JP5965195B2 - ポリシロキサン系組成物 - Google Patents
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
(B)1分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン、
(C)下記一般式(1)で表される有機化合物、
1)(A)アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)をヒドロシリル化反応することにより得られる多面体構造ポリシロキサン変性体であって、前記、多面体構造ポリシロキサン変性体には1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a’)に由来する構造を有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体、
(B)1分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
(C)下記一般式(1)で表される有機化合物
[AR2 2SiO−SiO3/2]a[R3 3SiO−SiO3/2]b
(a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;R2は、アルキル基またはアリール基;R3は、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基を含有する多面体構造ポリシロキサン系化合物であることを特徴とする、1)または2)に記載のポリシロキサン系組成物。
[XR4 2SiO−SiO3/2]a[R5 3SiO−SiO3/2]b
[{a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;R4は、アルキル基またはアリール基;R5は、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基、Xは、下記一般式(2)あるいは一般式(3)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が異なっていても良くまた一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が混在していても良い。
を構成単位とすることを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体、
および、
(B)1分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
および、
(C)下記一般式(1)で表される有機化合物
からなることを特徴とするポリシロキサン系組成物。
本発明におけるアルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)は、分子中にアルケニル基を有する、多面体骨格を有するポリシロキサンであれば、特に限定はない。具体的に、例えば、以下の式
[R7SiO3/2]x[R8SiO3/2]y
(x+yは6〜24の整数;xは1以上の整数、yは0または1以上の整数;R7はアルケニル基、または、アルケニル基を有する基;R8は、任意の有機基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物を好適に用いることができ、さらには、式
[AR2 2SiO−SiO3/2]a[R3 3SiO−SiO3/2]b
(a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;R2は、アルキル基またはアリール基;R3は、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物が好ましいものとして例示される。
アルケニル基としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ヘキセニル基等が例示されるが、耐熱性・耐光性の観点から、ビニル基が好ましい。
本発明における1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a’)は、後述のヒドロシリル基を有する化合物(b)のヒドロシリル基と反応する。(a’)成分を用いることで、得られる硬化物の弾性率を低下させることができ、耐冷熱衝撃性を向上させることができる。また、得られる組成物の粘度コントロールをすることが可能となり、例えば、LED封止剤として用いた場合に蛍光体の凝集を抑制したり、LED封止剤として用いた場合のハンドリング性を向上させることが可能となる。
本発明で用いるヒドロシリル基を有する化合物(b)は、分子中に1個以上のヒドロシリル基を有していれば特に制限はないが、得られる多面体構造ポリシロキサン変性体の透明性、耐熱性、耐光性の観点から、ヒドロシリル基を有するシロキサン化合物であることが好ましく、さらには、ヒドロシリル基を有する環状シロキサンあるいは直鎖状ポリシロキサンであることが好ましい。特に耐熱性、耐光性、耐青色レーザー性、ガスバリア性の観点からは、環状シロキサンであることが好ましい。
本発明の(A)成分である多面体構造ポリシロキサン変性体は、後述のヒドロシリル化触媒の存在下、アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と1分子中にアルケニル基を1個有する有機ケイ素化合物(a’)を、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とヒドロシリル化反応させることにより得られる。
[XR4 2SiO−SiO3/2]a[R5 3SiO−SiO3/2]b
[a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;R4は、アルキル基またはアリール基;R5は、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基、Xは、下記一般式(2)あるいは一般式(3)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が異なっていても良くまた一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が混在していても良い。
