えば、低分子シロキサンが増加し、密着性やガスバリア性等が低下する傾向がある。一方、例えば、分子量分散度を1.05以上とすることにより、室温で液体(液状)となりやすく、取り扱い性が向上する場合がある。
なお、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の数平均分子量、分子量分散度は、例えば、下記の装置及び条件により測定することができる。
測定装置:商品名「LC−20AD」((株)島津製作所製)
カラム:Shodex KF−801×2本、KF−802、及びKF−803(昭和電工(株)製)
測定温度:40℃
溶離液:THF、試料濃度0.1〜0.2重量%
流量:1mL/分
検出器:UV−VIS検出器(商品名「SPD−20A」、(株)島津製作所製)
分子量:標準ポリスチレン換算
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の窒素雰囲気下における5%重量減少温度(Td5)は、特に限定されないが、150℃以上が好ましく、より好ましくは240℃以上、さらに好ましくは260〜500℃、特に好ましくは262℃以上、最も好ましくは265℃以上である。5%重量減少温度が150℃未満(特に、240℃未満)であると、用途によっては要求される耐熱性を満たすことができない場合がある。なお、5%重量減少温度は、一定の昇温温度で加熱した時に加熱前の重量の5%が減少した時点での温度であり、耐熱性の指標となる。上記5%重量減少温度は、例えば、TGA(熱重量分析)により、窒素雰囲気下、昇温速度20℃/分の条件で測定することができる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、特に限定されないが、室温(25℃)で液体であることが好ましい。具体的には、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の25℃における粘度は、特に限定されないが、30,000Pa・s以下(例えば、1〜30,000Pa・s)が好ましく、より好ましくは25,000Pa・s以下、さらに好ましくは10,000Pa・s以下である。上記粘度は、例えば、粘度計(商品名「MCR301」、アントンパール社製)を用いて、振り角5%、周波数0.1〜100(1/s)、温度:25℃の条件で測定することができる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]としては、例えば、下記式(a−1)で表され、かつ分子内にヒドロシリル基又は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン(ラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A2])が挙げられる。
上記式(a−1)中、R1a〜R1f(R1a、R1b、R1c、R1d、R1e、及びR1f)は、それぞれ、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。R1a〜R1fは、それぞれ同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。上記一価の炭化水素基としては、例えば、一価の脂肪族炭化水素基;一価の脂環式炭化水素基;一価の芳香族炭化水素基;脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、及び芳香族炭化水素基の2以上が結合した一価の基等が挙げられる。上記一価の複素環式基としては、例えば、ピリジル基、フリル基、チエニル基等が挙げられる。
上記一価の脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。上記アルキル基としては、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、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖又は分岐鎖状のC1−20アルキル基(好ましくはC1−10アルキル基、より好ましくはC1−4アルキル基)等が挙げられる。上記アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のC2−20アルケニル基(好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−4アルケニル基)等が挙げられる。上記アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基等のC2−20アルキニル基(好ましくはC2−10アルキニル基、さらに好ましくはC2−4アルキニル基)等が挙げられる。
上記一価の脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等のC3−12のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基等のC3−12のシクロアルケニル基;ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基等のC4−15の架橋環式炭化水素基等が挙げられる。
上記一価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基等のC6−14アリール基(特に、C6−10アリール基)等が挙げられる。
また、脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基として、例えば、シクロヘキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基として、ベンジル基、フェネチル基等のC7−18アラルキル基(特に、C7−10アラルキル基)、シンナミル基等のC6−10アリール−C2−6アルケニル基、トリル基等のC1−4アルキル置換アリール基、スチリル基等のC2−4アルケニル置換アリール基等が挙げられる。
上記一価の炭化水素基は置換基を有していてもよい。即ち、上記一価の炭化水素基は、上記で例示した一価の炭化水素基の少なくとも1つの水素原子が置換基と置き換わった一価の炭化水素基であってもよい。上記置換基の炭素数は0〜20が好ましく、より好ましくは0〜10である。上記置換基としては、具体的には、例えば、ハロゲン原子;ヒドロキシル基;アルコキシ基;アルケニルオキシ基;アリールオキシ基;アラルキルオキシ基;アシルオキシ基;メルカプト基;アルキルチオ基;アルケニルチオ基;アリールチオ基;アラルキルチオ基;カルボキシル基;アルコキシカルボニル基;アリールオキシカルボニル基;アラルキルオキシカルボニル基;アミノ基;モノ又はジアルキルアミノ基;モノ又はジフェニルアミノ基;アシルアミノ基;エポキシ基含有基;オキセタニル基含有基;アシル基;オキソ基;イソシアネート基;これらの2以上が必要に応じてC1−6アルキレン基を介して結合した基等が挙げられる。
上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のC1−6アルコキシ基(好ましくはC1−4アルコキシ基)等が挙げられる。上記アルケニルオキシ基としては、例えば、アリルオキシ基等のC2−6アルケニルオキシ基(好ましくはC2−4アルケニルオキシ基)等が挙げられる。上記アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等の、芳香環にC1−4アルキル基、C2−4アルケニル基、ハロゲン原子、C1−4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいC6−14アリールオキシ基等が挙げられる。上記アラルキルオキシ基としては、例えば、ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等のC7−18アラルキルオキシ基等が挙げられる。上記アシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のC1−12アシルオキシ基等が挙げられる。
上記アルキルチオ基としては、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基等のC1−6アルキルチオ基(好ましくはC1−4アルキルチオ基)等が挙げられる。上記アルケニルチオ基としては、例えば、アリルチオ基等のC2−6アルケニルチオ基(好ましくはC2−4アルケニルチオ基)等が挙げられる。上記アリールチオ基としては、例えば、フェニルチオ基、トリルチオ基、ナフチルチオ基等の、芳香環にC1−4アルキル基、C2−4アルケニル基、ハロゲン原子、C1−4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいC6−14アリールチオ基等が挙げられる。上記アラルキルチオ基としては、例えば、ベンジルチオ基、フェネチルチオ基等のC7−18アラルキルチオ基等が挙げられる。上記アルコキシカルボニル基としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等のC1−6アルコキシ−カルボニル基等が挙げられる。上記アリールオキシカルボニル基としては、例えば、フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等のC6−14アリールオキシ−カルボニル基等が挙げられる。上記アラルキルオキシカルボニル基としては、例えば、ベンジルオキシカルボニル基等のC7−18アラルキルオキシ−カルボニル基等が挙げられる。上記モノ又はジアルキルアミノ基としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のモノ又はジ−C1−6アルキルアミノ基等が挙げられる。上記モノ又はジフェニルアミノ基としては、例えば、フェニルアミノ基等が挙げられる。上記アシルアミノ基としては、例えば、アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等のC1−11アシルアミノ基等が挙げられる。上記エポキシ基含有基としては、例えば、グリシジル基、グリシジルオキシ基、3,4−エポキシシクロヘキシル基等が挙げられる。上記オキセタニル基含有基としては、例えば、エチルオキセタニルオキシ基等が挙げられる。上記アシル基としては、例えば、アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等が挙げられる。上記ハロゲン原子としては、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。
上記一価の複素環式基は置換基を有していてもよい。上記置換基としては、上記一価の炭化水素基が有していてもよい置換基と同様のものが例示される。
上記一価の炭化水素基、一価の複素環式基としては、より具体的には、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、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、ベンジル基、フェネチル基、ピリジル基、フリル基、チエニル基、ビニル基、アリル基、スチリル基(例えば、p−スチリル基)、置換基を有する炭化水素基(例えば、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチル基、3−グリシジルプロピル基、3−メタクリロキシプロピル基、3−アクリロキシプロピル基、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピル基、3−アミノプロピル基、N−フェニル−3−アミノプロピル基、3−メルカプトプロピル基、3−イソシアネートプロピル基等)等が挙げられる。
上記の中でも、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、上記式(a−1)中のR1a〜R1fとして、芳香族炭化水素基(1価の芳香族炭化水素基)、及び脂肪族炭化水素基(1価の脂肪族炭化水素基)からなる群より選択された少なくとも一種の基を少なくとも有することが好ましく、より好ましくはアルキル基、アリール基、及びアルケニル基からなる群より選択された少なくとも一種の基を少なくとも有すること、さらに好ましくはフェニル基、ビニル基、及びメチル基からなる群より選択された少なくとも一種の基を少なくとも有することである。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の上記式(a−1)におけるR1a〜R1f(水素原子、一価の炭化水素基、一価の複素環式基)の全量(100重量%)中の、フェニル基、ビニル基、及びメチル基の割合(合計含有量)は、特に限定されないが、50〜100重量%が好ましく、より好ましくは70〜100重量%、さらに好ましくは80〜100重量%である。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の上記式(a−1)におけるR1a〜R1f(水素原子、一価の炭化水素基、一価の複素環式基)の全量(100重量%)中の、フェニル基の割合(含有量)は、特に限定されないが、0〜100重量%が好ましく、より好ましくは1〜100重量%、さらに好ましくは5〜100重量%である。ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の上記式(a−1)におけるR1a〜R1f(水素原子、一価の炭化水素基、一価の複素環式基)の全量(100重量%)中の、ビニル基の割合(含有量)は、特に限定されないが、0〜100重量%が好ましく、より好ましくは1〜100重量%、さらに好ましくは5〜90重量%、特に好ましくは10〜80重量%である。ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の上記式(a−1)におけるR1a〜R1f(水素原子、一価の炭化水素基、一価の複素環式基)の全量(100重量%)中の、メチル基の割合(含有量)は、特に限定されないが、0〜100重量%が好ましく、より好ましくは1〜100重量%、さらに好ましくは5〜100重量%である。
なお、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の上記式(a−1)におけるR1a〜R1f(水素原子、一価の炭化水素基、一価の複素環式基)の組成(例えば、フェニル基、ビニル基、メチル基の割合等)は、例えば、NMRスペクトル(例えば、H−NMRスペクトル)測定等により算出することができる。
上記式(a−1)中、R〜R(R、R、R、及びR)は、それぞれ、水素原子、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基、下記式(a−2)で表される一価の基、下記式(a−3)で表される一価の基、又は、下記式(a−4)で表される一価の基を示す。
上記式(a−2)中、R2a、R2bは、それぞれ、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R2a、R2bにおける一価の炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の炭化水素基と同様のものが例示される。中でも、R2a、R2bとしては、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。R2a、R2bは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。また、上記式(a−2)中、R2c、R2dは、それぞれ、一価の炭化水素基を示す。R2c、R2dにおける一価の炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の炭化水素基と同様のものが例示される。中でも、R2c、R2dとしては、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。R2c、R2dは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。また、上記式(a−2)中、p1は、0以上の整数を示す。p1としては、0〜5が好ましく、より好ましくは0〜3、さらに好ましくは0である。
上記式(a−3)中、R3a、R3bは、それぞれ、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R3a、R3bにおける一価の炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の炭化水素基と同様のものが例示される。中でも、R3a、R3bとしては、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。R3a、R3bは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。また、上記式(a−3)中、R3c、R3dは、それぞれ、一価の炭化水素基を示す。R3c、R3dにおける一価の炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の炭化水素基と同様のものが例示される。中でも、R3c、R3dとしては、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。R3c、R3dは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。上記式(a−3)中、R3eは、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。また、上記式(a−3)中、p2は、0以上の整数を示す。p2としては、0〜5が好ましく、より好ましくは0〜3、さらに好ましくは0である。
上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基;シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;上記アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基を有するその他の基(例えば、アクリル基、メタクリル基、2−アリルフェニル基、3−アリルフェニル基、4−アリルフェニル基、2−(アリルオキシ)フェニル基、3−(アリルオキシ)フェニル基、4−(アリルオキシ)フェニル基、2−(アリルオキシ)エチル基、3−(アリルオキシ)プロピル基、2、2−ビス(アリルオキシメチル)ブチル基、3−アリルオキシ−2、2−ビス(アリルオキシメチル)プロピル基等)等が挙げられる。
上記式(a−4)中、R4a、R4bは、それぞれ、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R4a、R4bにおける一価の炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の炭化水素基と同様のものが例示される。中でも、R4a、R4bとしては、一価の脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基である。R4a、R4bは、同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。また、上記式(a−4)中、R4c〜R4e(R4c、R4d、及びR4e)は、それぞれ、一価の飽和脂肪族炭化水素基を示す。R4〜R4eにおける一価の飽和脂肪族炭化水素基としては、R1a〜R1fにおける一価の飽和脂肪族炭化水素基と同様のもの(例えば、アルキル基、シクロアルキル基等)が例示される。中でも、R4c〜R4eとしては、アルキル基が好ましい。R4c〜R4eは、それぞれ同一の基であってもよいし、異なる基であってもよい。また、上記式(a−4)中、p3は、0以上の整数を示す。p3としては、0〜5が好ましく、より好ましくは0〜3、さらに好ましくは0である。
上記式(a−1)中、nは0以上の整数を示す。上記nは、通常、0以上の偶数(例えば、2以上の偶数)である。上記nは、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度が1.00〜1.40に制御される限り、特に限定されない。ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の分子量分散度が1.00を超える場合、該ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、一般に、式(a−1)で表されるポリオルガノシルセスキオキサンであってnが異なる二種以上の混合物である。特に、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、nが1以上(特に2以上)の成分を必須成分として含有することが好ましい。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]が上記式(a−1)で表される場合、ラダー型シルセスキオキサン[A1]としては、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fのいずれかが脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基(例えば、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基等)であるもの、R2a〜R2dのいずれかが脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基である式(a−2)で表される一価の基を有するもの、式(a−3)で表される一価の基を有するもの、R4a及びR4bのいずれかが脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基である式(a−4)で表される一価の基を有するもの等が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[A1]は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含むため、ヒドロシリル基を有する化合物(化合物<H>)に対する優れた反応性(ヒドロシリル化反応における反応性)を有する。ラダー型シルセスキオキサン[A1]が分子内に有する脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基(例えば、アルケニル基)の数は、1個以上であればよく特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。なお、ラダー型シルセスキオキサン[A1]が有する脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。なお、ラダー型シルセスキオキサン[A1]は、分子内にヒドロシリル基を有していてもよく、この場合には、該ラダー型シルセスキオキサン[A1]をラダー型シルセスキオキサン[A2]として使用できる場合がある。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]が上記式(a−1)で表される場合、ラダー型シルセスキオキサン[A2]としては、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fのいずれかが水素原子であるもの、式(a−2)で表される一価の基を有するもの、R3a及びR3bのいずれかが水素原子である式(a−3)で表される一価の基を有するもの、R4a及びR4bのいずれかが水素原子である式(a−4)で表される一価の基を有するもの等が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[A2]は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物(化合物<U>)に対する優れた反応性(ヒドロシリル化反応における反応性)を有する。ラダー型シルセスキオキサン[A2]が分子内に有するヒドロシリル基の数は、1個以上であればよく特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。なお、ラダー型シルセスキオキサン[A2]が有するヒドロシリル基の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。なお、ラダー型シルセスキオキサン[A2]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有していてもよく、この場合には、該ラダー型シルセスキオキサン[A2]をラダー型シルセスキオキサン[A1]として使用できる場合がある。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、特に限定されないが、周知慣用の方法、例えば、特開平4−28722号公報、特開2010−518182号公報、特開平5−39357号公報、特開2004−99872号公報、国際公開第1997/007156号、特開平11−246662号、特開平9−20826号公報、国際公開第2006/033147号、特開2005−239829号公報等の文献に開示された方法等により製造できる。
より具体的には、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、例えば、下記の第1工程を必須の工程として含み、必要に応じてさらに下記の第2工程を含む製造方法により製造できる。
第1工程:上記式(a−I)で表される化合物を加水分解反応及び縮合反応させる工程
第2工程:上記第1工程の後、さらに、シリル化剤を反応させる工程
上記式(a−I)中のRは、水素原子又は有機基(一価の有機基)を示す。上記有機基としては、例えば、式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示する一価の炭化水素基や一価の複素環式基等が挙げられる。
中でも、上記Rとしては、芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくはアルキル基、アリール基、アルケニル基、さらに好ましくはメチル基、フェニル基、ビニル基である。
上記式(a−I)中のRは、一価の炭化水素基を示す。上記一価の炭化水素基としては、例えば、式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示する一価の炭化水素基や一価の複素環式基等が挙げられ、中でも、アルキル基が好ましい。上記アルキル基としては、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、s−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、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、ノナデシル基、イコシル基等の炭素数1〜20のアルキル基等が挙げられる。中でも、上記Rとしては、上記第1工程における反応性の観点で、炭素数1〜6のアルキル基が好ましく、より好ましくはメチル基、エチル基である。なお、上記式(a−I)で表される化合物における3つのRは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記式(a−I)で表される化合物としては、具体的には、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、デシルトリエトキシシラン、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、ナフチルトリメトキシシラン、アントリルトリメトキシシラン、ベンジルトリメトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、ピリジルトリメトキシシラン、フリルトリエトキシシラン、チエニルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシジルプロピルトリメトキシシラン、3−グリシジルプロピルトリエトキシシラン、p−スチリルトリエトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、トリメトキシシラン、トリエトキシシラン等が挙げられる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の原料として、式(a−I)で表される化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。即ち、使用する式(a−I)で表される化合物の種類や割合(組成)等は、製造するポリオルガノシルセスキオキサン[A]が有する有機基の種類や割合(組成)に応じて、適宜選択することができる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の製造方法における第1工程は、ラダー型シルセスキオキサン骨格を少なくとも含む、数平均分子量及び分子量分散度が制御されたポリオルガノシルセスキオキサンを生成させる工程である。具体的には、式(a−I)で表される化合物の加水分解反応及び縮合反応を行うことにより、ラダー型シルセスキオキサン骨格を生成させる工程である。
上述の数平均分子量及び分子量分散度の制御をするためには、第1工程の式(a−I)で表される化合物の反応において、例えば、反応温度、反応時間、水の使用(添加)、水の使用量、触媒の使用(添加)、触媒の種類、触媒の使用量、溶媒の種類、溶媒の使用量等の工程条件を、適宜調整する方法が挙げられる。好ましくは、さらに、上記工程条件の異なる2以上の工程を含む方法が挙げられる。例えば、3つの工程を含む場合、最初の工程は低い反応温度で行い、次の工程は中程度の反応温度で行い、最後の工程は高い反応温度で行う方法等が挙げられる。また、例えば、式(a−1)におけるnの値につき、最初の工程ではn=0、次の工程ではn=1、最後の工程ではn=2のポリオルガノシルセスキオキサン[A]を得るように、反応温度を適宜調整する方法等が挙げられる。上記2以上の工程は、連続的に行っても良いし、段階的に行っても良い。その他、例えば、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の取り扱い性を調整するには、例えば、反応温度や反応時間を適宜調整する方法等が挙げられる。例えば、上記有機基としてフェニル基を含む場合であっても、反応温度や反応時間を適宜調整することにより、上記有機基としてビニル基やメチル基を含む場合と同程度の粘度を達成することができる。
