JP6754317B2 - 付加硬化型シリコーン組成物、該組成物の製造方法、シリコーン硬化物、及び光学素子 - Google Patents
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Description
(A−1)下記平均組成式(1)で表される分岐状オルガノポリシロキサン、
(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R2R1SiO)c(R1 2SiO)d(R2SiO3/2)e(R1SiO3/2)f(SiO4/2)g (1)
(式中、R1はそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換又は非置換の一価炭化水素基であり、全R1のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、R2はアルケニル基である。a、b、c、d、e、f、及びgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、及びg≧0を満たす数であり、但し、b+c+e>0、e+f+g>0であり、かつ、a+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(A−2)下記式(2)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分の合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)1分子中に少なくとも2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分中のケイ素原子結合アルケニル基1個に対して前記(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の数が、0.1〜5.0個となる量、
(C)Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノメタロシロキサン:前記(A−1)成分、(A−2)成分、及び(B)成分の合計100質量部に対して0.01〜20質量部、及び、
(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒、
を含むものである付加硬化型シリコーン組成物を提供する。
下記(a)、(b)及び(c)成分を150℃以上の温度で反応させ、前記(C)成分のポリオルガノメタロシロキサンを生成する工程と、
(a)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノシロキサン:100質量部、
(b)下記一般式(3)で表される希土類元素のカルボン酸塩:前記(a)成分100質量部に対してセリウムの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4COO)jM1 (3)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M1はセリウム、又はセリウムを含む希土類元素であり、jは3〜4の整数である。)
(c)下記一般式(4)で表されるチタン化合物及びその加水分解縮合物のうち一方又は両方:前記(a)成分100質量部に対してチタンの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4O)4M2 (4)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M2はチタンである。)、
前記(A−1)、(A−2)、(B)、(C)、及び(D)成分を混合する工程とを含む付加硬化型シリコーン組成物の製造方法を提供する。
(A−1)下記平均組成式(1)で表される分岐状オルガノポリシロキサン、
(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R2R1SiO)c(R1 2SiO)d(R2SiO3/2)e(R1SiO3/2)f(SiO4/2)g (1)
(式中、R1はそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換又は非置換の一価炭化水素基であり、全R1のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、R2はアルケニル基である。a、b、c、d、e、f、及びgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、及びg≧0を満たす数であり、但し、b+c+e>0、e+f+g>0であり、かつ、a+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(A−2)下記式(2)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分の合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)1分子中に少なくとも2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分中のケイ素原子結合アルケニル基1個に対して前記(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の数が、0.1〜5.0個となる量、
(C)Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノメタロシロキサン:前記(A−1)成分、(A−2)成分、及び(B)成分の合計100質量部に対して0.01〜20質量部、及び、
