JP7461148B2 - ラジカル硬化型組成物及び硬化物 - Google Patents
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Description
(B)重合開始剤
を含有するものであることを特徴とするラジカル硬化型組成物を提供する。
前記ケイ素含有付加反応生成物が、(a)前記Si-H基含有化合物と、(b)前記多環式炭化水素との付加反応生成物であることが好ましい。
(A)(a)下記式(1)で表されるSi-H基含有化合物と、(b)付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物からなる骨格を有し、かつ、(メタ)アクリル基を片方または両方の分子末端に有する(メタ)アクリル基含有化合物、及び、
(B)重合開始剤
を含有するものであることを特徴とするラジカル硬化型組成物である。
本発明のラジカル硬化型組成物は、後述する(A)および(B)成分を必須成分として含有するものである。この組成物は、前記必須成分以外に必要に応じて任意の成分を更に含むことができる。
(A)成分は、(a)下記式(1)で表されるSi-H基含有化合物と、(b)付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物からなる分子鎖を有し、かつ、(メタ)アクリル基を分子鎖の片方の末端または両方の末端に有する(メタ)アクリル基含有化合物である。このような(メタ)アクリル基含有化合物は、(a)前記Si-H基含有化合物と、(b)前記多環式炭化水素との付加反応生成物からなる骨格を有し、かつ、(メタ)アクリル基を片方または両方の分子末端に有する。
なお、本発明において「付加反応性」とは、ケイ素原子に結合した水素原子と周知のヒドロシリル化反応により付加反応し得る性質を意味する。
(b)成分は、付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素である。
(A)成分は、例えば、(a)成分と(b)成分との付加反応生成物の1分子中に2個(両末端に)存在する付加反応性炭素-炭素二重結合のいずれか一方、または両方と、(c)下記式(2)で表されるシロキサン化合物のSiH基とをヒドロシリル化反応させることにより得ることができる。
この場合、(A)成分は、付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有するケイ素含有付加反応生成物と、(c)上記式(2)で表されるシロキサン化合物との付加反応生成物である(メタ)アクリル基含有化合物であって、前記ケイ素含有付加反応生成物が、(a)前記Si-H基含有化合物と、(b)前記多環式炭化水素との付加反応生成物となる。本発明の(A)成分としては、このような(メタ)アクリル基を両方の分子末端に有する(メタ)アクリル基含有化合物が好ましい。
また、(A)成分は、(a)成分と(b)成分との付加反応生成物の両末端に存在する付加反応性炭素-炭素二重結合の一方、または両方と、(d)下記式(8)で表される含ハロゲンシロキサン化合物のSiH基とをヒドロシリル化反応させ、次いで、水酸基型アクリル酸エステル化合物を反応させることによっても得ることができる。
R5 3-mXmSiH (8)
(式中、R5はそれぞれ独立に、付加反応性炭素-炭素二重結合を含まない炭素原子数1~6の1価炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子であり、mは1または2である。)
(B)成分は(A)成分の(メタ)アクリル基等重合性官能基を重合させる重合開始剤であり、(B)成分としては、熱によりラジカルを発生させる有機過酸化物、もしくは紫外線等の光によりラジカルを発生させる光重合開始剤を用いることができる。
有機過酸化物としては、組成物の保存安定性および硬化性の制御の点、ならびに量子ドットの耐熱温度の点から、10時間半減期温度が50~150℃の有機化過酸化物が好ましく、より好ましくは60~110℃の有機過酸化物である。
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、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン、2-ヒドロキシ-2-メチル-1-フェニル-プロパン-1-オン、2-ヒドロキシ-1-{4-[4-(2-ヒドロキシ-2-メチループロピオニル)-ベンジル]-フェニル}-2-メチループロパン-1-オン、フェニルグリオキシリックアシッドメチルエステル、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、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)-1-ブタノン、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、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等が挙げられる。