第1工程における反応は、溶媒の存在下又は不存在下で実施することができる。上記溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;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;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール等が挙げられる。上記溶媒としては、中でも、ケトン(ケトン系溶媒)が好ましい。なお、溶媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
上記溶媒の使用量は、特に限定されないが、式(a−I)で表される化合物100重量部に対して、0〜50重量部の範囲内で、所望の反応時間等に応じて、適宜調整することができる。
第1工程において水を使用(添加)する場合、上記水の使用量は、特に限定されないが、式(a−I)で表される化合物1モルに対して、0.5〜6.0モルの範囲内で、適宜調整することができる。
上記水の添加方法は、特に限定されず、使用する水の全量(全使用量)を一括で添加してもよいし、逐次的に添加してもよい。逐次的に添加する際には、連続的に添加してもよいし、間欠的に添加してもよい。
第1工程は、必要に応じて、触媒の存在下で実施することができる。上記触媒は、酸触媒であってもアルカリ触媒であっても良い。上記酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸;リン酸エステル;酢酸、蟻酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸;活性白土等の固体酸;塩化鉄等のルイス酸等が挙げられる。なお、酸触媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。また、酸触媒は、水等の溶媒に溶解又は分散させた状態で使用することもできる。上記アルカリ触媒としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化セシウム等のアルカリ金属の水酸化物;水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属の炭酸塩;炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属の炭酸塩;炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等のアルカリ金属の炭酸水素塩;酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、酢酸セシウム等のアルカリ金属の有機酸塩(例えば、酢酸塩);酢酸マグネシウム等のアルカリ土類金属の有機酸塩(例えば、酢酸塩);リチウムメトキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウムイソプロポキシド、カリウムエトキシド、カリウムt−ブトキシド等のアルカリ金属のアルコキシド;ナトリウムフェノキシド等のアルカリ金属のフェノキシド;トリエチルアミン、N−メチルピペリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ−5−エン等のアミン類(第3級アミン等);ピリジン、2,2’−ビピリジル、1,10−フェナントロリン等の含窒素芳香族複素環化合物等が挙げられる。なお、アルカリ触媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。また、アルカリ触媒は、水等の溶媒に溶解又は分散させた状態で使用することもできる。
上記触媒の使用量は、特に限定されないが、式(a−I)で表される化合物1モルに対して、0.002〜0.200モルの範囲内で、適宜調整することができる。
第1工程における反応温度は、特に限定されないが、例えば、0〜80℃の範囲内で適宜調整することができる。例えば、第1工程が上記工程条件の異なる2以上の工程を含む場合、最初の工程では0〜20℃、次の工程では40〜80℃等と、反応温度を適宜調整することができる。
第1工程における反応時間は、特に限定されないが、例えば、10〜720分の範囲内で適宜調整することができる。例えば、第1工程が上記工程条件の異なる2以上の工程を含む場合、最初の工程では30〜180分、次の工程では60〜360分等と、反応時間を適宜調整することができる。
第1工程を実施する際の雰囲気は、特に限定されず、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等のいずれであってもよい。
上述のように、第1工程において式(a−I)で表される化合物を加水分解反応及び縮合反応させることにより、ラダー型シルセスキオキサン骨格を少なくとも含むポリオルガノシルセスキオキサンが得られる。第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンは、これをポリオルガノシルセスキオキサン[A]として取得することもできるし(即ち、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、第1工程において得られる上記ポリオルガノシルセスキオキサンであってもよい)、上記ポリオルガノシルセスキオキサンをさらに第2工程に付すことによって得られる生成物をポリオルガノシルセスキオキサン[A]として取得することもできる。
第1工程において得られる上記ポリオルガノシルセスキオキサンは、通常、式(a−i)で表される単位構造(「T2体」と称する)と式(a−ii)で表される単位構造(「T3体」と称する)を含む。式(a−i)又は式(a−ii)におけるRは、水素原子又は有機基(一価の有機基)を示す。上記有機基としては、特に限定されないが、例えば、式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示する一価の炭化水素基や一価の複素環式基等が挙げられる。
また、式(a−i)におけるRは、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。上記一価の炭化水素基としては、式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示する一価の炭化水素基や一価の複素環式基等が挙げられ、特に、直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましい。上記直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、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、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基等の直鎖又は分岐鎖状のC1−20アルキル基(好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルキル基)等が挙げられる。
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンの式(a−i)で表される単位構造(T2体)と式(a−ii)で表される単位構造(T3体)の割合[T3体/T2体]は、特に限定されないが、0.4〜1.5が好ましく、より好ましくは0.5〜1.5、さらに好ましくは0.6〜1.4、特に好ましくは0.7〜1.3である。T2体のケイ素原子の上と下に位置する2つの酸素原子はそれぞれ、他のケイ素原子(式(a−i)に示されていないケイ素原子)と結合している。また、T3体に示される3つの酸素原子はそれぞれ、他のケイ素原子(式(a−ii)に示されていないケイ素原子)と結合している。T3体/T2体が0.4未満であると、例えば、ポリオルガノシルセスキオキサンの硬化物の物性(耐熱性、柔軟性、透明性、ガスバリア性等)が低下する傾向がある。一方、T3体/T2体が1.5を超えると、室温で固体となりやすく、取り扱い性が低下する傾向がある。また、他の成分との相溶性が悪化する場合もある。
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンの式(a−i)で表される単位構造(T2体)と式(a−ii)で表される単位構造(T3体)の割合[T3体/T2体]は、例えば、29Si−NMRスペクトル測定により求めることができる。29Si−NMRスペクトルにおいて、式(a−i)で表される単位構造(T2体)におけるケイ素原子と、式(a−ii)で表される単位構造(T3体)におけるケイ素原子とは、異なる位置(化学シフト)にシグナル(ピーク)を示すため、これらそれぞれのピークの積分比を算出することにより、上記割合[T3体/T2体]が求められる。具体的には、例えば、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンが、有機基として、フェニル基、及びビニル基からなる群より選ばれた一種又は二種を有する場合には、式(a−i)で表される単位構造(T2体)におけるケイ素原子のシグナルは−65〜−74ppmに現れ、一方、式(a−ii)で表される単位構造(T3体)におけるケイ素原子のシグナルは−75〜−82ppmに現れる。従って、この場合、−75〜−82ppmのシグナル(T3体)と−65〜−74ppmのシグナル(T2体)の積分比を算出することにより、上記割合[T3体/T2体]を求めることができる。また、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンが、有機基としてメチル基を有する場合には、式(a−i)で表される単位構造(T2体)におけるケイ素原子のシグナルは−50〜−60ppmに現れ、一方、式(a−ii)で表される単位構造(T3体)におけるケイ素原子のシグナルは−60〜−70ppmに現れる。従って、この場合、−60〜−70ppmのシグナル(T3体)と−50〜−60ppmのシグナル(T2体)の積分比を算出することにより、上記割合[T3体/T2体]を求めることができる。なお、上記割合[T3体/T2体]が0.5付近である場合には式(a−1)で表されるn=1であるものが主成分、上記割合が1.0付近である場合には式(a−1)で表されるn=2であるものが主成分、上記割合が1.5付近である場合には式(a−1)で表されるn=3であるものが主成分、等であることの、一応の目安となる。ただし、上記ゲルパーミエーションクロマトグラフィー測定において得られるピーク形状等によっても影響を受ける。
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンの29Si−NMRスペクトルは、例えば、下記の装置及び条件により測定することができる。
測定装置:商品名「JNM−ECA500NMR」(日本電子(株)製)
溶媒:重クロロホルム
積算回数:1800回
測定温度:25℃
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンは、特に限定されないが、例えば、式(a−1)で表され、かつR〜Rが水素原子又は一価の炭化水素基であるポリオルガノシルセスキオキサンを含むことが好ましく、当該ポリオルガノシルセスキオキサンを主成分として含む(例えば、ポリオルガノシルセスキオキサンの全量中、50重量%以上含む)ことがより好ましい。例えば、式(a−i)で表される単位構造(T2体)と式(a−ii)で表される単位構造(T3体)の割合[T3体/T2体]が0.4〜1.5である場合には、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンは、式(a−1)で表され、かつR〜Rが水素原子又は一価の炭化水素基であるポリオルガノシルセスキオキサンを主成分として含むと言える。
[第2工程]
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の製造方法の第2工程において使用するシリル化剤としては、周知慣用のシリル化剤を使用することができ、特に限定されない。中でも、上記シリル化剤としては、下記式(a−II)で表される化合物又は下記式(a−III)で表される化合物をシリル化剤として使用することが特に好ましい。式(a−II)で表される化合物を使用した場合には、生成するポリオルガノシルセスキオキサン[A]には、上記式(a−2)で表される一価の基が導入される。一方、式(a−III)で表される化合物を使用した場合には、生成するポリオルガノシルセスキオキサン[A]には、上記式(a−3)で表される一価の基が導入される。
式(a−II)中、R2a、R2bは、同一又は異なって、上記式(a−2)における場合と同じく、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。また、R2e〜R29は、同一又は異なって、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R2c、R2dは、同一又は異なって、上記式(a−2)における場合と同じく、一価の炭化水素基を示す。p1は、上記式(a−2)における場合と同じく、0以上の整数を示す。
式(a−II)で表される化合物としては、具体的には、例えば、テトラメチルジヒドロシロキサン(例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン)、1,1,1,3,3−ペンタメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン等が挙げられる。
式(a−III)中、R3a、R3bは、同一又は異なって、上記式(a−3)における場合と同じく、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。また、R3f〜R3hは、同一又は異なって、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R3c、R3dは、同一又は異なって、上記式(a−3)における場合と同じく、一価の炭化水素基を示す。R3eは、上記式(a−3)における場合と同じく、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。p2は、上記式(a−3)における場合と同じく、0以上の整数を示す。
式(a−III)で表される化合物としては、具体的には、例えば、テトラメチルジビニルジシロキサン(例えば、1,1,3,3−テトラメチルジビニルジシロキサン)、1,1,1,3,3−ペンタメチルジビニルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルジビニルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルジビニルテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルジビニルペンタシロキサン等が挙げられる。
第2工程において使用されるシリル化剤としては、式(a−II)で表される化合物、式(a−III)で表される化合物以外のシリル化剤(「その他のシリル化剤」と称する場合がある)を使用又は併用することができる。上記その他のシリル化剤としては、周知慣用のシリル化剤を使用でき、例えば、ヘキサメチルジシロキサン、1,1,1,3,3,3−ヘキサメチルジシラザン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、クロロトリメチルシラン等が挙げられる。例えば、上記その他のシリル化剤として、下記式で表される化合物を使用することにより、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]に上記式(a−4)で表される一価の基を導入できる。
上記式中、R4a、R4bは、同一又は異なって、上記式(a−4)における場合と同じく、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。また、R4f〜R4hは、同一又は異なって、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。R4c〜R4eは、同一又は異なって、上記式(a−4)における場合と同じく、一価の飽和脂肪族炭化水素基を示す。p3は、上記式(a−4)における場合と同じく、0以上の整数を示す。
上記シリル化剤(式(a−II)で表される化合物、式(a−III)で表される化合物、その他のシリル化剤)の使用量は、製造するポリオルガノシルセスキオキサン[A]の構造に応じ、適宜調整可能である。なお、シリル化剤は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤との反応は、溶媒中で実施することができる。溶媒としては、特に限定されないが、例えば、シクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;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;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール等が挙げられる。上記溶媒としては、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤の両方をともに溶解できる溶媒が好ましく、より好ましくはケトン(ケトン系溶媒)である。なお、溶媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤との反応の条件としては、公知乃至慣用の条件を採用することができ、特に限定されないが、例えば、反応温度としては、40〜80℃が好ましく、より好ましくは45〜80℃、さらに好ましくは50〜80℃である。また、反応時間としては、特に限定されないが、10〜720分が好ましく、より好ましくは60〜480分、さらに好ましくは120〜300分である。また、上記反応を実施する雰囲気は、反応を阻害しないものであればよく、特に限定されないが、例えば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等が挙げられる。
なお、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤の反応は、一段階で実施することもできるし、二段階以上の多段階で実施することもできる。例えば、上記反応を多段階で実施する場合であって、各段階で異なる二種以上のシリル化剤を使用することにより、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンの構造中(例えば、末端構造;例えば、式(a−1)におけるR〜R)に、二種以上の構造(例えば、上記式(a−2)〜(a−4)で表される一価の基のうちの二種以上)を導入することが可能である。また、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤の反応により、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンの構造中(例えば、末端構造;例えば、式(a−1)におけるR〜R)の一部のみに、上記式(a−2)〜(a−4)で表される一価の基を導入することも可能である。
第2工程において、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンとシリル化剤とを反応させることにより、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンが有するシラノール基やアルコキシシリル基がシリル化されたポリオルガノシルセスキオキサンが生成し、これをポリオルガノシルセスキオキサン[A]として取得できる。即ち、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、第1工程において得られた上記ポリオルガノシルセスキオキサンが有するSi−OR基(Rは、前記と同じく、水素原子又は一価の炭化水素基を示す)のRの一部又は全部が、シリル化剤由来の基(例えば、上記式(a−2)で表される一価の基、上記式(a−3)で表される一価の基、上記式(a−4)で表される一価の基等)で置換された構造を有するものであってもよい。なお、上述のように、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]は、上記式(a−2)で表される一価の基又は上記式(a−3)で表される一価の基を必須の基として有することが好ましい。
ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の製造方法は、上述の第1工程、第2工程以外の工程を含んでいてもよい。具体的には、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の製造方法は、例えば、原料を精製する工程、反応終了後の溶液から溶媒等を除去する等の生成物を精製する工程、未反応の原料を回収する工程等を含んでいてもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物(100重量%)中のポリオルガノシルセスキオキサン[A]の含有量(総量)は、特に限定されないが、0.01重量%以上(例えば、0.1重量%以上、100重量%未満)が好ましく、より好ましくは1〜99重量%、さらに好ましくは5〜95重量%である。ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性の十分な向上効果が得られない場合がある。なお、上記「ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の含有量」とは、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]として二種以上を含む場合(例えば、ラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]を含む場合)は、これらの含有量の合計を意味するものとする。
硬化性樹脂組成物中の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物(化合物<U>)の全量(100重量%)に対する、ラダー型シルセスキオキサン[A1]の含有量は、特に限定されないが、0.1重量%以上(例えば、0.1重量%以上、100重量%未満)が好ましく、より好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上、特に好ましくは5重量%以上である。ラダー型シルセスキオキサン[A1]の含有量が0.1重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性の十分な向上効果が得られない場合がある。なお、本発明の硬化性樹脂組成物がラダー型シルセスキオキサン[A2]を含有する場合には、本発明の硬化性樹脂組成物には、必ずしもラダー型シルセスキオキサン[A1]が含まれなくてもよい。
硬化性樹脂組成物中のヒドロシリル基を有する化合物(化合物<H>)の全量(100重量%)に対する、ラダー型シルセスキオキサン[A2]の含有量は、特に限定されないが、0.1重量%以上(例えば、0.1重量%以上、100重量%未満)が好ましく、より好ましくは0.5重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上、特に好ましくは5重量%以上である。ラダー型シルセスキオキサン[A2]の含有量が0.1重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性の十分な向上効果が得られない場合がある。なお、本発明の硬化性樹脂組成物がラダー型シルセスキオキサン[A1]を含有する場合には、本発明の硬化性樹脂組成物には、必ずしもラダー型シルセスキオキサン[A2]が含まれなくてもよい。
<ラダー型シルセスキオキサン[B]>
本発明の硬化性樹脂組成物におけるラダー型シルセスキオキサン[B]は、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]以外のシルセスキオキサンであって、ヒドロシリル基又は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン(ラダー型シルセスキオキサン[B1]、ラダー型シルセスキオキサン[B2])である。なお、上述のように、ラダー型シルセスキオキサン[B1]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B]であり、ラダー型シルセスキオキサン[B2]は、分子内にヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B]である。
ラダー型シルセスキオキサン[B1]としては、例えば、ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサン(ラダー型シルセスキオキサン)の分子鎖末端の一部又は全部に、上記式(b−1)で表される単位構造及び上記式(b−2)で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基(「ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)」と称する場合がある)を有するラダー型シルセスキオキサン(「ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]」と称する場合がある)が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサンは、実験式(基本構造式)RSiO1.5で表されるポリシロキサンである。なお、Rは、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示し、R(上記ポリオルガノシルセスキオキサン中のR)の少なくとも一部は、一価の有機基である。上記ポリオルガノシルセスキオキサン中のRは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記Rにおけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。上記Rにおける一価の有機基としては、例えば、置換又は無置換の炭化水素基(一価の炭化水素基)、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、エポキシ基、シアノ基、イソシアナート基、カルバモイル基、イソチオシアナート基等が挙げられる。
上記Rにおける炭化水素基としては、例えば、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基、これらが2以上結合した基が挙げられる。
上記Rにおける脂肪族炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基が挙げられる。アルキル基としては、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、ヘキシル基、オクチル基、イソオクチル基、デシル基、ドデシル基等のC1−20アルキル基(好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルキル基)等が挙げられる。アルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のC2−20アルケニル基(好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−4アルケニル基)等が挙げられる。アルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基等のC2−20アルキニル基(好ましくはC2−10アルキニル基、さらに好ましくはC2−4アルキニル基)等が挙げられる。
上記Rにおける脂環式炭化水素基としては、例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロドデシル基等のC3−12のシクロアルキル基;シクロヘキセニル基等のC3−12のシクロアルケニル基;ビシクロヘプタニル基、ビシクロヘプテニル基等のC4−15の架橋環式炭化水素基等が挙げられる。
上記Rにおける芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のC6−14アリール基(特に、C6−10アリール基)等が挙げられる。
また、上記Rにおける脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した基としては、例えば、シクロヘキシルメチル基、メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。脂肪族炭化水素基と芳香族炭化水素基とが結合した基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基等のC7−18アラルキル基(特に、C7−10アラルキル基)、シンナミル基等のC6−10アリール−C2−6アルケニル基、トリル基等のC1−4アルキル置換アリール基、スチリル基等のC2−4アルケニル置換アリール基等が挙げられる。
