JP7290138B2 - 紫外線硬化型シリコーン組成物およびその硬化物 - Google Patents
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Description
レンズ成形は、金型を用いたインプリント成形が一般的であるため、紫外線照射により瞬時に硬化する材料は、レンズの生産効率上非常に有利である。また、紫外線硬化型材料は、加熱を必要としないため、熱収縮によるレンズ寸法の変化を考慮しなくてもよいという利点がある。
一方、耐熱性に優れる紫外線硬化型材料として、光活性型白金錯体触媒を配合したシリコーン接着剤(特許文献3)が提案されている。しかし、この材料は、十分に硬化させるために時間を要し、また紫外線照射後に加熱を必要とするため、レンズ成形には適さない。
1. (A)主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰返しからなり、片方または両方の末端に下記一般式(1)で示される基を有し、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサン、
(B)(a)下記一般式(2)
で示される単位と、(b)R1 3SiO1/2単位(式中、R1は、前記と同じ意味を表す。)と、(c)R1 2SiO2/2単位(式中、R1は、前記と同じ意味を表す。)と、(d)SiO4/2単位とからなり、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサンレジン、および
(C)光重合開始剤
を含有する紫外線硬化型シリコーン組成物、
2. (D)シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物を含む1の紫外線硬化型シリコーン組成物、
3. (E)(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシランカップリング剤を含む1または2の紫外線硬化型シリコーン組成物、
4. 1~3のいずれかの紫外線硬化型シリコーン組成物の硬化物、
5. 4の硬化物からなるレンズ
を提供する。
本発明に係る紫外線硬化型シリコーン組成物は、下記(A)~(C)成分を含有する。
(A)主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰返しからなり、片方または両方の末端に下記一般式(1)で示される基を有し、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサン
(B)(a)下記一般式(2)で示される単位と、(b)R1 3SiO1/2単位と、(c)R1 2SiO2/2単位と、(d)SiO4/2単位とからなり、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサンレジン
(C)光重合開始剤
本発明に使用される(A)成分は、(A)主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰返しからなり、片方または両方の末端に下記一般式(1)で示される基を有するオルガノポリシロキサンである。
R2は、酸素原子または炭素原子数1~20のアルキレン基であるが、好ましくは炭素原子数1~10、より好ましくは1~5のアルキレン基である。
R3は、互いに独立して、アクリロイルオキシアルキル基、メタクリロイルオキシアルキル基、アクリロイルオキシアルキルオキシ基、またはメタクリロイルオキシアルキルオキシ基である。
それらの具体例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、tert-ブチル、n-ヘキシル、シクロヘキシル、n-オクチル、2-エチルヘキシル、n-デシル基等のアルキル基;ビニル、アリル(2-プロペニル)、1-プロペニル、イソプロペニル、ブテニル基等のアルケニル基;フェニル、トリル、キシリル、ナフチル基等のアリール基;ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル基等のアラルキル基などが挙げられる。
これらの中でも、R1としては、炭素原子数1~5のアルキル基、フェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、フェニル基がより好ましい。
これらの中でも、R2としては、酸素原子、メチレン、エチレン、トリメチレン基が好ましく、酸素原子、エチレン基がより好ましい。
R3の具体例としては、下記式で示されるものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
R5は、炭素原子数1~10のアルキレン基であるが、好ましくは炭素原子数1~5のアルキレン基である。R5の具体例としては、R2で例示した基のうち、炭素原子数1~10のものが挙げられ、中でもメチレン、エチレン、トリメチレン基が好ましく、エチレン基がより好ましい。
これらの具体例としては、上記R1で例示した基と同様のものが挙げられるが、合成の簡便さから、アルキル基、アリール基が好ましく、メチル基、フェニル基がより好ましい。
また、(A)成分中のケイ素原子に結合した1価有機基の全数のうち、5%以上はアリール基であるが、10%以上はアリール基が好ましい。アリール基が5%未満であると、得られる硬化物が低屈折率のものとなる。アリール基としては、フェニル基が好ましい。
なお、本発明において、粘度は回転粘度計(例えば、BL型、BH型、BS型、コーンプレート型、レオメーター等)により測定できる(以下、同様)。
本発明において、重合度(または分子量)は、例えば、トルエン等を展開溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)分析におけるポリスチレン換算の数平均重合度(または数平均分子量)として求めることができる(以下、同様)。
