JP5708824B2 - 硬化性樹脂組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、硬化性樹脂組成物に関する。
従来、シリコーン樹脂を含有する硬化性樹脂組成物が知られており、例えば、光半導体封止用組成物として用いられている。
例えば、特許文献1の[請求項1]には、「(A)一分子中、少なくとも3個のアルケニル基を有し、ケイ素原子結合全有機基の少なくとも30モル%はアリール基である分岐鎖状オルガノポリシロキサン、(B)分子鎖両末端がジオルガノハイドロジェンシロキシ基で封鎖され、アリール基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン…、(C)一分子中、少なくとも3個のジオルガノハイドロジェンシロキシ基を有し、ケイ素原子結合全有機基の少なくとも15モル%はアリール基である分岐鎖状オルガノポリシロキサン…、及び(D)ヒドロシリル化反応用触媒…から少なくともなる硬化性オルガノポリシロキサン組成物」が記載されている。
特開2010−1336号公報
近年、シリコーン樹脂を含有する硬化性樹脂組成物に要求される性能レベルが高まっており、とりわけ、被着体に対するより良好な密着性が求められている。
本発明者らが、特許文献1に開示されている「硬化性オルガノポリシロキサン組成物」について検討したところ、硬化物の密着性が不十分であることが分かった。
なお、特許文献1の[実施例]に記載されている実施例1および3では、上記「(B)分子鎖両末端がジオルガノハイドロジェンシロキシ基で封鎖され、アリール基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン」として、重合度が1のものが使用されている。
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、密着性に優れる硬化性樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ケイ素原子結合水素原子を有する直鎖状オルガノポリシロキサンの重合度を特定の値にすることで、硬化物の密着性が優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の(I)〜()を提供する。
(I)1分子中に、2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が10超である、後述する式(1)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と、1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)と、ヒドロシリル化反応用触媒(C)と、を含有する硬化性樹脂組成物。
(II)1分子中に、少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が30超である直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と、1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)と、ヒドロシリル化反応用触媒(C)と、を含有する硬化性樹脂組成物。
(III)上記分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)が、後述する平均単位式(4)で表されるオルガノポリシロキサンである、上記(I)または(II)に記載の硬化性樹脂組成物。
IV)さらに、後述する式(16)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(G)を含有する、上記(I)〜(III)のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
)光半導体素子封止用組成物である、上記(I)〜(IV)のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
本発明によれば、密着性に優れる硬化性樹脂組成物を提供することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物(以下、「本発明の組成物」ともいう)は、1分子中に、少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が10超である直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と、1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)と、ヒドロシリル化反応用触媒(C)と、を含有する硬化性樹脂組成物である。
以下、本発明の組成物が含有する各成分について詳細に説明する。
<直鎖状オルガノポリシロキサン(A)>
直鎖状オルガノポリシロキサン(A)は、1分子中に、少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が10超である直鎖状オルガノポリシロキサンである。
直鎖状オルガノポリシロキサン(A)は、後述する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)のアルケニル基に対して付加反応(ヒドロシリル化反応)する。このとき、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)は、少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子(Si−H)を有しているため、分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)どうしの架橋剤として機能し得る。
本発明の組成物は、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の重合度が10超であることにより、硬化物の密着性が優れる。これは、高分子成分を含有することで硬化物にじん性が生じるためと考えられる。