上記Rにおける炭化水素基は置換基を有していてもよい。上記炭化水素基における置換基の炭素数は0〜20が好ましく、より好ましくは0〜10である。該置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子;ヒドロキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のアルコキシ基(好ましくはC1−6アルコキシ基、より好ましくはC1−4アルコキシ基);アリルオキシ基等のアルケニルオキシ基(好ましくはC2−6アルケニルオキシ基、より好ましくはC2−4アルケニルオキシ基);フェノキシ基、トリルオキシ基、ナフチルオキシ基等の、芳香環にC1−4アルキル基、C2−4アルケニル基、ハロゲン原子、C1−4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいアリールオキシ基(好ましくはC6−14アリールオキシ基);ベンジルオキシ基、フェネチルオキシ基等のアラルキルオキシ基(好ましくはC7−18アラルキルオキシ基);アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のアシルオキシ基(好ましくはC1−12アシルオキシ基);メルカプト基;メチルチオ基、エチルチオ基等のアルキルチオ基(好ましくはC1−6アルキルチオ基、より好ましくはC1−4アルキルチオ基);アリルチオ基等のアルケニルチオ基(好ましくはC2−6アルケニルチオ基、より好ましくはC2−4アルケニルチオ基);フェニルチオ基、トリルチオ基、ナフチルチオ基等の、芳香環にC1−4アルキル基、C2−4アルケニル基、ハロゲン原子、C1−4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいアリールチオ基(好ましくはC6−14アリールチオ基);ベンジルチオ基、フェネチルチオ基等のアラルキルチオ基(好ましくはC7−18アラルキルチオ基);カルボキシル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル基(好ましくはC1−6アルコキシ−カルボニル基);フェノキシカルボニル基、トリルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等のアリールオキシカルボニル基(好ましくはC6−14アリールオキシ−カルボニル基);ベンジルオキシカルボニル基等のアラルキルオキシカルボニル基(好ましくはC7−18アラルキルオキシ−カルボニル基);アミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のモノ又はジアルキルアミノ基(好ましくはモノ又はジ−C1−6アルキルアミノ基);アセチルアミノ基、プロピオニルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等のアシルアミノ基(好ましくはC1−11アシルアミノ基);グリシジルオキシ基等のエポキシ基含有基;エチルオキセタニルオキシ基等のオキセタニル基含有基;アセチル基、プロピオニル基、ベンゾイル基等のアシル基;オキソ基;これらの2以上が必要に応じてC1−6アルキレン基を介して結合した基等が挙げられる。
上記Rにおける一価の酸素原子含有基としては、例えば、ヒドロキシル基、ヒドロパーオキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、イソシアナート基、スルホ基、カルバモイル基等が挙げられる。上記一価の窒素原子含有基としては、例えば、アミノ基又は置換アミノ基(モノ又はジアルキルアミノ基、アシルアミノ基等)、シアノ基、イソシアナート基、イソチオシアナート基、カルバモイル基等が挙げられる。また、上記一価の硫黄原子含有基としては、例えば、メルカプト基(チオール基)、スルホ基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、イソチオシアナート基等が挙げられる。なお、上述の一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、一価の硫黄原子含有基は、相互に重複し得る。
さらに、上記Rとしては、下記式(b−s)で表される基が挙げられる。
上記式(b−s)中の複数個のR’は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。式(b−s)中のR’は、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示し、これらの基としては、上記Rとして例示したものと同様の基が挙げられる。
上記式(b−s)で表される基において、各R’としては、それぞれ、水素原子、C1−10アルキル基(特に、C1−4アルキル基)、C2−10アルケニル基(特に、C2−4アルキル基)、C3−12シクロアルキル基、C3−12シクロアルケニル基、芳香環にC1−4アルキル基、C2−4アルケニル基、ハロゲン原子、C1−4アルコキシ基等の置換基を有していてもよいC6−14アリール基、C7−18アラルキル基、C6−10アリール−C2−6アルケニル基、ヒドロキシル基、C1−6アルコキシ基、ハロゲン原子が好ましい。
上記の中でも、Rとしては、水素原子、又は、置換若しくは無置換の炭化水素基が好ましく、より好ましくは置換又は無置換の炭化水素基、さらに好ましくは脂肪族炭化水素基(特に、アルキル基)、芳香族炭化水素基(特に、フェニル基)である。
一般に、ポリオルガノシルセスキオキサンの構造としては、ラダー状のSi−O−Si構造(ラダー構造)、カゴ状のSi−O−Si構造(カゴ構造)、ランダム状のSi−O−Si構造(ランダム構造)等が挙げられるが、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサンは、上記ラダー構造を少なくとも含むポリオルガノシルセスキオキサン(ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサン)である。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサンは、例えば、下記式(b−L)で表される。
上記式(b−L)において、pは1以上の整数(例えば、1〜5000)を表し、好ましくは1〜2000の整数、さらに好ましくは1〜1000の整数である。式(b−L)中のRは、上記Rと同じものを示す。Tは末端基を示す。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサン中のケイ素原子に直接結合した基(上記実験式におけるR、例えば、式(b−L)におけるR)は、特に限定されないが、上記基の全量(100モル%)に対する置換又は無置換の炭化水素基の占める割合が50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上である。特に、上記基の全量(100モル%)に対する、置換又は無置換の炭素数1〜10のアルキル基(特に、メチル基、エチル基等の炭素数1〜4のアルキル基)、置換又は無置換の炭素数6〜10のアリール基(特に、フェニル基)、置換又は無置換の炭素数7〜10のアラルキル基(特に、ベンジル基)の合計量が、50モル%以上であることが好ましく、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上であることが好ましい。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、上記ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)を有する。上記ポリオルガノシルセスキオキサンが上記式(b−L)で表される場合、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、式(b−L)中のTの一部又は全部が上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)で置換された構造を有する。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)は、上述のように、式(b−1)で表される単位構造及び式(b−2)で表される単位構造を少なくとも含む残基である。
上記式(b−1)におけるR11は、脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基(脂肪族炭素−炭素二重結合を含む一価の基)を示す。上記脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のC2−20アルケニル基(好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−4アルケニル基);シクロヘキセニル基等のC3−12のシクロアルケニル基;ビシクロヘプテニル基等のC4−15架橋環式不飽和炭化水素基;スチリル基等のC2−4アルケニル置換アリール基;シンナミル基等が挙げられる。なお、上記脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基には、上記式(b−s)で表される基において、3つのR’のうち少なくとも1つが上記のC2−20アルケニル基、C3−12のシクロアルケニル基、C4−15の架橋環式不飽和炭化水素基、C2−4アルケニル置換アリール基、シンナミル基等である基も含まれる。中でも、R11としては、アルケニル基が好ましく、より好ましくはC2−20アルケニル基、さらに好ましくはビニル基である。
上記式(b−2)中のR12(3つのR12)は、それぞれ独立に、炭化水素基(一価の炭化水素基)を示す。上記炭化水素基としては、上記Rとして例示したものと同様の炭化水素基が例示される。中でも、R12としては、C1−20アルキル基が好ましく、より好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルキル基、特に好ましくはメチル基である。特に、式(b−2)中のR12がいずれもメチル基であることが好ましい。3つのR12は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)は、上記式(b−1)で表される単位構造と上記式(b−2)で表される単位構造以外にも、例えば、下記式(b−1’)
で表される単位構造を有していてもよい。
上記式(b−1’)中のR11’は、脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基を除く一価の基を示す。具体的には、例えば、水素原子、ハロゲン原子、脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基を除く一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基等が挙げられる。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)における式(b−1)に表された3つの酸素原子が結合したケイ素原子の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)を構成するケイ素原子の全量(100モル%)に対して、20〜80モル%が好ましく、より好ましくは25〜60モル%である。含有量が20モル%未満であると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が有する脂肪族炭素−炭素二重結合の量が不十分となって、硬化物の硬度が十分得られない場合がある。一方、含有量が80モル%を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]中にシラノール基や加水分解性シリル基が多く残存するため、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が液状で得られない場合がある。さらに生成物中で縮合反応が進行して分子量が変化するため、保存安定性が悪化する場合がある。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)における式(b−2)に表された1つの酸素原子が結合したケイ素原子の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)を構成するケイ素原子の全量(100モル%)に対して、20〜85モル%が好ましく、より好ましくは30〜75モル%である。含有量が20モル%未満であると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]中にシラノール基や加水分解性シリル基が残存しやすく、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が液状で得られない場合がある。さらに生成物中で縮合反応が進行して分子量が変化するため、保存安定性が悪化する場合がある。一方、含有量が85モル%を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が有する脂肪族炭素−炭素二重結合の量が不十分となって、硬化物の硬度が十分得られない場合がある。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)が有するSi−O−Si構造(骨格)としては、特に限定されず、例えば、ラダー構造、カゴ構造、ランダム構造等が挙げられる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[B1−1]は、例えば、下記式(b−L)で表すことができる。式(b−L)中のp、Rとしては、上記式(b−L)と同様のものが例示される。式(b−L)中のAは、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)、又は、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、若しくはアシルオキシ基を示し、Aの一部又は全部はポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)である。4つのAは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、式(b−L)中の複数(2〜4個)のAがポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)である場合、それぞれのAは互いに1以上のSi−O−Si結合を介して結合していてもよい。
なお、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサン残基(a)は、さらに、後述のラダー型シルセスキオキサン[B2−1]における式(b−3)で表される単位構造を有するものであってもよい。この場合、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]として使用することも可能な場合がある。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ラダー構造を有し、分子鎖末端にシラノール基及び/又は加水分解性シリル基(シラノール基及び加水分解性シリル基のいずれか一方又は両方)を有するポリオルガノシルセスキオキサン(「原料ラダーポリマー」と称する場合がある)の分子鎖末端に対して、上記シルセスキオキサン残基(a)を形成する方法が挙げられる。
上記原料ラダーポリマーにおける加水分解性シリル基としては、例えば、ハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基、アシルオキシシリル基等が挙げられる。上記ハロゲン化シリル基におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。上記アルコキシシリル基におけるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロピルオキシ基、ブトキシ基、イソブチルオキシ基等のC1−10アルコキシ基が挙げられる。上記アシルオキシシリル基におけるアシルオキシ基としては、例えば、アセチルオキシ基、プロピオニルオキシ基、ベンゾイルオキシ基等のC1−10アシルオキシ基が挙げられる。
上記原料ラダーポリマーとしては、例えば、上記式(b−L)における末端基Tの一部又は全部が、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、又はアシルオキシ基であるポリオルガノシルセスキオキサンが挙げられる。
上記原料ラダーポリマーが有するシラノール基及び加水分解性シリル基の数(総数)は、特に限定されないが、1分子中に1個以上(例えば、1〜10個)が好ましく、より好ましくは2〜6個である。なお、上記原料ラダーポリマーが有するシラノール基及び加水分解性シリル基の数(総数)は、例えば、H−NMRスペクトル測定により求めることができる。
上記原料ラダーポリマーの分子量は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜3万、特に好ましくは1000〜20000、最も好ましくは1500〜10000である。分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、分子量が80万を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1](又は[B2−1])の他の成分に対する相溶性が低下する場合がある。なお、上記原料ラダーポリマーは、上記範囲の種々の分子量を有するものの混合物であってもよい。なお、上記分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の分子量として算出することができる。
上記原料ラダーポリマーの重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜3万、特に好ましくは1000〜20000、最も好ましくは1500〜10000である。分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、分子量が80万を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1](又は[B2−1])の他の成分に対する相溶性が低下する場合がある。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
上記原料ラダーポリマーは、公知乃至慣用のラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造方法により製造することができ、その製造方法は特に限定されない。具体的には、上記原料ラダーポリマーは、例えば、3官能シラン化合物の加水分解・縮合反応(ゾルゲル反応)により製造することができる。
上記3官能シラン化合物の加水分解・縮合反応による原料ラダーポリマーの製造方法としては、例えば、下記式(b−i)
[式(b−i)中、Rは前記に同じ。3つのYは、それぞれ独立に(即ち、3つのYは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい)、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、又はアシルオキシ基を示す。]
で表される3官能シラン化合物の一種又は二種以上を、加水分解・縮合反応(ゾルゲル反応)に付す方法が挙げられる。
上記加水分解・縮合反応は、例えば、シラノール縮合触媒の存在下、水又は水と有機溶媒との混合溶媒中で、上記式(b−i)で表される3官能シラン化合物の一種又は二種以上をシラノール縮合させ、反応中又は反応後に、溶媒及び/又は副生物(アルコール等)を留去することにより実施することができる。反応温度は、特に限定されないが、−78〜150℃が好ましく、より好ましくは−20〜100℃である。水の使用量は、特に限定されないが、式(b−i)で表される3官能シラン化合物の合計量1モルに対して、1モル以上(例えば、1〜20モル)が好ましく、より好ましくは1〜10モルである。
上記有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;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;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール;これらの混合溶媒等が挙げられる。有機溶媒の使用量は、特に限定されないが、原料の3官能シラン化合物の合計1容量部に対して、例えば、0.5〜30容量部である。
上記シラノール縮合触媒としては、例えば、酸触媒、塩基触媒を用いることができる。上記酸触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸等の鉱酸;リン酸エステル;酢酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸;活性白土等の固体酸;塩化鉄等のルイス酸等が挙げられる。上記塩基触媒としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物;水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の水酸化物;炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩;炭酸バリウム、炭酸マグネシウム等のアルカリ土類金属炭酸塩;炭酸水素ナトリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩;ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等のアルカリ金属アルコキシド;バリウムメトキシド等のアルカリ土類金属アルコキシド;ナトリウムフェノキシド等のアルカリ金属フェノキシド;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド等のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド等の第4級アンモニウムヒドロキシド;テトラメチルホスホニウムヒドロキシド、テトラブチルホスホニウムヒドロキシド等のテトラアルキルホスホニウムヒドロキシド等の第4級ホスホニウムヒドロキシド;トリエチルアミン、N−メチルピペリジン、4−ジメチルアミノピリジン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン(DBU)等の第3級アミン等のアミン;ピリジン等の含窒素芳香族複素環化合物等が挙げられる。また、シラノール縮合触媒として、テトラブチルアンモニウムフルオライド、フッ化カリウム、フッ化ナトリウム等のフッ素化合物を用いることもできる。
得られた原料ラダーポリマーは、例えば、水洗、酸洗浄、アルカリ洗浄、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段等により分離精製できる。
次に、上記原料ラダーポリマーの分子鎖末端に対して上記ポリシルセスキオキサン残基(a)を形成し、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]を生成させる方法としては、特に限定されないが、例えば、上記原料ラダーポリマーに、下記式(b−I)
[式(b−I)中、R11は、前記に同じ。Yは、それぞれ独立に、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、又はアシルオキシ基を示す。]
で表される3官能シラン化合物を反応(縮合、又は、加水分解及び縮合)させ、その後、下記式(b−II)
[式(b−II)中、R12は、前記に同じ。Yはヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、又はアシルオキシ基を示す。]
で表される1官能シラン化合物を反応(縮合、又は、加水分解及び縮合)させる方法が挙げられる。
上記原料ラダーポリマーに式(b−I)で表される3官能シラン化合物を反応させる際の該3官能シラン化合物の使用量は、特に限定されないが、原料ラダーポリマーが有するシラノール基及び加水分解性シリル基の総量1モルに対して、0.2〜50モルが好ましく、より好ましくは0.25〜10モル、さらに好ましくは1〜5モルである。使用量が0.2モル未満であると、原料ラダーポリマーに対して十分な量の脂肪族炭素−炭素二重結合を導入できない場合がある。一方、使用量が50モルを超えると、上記3官能シラン化合物同士の縮合物が出来やすくなり、低分子量の縮合物が増加する場合がある。
なお、上記反応においては、上記式(b−I)で表される3官能シラン化合物以外の3官能シラン化合物(「その他の3官能シラン化合物」と称する場合がある)を併用してもよい。即ち、上記原料ラダーポリマーに対して、式(b−I)で表される3官能シラン化合物及びその他の3官能シラン化合物を反応(共縮合反応)させてもよい。上記その他の3官能シラン化合物としては、例えば、式(b−I)におけるR11が、脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基以外の一価の有機基(例えば、飽和脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基等)である3官能シラン化合物等が挙げられる。上記その他の3官能シラン化合物を併用する場合、その使用量は、特に限定されないが、例えば、式(b−I)で表される3官能シラン化合物100重量部に対して、0.2〜50重量部が好ましく、より好ましくは0.25〜10重量部である。
上記原料ラダーポリマーと3官能シラン化合物(式(b−I)で表される3官能シラン化合物単独、又は、式(b−I)で表される3官能シラン化合物及びその他の3官能シラン化合物)の反応(縮合、又は、加水分解及び縮合)は、有機溶媒中で進行させることが好ましい。上記有機溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン等の脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素;クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素;ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル;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;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル等のエステル;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド;アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル;メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール等が挙げられる。なお、有機溶媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。中でも、メチルイソブチルケトンが好ましい。
上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の反応は、水の存在下で進行させることができる。水の使用量は、特に限定されないが、系中に存在する加水分解性シリル基の総量1モルに対して、1〜10モルが好ましく、より好ましくは1.5〜6モル、さらに好ましくは2〜4モルである。使用量が1モル未満であると、加水分解が進行しにくいため、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、使用量が10モルを超えると、シラン化合物の濃度が低下する為に反応速度が遅くなり、十分に反応が進行しない場合がある。
上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の反応は、さらに、シラノール縮合触媒(特に、酸触媒)の存在下で進行させることが好ましい。シラノール縮合触媒としては、原料ラダーポリマーの製造において使用されるシラノール縮合触媒と同様のものが例示される。シラノール縮合触媒の使用量は、特に限定されないが、系中に存在するシラノール基及び加水分解性シリル基の総量1モルに対して、0.001〜0.5モルが好ましく、より好ましくは0.005〜0.3モル、さらに好ましくは0.01〜0.1モルである。使用量が0.001モル未満であると、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、使用量が0.5モルを超えると、副反応や分解反応が併発し、収率が低下する場合がある。
上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の反応を実施する温度(反応温度)は、特に限定されないが、50〜100℃が好ましく、より好ましくは60〜90℃、さらに好ましくは70〜80℃である。反応温度が50℃未満であると、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100℃を超えると、副反応や分解反応が併発し、収率が低下する場合がある。
上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の反応を実施する時間(反応時間)は、特に限定されないが、15〜720分が好ましく、より好ましくは30〜360分、さらに好ましくは60〜240分である。反応時間が15分未満であると、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、反応時間が720分を超えると、副反応や分解反応が併発し、収率が低下する場合がある。
上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の反応により、原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の縮合物(単に「縮合物」と称する場合がある)が得られる。このようにして得られた縮合物は、精製することなくそのまま次の反応(式(b−II)で表される1官能シラン化合物との反応)に付してもよいし、精製した後に次の反応に付してもよい。精製の際には、例えば、水洗、酸洗浄、アルカリ洗浄、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段等の、公知乃至慣用の方法を利用することができる。
次に、上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の縮合物に、上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物(単官能シラン化合物)を反応させる。より詳しくは、原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の縮合物が有するシラノール基及び加水分解性シリル基を、式(b−II)で表される1官能シラン化合物により封止して、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]を生成させる。即ち、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、上記縮合物におけるシラノール基及び加水分解性シリル基が式(b−II)で表される1官能シラン化合物により封止された構造を有する。
上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物の使用量は、特に限定されないが、上記縮合物が有するシラノール基及び加水分解性シリル基の総量1モルに対して、1〜10モルが好ましく、より好ましくは1〜5モル、さらに好ましくは1〜3モルである。使用量が1モル未満であると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]や硬化物中にシラノール基及び/又は加水分解性シリル基が多く残存しやすく、保存安定性が悪くなる場合がある。一方、使用量が10モルを超えると、コスト面で不利となる場合がある。