(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒、
を含む付加硬化型シリコーン組成物である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、下記の(A−1)、(A−2)、(B)〜(D)成分を含有してなる。以下、各成分について詳細に説明する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物における(A−1)成分は、下記平均組成式(1)で表される分岐状オルガノポリシロキサンである。
(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R2R1SiO)c(R1 2SiO)d(R2SiO3/2)e(R1SiO3/2)f(SiO4/2)g (1)
(式中、R1はそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換又は非置換の一価炭化水素基であり、全R1のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、R2はアルケニル基である。a、b、c、d、e、f、及びgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、及びg≧0を満たす数であり、但し、b+c+e>0、e+f+g>0であり、かつ、a+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(CH2=CH(CH3)(C6H5)SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3.8(SiO2)4.3
((CH3)3SiO1/2)2.5(CH2=CH(CH3)2SiO1/2)1.2((C6H5)2SiO)1.3(SiO2)5.0
(A−2)成分は、下記式(2)で表される直鎖状オルガノポリシロキサンである。
(CH2=CH(CH3)(C6H5)SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3
(CH2=CH(CH3)2SiO1/2)2((C6H5)2SiO)15((CH3)2SiO)65
(B)成分は、1分子中に少なくとも2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
R5 lHkSiO(4−l−k)/2 (5)
(式中、R5は同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換又は非置換のケイ素原子に結合した一価炭化水素基であり、l及びkは、0.7≦l≦2.1、0.001≦k≦1.0であり、かつ0.8≦l+k≦3.0を満たす正数である。)
(H(CH3)(C6H5)SiO1/2)3((C6H5)SiO3/2)1
((CH3)3SiO1/2)2((C6H5)2SiO)2(H(CH3)SiO)6
(C)成分は、Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノメタロシロキサンである。
(a)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノシロキサン:100質量部、
(b)下記一般式(3)で表される希土類元素のカルボン酸塩:(a)成分100質量部に対してセリウムの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4COO)jM1 (3)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M1はセリウム、又はセリウムを含む希土類元素であり、jは3〜4の整数である。)
(c)下記一般式(4)で表されるチタン化合物及びその加水分解縮合物のうち一方又は両方:(a)成分100質量部に対してチタンの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4O)4M2 (4)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M2はチタンである。)
(D)成分の白金族金属を含むヒドロシリル化触媒は、(A−1)及び(A−2)成分中のアルケニル基と(B)成分中のケイ素原子結合水素原子との付加反応を促進するものであればいかなる触媒であってもよい。その具体例としては、白金、パラジウム、ロジウム等の白金族金属や塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィン類、ビニルシロキサン又はアセチレン化合物との配位化合物、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム、クロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジウム等の、白金族金属化合物が挙げられるが、特に好ましくは白金系化合物である。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、目的に応じて、接着性向上剤や反応抑制剤などの成分を添加してもよい。
また、本発明では、上述の付加硬化型シリコーン組成物を製造する方法を提供する。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、下記(a)、(b)及び(c)成分を150℃以上の温度で反応させて(C)成分のポリオルガノメタロシロキサンを生成し、上述の(A−1)、(A−2)、(B)、(C)、及び(D)成分を混合することにより製造することができる。
(a)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノシロキサン:100質量部、