硬化物の密着性がより優れ、かつ、作業性も良好になるという理由から、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の重合度は、30超であるのが好ましく、30超1,000以下であるのがより好ましく、30超500以下であるのがさらに好ましい。
なお、本明細書において、直鎖状オルガノポリシロキサンの重合度は、その直鎖状オルガノポリシロキサンにおけるケイ素原子数から両末端にある2個のケイ素原子数を引いた数に等しい。
例えば、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)が後述する式(1)で表されるオルガノポリシロキサンである場合、その重合度は、式(1)中のnが示す値である。
また、後述する式(16)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(G)の重合度は、式(16)中のkが示す値である。
また、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)は、得られる硬化物の光の屈折、反射、散乱等による減衰が小さいことから、少なくとも1個のアリール基を有しており、ケイ素原子結合全有機基の少なくとも30モル%がアリール基であるのが好ましく、少なくとも40モル%がアリール基であるのがより好ましい。
このアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基が挙げられ、フェニル基であるのが好ましい。
直鎖状オルガノポリシロキサン(A)中のケイ素原子に結合する基としては、例えば、脂肪族不飽和基を有さない置換または非置換の一価炭化水素基が挙げられ、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基;ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜18のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基などの炭素数1〜18のハロゲン化アルキル基;等が挙げられる。
このような直鎖状オルガノポリシロキサン(A)としては、分子鎖両末端がジオルガノハイドロジェンシロキシ基で封鎖された直鎖状オルガノポリシロキサンであるのが好ましく、例えば、下記式(1)で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。
HR SiO(R SiO)SiR H ・・・(1)
式(1)中、各Rは独立に、脂肪族不飽和結合を有さない置換または非置換の一価炭化水素基である。Rの一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基;ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜18のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基などの炭素数1〜18のハロゲン化アルキル基;等が挙げられ、なかでも、炭素数1〜18のアルキル基であるのが好ましく、メチル基(以下、「Me」で示すことがある)であるのがより好ましい。
なお、Rの少なくとも1個はアリール基であり、少なくとも30モル%はアリール基であるのが好ましく、少なくとも40モル%がアリール基であるのがより好ましい。アリール基は、炭素数6〜18のアリール基であり、フェニル基(以下、「Ph」で示すことがある)であるのが好ましい。
式(1)中、nは平均値で10超の正数であり、30超の正数が好ましく、30超1,000以下の正数がより好ましく、30超500以下の正数がさらに好ましい。nが10以下の正数であると硬化物の密着性が劣るが、nが上記範囲であれば、硬化物の密着性が優れる。
直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の重量平均分子量(Mw)は、硬化物にじん性が生じるという理由から、500〜1,000,000が好ましく、1,000〜150,000がより好ましい。
なお、本発明において、重量平均分子量とは、クロロホルムを溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算の重量平均分子量であるものとする。
また、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の25℃における粘度は、20〜1,000,000mPa・sが好ましく、200〜100,000mPa・sがより好ましい。
なお、本発明において、粘度とは、JIS K7117−1の4.1(ブルックフィールド形回転粘度計)に準拠し、25℃において測定されたものとする。
(直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の製造方法)
直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、1分子中に2個以上のシラノール基を有するオルガノポリシロキサン(a1)と、ケイ素原子に結合した水素原子を有するジシロキサン(a2)とを反応させて、副生成物として水(HO)を与え、任意で当該反応により残ったシラノール基を脱水縮合することにより、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)を主生成物として得る方法が挙げられる。
このとき、例えば、1H−NMRによって反応追跡を行い、オルガノポリシロキサン(a1)が有するシラノール基に由来するピークの消滅、または、反応に用いた成分以外の成分に由来するピークの出現を確認することにより、主生成物である直鎖状オルガノポリシロキサン(A)および副生成物を含む反応生成物が得られたものとして、反応終了とすることができる。