上記縮合物と上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物との反応は、有機溶媒中で進行させることが好ましい。上記有機溶媒としては、上記原料ラダーポリマーと上記3官能シラン化合物の縮合反応におけるものと同様の有機溶媒が例示される。
上記縮合物と上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物の反応は、水の存在下で進行させることができる。水の使用量は、特に限定されないが、系中に存在する加水分解性シリル基の総量1モルに対して、1〜10モルが好ましく、より好ましくは1〜5モル、さらに好ましくは1〜3モルである。使用量が1モル未満であると、加水分解が十分進行しないため、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、使用量が10モルを超えると、基質濃度が下がり、反応速度が低下する場合がある。
上記縮合物と上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物の反応は、シラノール縮合触媒(特に、酸触媒)を共存させて進行させることが好ましい。上記シラノール縮合触媒の使用量は、特に限定されないが、系中に存在するシラノール基及び加水分解性シリル基の総量1モルに対して、0.0001〜1.0モルが好ましく、より好ましくは0.001〜0.1モル、さらに好ましくは0.005〜0.03モルである。使用量が0.0001モル未満であると、反応速度が遅く、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、使用量が1.0モルを超えると、副反応が進行しやすくなる場合がある。
上記縮合物と上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物の反応を実施する温度(反応温度)は、特に限定されないが、50〜100℃が好ましく、より好ましくは60〜80℃、さらに好ましくは65〜75℃である。反応温度が50℃未満であると、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100℃を超えると、副反応や分解反応が併発し、収率が低下する場合がある。
上記縮合物と上記式(b−II)で表される1官能シラン化合物の反応を実施する時間(反応時間)は、特に限定されないが、60〜600分が好ましく、より好ましくは90〜360分、さらに好ましくは120〜240分である。反応時間が60分未満であると、縮合反応の進行が不十分となる場合がある。一方、反応時間が600分を超えると、副反応や分解反応が併発し、分子量が低下する場合がある。
得られたラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、例えば、水洗、酸洗浄、アルカリ洗浄、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段等の、公知乃至慣用の方法を利用することにより精製することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]における、分子内(一分子中)の脂肪族炭素−炭素二重結合の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。上述の範囲で脂肪族炭素−炭素二重結合を有することにより、耐熱性等の各種物性、耐クラック性、腐食性ガスに対するバリア性に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。なお、脂肪族炭素−炭素二重結合の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]中の脂肪族炭素−炭素二重結合の含有量は、特に限定されないが、0.7〜5.5mmol/gが好ましく、より好ましくは1.1〜4.4mmol/gである。また、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]に含まれる脂肪族炭素−炭素二重結合の割合(重量基準)は、特に限定されないが、ビニル基換算で、2.0〜15.0重量%が好ましく、より好ましくは3.0〜12.0重量%である。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の分子量は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜1万、特に好ましくは500〜8000、最も好ましくは1500〜7000である。ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の分子量がこの範囲にあると、室温で液体となりやすく、なおかつその粘度が比較的低くなりやすいため、取り扱いが容易となる場合がある。なお、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、上記範囲の種々の分子量を有するものの混合物であってもよい。なお、上記分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量として測定することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜1万、特に好ましくは500〜8000、最も好ましくは1700〜7000である。重量平均分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、重量平均分子量が80万を超えると、他の成分との相溶性が低下する場合がある。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の数平均分子量(Mn)は、特に限定されないが、80〜80万が好ましく、より好ましくは150〜10万、さらに好ましくは250〜1万、特に好ましくは400〜8000、最も好ましくは1500〜7000である。数平均分子量が80未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、数平均分子量が80万を超えると、他の成分との相溶性が低下する場合がある。なお、上記数平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]は、特に限定されないが、常温(約25℃)で液体であることが好ましい。より具体的には、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の23℃における粘度は、100〜100000mPa・sが好ましく、より好ましくは500〜10000mPa・s、さらに好ましくは1000〜8000mPa・sである。粘度が100mPa・s未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、粘度が100000mPa・sを超えると、硬化性樹脂組成物の調製や取り扱いが困難となる場合がある。なお、23℃における粘度は、例えば、レオーメーター(商品名「Physica UDS−200」、Anton Paar社製)とコーンプレート(円錐直径:16mm、テーパ角度=0°)を用いて、温度:23℃、回転数:20rpmの条件で測定することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2]としては、例えば、ラダー構造を有するポリオルガノシルセスキオキサン(ラダー型シルセスキオキサン)の分子鎖末端の一部又は全部に、上記式(b−3)で表される単位構造及び上記式(b−4)で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基(「ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)」と称する場合がある)を有するラダー型シルセスキオキサン(「ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]」と称する場合がある)が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサンは、実験式(基本構造式)RSiO1.5で表されるポリシロキサンである。ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサンとしては、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサン(例えば、上記式(b−L)で表されるポリオルガノシルセスキオキサン)と同様のものが例示される。
即ち、上記ポリオルガノシルセスキオキサンが上記式(b−L)で表される場合、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]は、式(b−L)中のTの一部又は全部が上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)で置換された構造を有する。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)は、上述のように、上記式(b−3)で表される単位構造及び上記式(b−4)で表される単位構造を少なくとも含む残基である。なお、上記式(b−3)で表される単位構造中の有機基(−X−CHR13−CR13 −[SiR14 −O−]n1SiHR14 )を、「SiH含有基」と称する場合がある。
上記式(b−3)中、Xは、単結合又は連結基(1以上の原子を有する二価の基)を示す。上記連結基としては、例えば、二価の炭化水素基、カルボニル基、エーテル基(エーテル結合)、チオエーテル基(チオエーテル結合)、エステル基(エステル結合)、カーボネート基(カーボネート結合)、アミド基(アミド結合)、これらが複数個連結した基等が挙げられる。
上記二価の炭化水素基としては、例えば、炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基、二価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等が挙げられる。二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等の二価のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。
上記式(b−3)における複数個のR13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。即ち、複数個のR13は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。R13としては、上記Rと同様の基が例示される。中でも、R13としては、それぞれ、水素原子、又は、置換若しくは無置換の炭化水素基が好ましく、より好ましくは水素原子である。
上記式(b−3)における複数個のR14は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。即ち、複数個のR14は、それぞれ同一でもよいし、異なっていてもよい。上記ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、一価の硫黄原子含有基としては、上記Rと同様の基が例示される。なお、式(b−3)中のn1が2以上の整数の場合、n1が付された各括弧内におけるR14は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記の中でも、R14としては、それぞれ、水素原子、又は、置換若しくは無置換の炭化水素基が好ましく、より好ましくは置換又は無置換の炭化水素基、さらに好ましくは脂肪族炭化水素基(特に、メチル基)、芳香族炭化水素基(特に、フェニル基)である。
上記式(b−3)におけるn1は、1〜100の整数を示し、好ましくは1〜30の整数、より好ましくは1〜10の整数、さらに好ましくは1〜5の整数である。n1が大きすぎる場合、硬化物のガス(特に、腐食性ガス)に対するバリア性が低下する傾向があるため、例えば、光半導体素子の封止剤としては適さない場合がある。
上記式(b−4)におけるR15(3つのR15)は、それぞれ独立に、上記式(b−2)におけるR12と同様に、炭化水素基(一価の炭化水素基)を示す。上記炭化水素基としては、上記Rにおいて例示したものと同様の炭化水素基が例示される。中でも、R15としては、C1−20アルキル基が好ましく、より好ましくはC1−10アルキル基、さらに好ましくはC1−4アルキル基、特に好ましくはメチル基である。特に、式(b−4)中のR15がいずれもメチル基であることが好ましい。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)は、式(b−3)で表される単位構造と式(b−4)で表される単位構造以外にも、例えば、上記式(b−1’)で表される単位構造を有していてもよい。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)における式(b−3)中の3つの酸素原子が結合したケイ素原子(SiH含有基中のケイ素原子は含まない)の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)を構成するケイ素原子の全量(100モル%)に対して、20〜80モル%が好ましく、より好ましくは25〜60モル%である。含有量が20モル%未満であると、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]が有するヒドロシリル基の量が不十分となって、硬化物の十分な硬度が得られない場合がある。一方、含有量が80モル%を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]中にシラノール基や加水分解性シリル基が多く残存するため、ラダー型シルセスキオキサンが液状で得られない場合がある。さらに生成物中で縮合反応が進行して分子量が変化するため、保存安定性が悪化する場合がある。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)における式(b−4)中の1つの酸素原子が結合したケイ素原子の量は、特に限定されないが、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)を構成するケイ素原子の全量(100モル%)に対して、20〜85モル%が好ましく、より好ましくは30〜75モル%である。含有量が20モル%未満であると、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]中にシラノール基や加水分解性シリル基が残存しやすく、ラダー型シルセスキオキサンが液状で得られない場合がある。さらに生成物中で縮合反応が進行して分子量が変化するため、保存安定性が悪化する場合がある。一方、含有量が85モル%を超えると、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]が有するヒドロシリル基の量が不十分となって、硬化物の硬度が十分得られない場合がある。
上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)が有するSi−O−Si構造(骨格)としては、特に限定されず、例えば、ラダー構造、カゴ構造、ランダム構造等が挙げられる。
ポリオルガノシルセスキオキサン[B2−1]は、例えば、下記式(b−L)で表すことができる。式(b−L)中のp、Rとしては、上記式(b−L)と同様のものが例示される。式(b−L)中のBは、ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)、又は、ヒドロキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基、若しくはアシルオキシ基を示し、式(b−L)中のBの一部又は全部はポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)である。4つのBは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、式(b−L)中の複数(2〜4個)のBがポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)である場合、それぞれのBは互いに1以上のSi−O−Si結合を介して結合していてもよい。
なお、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]におけるポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)は、さらに、上述のラダー型シルセスキオキサン[B1−1]における式(b−1)で表される単位構造を有するものであってもよい。この場合、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]は、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]として使用することも可能な場合がある。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ラダー構造を有し、分子鎖末端にシラノール基及び/又は加水分解性シリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン(原料ラダーポリマー)の分子鎖末端に対して、上記ポリオルガノシルセスキオキサン残基(b)を形成する方法が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]における原料ラダーポリマーとしては、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]における原料ラダーポリマーと同様のものが使用できる。
上記原料ラダーポリマーの分子鎖末端に対して上記ポリシルセスキオキサン残基(b)を形成し、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]を生成させる方法としては、特に限定されないが、例えば、上記原料ラダーポリマーよりラダー型シルセスキオキサン[B1−1]を形成し、該ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]と下記式(b−5)
[式(b−5)中、R14、n1は前記に同じ。]
で表される化合物とをヒドロシリル化触媒の存在下で反応させる方法等が挙げられる。但し、当該方法に限定されるものではない。
上記式(b−5)で表される化合物としては、具体的には、例えば、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン等の両末端にヒドロシリル基を有する(Si−O)単位を1〜10個(好ましくは2〜5個)有する直鎖状ポリジメチルシロキサン、両末端にSiH基を有する直鎖状ポリジアルキルシロキサン(好ましくは直鎖状ポリジC1−10アルキルシロキサン)等が挙げられる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]と上記式(b−5)で表される化合物とを反応させる際の、式(b−5)で表される化合物の使用量は、特に限定されないが、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が有する脂肪族炭素−炭素二重結合の総量1モルに対して、上記(b−5)で表される化合物が有するヒドロシリル基(Si−H)が、3モル以上(例えば、3〜500モル)となるような使用量とすることが好ましく、より好ましくは5〜300モル、さらに好ましくは8〜100モル、特に好ましくは8〜20モルである。ヒドロシリル基の量が3モル未満となるような使用量であると、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]と式(b−5)で表される化合物の硬化反応が進行し、ゲル化する場合がある。一方、ヒドロシリル基の量が500モルを超えるような使用量であると、コスト面で不利となる場合がある。
上記ヒドロシリル化触媒としては、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒等の周知のヒドロシリル化反応用触媒が例示され、具体的には、白金微粉末、白金黒、白金担持シリカ微粉末、白金担持活性炭、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金のオレフィン錯体、白金−カルボニルビニルメチル錯体等の白金のカルボニル錯体、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体や白金−シクロビニルメチルシロキサン錯体等の白金ビニルメチルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体等の白金系触媒、並びに上記白金系触媒において白金原子の代わりにパラジウム原子又はロジウム原子を含有するパラジウム系触媒又はロジウム系触媒が挙げられる。上記ヒドロシリル化触媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。中でも、白金ビニルメチルシロキサン錯体や白金−カルボニルビニルメチル錯体や塩化白金酸とアルコール、アルデヒドとの錯体は反応速度が良好であるため好ましい。
上記ヒドロシリル化触媒の使用量は、特に限定されないが、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]が有する脂肪族炭素−炭素二重結合の全量1モルに対して、1×10−8〜1×10−2モルが好ましく、より好ましくは1.0×10−6〜1.0×10−3モルである。使用量が1×10−8モル未満であると、反応が十分に進行しない場合がある。一方、使用量が1×10−2モルを超えると、硬化物の着色が生じやすくなる場合がある。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]を製造するにあたり、上記ヒドロシリル化反応(ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]と式(b−5)で表される化合物との反応)においては、必要に応じて、その他の添加剤を反応系中に添加してもよい。また、上記ヒドロシリル化反応は、必要に応じて、溶媒(例えば、上記で例示した有機溶媒等)中で実施してもよい。また、上記ヒドロシリル化反応を実施する雰囲気は、反応を阻害しないものであればよく、特に限定されないが、例えば、空気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等のいずれであってもよい。また、上記ヒドロシリル化反応はバッチ式、セミバッチ式、連続式等いずれの方法で行うこともできる。
上記ヒドロシリル化反応の温度(反応温度)は、特に限定されないが、0〜200℃が好ましく、より好ましくは20〜150℃、さらに好ましくは30〜100℃である。反応温度が0℃未満であると、反応の進行が遅く、生産性が低下する場合がある。一方、反応温度が200℃を超えると、反応物の分解や副反応が併発し、収率が低下する場合がある。なお、反応温度は、反応の間一定に制御してもよいし、逐次的又は連続的に変化させてもよい。
また、上記ヒドロシリル化反応の時間(反応時間)は、特に限定されないが、10〜1400分が好ましく、より好ましくは60〜720分である。反応時間が10分未満であると、十分に反応を進行させることができず、収率が低下する場合がある。一方、反応時間が1400分を超えると、反応物の分解や副反応が併発し、収率が低下したり、濃く着色する場合がある。
上記ヒドロシリル化反応における圧力(反応圧力)は、特に限定されず、常圧下、加圧下、減圧下等のいずれにおいても反応を実施することができる。
上記で得られたラダー型シルセスキオキサン[B2−1]は、例えば、水洗、酸洗浄、アルカリ洗浄、濾過、濃縮、蒸留、抽出、晶析、再結晶、カラムクロマトグラフィー等の分離手段や、これらを組み合わせた分離手段等の、公知乃至慣用の方法を利用して精製してもよい。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]における、分子内(一分子中)の上記SiH含有基の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。上述の範囲で上記SiH含有基を有することにより、硬化性樹脂組成物の硬化物の耐熱性が向上する傾向がある。なお、SiH含有基の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]が有するヒドロシリル基(SiH基)の含有量は、特に限定されないが、0.01〜0.5mmol/gが好ましく、より好ましくは0.08〜0.28mmol/gである。また、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]が有するヒドロシリル基(SiH基)の重量基準の含有量は、特に限定されないが、SiH基におけるH(ヒドリド)の重量換算(H換算)で、0.01〜0.50重量%が好ましく、より好ましくは0.08〜0.28重量%である。ヒドロシリル基の含有量が少なすぎると(例えば、0.01mmol/g未満、H換算で0.01重量%未満の場合)、硬化性樹脂組成物の硬化が進行しない場合がある。一方、ヒドロシリル基の含有量が多すぎると(例えば、0.50mmol/gを超える、H換算で0.50重量%を超える場合)、硬化物の硬度が高くなり過ぎ、割れやすくなる場合がある。なお、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]におけるヒドロシリル基の含有量は、例えば、H−NMR等によって測定することができる。
なお、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]が有するヒドロシリル基の全量(100モル%)に対するSiH含有基の含有量は、特に限定されないが、硬化度の観点で、50〜100モル%が好ましく、より好ましくは80〜100モル%である。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の分子量は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜1万、特に好ましくは500〜9000、最も好ましくは2500〜7000である。ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の分子量がこの範囲にあると、室温で液体となりやすく、なおかつその粘度が比較的低くなりやすいため、取り扱いが容易となる場合がある。なお、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]は、上記範囲の種々の分子量を有するものの混合物であってもよい。なお、上記分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量として測定することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜1万、特に好ましくは500〜9000、最も好ましくは2500〜7000である。重量平均分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、分子量が80万を超えると、他の成分との相溶性が低下する場合がある。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の数平均分子量(Mn)は、特に限定されないが、80〜80万が好ましく、より好ましくは150〜10万、さらに好ましくは250〜1万、特に好ましくは400〜8000、最も好ましくは2000〜7000である。数平均分子量が80未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、数平均分子量が80万を超えると、他の成分との相溶性が低下する場合がある。なお、上記数平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]は、特に限定されないが、常温(約25℃)で液体であることが好ましい。より具体的には、ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]の23℃における粘度は、100〜100000mPa・sが好ましく、より好ましくは500〜10000mPa・s、さらに好ましくは1000〜8000mPa・sである。粘度が100mPa・s未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、粘度が100000mPa・sを超えると、硬化性樹脂組成物の調製や取り扱いが困難となる場合がある。なお、23℃における粘度は、例えば、ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]の粘度と同様の方法により測定することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B]としては、上記ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]、[B2−1]以外にも、例えば、25℃において固体であり、なおかつ脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン(「ラダー型シルセスキオキサン[B1−2]」と称する場合がある)、25℃において固体であり、なおかつヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン(「ラダー型シルセスキオキサン[B2−2]」と称する場合がある)等が挙げられる。本発明の硬化性樹脂組成物がラダー型シルセスキオキサン[B1−2]及び/又は[B2−2]を含む場合には、特に、硬化により形成される硬化物の腐食性ガスに対するバリア性が向上し、さらに、強靭性(特に、耐クラック性)が向上する傾向がある。
上記ラダー型シルセスキオキサン[B1−2]における、分子内(一分子中)の脂肪族炭素−炭素不飽和結合の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。また、上記ラダー型シルセスキオキサン[B1−2]における脂肪族炭素−炭素不飽和結合の位置は、特に限定されず、側鎖であってもよいし、末端であってもよい。なお、脂肪族炭素−炭素不飽和結合の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