(b)下記一般式(3)で表される希土類元素のカルボン酸塩:前記(a)成分100質量部に対してセリウムの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4COO)jM1 (3)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M1はセリウム、又はセリウムを含む希土類元素であり、jは3〜4の整数である。)
(c)下記一般式(4)で表されるチタン化合物及びその加水分解縮合物のうち一方又は両方:前記(a)成分100質量部に対してチタンの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4O)4M2 (4)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M2はチタンである。)
さらに、本発明は、上記付加硬化型シリコーン組成物を硬化させて得られる硬化物(シリコーン硬化物)を提供する。
さらに、本発明は、上記シリコーン硬化物で封止されたものである光学素子を提供する。
((CH3)3SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3.9((CH3)2SiO)8.6で表される粘度400mPa・sのメチルフェニルオルガノポリシロキサン130質量部に、セリウムを主成分とする2−エチルヘキサン酸塩のターペン溶液(希土類元素含有量6質量%)13質量部(セリウム量として0.55部)とテトラn−ブチルチタネート2.7質量部(チタン質量が上記2−エチルヘキサン酸塩中のセリウム質量の0.3倍)を予め十分混合したものを撹拌しながら添加し、黄白色の分散液を得た。これに窒素ガスを少量流通させながら、加熱してターペンを流出させ、次いで300℃で1時間加熱したところ、濃黄褐色で透明なポリオルガノメタロシロキサン(C−1)の均一組成物が得られた。得られたポリオルガノメタロシロキサンをICP−OES(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法)にて解析したところ、Ce含有量は3,200ppm、Ti含有量は2,700ppmであった。また、ポリオルガノメタロシロキサン(C−1)の粘度は175mPa・sであった。
((CH3)3SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3.9((CH3)2SiO)8.6で表される粘度400mPa・sのメチルフェニルオルガノポリシロキサン130質量部に、セリウムを主成分とする2−エチルヘキサン酸塩のターペン溶液(希土類元素含有量6質量%)13質量部(セリウム量として0.55部)を撹拌しながら添加し、黄白色の分散液を得た。これに窒素ガスを少量流通させながら、加熱してターペンを流出させ、次いで300℃で1時間加熱したところ、濃黄褐色で透明なポリオルガノメタロシロキサン(C−2)の均一組成物が得られた。得られたポリオルガノメタロシロキサンをICP−OES(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法)にて解析したところ、Ce含有量は3,300ppmであった。また、ポリオルガノメタロシロキサン(C−2)の粘度は220mPa・sであった。
((CH3)3SiO1/2)2((CH3)2SiO)57で表される粘度100mPa・sのメチルオルガノポリシロキサン100質量部に、セリウムを主成分とする2−エチルヘキサン酸塩のターペン溶液(希土類元素含有量6質量%)10質量部(セリウム量として0.43部)とテトラn−ブチルチタネート2.1質量部(チタン質量が上記2−エチルヘキサン酸塩中のセリウム質量の0.3倍)を予め十分混合したものを撹拌しながら添加し、黄白色の分散液を得た。これに窒素ガスを少量流通させながら、加熱してターペンを流出させ、次いで300℃で1時間加熱したところ、濃赤褐色で透明なポリオルガノメタロシロキサン(C−3)の均一組成物が得られた。得られたポリオルガノメタロシロキサンをICP−OES(高周波誘導結合プラズマ発光分光分析法)にて解析したところ、Ce含有量は3,400ppm、Ti含有量は3,700ppmであった。また、ポリオルガノメタロシロキサン(C−3)の粘度は115mPa・sであった。
六塩化白金酸と1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサンとの反応生成物を、白金含有量1.0質量%となるように、フェニル基を30モル%含有する粘度700mPa・sのメチルフェニルオルガノポリシロキサンで稀釈し、白金触媒を調製した。
表1に示す配合量で下記の各成分を混合し、付加硬化型シリコーン組成物を調製した。なお、表1における各成分の数値は質量部を表す。[Si−H]/[Si−Vi]値は、(A−1)成分及び(A−2)成分中の全ケイ素原子結合アルケニル基に対する(B)成分中のケイ素原子に結合した水素原子のモル比を表す。
(A−1−1)(CH2=CH(CH3)(C6H5)SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3.8(SiO2)4.3で表される分岐状フェニルシリコーンレジン
(A−1−2)((CH3)3SiO1/2)2.5(CH2=CH(CH3)2SiO1/2)1.2((C6H5)2SiO)1.3(SiO2)5.0で表される分岐状メチルフェニルシリコーンレジン
(A−2)成分:
(A−2−1)(CH2=CH(CH3)(C6H5)SiO1/2)2((C6H5)2SiO)3で表される、粘度2,000mPa・sの直鎖状フェニルシリコーンオイル