上記反応に用いられるオルガノポリシロキサン(a1)としては、例えば、下記式(2)で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられ、また、ジシロキサン(a2)としては、例えば、下記式(3)で表されるジシロキサンが挙げられる。
HO(R SiO)H ・・・(2)
HR SiOSiR H ・・・(3)
なお、式(2)および式(3)中、Rは、上述したRと同義である。また、式(2)中、mは、上述したn以下の正数である。
上記製造方法では、例えば、式(2)のオルガノポリシロキサン(a1)が有するシラノール基の一部を、式(3)のジシロキサン(a2)に由来する−SiR Hで封鎖し、残りのシラノール基を縮合させることで、高分子化される。このため、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)の重合度は、ジシロキサン(a2)の仕込み量に依存することになる。
上記反応における各成分の配合量比は、オルガノポリシロキサン(a1)中のシラノール基10モルに対して、ジシロキサン(a2)が0.001〜0.2モルとなる量であるのが好ましい。
上記反応は、撹拌により行われるのが好ましい。撹拌に際しては、例えば、50〜65℃の温度範囲で加熱するのが好ましく、また、撹拌時間(反応時間)は、例えば、1〜5時間であるのが好ましい。
<分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)>
分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)は、1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサンである。
このアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基などの炭素数2〜18のアルケニル基が挙げられ、ビニル基(以下、「Vi」で示すことがある)であるのが好ましい。
1分子中のアルケニル基は、2〜12質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
また、分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)は、少なくとも1個のアリール基を有しており、ケイ素原子結合全有機基の少なくとも30モル%はアリール基であるのが好ましく、少なくとも40モル%はアリール基であるのがより好ましい。
このアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基が挙げられ、フェニル基であるのが好ましい。
これにより、得られる硬化物の光の屈折、反射、散乱等による減衰が小さくなるうえ、同じくアリール基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン(A)との相溶性に優れ、濁り等が抑えられ、硬化物の透明性に優れる。
分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)中のその他のケイ素原子に結合する基としては、例えば、アルケニル基およびアリール基を除く置換または非置換の一価炭化水素基が挙げられ、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基;ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜18のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基などの炭素数1〜18のハロゲン化アルキル基;等が挙げられ、その他少量の基として、ケイ素原子結合水酸基やケイ素原子結合アルコキシ基を有してもよい。この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、ブトキシ基などが挙げられる。
このような分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)は、下記平均単位式(4)で表されるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。
(RSiO3/2)(R SiO2/2)(R SiO1/2)(SiO4/2)(X1/2) …(4)
式(4)中、各Rは独立に、置換または非置換の一価炭化水素基である。この一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基などの炭素数2〜18のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基;ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜18のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基などの炭素数1〜18のハロゲン化アルキル基;等が挙げられる。
ただし、1分子中、Rの少なくとも3個はアルケニル基であり、アルケニル基であるRが2〜12質量%となる量が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。
また、1分子中、Rの少なくとも1個はアリール基であり、全Rの少なくとも30モル%はアリール基であるのが好ましく、少なくとも40モル%はアリール基であるのがより好ましい。
式(4)中、Xは水素原子またはアルキル基である。このアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基が挙げられ、メチル基であるのが好ましい。
式(4)中、aは正数であり、bは0または正数であり、cは0または正数であり、dは0または正数であり、eは0または正数であり、かつ、b/aは0〜10の範囲内の数であり、c/aは0〜5の範囲内の数であり、d/(a+b+c+d)は0〜0.3の範囲内の数であり、e/(a+b+c+d)は0〜0.4の範囲内の数である。