で表されるシロキサン単位から構成されることを特徴としている。
本発明における1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンのシロキサンのユニット数は、特に限定されないが、2つ以上が好ましく、さらに好ましくは、2〜10個である。1分子中のシロキサンのユニット数が少ないと、組成物から揮発しやすくなり、硬化後に所望の物性が得られないことがある。また、シロキサンのユニット数が多いと、得られた硬化物のガスバリア性が低下する場合がある。
本発明における1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンは、アリール基を有していることが、ガスバリア性の観点から好ましい。また、アリール基を有する1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンは、耐熱性、耐光性の観点から、Si原子上に直接アリール基が結合していることが好ましい。また、アリール基は分子の側鎖または末端いずれにあってもよく、このようなアリール基含有ポリシロキサンの分子構造は限定されず、例えば直鎖状、分岐鎖状、一部分岐鎖状を有する直鎖状の他に、環状構造を有してもよい。
本発明における1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンとしては、耐熱性、耐光性の観点から、アルケニル基を2個以上有する直鎖状ポリシロキサン、分子末端にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサン、アルケニル基を2個以上有する環状シロキサンなどが好ましい例として挙げられる。
これら1分子中にアルケニル基を2個以上有するポリシロキサンは、単独で用いても良く、2種類以上併用して用いてもよい。
本発明における(C)成分は、下記一般式(1)で表される有機化合物であって、かつ、1分子中にアルケニル基および/またはヒドロシリル基を1個以上有する有機化合物であれば特に限定はされない。
本発明におけるR1は、炭素数1〜50の一価の有機基または水素原子であれば特に限定はされないが、耐熱性や耐光性、耐冷熱衝撃性などの得られる硬化物の物性の観点から、アルキル基、アリール基、アルケニル基、ヒドロシリル基、水素原子であることが好ましい。ただし、少なくとも1つはアルケニル基またはヒドロシリル基を含有している基である。
本発明では、(A)成分である多面体構造ポリシロキサン変性体の合成、および、該変性体を含有する組成物を硬化させる際に、ヒドロシリル化触媒を用いる。
硬化遅延剤は、本発明のポリシロキサン系組成物の保存安定性を改良あるいは、硬化過程でのヒドロシリル化反応の反応性を調整するための成分である。本発明においては、硬化遅延剤としては、ヒドロシリル化触媒による付加型硬化性組成物で用いられている公知のものが使用でき、具体的には脂肪族不飽和結合を含有する化合物、有機リン化合物、有機イオウ化合物、窒素含有化合物、スズ系化合物、有機過酸化物等が挙げられる。これらを単独使用、または2種以上併用してもよい。
本発明のポリシロキサン系組成物は、(A)成分および(B)成分、また、必要に応じて、ヒドロシリル化触媒、硬化遅延剤等を加えることにより得ることができる。本発明のポリシロキサン系組成物は、液状樹脂組成物として取り扱うことが可能である。液状樹脂組成物とすることにより、型、パッケージ、基板等に、注入あるいは塗布して硬化させることで、用途に応じた成型体を容易に得ることができる。
成形方法としては、押出成形、圧縮成形、ブロー成形、カレンダー成形、真空成形、発泡成形、射出成形、液状射出成形、注型成形などの任意の方法を使用することができる。
本発明において得られる成型体の用途としては、具体的に例えば、液晶ディスプレイ分野における基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、カラーフィルター、偏光子保護フィルム、パッシベーション膜などの液晶用フィルムなどの液晶表示装置周辺材料が例示される。また、PDP(プラズマディスプレイ)の封止剤、反射防止フィルム、光学補正フィルム、ハウジング材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜、またLED表示装置に使用されるLED素子のモールド材、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜、またプラズマアドレス液晶ディスプレイにおける基板材料、導光板、プリズムシート、偏向板、位相差板、視野角補正フィルム、接着剤、カラーフィルター、偏光子保護フィルム、パッシベーション膜、また有機ELディスプレイにおける前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、カラーフィルター、接着剤、パッシベーション膜、またフィールドエミッションディスプレイ(FED)における各種フィルム基板、前面ガラスの保護フィルム、前面ガラス代替材料、接着剤、カラーフィルター、パッシベーション膜が例示される。
下記のSiH価は、その化合物とジブロモエタンの混合物を作り、重クロロホルムに溶解させ、バリアン・テクノロジーズ・ジャパン・リミテッド製 300MHz NMRを用いてNMR測定を行うことで、下記計算式
SiH価(mol/kg)=[化合物のSiH基に帰属されるピークの積分値]/[ジブロモエタンのメチル基に帰属されるピークの積分値]×4×[混合物中のジブロモエタン重量]/[ジブロモエタンの分子量]/[混合物中の化合物重量]
を用いて計算した。
株式会社エノモト製LEDパッケージ(品名:TOP LED 1−IN−1)に、0.4mm×0.4mm×0.2mmの単結晶シリコンチップ1個を、株式会社ヘンケルジャパン製エポキシ系接着剤(品名:LOCTITE348)で貼り付け、150℃に温度設定した対流式オーブンで30分加熱して固定した。ここに組成物を注入し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、180℃×1時間熱硬化させてサンプルを作成した。