上記ラダー型シルセスキオキサン[B2−2]における、分子内(一分子中)のヒドロシリル基の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。また、上記ラダー型シルセスキオキサン[B2−2]におけるヒドロシリル基の位置は、特に限定されず、側鎖であってもよいし、末端であってもよい。なお、ヒドロシリル基の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−2]、[B2−2]の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、2000〜80万が好ましく、より好ましくは6000〜10万である。重量平均分子量が2000未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性が低下する場合がある。一方、分子量が80万を超えると、他の成分との相溶性が低下する場合がある。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B1−2]、[B2−2]は、公知乃至慣用のラダー型シルセスキオキサンの製造方法(例えば、3官能シラン化合物を原料としたゾルゲル法)により製造することができる。
ラダー型シルセスキオキサン[B]としては、上述のラダー型シルセスキオキサン[B1−1]、[B1−2]、[B2−1]、[B2−2]以外にも、例えば、上述の原料ラダーポリマーを使用することもできるし、Rとして水素原子又は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する上記原料ラダーポリマーであって、末端基(上記式(b−L)中のT)がトリメチルシリル基等のシリル基により封止されたものを使用することもできる。
本発明の硬化性樹脂組成物においてラダー型シルセスキオキサン[B]は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
硬化性樹脂組成物(100重量%)中のラダー型シルセスキオキサン[B]の含有量(総量)は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは5〜95重量%、さらに好ましくは10〜90重量%、特に好ましくは15〜85重量%、最も好ましくは20〜80重量%である。なお、上記「ラダー型シルセスキオキサン[B]の含有量」とは、ラダー型シルセスキオキサン[B]として二種以上を含む場合(例えば、ラダー型シルセスキオキサン[B1]及びラダー型シルセスキオキサン[B2]を含む場合)は、これらの含有量の合計を意味するものとする。
硬化性樹脂組成物中の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物(化合物<H>)の全量(100重量%)に対する、ラダー型シルセスキオキサン[B1]の含有量は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは5〜95重量%、さらに好ましくは10〜90重量%、特に好ましくは15〜85重量%、最も好ましくは20〜80重量%である。
硬化性樹脂組成物中のヒドロシリル基を有する化合物(化合物<U>)の全量(100重量%)に対する、ラダー型シルセスキオキサン[B2]の含有量は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは5〜95重量%、さらに好ましくは10〜90重量%、特に好ましくは15〜85重量%、最も好ましくは20〜80重量%である。
<シリコーン[C]>
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシリコーン[C]は、シロキサン結合(Si−O−Si)で構成されたポリオルガノシロキサンであって、ヒドロシリル基又は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖若しくは分岐鎖状のシリコーン(シリコーン樹脂;シリコーン[C1]、シリコーン[C2])である。なお、上述のように、シリコーン[C1]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するシリコーン[C]であり、シリコーン[C2]は、分子内にヒドロシリル基を有するシリコーン[C]である。特に、本発明の硬化性樹脂組成物がシリコーン[C]を含有する場合には、該硬化性樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物が、より優れた耐熱衝撃性を発揮する傾向がある。なお、シリコーン[C]には、上述のポリオルガノシルセスキオキサン[A]やラダー型シルセスキオキサン[B]などのポリオルガノシルセスキオキサンは含まれない。上記シリコーン[C1]、[C2]を構成するシリコーン骨格としては、例えば、フェニルシリコーン骨格(ポリジフェニルシロキサン)、フェニルメチルシリコーン骨格(ポリメチルフェニルシロキサン)、ジメチルシリコーン骨格(ポリジメチルシロキサン)等の周知慣用のシリコーン骨格が挙げられる。
シリコーン[C]におけるヒドロシリル基、脂肪族炭素−炭素不飽和結合の位置は、特に限定されず、シリコーン骨格の側鎖に位置していてもよいし、末端に位置していてもよい。
シリコーン[C]の末端構造は、特に限定されないが、例えば、シラノール基、アルコキシシリル基、トリアルキルシリル基(例えば、トリメチルシリル基)等が挙げられる。シリコーン[C]の末端には、例えば、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基やヒドロシリル基等の各種の有機基が導入されていてもよい。
シリコーン[C]の分子量は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜5万、特に好ましくは1000〜30000、最も好ましくは2500〜20000である。分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、分子量が80万を超えると、他の成分に対する相溶性が低下する場合がある。なお、上記分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算の分子量として算出することができる。
シリコーン[C]の重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、100〜80万が好ましく、より好ましくは200〜10万、さらに好ましくは300〜5万、特に好ましくは1000〜30000、最も好ましくは2500〜20000である。重量平均分子量が100未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、重量平均分子量が80万を超えると、他の成分に対する相溶性が低下する場合がある。なお、上記重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量より算出することができる。
シリコーン[C1]における、分子内(一分子中)の脂肪族炭素−炭素不飽和結合の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。なお、脂肪族炭素−炭素不飽和結合の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
シリコーン[C2]における、分子内(一分子中)のヒドロシリル基の数は、特に限定されないが、2個以上(例えば、2〜50個)が好ましく、より好ましくは2〜30個である。なお、ヒドロシリル基の数は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
シリコーン[C]は、該シリコーン[C]の構造に対応する2官能シランを重縮合し、必要に応じて適宜変性する方法等の公知乃至慣用の方法により製造できる。また、シリコーン[C]としては、市販品を使用することも可能である。
シリコーン[C]としては、例えば、分子内にアリール基を有しないシリコーン(「アリール基不含シリコーン」と称する場合がある)、分子内にアリール基を有するシリコーン(「アリール基含有シリコーン」と称する場合がある)等が挙げられる。これらのシリコーンは、例えば、所望する硬化物の機械物性や屈折率等の光学物性等に応じて、いずれを選択するか、両者をどのような組成で使用するか等を適宜選択可能である。
上記アリール基不含シリコーンは、ケイ素原子に直接結合する基として、アリール基以外の基(「非アリール基」と称する場合がある)を有するものであり、このような非アリール基としては、例えば、水素原子、Si−H結合を有する基、置換又は無置換の炭化水素基(但し、アリール基及びアリール基を含む基は含まれない)、ヒドロキシル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アシルオキシ基、メルカプト基(チオール基)、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、カルボキシル基、アルコキシカルボニル基、アミノ基又は置換アミノ基(モノ又はジアルキルアミノ基、アシルアミノ基等)、エポキシ基、ハロゲン原子等が挙げられる。なお、上記炭化水素基としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、シクロアルケニル基等が挙げられる。
上記アルキル基としては、C1−10アルキル基が好ましく、より好ましくはC1−4アルキル基である。上記アルケニル基としては、C2−10アルケニル基が好ましく、より好ましくはC2−4アルケニル基である。上記シクロアルキル基としては、C3−12シクロアルキル基が好ましい。上記シクロアルケニル基としては、C3−12シクロアルケニル基が好ましい。上記アルコキシ基としては、C1−6アルコキシ基が好ましい。上記アルケニルオキシ基としては、C1−6アルケニルオキシ基が好ましい。上記アシルオキシ基としては、C1−6アシルオキシ基が好ましい。上記アルキルチオ基としては、C1−6アルキルチオ基が好ましい。上記アルケニルチオ基としては、C1−6アルケニルチオ基が好ましい。上記アルコキシカルボニル基としては、C1−6アルコキシカルボニル基が好ましい。
上述の非アリール基としては、より具体的には、例えば、式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示した非アリール基と同様のものが挙げられる。
上記アリール基不含シリコーンは、分子内に実質的にアリール基を含有しない。具体的には、上記アリール基不含シリコーンの全量(100重量%)に対するアリール基の含有量は、0.5重量%以下(例えば、0〜0.5重量%)が好ましく、より好ましくは0.2重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以下である。アリール基の含有量が0.5重量%を超えると、硬化物に所望の物性(例えば、高屈折率等)を付与できない場合がある。
上記アリール基不含シリコーンが有する非アリール基(ケイ素原子に直接結合する非アリール基)としては、特に、水素原子、Si−H結合を有する基、及び、置換又は無置換の炭化水素基(好ましくはアルキル基又はアルケニル基)からなる群より選択される少なくとも一種の基が好ましい。なお、上記アリール基不含シリコーンが非アリール基として脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基(例えば、アルケニル基)を有する場合には、上記アリール基不含シリコーンはシリコーン[C1]として使用できる。一方、上記アリール基不含シリコーンが非アリール基としてSi−H結合を有する基(例えば、ヒドロシリル基又はこれを含む基)を有する場合には、上記アリール基不含シリコーンはシリコーン[C2]として使用できる。
上記アリール基不含シリコーンの数平均分子量は、特に限定されないが、500〜20000が好ましく、より好ましくは600〜10000、さらに好ましくは700〜5000である。また、上記アリール基を有しないシリコーンの重量平均分子量は、特に限定されないが、500〜50000が好ましく、より好ましくは1000〜40000、さらに好ましくは2000〜30000である。上記数平均分子量及び重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量から算出できる。
なお、上記アリール基不含シリコーンは、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することができる。上記アリール基を有しないシリコーンの2種以上を組み合わせて使用する場合、例えば、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する基(例えば、アルケニル基)を有するアリール基不含シリコーン(シリコーン[C1])と、Si−H結合を有する基(例えば、ヒドロシリル基又はこれを含む基)を有するアリール基不含シリコーン(シリコーン[C2])とを含むことが好ましい。また、上記アリール基を有しないシリコーンとしては、例えば、商品名「GD−1012A」、「GD−1012B」(以上、長興化学工業製);商品名「KER−2500A」、「KER−2500B」(以上、信越化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
なお、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基不含シリコーンは、同時にSi−H結合を有するアリール基不含シリコーンであってもよい。また、Si−H結合を有するアリール基不含シリコーンは、同時に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基不含シリコーンであってもよい。
上記シリコーン[C]であるアリール基含有シリコーンが有するアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基等のC6−14アリール基(特にC6−10アリール基)等が挙げられる。上記アリール基は、アリール基含有シリコーンを構成するケイ素原子に直接結合した基であってもよい。
上記アリール基含有シリコーンは、アリール基のほか、上述の非アリール基を含んでいてもよい。上記非アリール基としては、水素原子、Si−H結合を有する基(ヒドロシリル基やこれを含む基等)、及び、置換又は無置換の炭化水素基(但し、アリール基及びこれを含む基は含まれない;好ましくはアルキル基又はアルケニル基)からなる群より選択される少なくとも1種の基が好ましい。なお、上記アリール基含有シリコーンが非アリール基として脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基(例えば、アルケニル基)を有する場合には、上記アリール基含有シリコーンはシリコーン[C1]として使用できる。一方、上記アリール基含有シリコーンが非アリール基としてSi−H結合を有する基(例えば、ヒドロシリル基又はこれを含む基)を有する場合には、上記アリール基含有シリコーンはシリコーン[C2]として使用できる。上記非アリール基は、アリール基含有シリコーンを構成するケイ素原子に直接結合した基であってもよい。
上記アリール基含有シリコーンの全量(100重量%)に対するアリール基(フェニル基換算)の含有量は、特に限定されないが、35重量%以上が好ましく、より好ましくは40重量%以上であり、さらに好ましくは45重量%以上である。上記アリール基の含有量が35重量%未満であると、得られる硬化物のSO等の腐食性ガスに対するバリア性が低くなる場合がある。また、上記アリール基含有シリコーンのシロキサン結合(Si−O−Si)で構成された主鎖における置換基の全てがアリール基であってもよいし、または、上記置換基の一部のみがアリール基であってもよい。なお、上記アリール基の含有量は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出できる。
上記アリール基含有シリコーンの数平均分子量(Mn)は、特に限定されないが、500〜4000が好ましく、より好ましくは550〜2800、さらに好ましくは600〜1500である。また、上記アリール基を有するシリコーンの重量平均分子量(Mw)は、特に限定されないが、500〜20000が好ましく、より好ましくは600〜10000、さらに好ましくは700〜6500である。数平均分子量及び/又は重量平均分子量(数平均分子量及び重量平均分子量のいずれか一方又は両方)が500を下回ると、得られる硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、数平均分子量が4000を超え、及び/又は、重量平均分子量が20000を超えると、上記アリール基含有シリコーンの他成分との相溶性が低下したり、また、アリール基を有するシリコーンを2種以上組み合わせて使用する場合にはこれら相互の相溶性が低下する場合がある。なお、上記アリール基含有シリコーンは、上記範囲の平均分子量に制御された、種々の分子量を有するものの混合物であってもよい。なお、数平均分子量及び重量平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の分子量から算出することができる。
上記アリール基含有シリコーンの重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)より算出される分子量分散度(Mw/Mn)は、特に限定されないが、0.95〜4.00が好ましく、より好ましくは1.00〜3.80、さらに好ましくは1.20〜3.50である。分子量分散度が4.00を超えると、得られる硬化物の耐熱性やSOガス等の腐食性ガスに対するバリア性が低くなる場合がある。
上記アリール基含有シリコーンの一態様として、例えば、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンが挙げられる。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合は、上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンを構成するケイ素原子に直接結合した基であってもよい。また、上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンのシロキサン結合(Si−O−Si)で構成された主鎖(直鎖及び/又は分岐鎖)の末端に存在していてもよい。
上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のC2−20アルケニル基(好ましくはC2−10アルケニル基、さらに好ましくはC2−4アルケニル基);シクロヘキセニル基等のC3−12のシクロアルケニル基;ビシクロヘプテニル基等のC4−15架橋環式不飽和炭化水素基;スチリル基等のC2−4アルケニル置換アリール基;シンナミル基等が挙げられる。なお、上記脂肪族炭素−炭素二重結合を有する基には、式(b−s)で表される基において、3つのR’のうち少なくとも1つが上記のC2−20アルケニル基、C3−12のシクロアルケニル基、C4−15の架橋環式不飽和炭化水素基、C2−4アルケニル置換アリール基、シンナミル基等である基も含まれる。中でも、アルケニル基が好ましく、より好ましくはC2−20アルケニル基、さらに好ましくはビニル基である。
上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンの全量(100重量%)に対する上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合の含有量(ビニル基換算)は、特に限定されないが、1.5〜15.0重量%が好ましく、より好ましくは2.0〜13.0重量%、さらに好ましくは3.0〜12.0重量%である。上記の範囲で脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有することにより、耐熱性等の各種物性、耐クラック性、腐食性ガスに対するバリア性に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。なお、上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合の含有量は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出することができる。
一方、上記アリール基含有シリコーンの別態様として、例えば、Si−H結合を有するアリール基含有シリコーンが挙げられる。上記Si−H結合は、上記Si−H結合を有するアリール基含有シリコーンを構成するケイ素原子に結合した置換基が有するものであってもよい。また、上記Si−H結合は、Si−H結合を有するアリール基含有シリコーンのシロキサン結合(Si−O−Si)で構成された主鎖(直鎖及び/又は分岐鎖)の末端に存在していてもよい。
上記Si−H結合を有する基としては、例えば、上述の式(b−s)で表される基において、3つのR’のうち少なくとも1つが水素原子である基等が挙げられる。
上記Si−H結合を有するアリール基含有シリコーンの全量(100重量%)に対する上記Si−H結合の含有量は、特に限定されないが、Si−H結合におけるH(ヒドリド)の重量換算(H換算)で、0.01〜0.50重量%が好ましく、0.05〜0.30重量%がより好ましく、0.08〜0.20重量%が更に好ましい。上記の範囲で上記Si−H結合を有することにより、得られる硬化物の耐熱性等の各種物性、耐クラック性、腐食性ガスに対するバリア性に優れた硬化物が得られやすい傾向がある。なお、上記Si−H結合の含有量は、例えば、H−NMRスペクトル測定等により算出することができる。
なお、上記アリール基含有シリコーンは、1種を単独で使用することもできるし、2種以上を組み合わせて使用することができる。上記アリール基含有シリコーンの2種以上を組み合わせて使用する場合、例えば、上記アリール基含有シリコーンの2種以上を組み合わせて使用する場合、例えば、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する基(例えば、アルケニル基)を有するアリール基含有シリコーン(シリコーン[C1])と、Si−H結合を有する基(例えば、ヒドロシリル基又はこれを含む基)を有するアリール基含有シリコーン(シリコーン[C2])とを含むことが好ましい。また、上記アリール基含有シリコーンとしては、例えば、商品名「GD−1130A」、「GD−1130B」(以上、長興化学工業製);商品名「OE−6630A」、「OE−6630B」(以上、東レ・ダウコーニング製);商品名「ASP−1120A」、「ASP−1120B」(以上、信越化学工業(株)製)等の市販品を使用することもできる。
なお、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンが同時にSi−H結合を有するアリール基含有シリコーンであってもよく、また、Si−H結合を有するアリール基含有シリコーンが同時に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するアリール基含有シリコーンであってもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシリコ−ン[C]としては、より具体的には、例えば、下記式(c−1)で表される構造を含むシリコーン(「シリコーン[C−1]」と称する場合がある)が挙げられる。
上記式(c−1)中、R21〜R26は、それぞれ、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。但し、R21〜R26のうち1つ以上は、水素原子又は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基である。上記一価の炭化水素基、一価の複素環式基としては、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示したものと同様のものが挙げられる。また、上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、上記式(a−3)におけるR3eとして例示したものと同様のものが挙げられる。R21〜R26は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
なお、R21〜R26のうち1つ以上が脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基である場合の上記式(c−1)を、式(c−1a)と称する場合がある。一方、R21〜R26のうち1つ以上が水素原子である場合の上記式(c−1)を、式(c−1b)と称する場合がある。即ち、シリコーン[C1]は、式(c−1a)で表される構造を含むシリコーンであってもよいし、シリコーン[C2]は、式(c−1b)で表される構造を含むシリコーンであってもよい。
上記式(c−1)中、R27は、二価の炭化水素基を示す。上記二価の炭化水素基としては、例えば、直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基(例えば、−[CH−で表される基等:tは1以上の整数を示す)、二価の脂環式炭化水素基等が挙げられる。直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基等の炭素数が1〜18の直鎖又は分岐鎖状のアルキレン基等が挙げられる。二価の脂環式炭化水素基としては、例えば、1,2−シクロペンチレン基、1,3−シクロペンチレン基、シクロペンチリデン基、1,2−シクロヘキシレン基、1,3−シクロヘキシレン基、1,4−シクロヘキシレン基、シクロヘキシリデン基等の二価のシクロアルキレン基(シクロアルキリデン基を含む)等が挙げられる。
上記式(c−1)中、s1は、1以上の整数を示す。なお、s1が2以上の整数の場合、s1が付された括弧内の構造はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。s1が付された括弧内の構造として二種以上を有する場合には、各構造同士の付加形態は特に限定されず、ランダム型であってもよいし、ブロック型であってもよい。
上記式(c−1)中、s2は、1以上の整数を示す。なお、s2が2以上の整数の場合、s2が付された括弧内の構造はそれぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。s2が付された括弧内の構造として二種以上を有する場合には、各構造同士の付加形態は特に限定されず、ランダム型であってもよいし、ブロック型であってもよい。
また、上記式(c−1)において、s1が付された括弧内の構造とs2が付された括弧内の構造の付加形態も特に限定されず、ランダム型であってもよいし、ブロック型であってもよい。
シリコーン[C−1]の末端構造は、特に限定されないが、例えば、シラノール基、アルコキシシリル基、トリアルキルシリル基(例えば、トリメチルシリル基)等が挙げられる。シリコーン[C−1]の末端には、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基やヒドロシリル基等の各種の有機基が導入されていてもよい。即ち、シリコーン[C−1]としては、より具体的には、下記構造で表されるシリコーン等が挙げられる。
[上記式(c’−1)中、R21〜R27、s1、s2は、前記に同じ。R28は、それぞれ、水素原子、一価の炭化水素基、又は、下記式で表される一価の基を示す。]
[上記式中、R29は、それぞれ(複数のR29は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい)、水素原子又は一価の炭化水素基を示す。s3は、0以上の整数を示す。]
硬化性樹脂組成物(100重量%)中のシリコーン[C]の含有量(総量)は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは0.01〜95重量%、さらに好ましくは0.1〜90重量%、特に好ましくは1〜80重量%、最も好ましくは3〜70重量%である。なお、上記「シリコーン[C]の含有量」とは、シリコーン[C]として二種以上を含む場合(例えば、シリコーン[C1]及びシリコーン[C2]を含む場合)は、これらの含有量の合計を意味するものとする。
硬化性樹脂組成物中の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物(化合物<U>)の全量(100重量%)に対する、シリコーン[C1]の含有量は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは0.01〜95重量%、さらに好ましくは0.1〜90重量%、特に好ましくは1〜80重量%、最も好ましくは3〜70重量%である。
硬化性樹脂組成物中のヒドロシリル基を有する化合物(化合物<H>)の全量(100重量%)に対する、シリコーン[C2]の含有量は、特に限定されないが、0重量%以上、100重量%未満が好ましく、より好ましくは0.01〜95重量%、さらに好ましくは0.1〜90重量%、特に好ましくは1〜80重量%、最も好ましくは3〜70重量%である。
<イソシアヌル酸化合物[D]>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記式(d−1)で表される化合物(イソシアヌル酸誘導体;「イソシアヌル酸化合物[D]」と称する場合がある)を含有していてもよい。
上記式(d−1)中、R31は、それぞれ、式中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する一価の有機基を示す。R31は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記一価の有機基としては、例えば、上記ラダー型シルセスキオキサン[B1]におけるRとして例示した一価の有機基等が挙げられる。中でも、イソシアヌル酸化合物[D]は、上記一価の有機基(上記式(d−1)におけるR31)として、少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基(特に、アルケニル基)を有することが好ましい。
イソシアヌル酸化合物[D]としては、特に、硬化物中に組み込まれる点で、少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するものが好ましい。具体的には、例えば、上記式(d−2)で表される化合物、上記式(d−3)で表される化合物、上記式(d−4)で表される化合物等が挙げられる。