分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の重量平均分子量(Mw)は、1,000〜300,000であるのが好ましく、1,000〜100,000であるのがより好ましい。
なお、分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)は、非常に粘稠な半固体状物または個体状物であり、粘度の測定は困難である。
分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の含有量は、ケイ素原子結合水素原子を有する直鎖状オルガノポリシロキサン(A)(本発明の組成物が、他に、ケイ素原子結合水素原子を有するオルガノポリシロキサン(例えば、後述する直鎖状オルガノポリシロキサン(G))を含有する場合は、そのオルガノポリシロキサンも含む。以下同様)のケイ素原子結合水素原子と、分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)のアルケニル基とのモル比(以下、便宜的に「Si−H/Si−Viモル比」ともいう)が、0.5〜5.0を満たす量であるのが好ましく、0.5〜1.5を満たす量であるのがより好ましい。
Si−H/Si−Viモル比がこの範囲であれば、本発明の組成物の硬化性が優れ、また、硬化物の密着性もより優れる。
<ヒドロシリル化反応用触媒(C)>
本発明の組成物に含有されるヒドロシリル化反応用触媒(C)は、直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と併用されて、分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)のアルケニル基に対する付加反応(ヒドロシリル化反応)を促進する触媒として機能する。
ヒドロシリル化反応用触媒(C)としては、従来公知のものを用いることができ、例えば、白金系触媒、ロジウム系触媒、パラジウム系触媒等が挙げられ、白金系触媒であることが好ましい。白金系触媒の具体例としては、塩化白金酸、塩化白金酸−オレフィン錯体、塩化白金酸−ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体、塩化白金酸−アルコール配位化合物、白金のジケトン錯体、白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ヒドロシリル化反応用触媒(C)の含有量は、触媒量であるが、本発明の組成物の硬化性が優れるという理由から、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)および分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の合計100質量部に対して、0.00001〜0.1質量部であるのが好ましく、0.0001〜0.01質量部であるのがより好ましい。
<低粘度オルガノポリシロキサン(D)>
本発明の組成物は、25℃における粘度が50,000mPa・s以下である低粘度オルガノポリシロキサン(D)を含有するのが好ましい。低粘度オルガノポリシロキサン(D)を含有することにより、硬化物の密着性がより優れる。これは、低粘度化することによって可とう性が付与され、クラック等がおこりにくくなるためと考えられる。
硬化物の密着性がさらに優れるという理由から、低粘度オルガノポリシロキサン(D)の25℃における粘度は、1,000〜30,000mPa・sであるのが好ましい。
低粘度オルガノポリシロキサン(D)としては、25℃における粘度が50,000mPa・s以下のオルガノポリシロキサンであれば特に限定されないが、1分子中に少なくとも3個のアルケニル基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサンであるのが好ましい。
このような低粘度オルガノポリシロキサン(D)の具体例としては、下記平均単位式(5)で表されるオルガノポリシロキサンが挙げられる。
(RSiO3/2)(R SiO2/2)(R SiO1/2)(SiO4/2)(X1/2) …(5)
式(5)中、各Rは独立に、置換または非置換の一価炭化水素基である。この一価炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、オクテニル基などの炭素数2〜18のアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基;ベンジル基、フェネチル基などの炭素数7〜18のアラルキル基;3−クロロプロピル基、3,3,3−トリフロロプロピル基などの炭素数1〜18のハロゲン化アルキル基;等が例示される。
ただし、1分子中、少なくとも3個のRがアルケニル基であるのが好ましい。また、1分子中、全Rの少なくとも10モル%はアリール基であるのが好ましい。
式(5)中、Xは水素原子またはアルキル基である。このアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基が挙げられ、メチル基であるのが好ましい。
式(5)中、fは正数であり、gは0または正数であり、hは0または正数であり、iは0または正数であり、jは0または正数であり、かつ、g/fは0〜10の範囲内の数であり、h/fは0〜0.5の範囲内の数であり、i/(f+g+h+i)は0〜0.3の範囲内の数であり、j/(f+g+h+i)は0〜0.4の範囲内の数である。
低粘度オルガノポリシロキサン(D)の重量平均分子量(Mw)は、500〜50,000であるのが好ましく、1,000〜30,000であるのがより好ましい。
また、低粘度オルガノポリシロキサン(D)の含有量は、特に限定されないが、例えば、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)および分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の合計100質量部に対し、5〜50質量部であるのが好ましく、10〜30質量部であるのがより好ましい。
<硬化遅延剤(E)>