上記の通り作成したサンプルを、熱衝撃試験機(エスペック製 TSA−71H−W)を用いて、高温保持100℃、30分間、低温保持−40℃、30分間のサイクルを200サイクル行った後、サンプルを観察した。試験後、目視で変化が無ければ○、樹脂にクラックが入ったり、樹脂とパッケージとの間に剥離、あるいは樹脂の着色が起きたりした場合は×とした。
株式会社エノモト製LEDパッケージ(品名:TOP LED 1−IN−1)に多面体構造ポリシロキサン系組成物を注入し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、180℃×1時間熱硬化させてサンプルを作成した。このサンプルを、フロー式ガス腐食試験機(ファクトケイ製KG130S)内に入れ、40℃、相対湿度80%、硫化水素3ppmの条件下で、96時間、硫化水素暴露試験を行った。試験後、パッケージのリフレクターが変色していなければ○、わずかに変色が見られた場合は△、黒くなっている場合は×とした。
株式会社エノモト製LEDパッケージ(品名:TOP LED 1−IN−1)に、ジェネライツ社製12mil×13mil角 青色LEDチップ(品番:B1213AAA0 S45C−18)を、金ワイヤーと信越化学社製ダイボンド剤(KER−3000−M2)を用いて実装した。ここに多面体構造ポリシロキサン系組成物を注入し、対流式オーブンで80℃×2時間、100℃×1時間、180℃×1時間熱硬化させてサンプルを作成した。このサンプルをダイセン電子工業製ガラスエポキシ基板(品番:D006)の0.95mmピッチ面に、藤倉化成製導電性ペースト(FA−705BN)を用いて150℃40分加熱して接着し、ADCMT製定電流電源装置6240Aに接続して、恒温恒湿器(ナガノサイエンス製LH43−13M)内に入れ、85℃、相対湿度85%で、500時間・20mAの電流を通電しLED連続通電試験を行った。試験後、硬化物がパッケージ・リードフレームからの剥離がなければ○、わずかな剥離がある場合は△、大きな剥離のある場合は×とした。
48%コリン水溶液(トリメチル−2ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液)1803gにテトラエトキシシラン1459gを加え、室温で2時間激しく撹拌した。反応系内が発熱し、均一溶液になった段階で、撹拌を緩め、さらに12時間反応させた。次に、反応系内に生成した固形物に、メタノール1400mLを加え、均一溶液とした。
製造例1で得られたアルケニル基含有多面体構造ポリシロキサン系化合物であるテトラキス(ビニルジメチルシロキシ)テトラキス(トリメチルシロキシ)オクタシルセスキオキサン30.0gをトルエン123.0gに溶解させ、ビニルジフェニルメチルシラン31.5g、白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt−VTSC−3X)1.46μLを加えた。このようにして得られた溶液を、1,3,5,7−テトラハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン24.6g、トルエン24.6gの溶液にゆっくりと滴下し、105℃で2時間反応させた。反応終了後、エチニルシクロヘキサノール2.8μl、マレイン酸ジメチル0.65μlを加え、トルエンと未反応成分を留去することにより、液状の多面体構造ポリシロキサン変性体(反応物I)80.8g(SiH価1.88mol/kg)を得た。
1,3,5,7−テトラハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサン362gとトルエン362gを均一に混ぜて、窒素雰囲気下、105℃で攪拌した。ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート100g、トルエン100g及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液(白金として3wt%含有する白金ビニルシロキサン錯体、ユミコアプレシャスメタルズジャパン製、Pt−VTSC−3X)0.049gの混合液を90分かけて滴下し、105℃で4時間反応させた。未反応成分とトルエンを減圧留去することにより1,3,5,7−テトラハイドロジェン−1,3,5,7−テトラメチルシクロテトラシロキサンとジアリルモノグリシジルイソシアヌレートの反応物(反応物II)を203g(SiH価数7.74mol/kg)得た。
10.00gの反応物Iに、1,5−ジビニル−3,3−ジフェニル−1,1,5,5−テトラメチルトリシロキサン2.44gおよびジアリルメチルイソシアヌレート0.27gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
10.00gの反応物Iに、1,5−ジビニル−3,3−ジフェニル−1,1,5,5−テトラメチルトリシロキサン2.89g、および0.19gの反応物IIを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
10.00gの反応物Iに、1,5−ジビニル−3,3−ジフェニル−1,1,5,5−テトラメチルトリシロキサン2.44g、ジアリルメチルイソシアヌレート0.27g、および0.19gの反応物IIを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を作成した。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
10.00gの反応物Iに、1,5−ジビニル−3,3−ジフェニル−1,1,5,5−テトラメチルトリシロキサン2.89gを加えて撹拌し、多面体構造ポリシロキサン系組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
10.00gの反応物Iに、ビニル基を両末端に含有する直鎖状ポリジメチルシロキサン(DMS−V03)4.34g加えて撹拌し、組成物を得た。このようにして得られた組成物を用いて、上述の各種評価を行い、その結果を表1に記載した。
Claims (14)