上記(d−2)中、R32は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、5−ヘキセニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基等のアルキニル基;シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;上記アルケニル基、アルキニル基、シクロアルケニル基を有する基等が挙げられる。R33は、それぞれ、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示す。炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基としては、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、s−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、エチルヘキシル基等が挙げられる。上記アルキル基の中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基が好ましい。複数のR33は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式(d−2)における2つのR33は、いずれも水素原子であることが特に好ましい。
上記式(d−2)で表される化合物は、アルコールや酸無水物等のエポキシ基と反応する化合物と反応させて変性したものを使用することもできる。
上記式(d−2)で表される化合物は、ヒドロシリル基を有する化合物とあらかじめ反応(ヒドロシリル化)させた上で使用することもできる。例えば、上記式(d−2)で表される化合物と上記ラダー型シルセスキオキサン[B2]とをヒドロシリル化触媒の存在下で反応させたものを、本発明の硬化性樹脂組成物の構成成分として使用してもよい。また、例えば、上記式(d−2)で表される化合物と後述の環状シロキサン[E2]とをヒドロシリル化触媒の存在下で反応させたものを、本発明の硬化性樹脂組成物の構成成分として使用してもよい。上記ヒドロシリル化触媒としては、ラダー型シルセスキオキサン[B2]の製造方法において例示したものと同様のものが例示される。また、上記ヒドロシリル化反応の条件は、公知乃至慣用のヒドロシリル化反応の条件から適宜選択して適用することができる。
上記式(d−2)で表される化合物は、他の成分との相溶性を向上させる観点から、後述のように、シランカップリング剤とあらかじめ混合してから他の成分と配合してもよい。
上記式(d−2)で表される化合物の含有量は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜5重量%、さらに好ましくは0.1〜3重量%である。上記式(d−2)で表される化合物の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性、被着体に対する密着性が低下する場合がある。一方、上記式(d−2)で表される化合物の含有量が10重量%を超えると、硬化性樹脂組成物において固体が析出したり、硬化物が白濁する場合がある。
式(d−3)中、R34は、それぞれ、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、上記式(d−2)において例示したものと同様の基が挙げられる。複数のR34は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。R35は、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示し、例えば、R33と同様の基が挙げられる。上記式(d−3)におけるR35は、水素原子であることが特に好ましい。
上記式(d−3)で表される化合物は、上記式(d−2)で表される化合物と同様に、アルコールや酸無水物等のエポキシ基と反応する化合物と反応させて変性したものを使用することもできる。
上記式(d−3)で表される化合物は、上記式(d−2)で表される化合物と同様に、ヒドロシリル基を有する化合物とあらかじめ反応(ヒドロシリル化)させた上で使用することもできる。具体的には、例えば、ラダー型シルセスキオキサン[B2]や環状シロキサン[E2]とあらかじめ反応させたものを本発明の硬化性樹脂組成物の構成成分として使用することができる。
上記式(d−3)で表される化合物は、他の成分との相溶性を向上させる観点から、後述のシランカップリング剤とあらかじめ混合してから他の成分と配合してもよい。
上記式(d−3)で表される化合物の含有量は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜5重量%、さらに好ましくは0.1〜3重量%である。上記式(d−3)で表される化合物の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性、被着体に対する密着性が低下する場合がある。一方、上記式(d−3)で表される化合物の含有量が10重量%を超えると、硬化性樹脂組成物において固体が析出したり、硬化物が白濁する場合がある。
式(d−4)中、R36は、それぞれ、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、上記式(d−2)において例示したものと同様の基が挙げられる。複数のR36は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
上記式(d−4)で表される化合物は、上記式(d−2)で表される化合物と同様に、ヒドロシリル基を有する化合物とあらかじめ反応(ヒドロシリル化)させた上で使用することもできる。具体的には、例えば、ラダー型シルセスキオキサン[B2]や環状シロキサン[E2]とあらかじめ反応させたものを本発明の硬化性樹脂組成物の構成成分として使用することができる。
上記式(d−4)で表される化合物は、他の成分との相溶性を向上させる観点から、後述のシランカップリング剤とあらかじめ混合してから他の成分と配合してもよい。
上記式(d−4)で表される化合物の含有量は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜5重量%、さらに好ましくは0.1〜3重量%である。上記式(d−4)で表される化合物の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性、被着体に対する密着性が低下する場合がある。一方、上記式(d−4)で表される化合物の含有量が10重量%を超えると、硬化性樹脂組成物において固体が析出したり、硬化物が白濁する場合がある。
イソシアヌル酸化合物[D]としては、上記式(d−2)〜(d−4)で表される化合物以外にも、例えば、下記式(d−5)で表される化合物等を使用することもできる。
上記式(d−5)中、R37は、それぞれ、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示し、例えば、R33と同様の基が挙げられる。複数のR37は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式(d−5)におけるR37は、水素原子であることが特に好ましい。
また、イソシアヌル酸化合物[D]としては、その他、例えば、下記式(d−6)〜(d−8)で表される化合物(脂環式エポキシ基を有する化合物)等を使用することもできる。
上記式(d−6)及び(d−7)中、R38は、アルキル基(直鎖又は分岐鎖状のアルキル基)を表す。R38としては、特に、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。なお、上記式(d−7)におけるR38は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式(d−6)〜(d−8)中、R39は、下記式(d’)で表される一価の基を示す。下記式(d’)におけるZは、式(d−6)〜(d−8)中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する連結基(1以上の原子を有する二価の基)を示す。上記連結基としては、例えば、二価の炭化水素基(例えば、メチレン基、エチレン基等の炭素数1〜30のアルキレン基、シクロアルキレン基等)、二価の炭化水素基の1以上とヘテロ原子を含む二価の基(例えば、カルボニル基、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、カーボネート基、アミド基等)の1以上とが連結した基等が挙げられる。なお、上記式(d−6)、(d−8)中の複数のR39は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。
イソシアヌル酸化合物[D]としては、より詳しくは、例えば、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸、1−アリル−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ジグリシジルイソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸、1,3−ジアリル−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−グリシジルイソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、トリアリルイソシアヌル酸、トリス(2−メチルプロペニル)イソシアヌル酸、トリグリシジルイソシアヌル酸、ジメチルアリルイソシアヌル酸、メチルジアリルイソシアヌル酸、エチルジアリルイソシアヌル酸、プロピルジアリルイソシアヌル酸、ブチルジアリルイソシアヌル酸、フェニルジアリルイソシアヌル酸、上記式(d−9)で表される化合物等が挙げられる。なお、本発明の硬化性樹脂組成物においてイソシアヌル酸化合物[D]は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
イソシアヌル酸化合物[D]の含有量(総量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜10重量%が好ましく、より好ましくは0.05〜5重量%、さらに好ましくは0.1〜3重量%である。イソシアヌル酸化合物[D]の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性、被着体に対する密着性が低下する場合がある。一方、イソシアヌル酸化合物[D]の含有量が10重量%を超えると、硬化性が悪くなる場合があり、硬化性樹脂組成物において固体が析出したり、硬化物が白濁する場合がある。なお、上記「イソシアヌル酸化合物[D]の含有量」とは、イソシアヌル酸化合物[D]として二種以上を含む場合は、これらの含有量の合計を意味するものとする。
<環状シロキサン[E]>
本発明の硬化性樹脂組成物における環状シロキサン[E]は、Si−O結合により構成された環状構造を有する化合物(環状シロキサン[E1]、環状シロキサン[E2])である。なお、上述のように、環状シロキサン[E1]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E]であり、環状シロキサン[E2]は、分子内にヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E]である。
環状シロキサン[E1]は、分子内に脂肪族炭素−炭素不飽和結合(特に、脂肪族炭素−炭素二重結合)を有し、なおかつ、Si−O結合により構成された環状構造を有するシロキサン化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、下記式(e−1)で表される脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基を有する化合物等が挙げられる。但し、環状シロキサン[E1]には、環構造を有するシルセスキオキサン(例えば、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]、ラダー型シルセスキオキサン[B]等)は含まれないものとする。
上記式(e−1)中のR41は、一価の有機基を示し、上記Rにおける一価の有機基と同様のものが例示される。R41のうち、少なくとも1個は脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基である。複数のR41は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。但し、式(e−1)で表される化合物のR41のうち、2個以上は脂肪族炭素−炭素不飽和結合(特に、脂肪族炭素−炭素二重結合)を含む基であることが好ましい。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む基としては、上記式(a−3)におけるR3eと同様の基が挙げられる。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する基としては、中でも、アルケニル基(特に、ビニル基)が好ましい。式(e−1)中のqは、3以上の整数(例えば、3〜10の整数)を表し、好ましくは3〜7の整数、より好ましくは4である。
環状シロキサン[E1]としては、具体的には、例えば、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサン、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラヘキセニルシクロテトラシロキサン、1−プロピル−3,5,7−トリビニル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,5−ジビニル−3,7−ジヘキシル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、1,3,5−トリビニル−1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン、1,3,5,7,9−ペンタビニル−1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロペンタシロキサン、1,3,5,7,9,11−ヘキサビニル−1,3,5,7,9,11−ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン等が挙げられる。なお、環状シロキサン[E1]は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。中でも、環状シロキサン[E1]としては、特に、硬化性樹脂組成物の初期粘度の低下や硬化物の腐食性ガスに対するバリア性向上の効果を得られやすい点で、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラビニルシクロテトラシロキサンが好ましい。
なお、環状シロキサン[E1]は、さらに、分子内に2個以上のヒドロシリル基を有するものであってもよい。この場合、環状シロキサン[E1]は、環状シロキサン[E2]として使用することも可能な場合がある。
本発明の硬化性樹脂組成物における環状シロキサン[E1]の含有量(総量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜20重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜5重量%である。含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性が低下したり、硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり過ぎる場合がある。一方、含有量が20重量%を超えると、硬度が高くなり過ぎて硬化物にクラックが生じやすくなったり、被着体からの剥離が生じやすくなる場合がある。
環状シロキサン[E2]は、分子内にヒドロシリル基を有し、なおかつ、Si−O結合により構成された環状構造を有するシロキサン化合物であればよく、特に限定されないが、例えば、下記式(e−2)で表される化合物等が挙げられる。但し、環状シロキサン[E2]には、環構造を有するシルセスキオキサン(例えば、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]、ラダー型シルセスキオキサン[B]等)は含まれないものとする。
上記式(e−2)中のR42は、水素原子又は一価の有機基を示し、上記一価の有機基としては、上記Rにおける一価の有機基と同様のものが例示される。R42のうち、少なくとも1個は水素原子である。但し、式(e−2)で表される化合物のR42のうち、2個以上は水素原子であることが好ましい。複数のR42は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。式(e−2)中のrは、3以上の整数(例えば、3〜10の整数)を表し、好ましくは3〜7の整数、より好ましくは4である。
環状シロキサン[E2]としては、具体的には、例えば、シクロトリシロキサン、ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン(例えば、1,3,5,7,9,11−ヘキサメチルシクロヘキサシロキサン)等の分子内に6つのヒドロシリル基を有する環状シロキサン;ペンタメチルシクロペンタシロキサン(例えば、1,3,5,7,9−ペンタメチルシクロペンタシロキサン)等の分子内に5つのヒドロシリル基を有する環状シロキサン;テトラメチルシクロテトラシロキサン(例えば、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4つのヒドロシリル基を有する環状シロキサン;1−プロピル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン、トリメチルシクロトリシロキサン(1,3,5−トリメチルシクロトリシロキサン)、ペンタメチルシクロテトラシロキサン(例えば、1,1,3,5,7−ペンタメチルシクロテトラシロキサン)、ヘプタメチルシクロペンタシロキサン(例えば、1,1,3,5,5,7,9−ヘプタメチルシクロペンタシロキサン)等の分子内に3つのヒドロシリル基を有する環状シロキサン;ジヘキシルテトラメチルシクロテトラシロキサン(例えば、3,7−ジヘキシル−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン)、ヘキサメチルシクロテトラシロキサン(例えば、1,1,3,5,5,7−ヘキサメチルシクロテトラシロキサン)等の分子内に2つのヒドロシリル基を有する環状シロキサン等が挙げられる。なお、環状シロキサン[E2]は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。中でも、特に、硬化性樹脂組成物の初期粘度の低下や硬化物の腐食性ガスに対するバリア性向上の効果を得られやすい点で、1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンが好ましい。
なお、環状シロキサン[E2]は、さらに、分子内に2個以上の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するものであってもよい。この場合、環状シロキサン[E2]は、環状シロキサン[E1]として使用することも可能な場合がある。
本発明の硬化性樹脂組成物における環状シロキサン[E2]の含有量(総量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜30重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜20重量%、さらに好ましくは0.5〜10重量%である。含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の腐食性ガスに対するバリア性が低下する場合がある。一方、含有量が30重量%を超えると、硬化物の硬度が高くなり過ぎ、クラックが生じやすくなる場合がある。
<縮合化合物[F]>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記式(f−1)で表される化合物(3官能シラン化合物)及び上記式(f−2)で表される化合物(2官能シラン化合物)の縮合化合物(「縮合化合物[F]」と称する場合がある)を含有していてもよい。
上記式(f−1)中、R51は、一価の炭化水素基を示す。上記一価の炭化水素基としては、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示したものと同様のものが挙げられる。また、R52は、一価の炭化水素基を示す。上記一価の炭化水素基としては、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示したものと同様のものが挙げられる。
上記(f−2)中、R53、R54は、それぞれ一価の炭化水素基を示す。2つのR53は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記一価の炭化水素基としては、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示したものと同様のものが挙げられる。また、R55は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。上記脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基としては、例えば、上記式(a−3)におけるR3eとして例示したものと同様のものが挙げられる。
上記式(f−1)で表される化合物と上記式(f−2)で表される化合物とを縮合(加水分解及び縮合反応)させることにより、縮合化合物[F]が得られる。なお、上記縮合化合物[F]において、原料としての上記式(f−1)で表される化合物は、一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。また、上記縮合化合物[F]において、上記式(f−2)で表される化合物は一種を単独で使用することもできるし、二種以上を組み合わせて使用することもできる。
上記式(f−1)で表される化合物と上記式(f−2)で表される化合物とを縮合させる方法としては、特に限定されず、アルコキシシラン化合物を縮合反応させる周知慣用の方法を採用できる。具体的には、例えば、上記式(b−i)で表される3官能シラン化合物を縮合(シラノール縮合)させる際と同様の条件を採用できる。
縮合化合物[F]を構成する式(f−1)で表される化合物と上記式(f−2)で表される化合物との割合[式(f−1)で表される化合物/式(f−2)で表される化合物](重量比)は、特に限定されないが、1/99〜99/1が好ましく、より好ましくは10/90〜90/10である。
縮合化合物[F]は、式(f−1)で表される化合物と式(f−2)で表される化合物に加えて、さらに4官能シラン化合物を縮合させて得られる縮合化合物であってもよい。即ち、縮合化合物[F]は、式(f−1)で表される化合物(3官能シラン化合物)、式(f−2)で表される化合物(2官能シラン化合物)の縮合化合物、及び4官能シラン化合物の縮合化合物(縮合物)であってもよい。4官能シラン化合物は、例えば、Si(OR56[R56は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示し、例えば、上記式(a−1)におけるR1a〜R1fとして例示したものと同様のものが挙げられる。]で表される。
本発明の硬化性樹脂組成物における縮合化合物[F]の含有量(総量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0〜80重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜50重量%である。含有量が80重量%を超えると、架橋密度が高くなり樹脂(硬化物)が脆くなる場合がある。
<ヒドロシリル化触媒>
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに、ヒドロシリル化触媒を含有していてもよい。上記ヒドロシリル化触媒としては、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒等の周知のヒドロシリル化反応用触媒が例示され、具体的には、白金微粉末、白金黒、白金担持シリカ微粉末、白金担持活性炭、塩化白金酸、塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、ケトン等との錯体、白金のオレフィン錯体、白金−カルボニルビニルメチル錯体等の白金のカルボニル錯体、白金−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体や白金−シクロビニルメチルシロキサン錯体等の白金ビニルメチルシロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファイト錯体等の白金系触媒、並びに上記白金系触媒において白金原子の代わりにパラジウム原子又はロジウム原子を含有するパラジウム系触媒又はロジウム系触媒が挙げられる。上記ヒドロシリル化触媒は一種を単独で用いてもよく、二種以上を併用してもよい。中でも、白金ビニルメチルシロキサン錯体や白金−カルボニルビニルメチル錯体や塩化白金酸とアルコール、アルデヒドとの錯体は反応速度が良好であるため好ましい。
上記ヒドロシリル化触媒の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物に含まれる脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物の脂肪族炭素−炭素不飽和結合の全量1モルに対して、1×10−8〜1×10−2モルが好ましく、より好ましくは1.0×10−6〜1.0×10−3モルである。使用量が1×10−8モル未満であると、反応が十分に進行しない場合がある。一方、使用量が1×10−2モルを超えると、硬化物の着色が生じやすくなる場合がある。
<シランカップリング剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに、シランカップリング剤を含有していてもよい。上記シランカップリング剤を含む場合には、特に、硬化物の被着体に対する密着性が向上する傾向がある。さらに、シランカップリング剤は、上記イソシアヌル酸化合物[D](特に、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸化合物)やラダー型シルセスキオキサン[B2]等との相溶性が良好であるため、特に、上記イソシアヌル酸化合物[D]等のその他成分に対する相溶性を向上させることができる。具体的には、例えば、イソシアヌル酸化合物[D]を使用する場合には、あらかじめイソシアヌル酸化合物[D]とシランカップリング剤の組成物を形成した上で、その他の成分と配合すると、均一な樹脂組成物が得られやすい。
上記シランカップリング剤としては、公知乃至慣用のシランカップリング剤を使用することができ、特に限定されない。上記シランカップリング剤としては、例えば、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシ基含有シランカップリング剤;N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−(ビニルベンジル)−2−アミノエチル−3−アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤;テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシシラン)、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、メルカプトプロピレントリメトキシシラン、メルカプトプロピレントリエトキシシラン等が挙げられる。中でも、エポキシ基含有シランカップリング剤(特に、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)を好ましく使用できる。なお、上記シランカップリング剤は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
上記シランカップリング剤の含有量(配合量)は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物(100重量%)に対して、0.01〜15重量%が好ましく、より好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜5重量%である。上記シランカップリング剤の含有量が0.01重量%未満であると、硬化物の被着体に対する密着性が不十分となる場合がある。またイソシアヌル酸化合物[D](特に、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート化合物)を相溶(溶解)させて使用する際に、十分な効果が得られない場合がある。一方、上記シランカップリング剤の含有量が15重量%を超えると、硬化が不十分になり、硬化物の靭性、耐熱性、バリア性が低下する場合がある。
<ヒドロシリル化反応抑制剤>
また、本発明の硬化性樹脂組成物は、硬化反応(ヒドロシリル化反応)の速度を調整するために、ヒドロシリル化反応抑制剤を含んでいてもよい。上記ヒドロシリル化反応抑制剤としては、例えば、3−メチル−1−ブチン−3−オール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、フェニルブチノール等のアルキンアルコール;3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−イン等のエンイン化合物;チアゾール、ベンゾチアゾール、ベンゾトリアゾール等が挙げられる。上記ヒドロシリル化反応抑制剤は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。上記ヒドロシリル化反応抑制剤の含有量は、硬化性樹脂組成物の架橋条件により異なり、特に限定されないが、実用上、硬化性樹脂組成物中の含有量として、0.00001〜5重量%の範囲内が好ましい。
<溶媒>
本発明の硬化性樹脂組成物は、溶媒を含んでいてもよい。上記溶媒としては、例えば、トルエン、ヘキサン、イソプロパノール、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の従来公知の溶媒が挙げられる。溶媒は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。
<その他のシラン化合物>