本発明のラジカル硬化型組成物には、硬化物の着色、白濁、酸化劣化等の発生を抑えるために、2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール等の公知の酸化防止剤を配合してもよい。また、光劣化に対する抵抗性を付与するために、ヒンダードアミン系安定剤等の光安定剤を配合してもよい。さらに、必要に応じて、強度を向上させるためにヒュームドシリカ等の無機質充填剤を配合してもよいし、染料、顔料、難燃剤等を配合してもよい。接着力を向上させるために接着助剤(シランカップリング剤等)を配合してもよい。
一方、本発明のラジカル硬化型シリコーン組成物は、ラジカル硬化により低温での硬化が可能であるため、付加硬化型組成物を用いた場合の上記問題点を回避でき、量子ドットのバインダー材料として有用である。
本発明は、上記ラジカル硬化型組成物の硬化物も提供する。
本発明のラジカル硬化型シリコーン組成物は、ラジカル硬化により低温での硬化が可能であり、本発明のラジカル硬化型組成物を硬化して得られる硬化物は優れた透明性と良好な硬度を有するため、LED素子の封止材や波長変換フィルター等の用途に有用である。
また、多環式炭化水素骨格を有する本発明のラジカル硬化型シリコーン組成物を光学素子用封止材料に用いると、得られる封止材料(硬化物)は、高いガスバリア性を有するため、外部からの腐食ガスの侵入を防ぐことができる。そして、水分に弱い量子ドットを封止するための材料としても有用である。
本発明のラジカル硬化型組成物のうち、有機過酸化物を含有する熱ラジカル硬化タイプの硬化方法および硬化条件としては、公知の方法および条件を採用することができる。一例を挙げると、窒素雰囲気下、70~150℃において10分~5時間の条件で硬化させることができる。特に、重合開始剤が、10時間半減期温度50~150℃の有機過酸化物である場合は、より低温硬化が可能であり好ましい。
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた5Lの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成工業(株)製;5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンと6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンとの略等モル量の異性体混合物)1,785g(14.88モル)、およびトルエン455gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。
これに5%質量の白金金属を担持したカーボン粉末3.6gを添加し、撹拌しながら1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン1,698g(8.75モル)を180分かけて滴下した。滴下終了後、110℃で24時間撹拌した後、25℃まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンを濾過して除去し、トルエンおよび過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(ab-1)(25℃における粘度:12,820mPa・s)3,362gを得た。
反応生成物のFT-IR、NMR、およびGPC分析の結果、下記式(9)においてn=0の化合物が約41モル%、n=1の化合物が約32モル%、n=2の化合物が約27モル%の混合物であった。また、混合物中の付加反応性炭素-炭素二重結合の含有量は0.36モル/100gであった。
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた1Lの4つ口フラスコに、合成例1で得られた(ab-1)200gをトルエン100gに溶解させ、ジブチルヒドロキシトルエン0.2gを添加し、オイルバスを用いて80℃に加熱した。これに六塩化白金1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンのトルエン溶液(白金換算で0.5質量%)を0.15g添加し、撹拌しながら、下記式(10)で表されるオルガノハイドロジェンジシロキサン189.6gを滴下した。滴下終了後、95℃で2時間撹拌した後、トルエンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(A-1)(25℃における粘度:870mPa・s)376.7gを得た。
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた5Lの4つ口フラスコに、ビニルノルボルネン(商品名:V0062、東京化成工業(株)製;5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンと6-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンとの略等モル量の異性体混合物)270g(2.25モル)、およびトルエン2.5gを加え、オイルバスを用いて85℃に加熱した。