- (A)アルケニル基を有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とのヒドロシリル化物である多面体構造ポリシロキサン変性体であって、分子内にヒドロシリル基を含有し、1分子中にアルケニル基を1個及びアリール基を1個以上有する有機ケイ素化合物(a’)に由来する構造を有することを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体、
(B)1分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
(C)ヒドロシリル基を有する化合物であって、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、モノアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジメチルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、ジアリルモノエチルイソシアヌレート、モノアリルジエチルイソシアヌレート、及び、モノアリルモノメチルモノエチルイソシアヌレートからなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とのヒドロシリル化物である有機化合物
からなることを特徴とするポリシロキサン系組成物。 - アルケニル基を含有する多面体構造ポリシロキサン系化合物(a)が、式
[AR2 2SiO−SiO3/2]a[R3 3SiO−SiO3/2]b
(a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;Aは、アルケニル基;R2は、アルキル基またはアリール基;R3は、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基)
で表されるシロキサン単位から構成されるアルケニル基を含有する多面体構造ポリシロキサン系化合物であることを特徴とする、請求項1に記載のポリシロキサン系組成物。 - ヒドロシリル基を含有する化合物(b)が、ヒドロシリル基を含有する環状シロキサン、および/または、分子末端にヒドロシリル基を含有する直鎖状シロキサンであることを特徴とする、請求項1または2に記載のポリシロキサン系組成物。
- (A)式
[XR4 2SiO−SiO3/2]a[R5 3SiO−SiO3/2]b
[{a+bは6〜24の整数、aは1以上の整数、bは0または1以上の整数;R4は、アルキル基またはアリール基;R5は、アルケニル基、水素原子、アルキル基、アリール基、または、他の多面体骨格ポリシロキサンと連結している基、Xは、下記一般式(2)あるいは一般式(3)のいずれかの構造を有し、Xが複数ある場合は一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が異なっていても良くまた一般式(2)あるいは一般式(3)の構造が混在していても良い。
を構成単位とすることを特徴とする多面体構造ポリシロキサン変性体、
および、
(B)1分子中に2個以上のアルケニル基を有するオルガノポリシロキサン
および、
(C)ヒドロシリル基を有する化合物であって、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、モノアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、モノアリルジメチルイソシアヌレート、モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、ジアリルモノエチルイソシアヌレート、モノアリルジエチルイソシアヌレート、及び、モノアリルモノメチルモノエチルイソシアヌレートからなる群から選ばれる少なくとも1つの化合物と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とのヒドロシリル化物である有機化合物、
からなることを特徴とするポリシロキサン系組成物。 - R6が直接ケイ素原子に結合しているアリール基を1個以上含有することを特徴とする、請求項4にポリシロキサン系組成物。
- (A)成分が、温度20℃において、液状であることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- (A)成分が、分子中にヒドロシリル基を平均して3つ以上含有することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- (B)成分が、分子中にアリール基を少なくとも1つ以上含有することを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- 有機化合物(C)が、1分子中にアルケニル基および/またはヒドロシリル基を2個以上含有していることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- 有機化合物(C)が、ヒドロシリル基を有する化合物であって、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルイソシアヌレート、ジアリルモノメチルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレートからなる群において選ばれる少なくとも1種類の化合物と、ヒドロシリル基を有する化合物(b)とのヒドロシリル化物である有機化合物であることを特徴とする、請求項9に記載のポリシロキサン系組成物。
- ヒドロシリル化触媒を含有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- 硬化遅延剤を含有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- 接着性付与剤を含有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
- 無機フィラーを含有することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリシロキサン系組成物。
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