本発明の硬化性樹脂組成物は、その他のシラン化合物(例えば、ヒドロシリル基を有する化合物)を含んでいてもよい。上記その他のシラン化合物としては、例えば、メチル(トリスジメチルシロキシ)シラン、テトラキス(ジメチルシロキシ)シラン、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,1,3,3,5,5−ヘキサメチルトリシロキサン、1,1,1,3,5,5,5−ヘプタメチルトリシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7−オクタメチルテトラシロキサン、1,1,1,3,5,5,7,7,7−ノナメチルテトラシロキサン、1,1,3,3,5,5,7,7,9,9−デカメチルペンタシロキサン、1,1,1,3,5,5,7,7,9,9,9−ウンデカメチルペンタシロキサン等のSiH基を有する直鎖又は分岐鎖状シロキサン等が挙げられる。中でも、上記シラン化合物としては、分子内に2個以上のSiH基を有するものが好ましい。なお、上記シラン化合物は一種を単独で、又は二種以上を組み合わせて使用することができる。上記シラン化合物の含有量は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物100重量%に対して、5重量%以下(例えば、0〜5重量%)が好ましく、より好ましくは1.5重量%以下である。
<添加剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、その他任意の成分として、沈降シリカ、湿式シリカ、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、酸化チタン、アルミナ、ガラス、石英、アルミノケイ酸、酸化鉄、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、カーボンブラック、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等の無機質充填剤、これらの充填剤をオルガノハロシラン、オルガノアルコキシシラン、オルガノシラザン等の有機ケイ素化合物により処理した無機質充填剤;上述以外のシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の有機樹脂微粉末;銀、銅等の導電性金属粉末等の充填剤、溶剤、安定化剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐光安定剤、熱安定化剤等)、難燃剤(リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤等)、難燃助剤、補強材(他の充填剤等)、核剤、カップリング剤、滑剤、ワックス、可塑剤、離型剤、耐衝撃改良剤、色相改良剤、流動性改良剤、着色剤(染料、顔料等)、分散剤、消泡剤、脱泡剤、抗菌剤、防腐剤、粘度調整剤、増粘剤等の慣用の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤は単独で、又は二種以上を組み合わせて使用できる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、特に限定されないが、硬化性樹脂組成物中に存在するヒドロシリル基1モルに対して、脂肪族炭素−炭素不飽和結合(特に、脂肪族炭素−炭素二重結合)が0.2〜4モルとなるような組成(配合組成)であることが好ましく、より好ましくは0.5〜1.5モル、さらに好ましくは0.8〜1.2モルである。ヒドロシリル基と脂肪族炭素−炭素不飽和結合との割合を上記範囲に制御することにより、硬化物の耐熱性、透明性、柔軟性、耐リフロー性、及び腐食性ガスに対するバリア性がより向上する傾向がある。
本発明の硬化性樹脂組成物は、特に限定されないが、上記の各成分を室温で攪拌・混合することにより調製することができる。なお、本発明の硬化性樹脂組成物は、各成分があらかじめ混合されたものをそのまま使用する1液系の組成物として使用することもできるし、例えば、別々に保管しておいた2以上の成分を使用前に所定の割合で混合して使用する多液系(例えば、2液系)の組成物として使用することもできる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、特に限定されないが、常温(約25℃)で液体であることが好ましい。より具体的には、本発明の硬化性樹脂組成物は、23℃における粘度として、300〜20000mPa・sが好ましく、より好ましくは500〜10000mPa・s、さらに好ましくは1000〜8000mPa・sである。粘度が300mPa・s未満であると、硬化物の耐熱性が低下する場合がある。一方、粘度が20000mPa・sを超えると、硬化性樹脂組成物の調製や取り扱いが困難となり、硬化物に気泡が残存しやすくなる場合がある。なお、硬化性樹脂組成物の粘度は、例えば、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の粘度と同様の方法で測定できる。
[硬化物]
本発明の硬化性樹脂組成物においてヒドロシリル化反応を進行させることによって、該硬化性樹脂組成物を硬化させることができ、硬化物(「本発明の硬化物」と称する場合がある)を得ることができる。硬化(ヒドロシリル化)の際の条件は、特に限定されず、従来公知の条件より適宜選択することができるが、例えば、反応速度の点から、温度(硬化温度)は25〜180℃(より好ましくは60〜150℃)が好ましく、時間(硬化時間)は5〜720分が好ましい。本発明の硬化物は、耐熱性、透明性、柔軟性等の各種物性に優れ、特に、SOガス等の腐食性ガスに対するバリア性に優れる。
[封止剤、光半導体装置]
本発明の硬化性樹脂組成物は、光半導体封止用樹脂組成物として好ましく使用することができる。具体的には、本発明の硬化性樹脂組成物を必須成分として含む封止剤(「本発明の封止剤」と称する場合がある)を、光半導体素子(LED素子)の封止剤用途に好ましく使用できる。本発明の封止剤を硬化させることにより得られる封止材(硬化物)は、耐熱性、透明性、柔軟性等の各種物性に優れ、特に、腐食性ガスに対するバリア性に優れる。このため、本発明の封止剤は、特に、高輝度、短波長の光半導体素子の封止剤等として好ましく使用できる。本発明の封止剤を使用して光半導体装置を封止することにより、光半導体装置を得ることができる。光半導体素子の封止は、本発明の封止剤を所定の成形型内に注入し、所定の条件で加熱硬化して行う。硬化温度と硬化時間は、硬化物の調製時と同様の範囲で設定することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上述の封止剤用途(特に、光半導体素子の封止用途)に限定されず、例えば、機能性コーティング剤、耐熱プラスチックレンズ、透明機器、接着剤(耐熱透明接着剤等)、光半導体封止材(封止剤)、電気絶縁材(絶縁膜等)、積層板、コーティング、インク、塗料、シーラント、レジスト、複合材料、透明基材、透明シート、透明フィルム、光学素子、光学レンズ、光学部材、光造形、電子ペーパー、タッチパネル、太陽電池基板、光導波路、導光板、ホログラフィックメモリ等の光学関連や半導体関連の用途に好ましく使用できる。
特に、本発明の硬化性樹脂組成物は、従来の樹脂材料では対応することが困難であった、高輝度・短波長の光半導体装置において光半導体素子を被覆する封止材、高耐熱・高耐電圧の半導体装置(パワー半導体等)において半導体素子を被覆する封止材等の用途に好ましく使用できる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、反応生成物の同定は、JEOL ECA500(500MHz)によるH−NMRスペクトル測定により行った。また、反応生成物の重量平均分子量の測定は、Alliance HPLCシステム 2695(Waters製)、Refractive Index Detector 2414(Waters製)、カラム:Tskgel GMHHR−MX2(東ソー(株)製)、ガードカラム:Tskgel guard column HHRL(東ソー(株)製)、カラムオーブン:COLUMN HEATER U−620(Sugai製)、溶媒:THF、測定条件:40℃により行った。
なお、実施例において使用したシリコーン[C]を以下に示す。
GD−1012A:長興化学工業製、ビニル基含有量1.33重量%、フェニル基含有量0重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0重量%、数平均分子量5108、重量平均分子量23385
GD−1012B:長興化学工業製、ビニル基含有量1.65重量%、フェニル基含有量0重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.19重量%、数平均分子量4563、重量平均分子量21873
KER−2500A:信越化学工業(株)製、ビニル基含有量1.53重量%、フェニル基含有量0重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.03重量%、数平均分子量4453、重量平均分子量19355
KER−2500B:信越化学工業(株)製、ビニル基含有量1.08重量%、フェニル基含有量0重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.13重量%、数平均分子量4636、重量平均分子量18814
GD−1130A:長興化学工業製、ビニル基含有量4.32重量%、フェニル基含有量44.18重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0重量%、数平均分子量1107、重量平均分子量6099
GD−1130B:長興化学工業製、ビニル基含有量3.45重量%、フェニル基含有量50.96重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.17重量%、数平均分子量631、重量平均分子量1305
OE−6630A:東レ・ダウコーニング(株)製、ビニル基含有量2.17重量%、フェニル基含有量51.94重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0重量%、数平均分子量2532、重量平均分子量4490
OE−6630B:東レ・ダウコーニング(株)製、ビニル基含有量3.87重量%、フェニル基含有量50.11重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.17重量%、数平均分子量783、重量平均分子量1330
ASP−1120A:信越化学工業(株)製、ビニル基含有量5.94重量%、フェニル基含有量64.61重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0重量%、数平均分子量590、重量平均分子量780
ASP−1120B:信越化学工業(株)製、ビニル基含有量3.31重量%、フェニル基含有量49.08重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.30重量%、数平均分子量680、重量平均分子量1320
OE−6665A:東レ・ダウコーニング(株)製、ビニル基含有量11.97重量%、フェニル基含有量21.39重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0重量%、数平均分子量831、重量平均分子量1455
OE−6665B:東レ・ダウコーニング(株)製、ビニル基含有量3.76重量%、フェニル基含有量48.58重量%、SiH基含有量(ヒドリド換算)0.16重量%、数平均分子量744、重量平均分子量1274
製造例1[末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサン(プレポリマー)の製造]
50ml四つ口フラスコに、ビニル基と末端にトリメチルシリル基(TMS基)とを有するラダー型フェニルメチルビニルシルセスキオキサン(重量平均分子量Mw3400、フェニル/メチル/ビニル(モル比)=17/68/15)12g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(東京化成工業(株)製)24g、及び、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)10μlを仕込んだ。次いで、70℃で8時間加熱し、反応終了とした。その後、エバポレーターで濃縮した後、真空ポンプで0.2torrの条件で、3時間減圧に引いた。これにより、末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンを14.4g得た。当該ラダー型シルセスキオキサンの重量平均分子量Mwは3700であり、1分子当たりのSiH基の含有量(平均)は0.11重量%(ヒドリド重量換算)であった。末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンのH−NMRスペクトルを図2に示す。
[末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンのH−NMRスペクトル]
H−NMR(JEOL ECA(500MHz CDCl))δ:−0.3−0.3(br)、4.7(s)、7.1−7.7(br)
なお、上記で得られた末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンは、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[B2−1]」に該当する。
製造例2[ビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造]
温度計、攪拌装置、還流冷却器、及び窒素導入管を取り付けた100mlのフラスコ(反応容器)に、窒素気流下でビニルトリメトキシシラン65ミリモル(9.64g)、フェニルトリメトキシシラン195ミリモル(38.67g)、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)8.31gを仕込み、混合物を10℃まで冷却した。上記混合物に、水360ミリモル(6.48g)及び5Nの塩酸0.24g(塩化水素として1.2ミリモル)を1時間かけて同時に滴下した。滴下後、混合物(反応溶液)を10℃で1時間保持し、加水分解縮合反応を進行させた。その後、MIBKを40g添加して、反応溶液を希釈した。
次に、反応容器内の温度を70℃まで昇温した。70℃になった時点で、水520ミリモル(9.36g)を添加し、重縮合反応を窒素気流下で6時間行った。
続いて、重縮合反応後の反応溶液にヘキサメチルジシロキサン130ミリモル(21.11g)を添加して、シリル化反応を70℃で3時間行った。その後、冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、上層液を分取した後、1mmHg、40℃の条件で上層液から溶媒を留去し、無色透明の液状の生成物(38.6g;ビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン)を得た。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)の数平均分子量は1280であり、分子量分散度は1.13であった。また、図3には、上記生成物のH−NMRスペクトルのチャートを示す。
なお、上記生成物(シリル化反応後の生成物)は、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[A1]」に該当する。
製造例3[ヒドロシリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造]
温度計、攪拌装置、還流冷却器、及び窒素導入管を取り付けた100mlのフラスコ(反応容器)に、窒素気流下でフェニルトリメトキシシラン240ミリモル(47.59g)、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)18.48gを仕込み、混合物を10℃まで冷却した。上記混合物に、水720ミリモル(12.96g)及び5Nの塩酸0.48g(塩化水素として2.4ミリモル)を1時間かけて同時に滴下した。滴下後、混合物(反応溶液)を10℃で1時間保持し、加水分解縮合反応を進行させた。その後、MIBKを80.02g添加して、反応溶液を希釈した。
次に、反応容器内の温度を70℃まで昇温した。70℃になった時点で、5Nの塩酸4.81g(塩化水素として25ミリモル)を添加し、重縮合反応を窒素気流下で5時間行った。
続いて、重縮合反応後の反応溶液にテトラメチルジシロキサン60ミリモル(98.06g)を添加して、シリル化反応を70℃で3時間行った。その後、冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、上層液を分取した後、1mmHg、40℃の条件で上層液から溶媒を留去し、無色透明の液状の生成物(35.0g;ヒドロシリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン)を得た。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)の数平均分子量は813であり、分子量分散度は1.11であった。図4には、上記生成物のH−NMRスペクトルのチャートを示す。
なお、上記生成物(シリル化反応後の生成物)は、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[A2]」に該当する。
製造例4[末端にビニル基とトリメチルシリル基(TMS基)とを有するラダー型シルセスキオキサンの合成]
200ml四つ口フラスコに、メチルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製))34.07g、フェニルトリエトキシシラン(信越化学工業(株)製)11.49g、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)17.69gを仕込み、これらの混合物を10℃まで冷却した。上記混合物に水240ミリモル(4.33g)及び5Nの塩酸0.48g(塩化水素として2.4ミリモル)を1時間かけて同時滴下した。滴下後、これらの混合物を10℃で1時間保持した。その後、MIBKを80.0g添加して、反応溶液を希釈した。
次に、反応容器内の温度を70℃まで昇温し、70℃になった時点で水606ミリモル(10.91g)を添加し、重縮合反応を窒素下で9時間行った。さらに、ビニルトリエトキシシラン6.25gを添加し、3時間反応(熟成)を行った。
続いて、上記反応溶液にヘキサメチルジシロキサン15.0gを添加して、シリル化反応を70℃で3時間行った後、反応溶液を冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、その後、上層液を分取した。次に、当該上層液から、1mmHg、60℃の条件で溶媒を留去し、末端にビニル基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンを無色透明の液状の生成物として21.0g得た。
上記末端にビニル基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンの重量平均分子量(Mw)は3400、1分子当たりのビニル基の含有量(平均含有量)は3.96重量%であり、フェニル基/メチル基/ビニル基(モル比)は17/68/15であった。
(末端にビニル基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンのH−NMRスペクトル)
H−NMR(JEOL ECA500(500MHz、CDCl))δ:−0.3−0.3ppm(br)、5.7−6.2ppm(br)、7.1−7.7ppm(br)
なお、上記で得られた末端にビニル基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサンは、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[B1−1]」に該当する。
製造例5[末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造]
温度計、攪拌装置、還流冷却器、及び窒素導入管を取り付けた100mlのフラスコ(反応容器)に、窒素気流下でフェニルトリメトキシシラン80ミリモル(15.86g)、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)6.16gを仕込み、混合物を10℃まで冷却した。上記混合物に、水240ミリモル(4.32g)及び5Nの塩酸0.16g(塩化水素として2.4ミリモル)を1時間かけて同時に滴下した。滴下後、混合物(反応溶液)を10℃で1時間保持し、加水分解縮合反応を進行させた。その後、MIBKを26.67g添加して、反応溶液を希釈した。
次に、反応容器内の温度を70℃まで昇温した。70℃になった時点で、5Nの塩酸0.16g(塩化水素として25ミリモル)を添加し、重縮合反応を窒素気流下で4時間行った。
続いて、重縮合反応後の反応溶液にジビニルテトラメチルジシロキサン60ミリモル(11.18g)とヘキサメチルジシロキサン20ミリモル(3.25g)を添加して、シリル化反応を70℃で4時間行った。その後、冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、上層液を分取した後、1mmHg、40℃の条件で上層液から溶媒を留去し、無色透明の液状の生成物(13.0g;末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン)を得た。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)の数平均分子量は840であり、分子量分散度は1.06であった。
なお、上記で得られた末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンは、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[A1]」に該当する。
製造例6[末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンの製造]
温度計、攪拌装置、還流冷却器、及び窒素導入管を取り付けた100mlのフラスコ(反応容器)に、窒素気流下でメチルトリメトキシシラン100ミリモル(13.72g)とフェニルトリメトキシシラン5.3ミリモル(1.05g)、及びメチルイソブチルケトン(MIBK)41.06gを仕込み、混合物を10℃まで冷却した。上記混合物に、水106ミリモル(1.91g)及び5Nの塩酸0.10g(塩化水素として0.5ミリモル)を1時間かけて同時に滴下した。滴下後、混合物(反応溶液)を10℃で1時間保持し、加水分解縮合反応を進行させた。
次に、反応容器内の温度を50℃まで昇温した。50℃になった時点で、水0.95g(53ミリモル)を添加し、重縮合反応を窒素気流下で6時間行った。
続いて、重縮合反応後の反応溶液にジビニルテトラメチルジシロキサン26.5ミリモル(4.94g)を添加して、シリル化反応を50℃で3時間行った。その後、冷却し、下層液が中性になるまで水洗を行い、上層液を分取した後、1mmHg、40℃の条件で上層液から溶媒を留去し、無色透明の液状の生成物(10.2g;末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン)を得た。
上記生成物(シリル化反応後の生成物)の数平均分子量は874であり、分子量分散度は1.31であった。
なお、上記で得られた末端にビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサンは、上述の「ラダー型シルセスキオキサン[A1]」に該当する。
実施例1[硬化性樹脂組成物1及び硬化物1の製造]
製造例3で得られたヒドロシリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン2.51g、ビニル基と末端にTMS基とを有するラダー型フェニルメチルシルセスキオキサン(重量平均分子量Mw3400、フェニル/メチル/ビニル(モル比)=17/68/15)1.90g、粉末状のラダー型フェニルメチルビニルシルセスキオキサン(重量平均分子量Mw7000、フェニル/メチル/ビニル(モル比)=17/68/15)1.90g、2,4,6,8−テトラビニル−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン0.189g、及び、アリルジグリシジルイソシアヌル酸(モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸;四国化成工業(株)製、以下同じ)0.063gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.252gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、2時間室温で攪拌したところ、各成分の相溶性は良好であり、透明で均一な溶液が得られた。
上記溶液に、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(アルドリッチ社製)7.4μlを仕込み、さらに30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物1を得た。
上記硬化性樹脂組成物1をガラスプレートに塗布し、オーブン中、90℃で1時間、続いて、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物1が得られた。
実施例2[硬化性樹脂組成物2及び硬化物2の製造]
製造例1で得られた末端にSiH含有基とTMS基とを有するラダー型シルセスキオキサン3.72g、製造例2で得られたビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン1.30g、粉末状のラダー型フェニルメチルビニルシルセスキオキサン(重量平均分子量Mw7000、フェニル/メチル/ビニル(モル比)=17/68/15)1.30g、2,4,6,8−テトラビニル−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン0.189g、及び、アリルジグリシジルイソシアヌル酸0.063gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.252gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、2時間室温で攪拌したところ、各成分の相溶性は良好であり、透明で均一な溶液が得られた。
上記溶液に、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)1.3μlを仕込み、さらに30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物2を得た。
上記硬化性樹脂組成物2をガラスプレートに塗布し、オーブン中、90℃で1時間、続いて、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物2が得られた。
実施例3[硬化性樹脂組成物3及び硬化物3の製造]
製造例3で得られたヒドロシリル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン2.5g、製造例2で得られたビニル基を有するポリオルガノシルセスキオキサン3.6g、2,4,6,8−テトラビニル−2,4,6,8−テトラメチルシクロテトラシロキサン0.184g、及び、アリルジグリシジルイソシアヌル酸0.061gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.245gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、2時間室温で攪拌したところ、各成分の相溶性は良好であり、透明で均一な溶液が得られた。
上記溶液に、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)1.3μlを仕込み、さらに30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物3を得た。
上記硬化性樹脂組成物3をガラスプレートに塗布し、オーブン中、90℃で1時間、続いて、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物3が得られた。
比較例1
商品名「OE−6665A」(東レ・ダウコーニング(株)製)0.100g、及び商品名「OE−6665B」(東レ・ダウコーニング(株)製)2.00gを30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して硬化性樹脂組成物を調製した。
実施例4[硬化性樹脂組成物4及び硬化物4の製造]
製造例1で得られたラダー型シルセスキオキサン1.327g、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.600g、及び、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)0.2μlを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物4を得た。
上記硬化性樹脂組成物4をガラスプレート上に塗布し、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物4が得られた。
実施例5[硬化性樹脂組成物5及び硬化物5の製造]
製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.856g、製造例3で得られたポリオルガノシルセスキオキサン1.000g、及び、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)0.2μlを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物5を得た。
上記硬化性樹脂組成物5をガラスプレート上に塗布し、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物5が得られた。
実施例6[硬化性樹脂組成物6及び硬化物6の製造]