本発明の組成物は、さらに、硬化遅延剤(E)を含有していてもよい。硬化遅延剤(E)は、本発明の組成物の硬化速度や作業可使時間を調整するための成分であり、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、1−エチニル−1−シクロヘキサノールなどの炭素−炭素三重結合を有するアルコール誘導体;3−メチル−3−ペンテン−1−イン、3,5−ジメチル−3−ヘキセン−1−インなどのエンイン化合物;テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン、テトラメチルテトラヘキセニルシクロテトラシロキサンなどのアルケニル基含有低分子量シロキサン;メチル−トリス(3−メチル−1−ブチン−3−オキシ)シラン、ビニル−トリス(3−メチル−1−ブチン−3−オキシ)シランなどのアルキン含有シラン;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化遅延剤(E)の含有量は、本発明の組成物の使用方法等に応じて適宜選択されるが、例えば、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)および分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の合計100質量部に対して、0.00001〜0.1質量部であるのが好ましく、0.0001〜0.01質量部であるのがより好ましい。
<密着付与剤(F)>
本発明の組成物は、さらに、密着付与剤(F)を含有していてもよい。
密着付与剤(F)としては、例えば、シランカップリング剤が挙げられ、シランカップリング剤の具体例としては、アミノシラン、ビニルシラン、エポキシシラン、メタクリルシラン、イソシアネートシラン、イミノシラン、これらの反応物、これらとポリイソシアネートとの反応により得られる化合物等が挙げられ、エポキシシランであるのが好ましい。
エポキシシランとしては、エポキシ基とアルコキシシリル基とを有する化合物であれば特に限定されず、例えば、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、β−(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジメトキシシランなどのジアルコキシエポキシシラン;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(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などのトリアルコキシエポキシシラン;等が挙げられる。
また、密着付与剤(F)は、例えば、上記エポキシシランの脱水縮合物であってもよく、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランとフェニルトリメトキシシランと1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンとを脱水縮合させたエポキシシラン脱水縮合物が挙げられる。
密着付与剤(F)の含有量は、特に限定されないが、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)および分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)の合計100質量部に対して0.5〜10質量部であるのが好ましく、1〜5質量部であるのがより好ましい。
<直鎖状オルガノポリシロキサン(G)>
本発明の組成物は、上述した直鎖状オルガノポリシロキサン(A)とは別に、さらに、下記式(16)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(G)を含有してもよい。
HR SiO(R SiO)SiR H ・・・(16)
式(16)中、各Rは独立に、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ基(−OH)、または、アルコキシ基であり、Rの少なくとも1個はアリール基である。
のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、各種ペンチル基、各種ヘキシル基、各種オクチル基、各種デシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などの炭素数1〜18のアルキル基が挙げられ、メチル基が好ましい。
のアリール基としては、例えば、フェニル基、トリル基、キシリル基などの炭素数6〜18のアリール基が挙げられ、フェニル基が好ましい。
の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、ブトキシ基などが挙げられ、メトキシ基が好ましい。
式(16)中、kは平均値で1〜5の正数であり、1〜3の正数が好ましい。
本発明の組成物は、重合度が1〜5である直鎖状オルガノポリシロキサン(G)を含有することで、折り曲げ物性を向上できる。これは、本発明の組成物の構造が密になりすぎないためであると考えられる。
このような直鎖状オルガノポリシロキサン(G)としては、折り曲げ物性をより向上できるという理由から、下記式(17)で表されるオルガノポリシロキサンが好ましい。
HMeSiO(PhSiO)SiMeH ・・・(17)
なお、式(17)中、kは、上述したkと同義である。
直鎖状オルガノポリシロキサン(G)の含有量は、特に限定されず、上記「Si−H/Si−Viモル比」が、上述した範囲となる量であるのが好ましい。
本発明の組成物の製造方法は、特に限定されず、例えば、上述した必須成分および任意成分を混合することによって製造する方法が挙げられる。
また、本発明の組成物を硬化して硬化物を得る方法も特に限定されず、例えば、本発明の組成物を、80〜200℃、10分〜720分加熱する方法が挙げられる。
本発明の組成物は、例えば、ディスプレイ材料、光記録媒体材料、光学機器材料、光部品材料、光ファイバー材料、光・電子機能有機材料、半導体集積回路周辺材料等の分野において、例えば、接着剤、プライマー、封止材等として使用できる。
