JP5963607B2 - 有機無機接着性組成物 - Google Patents
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Description
ヒドロキシ末端を有しメチル基及びフェニル基で修飾されたメチルフェニルポリシロキサン(A)として、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製のYF3804(重量平均分子量2500)のヒドロキシ末端を有するメチルフェニルポリシロキサンを使用した(以下、[Ph−PDMS]と称する。)。また、アルコキシドの溶解用に2−メチル−2−プロパノール(tert−ブチルアルコール)(関東化学株式会社製)を使用した。
発明者らは、前記の使用原料を用い次の手順に従い試作例1ないし43の有機無機ハイブリッド組成物を調製した。なお、使用原料、中間生成物等の配合の詳細は、試作例毎の表中に記載の量(重量比、重量)とした。
各試作例の有機無機ハイブリッド組成物を3gずつフッ素樹脂(テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)製のシャーレに流し込んだ。そして、70℃で4時間加熱し、150℃で4時間加熱した。当該加熱経過後、硬化した有機無機ハイブリッド組成物を目視により観察した。そこで、しわ等の硬化により生じた膜のむらの有無並びにその多少に応じて「優」、「良」、「可」の評価をした。「優」はしわのない硬化物である。当該加熱経過によって硬化膜を形成しなかった試作例については「不可」とした。当該硬化状態の評価を踏まえて封止剤としての「優」ないし「不可」を評価した。
各試作例の有機無機ハイブリッド組成物について、JIS Z 8803(2011):液体の粘度−測定方法に準拠し、粘度計(株式会社セコニック製,VM−10A−M)を用いて測定(mPa・s)した。熱硬化前の段階での塗工作業を想定した流動性を鑑み、概ね1000mPa・s以下を「優」とし、1000ないし2000mPa・sを「良」、2000ないし5000mPa・sを「可」、5000mPa・s以上を「不可」とした。
試作例毎に調製した有機無機ハイブリッド組成物を3gずつ、フッ素樹脂製のシャーレに流し込み、70℃で4時間加熱し、150℃で4時間加熱し、試作例毎に厚さ約1mmの熱硬化片を調製した。
耐光性試験と同様に、試作例毎に調製した有機無機ハイブリッド組成物を3gずつ、前出と同じフッ素樹脂製のシャーレに流し込み、電気炉に入れて70℃で4時間加熱し、150℃で4時間加熱した。こうして試作例毎に厚さ約1mmの熱硬化片を調製した。
厚さ1.0mm、75mm×25mmのガラス片を用意した。1枚のガラス試験片の長手方向の端から40mmまでの部分に各試作例の有機無機ハイブリッド組成物を一定量(約0.1g)ずつ塗布した(塗布試験片)。塗布試験片の組成物塗布部分は25mm×30mmの大きさである。組成物塗布部分に組成物を塗布していない別のガラス試験片を重ねるとともに、両ガラス試験片とも末端から40mmの重ね合わせのない部分を形成した。そして、両ガラス試験片を2個の事務用クリップで組成物塗布部分のガラス試験片を押圧固定し、150℃で8時間加熱し、当該組成物を熱硬化した。
総合評価は、これまでに測定、評価を重ねた指標に基づいて実需要上の観点から総合的に考慮して、ガラス用接着剤用途、LED素子用封止剤用途のいずれかもしくは両方、あるいはいずれも不可の判定を下した。
〈「Af/Bf」の比率〉
試作例1ないし23は主にアルミニウムアルコキシド(アルミニウムsec−ブトキシド[ASBD])の配合割合を段階的に増やして有機無機ハイブリッド組成物を調製した結果である。アルミニウムアルコキシドが無配合の試作例1,2は全く性能を発揮しない。従って、アルミニウムアルコキシドは必須成分である。
この結果から、適度な硬化性能を有するのみで足りるLED素子封止剤の用途にあっては、「Af/Bf」の比率「1/0.001」が下限である。そこで、ヒドロキシ末端を有するメチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)の数とアルミニウムアルコキシド(B)のアルコキシ基(Bf)との数の比率は、1:0.001ないし1:0.8の範囲に規定することができる。
次に、接着対象となるガラス材の良好な接着強度から接着剤の用途を勘案すると、「Af/Bf」の比率「1/0.1」が下限である。さらに強固な接着強度を加味すると試作例13,15の差から好ましくは「1/0.3」が下限であり、試作例16,17まで考慮すると「1/0.5」が下限である。そこで、ヒドロキシ末端を有するメチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)の数とアルミニウムアルコキシド(B)のアルコキシ基(Bf)との数の比率は、1:0.1ないし1:0.8の範囲であり、好ましくは、1:0.3ないし1:0.8、より好ましくは1:0.5ないし1:0.8の範囲に規定することができる。
試作例24ないし41は主にフェニル基修飾ケイ素アルコキシド(フェニルトリエトキシシラン[PTEOS])の配合割合を段階的に増やして有機無機ハイブリッド組成物を調製した結果である。ケイ素アルコキシドの配合範囲は希薄濃度から高濃度まで極めて広範囲の配合が可能であった。