(A−2−2)(CH2=CH(CH3)2SiO1/2)2((C6H5)2SiO)15((CH3)2SiO)65で表される、粘度700mPa・sの直鎖状メチルフェニルシリコーンオイル
(B)成分:
(B−1)(H(CH3)(C6H5)SiO1/2)3((C6H5)SiO3/2)1で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(B−2)((CH3)3SiO1/2)2((C6H5)2SiO)2(H(CH3)SiO)6で表されるオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(C)成分:
(C−1)合成例1で得られたポリオルガノメタロシロキサン
(C−2)合成例2で得られたポリオルガノメタロシロキサン
(C−3)合成例3で得られたポリオルガノメタロシロキサン
(D)成分:合成例4で得られた白金触媒
各組成物を150℃で2時間加熱して硬化させ、得られた硬化物の外観を目視にて確認した。
各組成物を150℃で2時間加熱して硬化させ、ATAGO製デジタル屈折計RX−5000を用いて、25℃における硬化物の波長589nmの屈折率を測定した。
付加硬化型シリコーン組成物を2mm厚になるように型に流し込み、150℃×4時間の条件で硬化させた。その硬化物の波長400nmにおける初期の直線光透過率T0を分光光度計U−3900(日立ハイテクサイエンス社製)にて測定した。更に、硬化物を180℃の条件下で1000時間曝露した後、波長400nmにおける直線光透過率Tを測定した。初期の光透過率との差(T0−T)が小さいほど、耐熱変色性に優れた材料と評価される。(T0−T)の値としては10ポイント以下が好ましい。
付加硬化型シリコーン組成物を150℃、2時間の条件で硬化させ、その硬化物の初期重量を100とした場合に対して、180℃、1000時間の条件下に暴露した後の重量を比較した。初期との差が小さいほど、重量減少が少なく、耐熱性に優れた材料と評価される。
Claims (5)
- (A−1)下記平均組成式(1)で表される分岐状オルガノポリシロキサン、
(R1 3SiO1/2)a(R2R1 2SiO1/2)b(R2R1SiO)c(R1 2SiO)d(R2SiO3/2)e(R1SiO3/2)f(SiO4/2)g (1)
(式中、R1はそれぞれ同一又は異なっていてもよい、アルケニル基を含まない置換又は非置換の一価炭化水素基であり、全R1のうち少なくとも10モル%はアリール基であり、R2はアルケニル基である。a、b、c、d、e、f、及びgはそれぞれ、a≧0、b≧0、c≧0、d≧0、e≧0、f≧0、及びg≧0を満たす数であり、但し、b+c+e>0、e+f+g>0であり、かつ、a+b+c+d+e+f+g=1を満たす数である。)
(A−2)下記式(2)で表される直鎖状オルガノポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分の合計100質量部に対して10〜40質量部、
(B)1分子中に少なくとも2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:前記(A−1)成分及び(A−2)成分中のケイ素原子結合アルケニル基1個に対して前記(B)成分中のケイ素原子結合水素原子の数が、0.1〜5.0個となる量、
(C)Si−O−Ce結合及びSi−O−Ti結合を含有し、Ce含有量が50〜5,000ppm、Ti含有量が50〜5,000ppmであり、25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノメタロシロキサン:前記(A−1)成分、(A−2)成分、及び(B)成分の合計100質量部に対して0.01〜20質量部、及び、
(D)白金族金属を含むヒドロシリル化触媒、
を含むものであることを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。 - 前記式(1)中のR1及び前記式(2)中のR1’が、フェニル基又はメチル基であることを特徴とする請求項1に記載の付加硬化型シリコーン組成物。
- 請求項1又は2に記載の付加硬化型シリコーン組成物を製造する方法であって、
下記(a)、(b)及び(c)成分を150℃以上の温度で反応させ、前記(C)成分のポリオルガノメタロシロキサンを生成する工程と、
(a)25℃における粘度が10〜10,000mPa・sであり、一分子中に含まれる有機基の全数に対して少なくとも10モル%以上のアリール基を有するポリオルガノシロキサン:100質量部、
(b)下記一般式(3)で表される希土類元素のカルボン酸塩:前記(a)成分100質量部に対してセリウムの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4COO)jM1 (3)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M1はセリウム、又はセリウムを含む希土類元素であり、jは3〜4の整数である。)
(c)下記一般式(4)で表されるチタン化合物及びその加水分解縮合物のうち一方又は両方:前記(a)成分100質量部に対してチタンの質量換算で0.05〜5質量部となる量、
(R4O)4M2 (4)
(式中、R4は同種又は異種の一価炭化水素基であり、M2はチタンである。)、
前記(A−1)、(A−2)、(B)、(C)、及び(D)成分を混合する工程とを含むことを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の付加硬化型シリコーン組成物の硬化物であることを特徴とするシリコーン硬化物。
- 請求項4に記載のシリコーン硬化物で封止されたものであることを特徴とする光学素子。
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