とりわけ、本発明の組成物は、密着性に優れ、その硬化物が良好な透明性および高い屈折率を示すことから、光半導体封止用組成物として好適に使用することができる。
本発明の組成物を適用できる光半導体は特に制限されず、例えば、発光ダイオード(LED)、有機電界発光素子(有機EL)、レーザーダイオード、LEDアレイ等が挙げられる。
光半導体封止用組成物としての本発明の組成物の使用方法としては、例えば、光半導体に本発明の組成物を付与し、本発明の組成物が付与された光半導体を加熱して本発明の組成物を硬化させる方法が挙げられる。
このとき、本発明の組成物を付与し硬化させる方法は特に制限されず、例えば、ディスペンサーを使用する方法、ポッティング法、スクリーン印刷、トランスファー成形、インジェクション成形等が挙げられる。
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<Si−H系オルガノポリシロキサンの製造>
(直鎖状オルガノポリシロキサンA1)
撹拌機および還流冷却管付きのフラスコに、下記式(6)で表されるシラノール基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン100g、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン1gおよびトリフルオロメタンスルホン酸0.1gを投入、撹拌し50℃で2時間加熱した。その後トルエンを150g加え、生成した水を系外へ排出した。トルエン層を3回水洗した後、減圧濃縮して、下記式(7)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンA1を得た。
HO(MePhSiO)H ・・・(6)
HMeSiO(MePhSiO)100SiMeH ・・・(7)
(直鎖状オルガノポリシロキサンA2)
1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの投入量を1.5gに変えた以外は、上記と同様にして、下記式(8)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンA2を得た。
HMeSiO(MePhSiO)60SiMeH ・・・(8)
(直鎖状オルガノポリシロキサンA3)
1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンの投入量を3gに変えた以外は、上記と同様にして、下記式(9)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンA3を得た。
HMeSiO(MePhSiO)26SiMeH ・・・(9)
(直鎖状オルガノポリシロキサンG1)
攪拌機および還流冷却管つきのフラスコに、ジクロロジフェニルシラン100gおよびクロロジメチルシラン(HMeSiCl)107gを投入し、攪拌しながら水30gを1時間かけて滴下し、滴下終了後、50℃で5時間加熱還流した。室温まで冷却した後、トルエンを加え、混合して静置し、下層(水層)を分離し、トルエン溶液層を3回水洗した。残ったトルエン溶液層を減圧濃縮して、下記式(10)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンG1を得た。
HMeSiO(PhSiO)SiMeH ・・・(10)
(直鎖状オルガノポリシロキサンG2)
攪拌機および還流冷却管つきのフラスコに、ジクロロジフェニルシラン100gおよびクロロジメチルシラン53.5gを投入し、攪拌しながら水30gを1時間かけて滴下し、滴下終了後、50℃で5時間加熱還流した。室温まで冷却した後、トルエンを加え、混合して静置し、下層(水層)を分離し、トルエン溶液層を3回水洗した。残ったトルエン溶液層を減圧濃縮して、下記式(18)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンG2を得た。
HMeSiO(PhSiO)SiMeH ・・・(18)
(直鎖状オルガノポリシロキサンG3)
クロロジメチルシランの投入量を変更した以外は、直鎖状オルガノポリシロキサンG1またはG2の製造と同様にして、下記式(19)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンG3を得た。
HMeSiO(PhSiO)2.1SiMeH ・・・(19)
(分岐鎖状オルガノポリシロキサンX1)
攪拌機、還流冷却管、投入口および温度計付きの四口フラスコに、フェニルトリメトキシシラン194.6gおよびトリフルオロメタンスルホン酸0.22gを投入して混合し、攪拌しつつ水13.3gを15分間かけて滴下し、滴下終了後、1時間加熱還流した。室温まで冷却した後、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン118.6gを加え、攪拌しながら、酢酸88.4gを30分間かけて滴下した。滴下終了後、攪拌しながら50℃に昇温し、3時間反応させた。室温まで冷却した後、トルエンおよび水を加え、よく混合して静置し、水層を分離した。トルエン溶液層を3回水洗した後、減圧濃縮して、下記平均単位式(11)で表される25℃で液状のメチルフェニルハイドロジェンオリゴシロキサンである分岐鎖状オルガノポリシロキサンX1を得た。
(HMeSiO1/2)0.6(PhSiO3/2)0.4 ・・・(11)
<Si−Vi系オルガノポリシロキサンの製造>
(分岐鎖状オルガノポリシロキサンB1)
攪拌機、還流冷却管、投入口および温度計付きの四口フラスコに、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン21.4g、水60g、トリフルオロメタンスルホン酸0.14gおよびトルエン200gを投入して混合し、攪拌しつつフェニルトリメトキシシラン151.5gを1時間かけて滴下し、滴下終了後、1時間加熱還流した。冷却後、下層を分離し、トルエン溶液層を3回水洗した。水洗したトルエン溶液層に5%炭酸水素ナトリウム水溶液100gを加え、攪拌しつつ75℃に昇温して1時間還流した。冷却後、下層を分離し、上層のトルエン溶液層を3回水洗した。残ったトルエン溶液層を減圧濃縮し、25℃で半固体状である下記平均単位式(12)で表されるメチルフェニルビニルポリシロキサン樹脂である分岐鎖状オルガノポリシロキサンB1を得た。
(ViMeSiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75 ・・・(12)
(直鎖状オルガノポリシロキサンY1)
撹拌機、還流冷却管付きのフラスコに、下記式(13)で表されるシラノール基を有する直鎖状オルガノポリシロキサン100g、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン60gおよびトリフルオロメタンスルホン酸0.1gを投入、撹拌し、70℃で2時間加熱し、トルエンを加え、トルエン層を3回水洗した後、減圧濃縮して、下記式(14)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンY1を得た。
HO(PhSiO)(MeSiO)H ・・・(13)
ViMeSiO(PhSiO)(MeSiO)SiViMe ・・・(14)
〔実施例1〜8、比較例1〜2〕
<硬化性樹脂組成物の製造>
下記第1表に示す成分を同表に示す量(単位:質量部)で用い、これらを真空攪拌機で均一に混合して硬化性樹脂組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)を製造した。なお、同表中、「Si−H/Si−Viモル比」とは上述したとおりである。
<透過率>
製造された組成物を、150℃で2時間加熱して硬化させて、硬化物(厚さ=2.0mm)を得た。得られた硬化物について、JIS K 0115:2004に準じ、紫外・可視(UV−Vis)吸収スペクトル測定装置(島津製作所社製)を用いて波長400nmにおける透過率(単位:%)を測定した。測定結果を下記第1表に示す。透過率の値が80%以上であれば「透明性」に優れるものとして評価できる。
<CF>
製造された組成物を、接着面積12.5mm×25mmとして、被着体(アルミニウム合金板、A1050P、パルテック社製)の間に挟み込んだ後、150℃で2時間加熱することにより硬化させ、試験体を得た。得られた試験体を用いて、JIS K6850:1999に準拠して、引張試験を行い、接着面積に対する凝集破壊(CF)面積の割合(単位:%)を測定した。結果を下記第1表に示す。CFの値が100に近いほど、密着性に優れるものとして評価できる。
<折り曲げ物性>
製造された組成物を、150℃で2時間加熱して硬化させて、硬化物(厚さ=2.0mm)を製造し、製造した硬化物を180度に折り曲げた。折り曲げ線に亀裂が入らず硬化物が切断されなかった場合を「○」、折り曲げ線にやや亀裂が入ったが硬化物が切断されなかった場合を「△」、折り曲げ線に亀裂が入り硬化物が切断された場合を「×」とした。実用上、「○」または「△」であれば、折り曲げ物性に優れるものとして評価できる。
<剥離評価>
製造された組成物を、LEDパッケージ(エノモト社製)に塗布し、150℃で2時間加熱することにより硬化させて、試験体を作製した。なお、各例ごとに試験体を8個作製した。作製した8個の試験体を、以下4種の試験に供し、硬化物の剥離が確認されなかった試験体の個数をカウントした。この個数が多いほど、密着性に優れるものとして評価できる。
(リフロー試験)
試験体を、280℃に熱したホットプレート上に40秒間放置した後、硬化物の剥離の有無を目視にて確認した。
(耐湿リフロー試験1)
試験体を、温度30℃、湿度60%の環境下に72時間放置した後、上記リフロー試験を行い、硬化物の剥離の有無を目視にて確認した。
(湿熱試験)
試験体を、温度85℃、湿度85%の環境下に1000時間放置した後、硬化物の剥離の有無を目視にて確認した。
(耐湿リフロー試験2)
試験体を、温度30℃、湿度60%の環境下に192時間放置した後、上記リフロー試験を行い、硬化物の剥離の有無を目視にて確認した。
Figure 0005708824
第1表中の各成分は、以下のものを使用した。
<Si−H系>
・直鎖状オルガノポリシロキサンA1:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.01質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:50モル%、Mw:15,000、粘度:10,000mPa・s)
・直鎖状オルガノポリシロキサンA2:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.02質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:49モル%、Mw:5,000、粘度:3,000mPa・s)
・直鎖状オルガノポリシロキサンA3:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.05質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:48モル%、Mw:2,800、粘度:1,200mPa・s)
・直鎖状オルガノポリシロキサンG1:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.60質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:33モル%)
・直鎖状オルガノポリシロキサンG2:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.40質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:50モル%)
・直鎖状オルガノポリシロキサンG3:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.35質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:52モル%)