上記式(4)、(5)で表されるオルガノポリシロキサンは、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体と3-(1,1,3,3-テトラメチルジシロキサニル)プロピルメタクリラート(CAS No.96474-12-3)とのヒドロシリル化反応物として得られる。
上記式(5)で表されるオルガノポリシロキサンは、両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体とジクロロメチルシランとのヒドロシリル化反応物に2-ヒドロキシエチルアクリレートを反応させて得ることができる。
(B)成分は、本組成物の架橋成分の一つであり、(a)下記式(2)で示される単位(MA単位)と、(b)R1 3SiO1/2単位と、(c)R1 2SiO2/2単位と、(d)SiO4/2単位とからなりを有する(メタ)アクリロイルオキシ含有基を有するオルガノポリシロキサンレジンである。
なお、(B)成分は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
本発明で使用可能な光重合開始剤の具体例としては、2,2-ジエトキシアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(Omnirad 651)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(Omnirad 184)、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(Omnirad 1173)、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチル-プロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチル-プロパン-1-オン(Omnirad 127)、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル(Omnirad MBF)、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-モルフォリノプロパン-1-オン(Omnirad 907)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)ブタン-1-オン(Omnirad 369)、2-ジメチルアミノ-2-(4-メチル-ベンジル)-1-(4-モルフォリン-4-イル-フェニル)ブタン-1-オン(Omnirad 379EG)、ビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)-フェニルフォスフィンオキサイド(Omnirad 819)、2,4,6-トリメチルベンゾイル-ジフェニル-フォスフィンオキサイド(Omnirad TPO)等(以上、いずれもIGM Resins B.V.社製)が挙げられ、これらは1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
その具体例としては、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、エトキシ-ジエチレングリコールアクリレート、メトキシ-トリエチレングリコールアクリレート、2-エチルヘキシル-ジグリコールアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート等が挙げられ、これらは単独で用いても2種以上混合して用いてもよい。
これらの中でも、特にイソボルニルアクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレートが好ましい。
(D)成分を用いる場合の添加量は、(A)成分100質量部に対して、1~1,000質量部の範囲が好ましい。
その具体例としては、(メタ)アクリロイルオキシメチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシメチルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリメトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシオクチルトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらは市販品として入手することができ、例えば、γ-(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(商品名:KBM-503、信越化学工業(株)製)、γ-(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン(商品名:KBM-5103、信越化学工業(株)製)、メタクリロキシオクチルトリメトキシシラン(商品名:KBM-5803、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。
(E)成分を使用する場合の添加量は、(A)100質量部に対して、0.1~100質量部が好ましく、0.2~50質量部がより好ましい。
さらに、本発明の組成物は、その他の樹脂組成物と適宜混合して使用することもできる。
また、本発明の紫外線硬化型シリコーン粘着剤組成物の屈折率は、25℃、波長589nmで測定した場合に、1.45以上が好ましく、1.50以上がより好ましく、1.52以上がより一層好ましい。屈折率は、例えば、ATAGO製デジタル屈折系RX-5000により測定できる。