製造例1で得られたラダー型シルセスキオキサン1.327g、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.600g、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)0.4μl、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸0.004gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.015gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物6を得た。
上記硬化性樹脂組成物6をガラスプレート上に塗布し、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物6が得られた。
実施例7[硬化性樹脂組成物7及び硬化物7の製造]
製造例3で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.525g、製造例4で得られたラダー型シルセスキオキサン1.200g、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)0.4μl、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸0.003gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.013gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物7を得た。
上記硬化性樹脂組成物7をガラスプレート上に塗布し、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物7が得られた。
実施例8[硬化性樹脂組成物8及び硬化物8の製造]
製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.856g、製造例3で得られたポリオルガノシルセスキオキサン1.000g、2.0%白金−シクロビニルシロキサン錯体ビニルシクロシロキサン溶液(和光純薬工業(株)製)0.2μl、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸0.004gを予め3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシラン0.014gに溶解させたものを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物8を得た。
上記硬化性樹脂組成物8をガラスプレート上に塗布し、150℃で5時間加熱したところ、無色透明な硬化物8が得られた。
実施例9[硬化性樹脂組成物9及び硬化物9の製造]
商品名「GD1012A」(長興化学工業製)0.90g、商品名「GD1012B」(長興化学工業製)1.00g、及び、製造例6で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.10gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物9を得た。
上記硬化性樹脂組成物9をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物9が得られた。
実施例10[硬化性樹脂組成物10及び硬化物10の製造]
商品名「GD1012A」(長興化学工業製)0.90g、商品名「GD1012B」(長興化学工業製)1.00g、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.02g、及び、製造例6で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.10gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物10を得た。
上記硬化性樹脂組成物10をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物10が得られた。
実施例11[硬化性樹脂組成物11及び硬化物11の製造]
商品名「KER2500A」(信越化学工業(株)製)0.90g、商品名「KER2500B」(信越化学工業(株)製)1.00g、及び、製造例6で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.10gを30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物11を得た。
上記硬化性樹脂組成物11をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物11が得られた。
実施例12[硬化性樹脂組成物12及び硬化物12の製造]
商品名「KER2500A」(信越化学工業(株)製)0.90g、商品名「KER2500B」(信越化学工業(株)製)1.00g、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.02g、及び、製造例6で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.10gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物12を得た。
上記硬化性樹脂組成物12をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物12が得られた。
実施例13[硬化性樹脂組成物13及び硬化物13の製造]
商品名「GD1130A」(長興化学工業製)0.35g、商品名「GD1130B」(長興化学工業製)2.00g、及び、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.15gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物13を得た。
上記硬化性樹脂組成物13をガラスプレート上に塗布し、80℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物13が得られた。
実施例14[硬化性樹脂組成物14及び硬化物14の製造]
商品名「GD1130A」(長興化学工業製)0.35g、商品名「GD1130B」(長興化学工業製)2.00g、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.15g、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.013gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物14を得た。
上記硬化性樹脂組成物14をガラスプレート上に塗布し、80℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物14が得られた。
実施例15[硬化性樹脂組成物15及び硬化物15の製造]
商品名「OE−6630A」(東レ・ダウコーニング(株)製)0.350g、商品名「OE−6630B」(東レ・ダウコーニング(株)製)2.000g、及び、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.150gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物15を得た。
上記硬化性樹脂組成物15をガラスプレート上に塗布し、150℃で2時間加熱したところ、無色透明な硬化物15が得られた。
実施例16[硬化性樹脂組成物16及び硬化物16の製造]
商品名「OE−6630A」(東レ・ダウコーニング(株)製)0.500g、商品名「OE−6630B」(東レ・ダウコーニング(株)製)2.000g、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.100g、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.025gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物16を得た。
上記硬化性樹脂組成物16をガラスプレート上に塗布し、150℃で2時間加熱したところ、無色透明な硬化物16が得られた。
実施例17[硬化性樹脂組成物17及び硬化物17の製造]
商品名「ASP−1120A」(信越化学工業(株)製)0.900g、商品名「ASP−1120B」(信越化学工業(株)製)1.000g、及び、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.100gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物17を得た。
上記硬化性樹脂組成物17をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物17が得られた。
実施例18[硬化性樹脂組成物18及び硬化物18の製造]
商品名「ASP−1120A」(信越化学工業(株)製)0.900g、商品名「ASP−1120B」(信越化学工業(株)製)1.000g、製造例5で得られたポリオルガノシルセスキオキサン0.100g、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.020gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物18を得た。
上記硬化性樹脂組成物18をガラスプレート上に塗布し、100℃で1時間加熱した後150℃で4時間加熱したところ、無色透明な硬化物18が得られた。
比較例2
商品名「GD1012A」(長興化学工業製)1.00g、及び、商品名「GD1012B」(長興化学工業製)1.00gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して硬化性樹脂組成物を調製した。
比較例3
商品名「KER2500A」(信越化学工業製)1.00g、及び、商品名「KER2500B」(信越化学工業製)1.00gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物を得た。
比較例4
商品名「GD1130A」(長興化学工業(株)製)0.500g、及び、商品名「GD1130B」(長興化学工業(株)製)2.00gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物を得た。
比較例5
商品名「OE−6630A」(東レ−ダウコーニング(株)製)0.500g、及び、商品名「OE−6630B」(東レ・ダウコーニング(株)製)2.000gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物を得た。
比較例6
商品名「ASP−1120A」(信越化学工業(株)製)1.000g、及び、商品名「ASP−1120B」(信越化学工業(株)製)1.000gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して、硬化性樹脂組成物を得た。
比較例7
商品名「GD1012A」(長興化学工業製)1.00g、商品名「GD1012B」(長興化学工業製)1.00g、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.02gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して硬化性樹脂組成物を調製した。
比較例8
商品名「KER2500A」(信越化学工業(株)製)1.00g、及び、商品名「KER2500B」(信越化学工業(株)製)1.00g、及び、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸を3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランに重量比1:4(=前者:後者)で完全に溶解させたもの0.02gを、30mlのスクリュー管に秤量し、30分間攪拌して硬化性樹脂組成物を調製した。
実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物のそれぞれについて、以下の評価を行った。
評価[硫黄腐食性試験]
LEDパッケージ(TOP LED OP−3、35mm×28mm、素子無し)に、実施例及び比較例で得られた硬化性樹脂組成物を注入し、所定時間加熱して(加熱条件:硬化物形成時と同じ。但し、比較例1については150℃で2時間の加熱条件とした。)、上記硬化性樹脂組成物を熱硬化させて、試料を作製した。
次に、上記試料と硫黄粉末0.3g(キシダ化学(株)製)とを450mlのガラス瓶に入れ、さらに該ガラス瓶をアルミ製の箱の中に入れた。このアルミ製の箱を内温を80℃としたオーブン(ヤマト科学(株)製、型番DN−64)に入れ、加熱開始(0時間後)から経時でのLEDパッケージにおける銀製電極の腐食状況を確認した。
そして、電極の腐食度に応じて硬化物の腐食性ガスに対するバリア性を、A、B、C、Dの4段階[A(バリア性が極めて高い):電極が変色しない、B(バリア性が高い):電極がわずかに変色する、C(バリア性が良好である):電極が少し変色する、D(バリア性が不良である):電極が変色する]で評価した。図5には、腐食性ガスに対するバリア性がA〜Dのそれぞれの場合に対応する電極の様子(例)の見本を示した。結果を表1〜3に示す。表1〜3に示すように、本発明の規定を満たさない硬化性樹脂組成物を用いた場合(比較例)と比較して、本発明の規定を満たす硬化性樹脂組成物(本発明の硬化性樹脂組成物)の硬化物(実施例)は、硫黄ガス(腐食性ガス)のバリア性により優れており、銀製電極の腐食が抑制されることが確認された。
評価[ヒートサイクル試験]
LEDパッケージ(TOP LED OP−3、35mm×28mm、素子無し)に、実施例9〜18及び比較例2〜8で得られた硬化性樹脂組成物を注入し、所定時間加熱して(加熱条件:硬化物形成時と同じ)、上記硬化性樹脂組成物を熱硬化させて、各硬化性樹脂組成物につき10個ずつ試料を作製した。
上記試料に対して、−40℃の雰囲気下に30分曝露し、続いて、100℃の雰囲気下に30分曝露することを1サイクルとした熱衝撃を、熱衝撃試験機(エスペック(株)製 小型冷熱衝撃装置 TSE−11A)を用いて1000サイクル分与えた。そして、各試料における硬化物の耐熱衝撃性を、以下の基準で評価した。評価結果を表2、3に示す。
A(耐熱衝撃性に極めて優れる):10個の試料のうち、硬化物にクラックが発生したものの数が0個
B(耐熱衝撃性に優れる):10個の試料のうち、硬化物にクラックが発生したものの数が1〜4個
C(耐熱衝撃性が標準レベルである):10個の試料のうち、硬化物にクラックが発生したものの数が5〜10個
表1〜3に示すように、本発明の規定を満たす硬化性樹脂組成物の硬化物(実施例)は、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]を含まない場合(比較例)と比較して、腐食性ガスに対するバリア性に優れていた。
より詳しくは、表1に示す実施例1〜8と比較例1との対比により、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]を含む系では、硬化物が顕著に優れたガスバリア性(腐食性ガスに対するバリア性)を発現することが認められた。また、表1の実施例4と実施例7との対比により、さらにイソシアヌル酸化合物[D]の添加が、硬化物のガスバリア性のさらなる向上に寄与することが認められた。
また、表2に示す実施例9〜12及び比較例3、7、8は、いずれも側鎖メチル基を有するシリコーン[C]を含む系である。これらの系はいずれも耐熱衝撃性に優れているが、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]を含まない場合にはガスバリア性に劣る。これに対して、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]と側鎖メチル基を有するシリコーン[C]を含む系(実施例9〜12)においては、硬化物のガスバリア性が大きく改善されることが認められる。特に、実施例9及び10においては、上述のガスバリア性向上の効果が顕著であることが認められる。
さらに、表3に示す実施例13〜18及び比較例4〜6は、いずれも側鎖フェニル基を有するシリコーン[C]を含む系である。中でも、側鎖フェニル基を有するシリコーン[C]に加えて、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]を含む系、さらにイソシアヌル酸化合物[D]を含む系では、硬化物のガスバリア性が大きく改善することが認められた。特に、実施例13及び14の系は、硬化物の耐熱衝撃性及びガスバリア性の両特性に優れており、比較例4との対比から、ポリオルガノシルセスキオキサン[A]の添加によって、電極が腐食するまでの時間が延長され、ガスバリア性が大幅に改善されることが認められた。さらに、その効果はイソシアヌル酸化合物[D]の添加によってさらに顕著となることが認められた。
本発明の硬化性樹脂組成物は、光半導体封止用樹脂組成物として好ましく使用することができる。また、本発明の硬化性樹脂組成物は、機能性コーティング剤、耐熱プラスチックレンズ、透明機器、接着剤(耐熱透明接着剤等)、光半導体封止材(封止剤)、電気絶縁材(絶縁膜等)、積層板、コーティング、インク、塗料、シーラント、レジスト、複合材料、透明基材、透明シート、透明フィルム、光学素子、光学レンズ、光学部材、光造形、電子ペーパー、タッチパネル、太陽電池基板、光導波路、導光板、ホログラフィックメモリ等の光学関連や半導体関連の用途にも好ましく使用できる。

Claims (21)

  1. 脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物<U>とヒドロシリル基を有する化合物<H>とを含む組成物であって、
    化合物<U>が、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A1]以外の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B1]、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C1]、及び脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E1]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
    化合物<H>が、ヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A2]、ラダー型シルセスキオキサン[A2]以外のヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B2]、ヒドロシリル基を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C2]、及びヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E2]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
    ラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]のいずれか一方又は両方を含み、
    さらに、下記式(d−1)
    [上記式(d−1)中、R31は、同一又は異なって、式中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する一価の有機基を示す。]
    で表され、R31として少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を有するイソシアヌル酸化合物[D]を含有することを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  2. 脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する化合物<U>とヒドロシリル基を有する化合物<H>とを含む組成物であって、
    化合物<U>が、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A1]、ラダー型シルセスキオキサン[A1]以外の脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有するラダー型シルセスキオキサン[B1]、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C1]、及び脂肪族炭素−炭素不飽和結合を有する環状シロキサン[E1]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
    化合物<H>が、ヒドロシリル基を有し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによる標準ポリスチレン換算の数平均分子量が500〜1500、分子量分散度(Mw/Mn)が1.00〜1.40であるラダー型シルセスキオキサン[A2]、ラダー型シルセスキオキサン[A2]以外のヒドロシリル基を有するラダー型シルセスキオキサン[B2]、ヒドロシリル基を有する直鎖又は分岐鎖状のシリコーン[C2]、及びヒドロシリル基を有する環状シロキサン[E2]からなる群より選択される少なくとも一種であり、
    ラダー型シルセスキオキサン[A1]及びラダー型シルセスキオキサン[A2]の両方を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  3. さらに、下記式(d−1)
    [上記式(d−1)中、R31は、同一又は異なって、式中に示される窒素原子との結合部位に炭素原子を有する一価の有機基を示す。]
    で表され、R31として少なくとも脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を有するイソシアヌル酸化合物[D]を含有する請求項2に記載の硬化性樹脂組成物。
  4. ラダー型シルセスキオキサン[B1]が、ラダー型シルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、下記式(b−1)
    [式(b−1)中、R11は脂肪族炭素−炭素二重結合を含む一価の基を示す。]
    で表される単位構造及び下記式(b−2)
    [式(b−2)中、R12は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
    で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基を有するラダー型シルセスキオキサンである請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  5. ラダー型シルセスキオキサン[B2]が、
    ラダー型シルセスキオキサンの分子鎖末端の一部又は全部に、下記式(b−3)
    [式(b−3)中、Xは単結合又は連結基を示す。複数個のR13は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。複数個のR14は、同一又は異なって、水素原子、ハロゲン原子、一価の有機基、一価の酸素原子含有基、一価の窒素原子含有基、又は一価の硫黄原子含有基を示す。n1は1〜100の整数を示す。]
    で表される単位構造及び下記式(b−4)
    [式(b−4)中、R15は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
    で表される単位構造を含むポリオルガノシルセスキオキサン残基を有するラダー型シルセスキオキサンである請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  6. シリコーン[C1]を含有し、該シリコーン[C1]が、下記式(c−1a)
    [式(c−1a)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。但し、R21〜R26のうち1つ以上は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基である。R27は、二価の炭化水素基を示す。s1、s2は、それぞれ1以上の整数を示す。]
    で表される構造を含むシリコーンである請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  7. 前記式(c−1a)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、又はメチル基である請求項6に記載の硬化性樹脂組成物。
  8. 前記式(c−1a)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、又はフェニル基である請求項6に記載の硬化性樹脂組成物。
  9. シリコーン[C2]を含有し、該シリコーン[C2]が、下記式(c−1b)
    [式(c−1b)中、R21〜R26は、同一又は異なって、水素原子、一価の炭化水素基、又は一価の複素環式基を示す。但し、R21〜R26のうち1つ以上は、水素原子である。R27は、二価の炭化水素基を示す。s1、s2は、それぞれ1以上の整数を示す。]
    で表される構造を含むシリコーンである請求項1〜8のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  10. 前記式(c−1b)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、水素原子、又はメチル基である請求項9に記載の硬化性樹脂組成物。
  11. 前記式(c−1b)中、R21〜R26が、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基、水素原子、又はフェニル基である請求項9に記載の硬化性樹脂組成物。
  12. 前記式(c−1a)で表される構造を含むシリコーンと、前記式(c−1b)で表される構造を含むシリコーンとを含む請求項9〜11のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  13. さらに、下記式(f−1)
    [式(f−1)中、R51、R52は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。]
    で表される化合物及び下記式(f−2)
    [式(f−2)中、R53、R54は、同一又は異なって、一価の炭化水素基を示す。R55は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。]
    で表される化合物の縮合化合物[F]を含有する請求項1〜12のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  14. さらに、ヒドロシリル化触媒を含有する請求項1〜13のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  15. 前記イソシアヌル酸化合物[D]が、下記式(d−2)
    [式(d−2)中、R32は、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。R33は、同一又は異なって、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示す。]
    で表される化合物、下記式(d−3)
    [式(d−3)中、R34は、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。R35は、水素原子又は炭素数1〜8の直鎖若しくは分岐鎖状のアルキル基を示す。]
    で表される化合物、及び下記式(d−4)
    [式(d−4)中、R36は、同一又は異なって、脂肪族炭素−炭素不飽和結合を含む一価の基を示す。]
    で表される化合物からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である請求項1、及び3〜14のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  16. イソシアヌル酸化合物[D]が、モノアリルジグリシジルイソシアヌル酸、1−アリル−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ジグリシジルイソシアヌル酸、1−(2−メチルプロペニル)−3,5−ビス(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、ジアリルモノグリシジルイソシアヌル酸、1,3−ジアリル−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−グリシジルイソシアヌル酸、1,3−ビス(2−メチルプロペニル)−5−(2−メチルエポキシプロピル)イソシアヌル酸、トリアリルイソシアヌル酸、トリス(2−メチルプロペニル)イソシアヌル酸、ジメチルアリルイソシアヌル酸、メチルジアリルイソシアヌル酸、エチルジアリルイソシアヌル酸、プロピルジアリルイソシアヌル酸、ブチルジアリルイソシアヌル酸、及びフェニルジアリルイソシアヌル酸からなる群より選択される少なくとも一種の化合物である請求項1、及び3〜14のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  17. さらに、シランカップリング剤を含有する請求項1〜16のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  18. 光半導体封止用樹脂組成物である請求項1〜17のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物。
  19. 請求項1〜17のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化させることにより得られる硬化物。
  20. 請求項1〜18のいずれか一項に記載の硬化性樹脂組成物を含む封止剤。
  21. 請求項20に記載の封止剤を使用して光半導体素子を封止して得られる光半導体装置。
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