JP7457604B2 - 付加硬化型シリコーン組成物、その硬化物、シート、及び光学部品 - Google Patents
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Description
(A)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の0.1~80モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
(B)一分子中に少なくとも2個の(メタ)アクリル基と少なくとも1個のケイ素原子に結合したフェニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
(C)下記平均組成式(2)で表され、珪素原子と結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分および(B)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の数に対する(C)成分中の珪素原子に結合した水素原子の数の比が0.01~0.5となる量、
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.7、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
及び、
(D)ヒドロシリル化反応触媒、
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を提供する。
(A)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の0.1~80モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
(B)一分子中に少なくとも2個の(メタ)アクリル基と少なくとも1個のケイ素原子に結合したフェニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
(C)下記平均組成式(2)で表され、珪素原子と結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分および(B)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の数に対する(C)成分中の珪素原子に結合した水素原子の数の比が0.01~0.5となる量、
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.7、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
(D)ヒドロシリル化反応触媒
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、後述する(A)~(D)成分を含有するものである。また、必要に応じて、(E)有機過酸化物や、付加反応制御剤、接着性向上剤などのその他の成分を含有することができる。
以下、各成分について詳細に説明する。
(A)成分は、下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサンである。
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の0.1~80モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
これらの中で、アルケニル基以外のR1としては、メチル基が好ましく、アルケニル基としてはビニル基が好ましい。
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、ブトキシ基を挙げることができる。
また、0.20≦m/(n+m)≦0.95、好ましくは0.30≦m/(n+m)≦0.80であり、フェニル基の数がこの範囲外であると、硬化物の機械特性が得られなくなり、透明性に劣る場合がある。
[(CH3)(CH2=CH)SiO]6.2[(C6H5)2SiO]2.5[(C6H5)SiO3/2]7
(B)成分は、一分子中に少なくとも2個の(メタ)アクリル基と少なくとも1個のケイ素原子に結合したフェニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサンである。
これらの基に含まれるアルキル(アルキレン)部位の炭素数としては、特に限定されるものではないが、1~10が好ましく、1~5がより好ましく、2または3がさらに好ましい。
(メタ)アクリル基の分子中での位置に制限はないが、硬化物の曲げ性を向上させる点から、直鎖状オルガノポリシロキサンの末端に設けるのが好ましい。
[1]ケイ素原子に結合したアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンへのジメチルクロロシランのヒドロシリル化反応を行い、
[2][1]で得られた組成物に、トリエチルアミン存在下でアクリル酸2-ヒドロキシエチル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルを反応させることで得られる。
(C)成分は、下記平均組成式(2)で表され、珪素原子と結合した水素原子(即ち、SiH基)を1分子中に少なくとも2個(通常、2~200個)、好ましくは2~20個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンである。
R2 aHbSiO[(4-a-b)/2] (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.7、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
また、R2の全数に対するフェニル基の数が10~60%であることが好ましい。
(D)成分のヒドロシリル化反応触媒は、ヒドロシリル化反応を促進させる作用を有するものとして知られる触媒であればいずれも使用することができ、代表的なものとして白金系、ロジウム系、又はパラジウム系の白金族金属触媒を使用することができる。一般的には塩化白金酸及びその変性品が使用される。特に、エレクトロニクス用途である場合は低塩素触媒が好ましく、例えば塩素分を取り除いたジビニルテトラメチルジシロキサン、又はジビニルジフェニルジメチルジシロキサンで変性された白金化合物触媒を使用することが好ましい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、更に(E)有機過酸化物を含んでいてもよい。本成分は、(B)成分の(メタ)アクリル基の重合を促進させ、硬化物の硬度を上げる作用を有する。これにより、柔軟性を損なわずに、より高硬度の硬化物を与えることができる。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物には、上記(A)~(E)成分以外にも、以下に例示するその他の成分を必要に応じて配合してもよい。