この結果から、適度な硬化性能を有するのみで足りるLED素子封止剤の用途にあっては、前述のとおり、試作例40と41の差から「Af/Cf」の比率「1/50」が作成上の上限である。ただし、フェニル基修飾ケイ素アルコキシドの使用量が過剰である。現実的な使用量として試作例36の「1/15」が妥当な比率である。そこで、ヒドロキシ末端を有するメチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)の数とフェニル基修飾ケイ素アルコキシド(C)のアルコキシ基(Cf)との数の比率は、1:0.001ないし1:50の範囲であり、より好ましくは、1:0.001ないし1:15の範囲に規定することができる。
次に、接着対象となるガラス材の良好な接着強度から接着剤の用途を勘案すると、接着強度を加味して試作例36,37の接着強度の差から「Af/Cf」の比率「1/15」が上限である。ここで好ましくは、試作例30,31の接着強度の差から「Af/Cf」の比率「1/1」となり、さらに好ましくは試作例28,29の接着強度の差から「1/0.2」が上限である。そこで、ヒドロキシ末端を有するメチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)の数とフェニル基修飾ケイ素アルコキシド(C)のアルコキシ基(Cf)との数の比率は、1:0.001ないし1:15の範囲であり、好ましくは、1:0.001ないし1:1、より好ましくは1:0.001ないし1:0.2の範囲に規定することができる。
耐光性並びに耐熱耐光性の評価において、前述の反応に関与する官能基同士の比率が本発明に規定する数値内であれば、当該有機無機ハイブリッド組成物は使用上十分な透過率を得ることができた。従って、熱や光に耐性を備え経時劣化が少なく耐久性と経済性に富む組成物となる。
試作例51はアルミニウムアルコキシドとしてアルミニウムジイソプロピレートモノsec−ブチレート[AMD]を使用して調製した例であり、試作例52はフェニル基修飾ケイ素アルコキシドとしてジフェニルジエトキシシラン[DPDEOS]を使用して調製した例である。表の結果から明らかなように、「Af/Bf」及び「Af/Cf」の好適な比率を満たした配合量の調製とすると、使用原料を変更しても良好な性能を備える有機無機ハイブリッド組成物を得ることができた。従って、本発明の有機無機ハイブリッド組成物を調製するに際し、アルミニウムアルコキシドやフェニル基修飾ケイ素アルコキシドの種類拡張が可能であることを示唆する。
2 LED素子
3 穴部
4 接着剤
5 封止剤(有機無機接着性組成物)
6 塗工装置
7 レンズ
8 配線
10 接合ガラス材
11 第1プリズム
12 第2プリズム
13 第1プリズムの接着面
14 第2プリズムの接着面
20 太陽電池(発電素子)
25 二次光学系ガラス材(ホモジナイザ)
26 本体部
27 上面部
28 底面部
29 側面部
Y 有機無機ハイブリッド組成物
Ga ガラス用接着剤(有機無機接着性組成物)
Claims (5)
- ヒドロキシ末端を有しメチル基及びフェニル基で修飾されたメチルフェニルポリシロキサン(A)とアルミニウムアルコキシド(B)とを混合したポリシロキサン混合物(X)と、前記ポリシロキサン混合物(X)とフェニル基で修飾されたケイ素アルコキシド(C)とを脱水縮合反応して得た有機無機ハイブリッド組成物(Y)であって、
前記メチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)に対する前記アルミニウムアルコキシド(B)のアルコキシド基(Bf)の数の比率が、1:0.001ないし1:0.8の範囲を満たす
ことを特徴とする有機無機接着性組成物。 - 前記メチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)に対する前記フェニル基修飾ケイ素アルコキシド(C)のアルコキシド基(Cf)の比率が、1:0.001ないし1:50の範囲を満たす請求項1に記載の有機無機接着性組成物。
- 前記有機無機ハイブリッド組成物(Y)がLED素子用封止剤に使用される請求項1または2に記載の有機無機接着性組成物。
- 前記有機無機ハイブリッド組成物(Y)がガラス用接着剤である請求項1または2に記載の有機無機接着性組成物。
- 前記有機無機ハイブリッド組成物(Y)がガラス用接着剤であって、
前記メチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)に対する前記アルミニウムアルコキシド(B)のアルコキシド基(Bf)の数の比率が、1:0.1ないし1:0.8の範囲を満たし、
前記メチルフェニルポリシロキサン(A)のヒドロキシ基(Af)に対する前記フェニル基修飾ケイ素アルコキシド(C)のアルコキシド基(Cf)の比率が、1:0.001ないし1:15の範囲を満たす請求項1または2に記載の有機無機接着性組成物。
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