・分岐鎖状オルガノポリシロキサンX1:上述したもの(ケイ素原子結合水素原子の含有量:0.38質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:25モル%、Mw:4,000、粘度:1,200mPa・s)
<Si−Vi系>
・分岐鎖状オルガノポリシロキサンB1:上述したもの(ビニル基の含有量:4.0質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:50モル%、Mw:1,500、粘度:非常に粘稠な半固体状物で粘度測定ができなかった)
・直鎖状オルガノポリシロキサンY1:上述したもの(ビニル基の含有量:4.5質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:50モル%、Mw:900、粘度:200mPa・s)
・ヒドロシリル化反応用触媒C1:白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体(商品名:3%Pt−VTS−VTS、エヌ・イーケムキャット社製)
・低粘度オルガノポリシロキサンD1:下記平均単位式(15)で表されるオルガノポリシロキサン(ビニル基の含有量:8.8質量%、ケイ素原子結合全有機基中のフェニル基の含有率:36モル%、Mw:1,100、粘度:15,000mPa・s)
(PhSiO3/2)0.63(ViMeSiO1/2)0.37 ・・・(15)
・硬化遅延剤E1:3−メチル−1−ブチン−3−オール(東京化成工業社製)
・密着付与剤F1:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−403)と、フェニルトリメトキシシラン(信越化学工業社製KBM−103)と、1,3−ジビニル−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサンとを脱水縮合させたエポキシシラン脱水縮合物
第1表に示す結果を見ると、Si−H系の直鎖状オルガノポリシロキサンA1〜A3を含有しない比較例1は、CFおよび剥離評価の結果から、密着性に劣ることが分かった。
また、Si−H系の直鎖状オルガノポリシロキサンであっても、その重合度が1である直鎖状オルガノポリシロキサンG1のみを含有する比較例2についても、やはり、密着性が劣っていた。
これに対して、Si−H系の直鎖状オルガノポリシロキサンA1〜A3を含有する実施例1〜8は、いずれも密着性に優れていた。
また、実施例3〜5を対比すると、低粘度オルガノポリシロキサンD1を含有する実施例4および5は、これを含有しない実施例3と比較して、耐湿リフロー試験2の結果が良好であり、より密着性に優れることが分かった。
また、直鎖状オルガノポリシロキサンG1〜G3を含有する実施例3〜6および8は、折り曲げ物性に優れることが分かった。

Claims (5)

  1. 1分子中に、2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が10超である、下記式(1)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と、
    1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)と、
    ヒドロシリル化反応用触媒(C)と、
    を含有する硬化性樹脂組成物。
    HR SiO(R SiO)SiR H ・・・(1)
    (式(1)中、Rはそれぞれ独立に、脂肪族不飽和結合を有さない置換または非置換の一価炭化水素基を表し、Rの少なくとも1個はアリール基を表す。nは平均値で10超の正数を表す。)
  2. 1分子中に、少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子および少なくとも1個のアリール基を有し、かつ、重合度が30超である直鎖状オルガノポリシロキサン(A)と、
    1分子中に、少なくとも3個のアルケニル基および少なくとも1個のアリール基を有する分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)と、
    ヒドロシリル化反応用触媒(C)と、
    を含有する硬化性樹脂組成物。
  3. 前記分岐鎖状オルガノポリシロキサン(B)が、下記平均単位式(4)で表されるオルガノポリシロキサンである、請求項1または2に記載の硬化性樹脂組成物。
    (RSiO3/2)(R SiO2/2)(R SiO1/2)(SiO4/2)(X1/2) …(4)
    (式(4)中、各Rは独立に、置換または非置換の一価炭化水素基である。ただし、1分子中、Rの少なくとも3個はアルケニル基であり、Rの少なくとも1個はアリール基である。
    式(4)中、Xは水素原子またはアルキル基である。
    式(4)中、aは正数であり、bは0または正数であり、cは0または正数であり、dは0または正数であり、eは0または正数であり、かつ、b/aは0〜10の範囲内の数であり、c/aは0〜5の範囲内の数であり、d/(a+b+c+d)は0〜0.3の範囲内の数であり、e/(a+b+c+d)は0〜0.4の範囲内の数である。)
  4. さらに、下記式(16)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン(G)を含有する、請求項1〜のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
    HR SiO(R SiO)SiR H ・・・(16)
    (式(16)中、各Rは独立に、アルキル基、アリール基、ヒドロキシ基、または、アルコキシ基であり、Rの少なくとも1個はアリール基である。
    式(16)中、kは1〜5の正数である。)
  5. 光半導体素子封止用組成物である、請求項1〜のいずれかに記載の硬化性樹脂組成物。
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