この場合、照射する紫外線の光源としては、例えば、UVLEDランプ、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、カーボンアークランプ、キセノンランプ等が挙げられる。
紫外線の照射量(積算光量)は、例えば、本発明の組成物を2.0mm程度の厚みに成形したシートに対して、好ましくは1~10,000mJ/cm2であり、より好ましくは10~8,000mJ/cm2である。すなわち、照度100mW/cm2の紫外線を用いた場合、0.01~100秒程度紫外線を照射すればよい。
また、150℃500時間加熱後の25℃における波長400nmの直進光の光透過率も80%以上が好ましく、82%以上がより好ましい。透過率は、例えば、(株)日立ハイテクサイエンス製分光光度計U-3900を用いて測定できる。
なお、実施例で使用した各成分の化合物は以下のとおりである。Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表し、Viはビニル基を表す。
(B-1)下記式(7)で表されるメタクリロイルオキシ基含有単位、ViMePhSiO1/2単位、Ph2SiO2/2単位およびSiO2単位を含有し、メタクリロイルオキシ基含有単位/ViMePhSiO1/2単位/Ph2SiO2/2単位/SiO2単位のモル比が16/4/38/42であるオルガノポリシロキサンレジン(数平均分子量2,100)の50質量%キシレン溶液
(B-2)下記式(7)で表されるメタクリロイルオキシ基含有単位、ViMePhSiO1/2単位、Ph2SiO2/2単位およびSiO2単位を含有し、メタクリロイルオキシ基含有単位/ViMePhSiO1/2単位/Ph2SiO2/2単位/SiO2単位のモル比が10/15/30/45であるオルガノポリシロキサンレジン(数平均分子量1,600)の50質量%キシレン溶液
(B-3)下記式(7)で表されるメタクリロイルオキシ基含有単位、ViMePhSiO1/2単位、Ph2SiO2/2単位およびSiO2単位を含有し、メタクリロイルオキシ基含有単位/ViMePhSiO1/2単位/Ph2SiO2/2単位/SiO2単位のモル比が22/3/30/45であるオルガノポリシロキサンレジン(数平均分子量1,800)の50質量%キシレン溶液
(C-1)2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン(IGM Resins B.V.社製、Omnirad 1173)
(D-1)イソボルニルアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートIB-XA)
(D-2)ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート(共栄社化学(株)製、ライトアクリレートDCP-A)
(E)成分
(E-1)3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM-503)
上記(A)、(B)成分を表1の組成で混合し、減圧下にて100℃でキシレンを留去した後、(C)~(E)成分を混合することで、表1記載の各シリコーン組成物を調製した。
得られた組成物および硬化物について下記特性を評価した。結果を表1に併記する。
表1における組成物の粘度は、回転粘度計を用いて23℃で測定した。
〔屈折率〕
表1における組成物の屈折率は、ATAGO製デジタル屈折系RX-5000を用いて、測定波長589nmの屈折率を25℃で測定した。屈折率は1.45以上であれば十分高いといえる。
〔硬度〕
調製したシリコーン組成物を、アイグラフィック(株)製アイUV電子制御装置(型式UBX0601-01)を用い、窒素雰囲気下、室温(25℃)で、波長365nmの紫外光での照射量が4,000mJ/cm2となるように紫外線を照射し、硬化させた。なお、シートの厚みは2.0mmとした。得られた硬化物の硬度を、JIS-K6249:2003に準じて測定した。
〔光透過率〕
上記の硬度測定と同様に作製した硬化物について、初期および150℃500時間加熱後の25℃における波長400nmの直進光の光透過率を、(株)日立ハイテクサイエンス製分光光度計U-3900を用いて測定した。透過率は80%以上であれば十分高いといえる。
一方、(B)成分の代わりに(D)成分を用いた比較例1では、150℃500時間加熱後の透過率が低く、耐熱性に劣ることがわかる。
Claims (5)
- (A)主鎖がジオルガノシロキサン単位の繰返しからなり、片方または両方の末端に下記一般式(1)で示される基を有し、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサン、
(B)(a)下記一般式(2)
で示される単位と、(b)R1 3SiO1/2単位(式中、R1は、前記と同じ意味を表す。)と、(c)R1 2SiO2/2単位(式中、R1は、前記と同じ意味を表す。)と、(d)SiO4/2単位とからなり、ケイ素原子に結合した一価有機基の全数のうち5%以上がアリール基であるオルガノポリシロキサンレジン:(A)成分100質量部に対して10~800質量部、および
(C)光重合開始剤
を含有する紫外線硬化型シリコーン組成物。 - (D)シロキサン構造を含まない単官能(メタ)アクリレート化合物を含む請求項1記載の紫外線硬化型シリコーン組成物。
- (E)(メタ)アクリロイルオキシ基を有するシランカップリング剤を含む請求項1または2記載の紫外線硬化型シリコーン組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項記載の紫外線硬化型シリコーン組成物の硬化物。
- 請求項4記載の硬化物からなるレンズ。
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