これに5%質量の白金金属を担持したカーボン粉末0.19gを添加し、撹拌しながら1,4-ビス(ジメチルシリル)ベンゼン174.5g(0.90モル)を滴下した。滴下終了後、110℃で24時間撹拌した後、25℃まで冷却した。その後、白金金属担持カーボンを濾過して除去し、トルエンおよび過剰のビニルノルボルネンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(ab-2)(25℃における粘度:1,710mPa・s)311gを得た。
反応生成物のFT-IR、NMR、およびGPC分析の結果、前記式(9)においてn=0の化合物が約74モル%、n=1の化合物が約21モル%、n=2の化合物が約5モル%の混合物であった。また、混合物中の付加反応性炭素-炭素二重結合の含有量は0.37モル/100gであった。
撹拌装置、冷却管、滴下ロートおよび温度計を備えた500mLの4つ口フラスコに、合成例3で得られた反応生成物(ab-2)50gをトルエン25gに溶解させ、ジブチルヒドロキシトルエン0.05gを添加し、オイルバスを用いて80℃に加熱した。これに六塩化白金1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサンのトルエン溶液(白金換算で0.5質量%)を0.025g添加し、撹拌しながら前記式(10)で表されるオルガノハイドロジェンジシロキサン48.7gを滴下した。滴下終了後、95℃で2時間撹拌した後、トルエンを減圧留去して、無色透明なオイル状の反応生成物(A-2)(25℃における粘度:530mPa・s)90gを得た。
前記合成例で得られた(ab-1)、(A-1)、(A-2)成分と、下記(B)成分とを、表1に示す配合量(数値は質量部を表す)でそれぞれ混合し、ラジカル硬化型組成物(熱硬化型及び紫外線硬化型)を調製した。
(有機過酸化物)
(B-1)パーヘキサ(登録商標)25O(日油(株)製、10時間半減期温度66.2℃)
(光重合開始剤)
(B-2)Omnirad 1173(IGM Resins B.V.社製)
・熱硬化型
組成物を窒素雰囲気下で80℃の熱風循環式オーブンで2時間加熱することにより作製した厚さ2mmの硬化物の硬度について、23℃におけるタイプA硬度の測定を行った。
組成物をアイグラフィックス(株)製アイUV電子制御装置(型式UBX0601-01)を用い、窒素雰囲気下、25℃で、波長365nmの紫外光での照射量が8,000mJ/cm2となるように紫外線を照射し、硬化させた2mm厚の硬化物の硬度について、23℃におけるタイプA硬度の測定を行った。
・熱硬化型
組成物を窒素雰囲気下で80℃の熱風循環式オーブンで2時間加熱することにより作製した厚さ2mmの硬化物の光透過率について、25℃における波長400nmの直進光の光透過率を分光光度計U-3900(日立ハイテクサイエンス社製)を用いてそれぞれ測定した。
組成物をアイグラフィックス(株)製アイUV電子制御装置(型式UBX0601-01)を用い、窒素雰囲気下、25℃で、波長365nmの紫外光での照射量が8,000mJ/cm2となるように紫外線を照射し、硬化させた2mm厚の硬化物の光透過率について、25℃における波長400nmの直進光の光透過率を分光光度計U-3900(日立ハイテクサイエンス社製)を用いてそれぞれ測定した。
Claims (5)
- (A)(a)下記式(1)で表されるSi-H基含有化合物と、(b)付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有する多環式炭化水素との付加反応生成物からなる骨格を有し、かつ、(メタ)アクリル基を片方または両方の分子末端に有する(メタ)アクリル基含有化合物、及び、
(B)重合開始剤
を含有するラジカル硬化型組成物であって、
前記(A)成分が、付加反応性炭素-炭素二重結合を1分子中に2個有するケイ素含有付加反応生成物と、(c)下記式(2)で表されるシロキサン化合物との付加反応生成物である(メタ)アクリル基含有化合物であって、
前記ケイ素含有付加反応生成物が、(a)前記Si-H基含有化合物と、(b)前記多環式炭化水素との付加反応生成物であり、
前記多環式炭化水素が、5-ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エン、及び6―ビニルビシクロ[2.2.1]ヘプト-2-エンのいずれか、またはこれらの組み合わせであることを特徴とするラジカル硬化型組成物。
- 前記重合開始剤が、有機過酸化物、又は、光重合開始剤であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のラジカル硬化型組成物。
- 前記有機過酸化物が、10時間半減期温度50~150℃のものであることを特徴とする請求項3に記載のラジカル硬化型組成物。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のラジカル硬化型組成物の硬化物であることを特徴とする硬化物。
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