ポットライフを確保する目的で、付加反応制御剤を本発明の付加硬化型シリコーン組成物に配合することができる。付加反応制御剤としては、上記(D)成分のヒドロシリル化触媒に対して硬化抑制効果を有する化合物であれば特に限定されず、従来から公知のものを用いることができる。付加反応制御剤の具体例としては、トリフェニルホスフィンなどのリン含有化合物;トリブチルアミン、テトラメチルエチレンジアミン、ベンゾトリアゾールなどの窒素含有化合物;硫黄含有化合物;アセチレンアルコール類(例えば、1-エチニルシクロヘキサノール、3,5-ジメチル-1-ヘキシン-3-オール)等のアセチレン系化合物;ハイドロパーオキシ化合物;マレイン酸誘導体などが挙げられる。
接着性向上剤としては、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を一分子中に少なくとも1個、好ましくは2個以上有するオルガノポリシロキサン又はオルガノシラン化合物、もしくはエポキシ部位を有する基を含有するオルガノポリシロキサン又はオルガノシラン化合物が好ましい。
また、透明性の要求に応じて、硬度を向上させるためにヒュームドシリカ等の無機充填材を配合してもよいし、必要に応じて波長調整剤、染料、難燃剤、耐熱剤、耐酸化劣化剤などを添加してもよい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物を成形、硬化させることにより、シリコーン硬化物(シリコーン樹脂硬化物)を得ることができる。成形方法としては特に制限されないが、特に金型を用いたプレス成形が好ましい。
本発明の付加硬化型シリコーン組成物は、室温又は加熱により硬化が進行するが、迅速に硬化させるためには加熱することが好ましい。硬化条件としては、成形物の形状や硬化方法等により異なり、特に制限されないが、硬化温度は好ましくは80~200℃、より好ましくは100~180℃、硬化時間は好ましくは1分~24時間、より好ましくは5分~5時間である。
本発明のシリコーン硬化物は、シート状に成形することで、耐曲げ性が良好なシートが得られる。本発明のシートの耐曲げ性は、厚さ0.2mmにおいて折り曲げた際に、クラックが発生する曲率半径が1.5mm未満であることが好ましい。
上記シリコーン硬化物、又は上記シートは、これを光学部品に適用できる。
本発明のシリコーン硬化物、又は上記シートは、十分な硬度を有すると共に折り曲げ耐性が優れるため、光学部品、特に、フレキシブル基板又はフレキシブルパネルの表層材として有用である。
このように本発明の光学部品は、十分な硬度を有すると共に折り曲げ耐性が優れるため、可撓性が要求される用途に好適である。
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。
フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルビニルジクロロシランの共加水分解および水酸化カリウムを用いた脱水縮合によって得られた、下記式(1’)で表される平均構造を有する固体のオルガノポリシロキサン。
[(CH3)(CH2=CH)SiO]6.2[(C6H5)2SiO]2.5[(C6H5)SiO3/2]7 (1’)
(C-1)下記式で表される平均構造を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
(C-2)下記式で表される平均構造を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
塩化白金酸のジメチルジフェニルシリコーンオイル溶液(白金含有量:1質量%)
1,6-ビス(t-ブチルパーオキシカルボニルオキシ)ヘキサン(化薬アクゾ(株)社製、カヤレン6-70)
上記(A)~(E)成分を、表1に記載の配合量(質量部)で混合し、付加硬化型シリコーン組成物を調製した。なお、[Si-H]/[脂肪族不飽和炭化水素基]の値(以下、「SiH比率」ともいう)は、(A)成分および(B)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の数、即ち、アルケニル基および(メタ)アクリル基の合計数に対する(C)成分中のSiH基の数の比として算出した。
実施例1~4および比較例1~3で得られた付加硬化型シリコーン組成物を、金型を用いて150℃で1時間加熱硬化し、厚さ2mmおよび0.2mmの無色透明のシートを製造した。得られたシートについて、下記の評価を行い、結果を表2に示した。
厚さ2mmのシートを3枚重ねた試験片について、JIS K 6253-3:2012に準拠し、タイプDデュロメータを用いて硬度を測定した。
30mm×70mmのシートを30mmの辺を合わせるように直径3mmの心棒に沿って折り曲げた時(曲率半径1.5mm)の状態を、〇(割れずに曲がる)、×(割れる)で評価した。割れずに曲がれば、クラックが発生する曲率半径が1.5mm未満であることになる。評価は、2mm厚シートと0.2mm厚シートについて行った。
更に、有機過酸化物を含む実施例3および4の付加硬化型シリコーン組成物は、柔軟性を損なわず、より硬度の高い硬化物を与える結果となった。
Claims (6)
- (A)下記平均組成式(1)で表されるオルガノポリシロキサン、
R1 n(C6H5)mSiO(4-n-m)/2 (1)
〔式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換の一価炭化水素基(但し、非置換のフェニル基を除く)、アルコキシ基又は水酸基で、全R1の0.1~80モル%がアルケニル基であり、n及びmは、0.1≦n<0.8、0.2≦m<1.9、1≦n+m<2、且つ0.20≦m/(n+m)≦0.95を満たす正数である。〕
(B)一分子中に少なくとも2個の(メタ)アクリル基と少なくとも1個のケイ素原子に結合したフェニル基を有する直鎖状のオルガノポリシロキサン、
(C)下記平均組成式(2)で表され、珪素原子と結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:(A)成分および(B)成分中の脂肪族不飽和炭化水素基の数(アルケニル基および(メタ)アクリル基の合計数)に対する(C)成分中の珪素原子に結合した水素原子の数の比が0.01~0.5となる量、
R2 aHbSiO(4-a-b)/2 (2)
〔式中、R2は脂肪族不飽和炭化水素基を除く同一又は異種の置換(但し、エポキシ基置換及びアルコキシ基置換を除く)又は非置換の一価炭化水素基、a及びbは、0.7≦a≦2.7、0.01≦b≦1.0、且つ0.8≦a+b≦3.0を満たす正数である。〕
及び、
(D)ヒドロシリル化反応触媒、
を含む付加硬化型シリコーン組成物であって、
前記(B)成分が、下記式(3)で表される直鎖状のオルガノポリシロキサンであることを特徴とする付加硬化型シリコーン組成物。
- 更に(E)有機過酸化物を含むもの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又は請求項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3に記載のシリコーン硬化物からなることを特徴とするシート。
- 厚さ0.2mmにおいて折り曲げた際に、クラックが発生する曲率半径が1.5mm未満であることを特徴とする請求項4に記載のシート。
- 請求項3に記載のシリコーン硬化物、又は、請求項4若しくは請求項5に記載のシートを有することを特徴とする光学部品。
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