JP7487175B2 - 硬化性組成物、硬化物、及び、硬化性組成物の使用方法 - Google Patents
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Description
また、硬化性組成物は、光素子固定材用接着剤や光素子固定材用封止材等の光素子固定材用組成物としても注目を浴びてきている。
近年においては、発光のピーク波長がより短波長である青色光や白色光の光素子が開発され広く使用されてきている。このような発光のピーク波長の短い発光素子の高輝度化が飛躍的に進み、これに伴い、光素子の発熱量がさらに大きくなっていく傾向にある。
その結果、特定の硬化性ポリシルセスキオキサン化合物と、メチル基を有する特定のシリコーンオリゴマーを含有する硬化性組成物は、硬化性成分を高濃度化しても、良好な塗布性を有するものであり、さらに、この硬化性組成物を硬化させることで屈折率が低い硬化物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
〔1〕下記(A)成分、及び、(B)成分を含有する硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して1~110質量部である硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、下記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位を、全繰り返し単位中50mol%以上含む。
〔要件2〕
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中80mol%以上である。
〔要件3〕
質量平均分子量(Mw)が100~2,000である。
〔2〕式(a-1)中のR1が、無置換の炭素数1~10のアルキル基、及び、フッ素原子を有する炭素数1~10のアルキル基からなる群から選ばれる少なくとも1種である、〔1〕に記載の硬化性組成物。
〔3〕(A)成分中の式(a-1)で示される繰り返し単位の量が、(A)成分中の全繰り返し単位中50~100mol%である、〔1〕又は〔2〕に記載の硬化性組成物。
〔4〕(A)成分の屈折率が、1.300~1.450である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔5〕(B)成分の屈折率が、1.300~1.450である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔6〕(A)成分と(B)成分の合計量が、硬化性組成物の固形分中30~100質量%である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔7〕さらに、下記(C)成分を含有する、〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
(C)成分:シランカップリング剤
〔8〕さらに溶媒を含有し、固形分濃度が、70質量%以上、100質量%未満である、〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の硬化性組成物。
〔9〕前記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
〔10〕光素子固定材である〔9〕に記載の硬化物。
〔11〕前記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤として使用する方法。
〔12〕前記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の硬化性組成物を、光素子固定材用封止材として使用する方法。
本発明の硬化性組成物は、下記(A)成分、及び、(B)成分を含有する。
(A)成分:上記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:上記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、上記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
本発明において、「硬化性ポリシルセスキオキサン化合物」とは、加熱等の所定の条件を満たすことにより、単独で硬化物に変化するポリシルセスキオキサン化合物、又は、硬化性組成物において硬化性成分として機能するポリシルセスキオキサン化合物をいう。
本発明の硬化性組成物を構成する(A)成分は、下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(以下、「ポリシルセスキオキサン化合物(A)」と表すことがある。)である。
「無置換の炭素数1~10のアルキル基」としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、s-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-オクチル基、n-ノニル基、n-デシル基等が挙げられる。
「置換基を有する炭素数1~10のアルキル基」のアルキル基としては、「無置換の炭素数1~10のアルキル基」として示したものと同様のものが挙げられる。
「置換基を有する炭素数1~10のアルキル基」の置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;シアノ基;式:OGで表される基;等が挙げられる。
ここで、Gは水酸基の保護基を表す。水酸基の保護基としては、特に制約はなく、水酸基の保護基として知られている公知の保護基が挙げられる。例えば、アシル系の保護基;トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、t-ブチルジメチルシリル基、t-ブチルジフェニルシリル基等のシリル系の保護基;メトキシメチル基、メトキシエトキシメチル基、1-エトキシエチル基、テトラヒドロピラン-2-イル基、テトラヒドロフラン-2-イル基等のアセタール系の保護基;t-ブトキシカルボニル基等のアルコキシカルボニル系の保護基;メチル基、エチル基、t-ブチル基、オクチル基、アリル基、トリフェニルメチル基、ベンジル基、p-メトキシベンジル基、フルオレニル基、トリチル基、ベンズヒドリル基等のエーテル系の保護基;等が挙げられる。
「無置換の炭素数6~12のアリール基」としては、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基等が挙げられる。
「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」のアリール基としては、「無置換の炭素数6~12のアリール基」として示したものと同様のものが挙げられる。
「置換基を有する炭素数6~12のアリール基」の置換基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、s-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、n-ヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基等のアルキル基;フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基;等が挙げられる。
R1が、無置換の炭素数1~10のアルキル基であるポリシルセスキオキサン化合物(A)を用いることで、耐熱性及び接着性により優れる硬化物となる硬化性組成物が得られ易くなる。
本明細書において、「接着性に優れる硬化物」とは、「接着強度が高い硬化物」を意味する。
R1が、フッ素原子を有する炭素数1~10のアルキル基であるポリシルセスキオキサン化合物(A)を用いることで、屈折率が低い硬化性組成物や硬化物が得られ易くなる。
フッ素原子を有する炭素数1~10のアルキル基としては、組成式:CmH(2m-n+1)Fnで表される基(mは1~10の整数、nは1以上、(2m+1)以下の整数である。)が挙げられる。これらの中でも、3,3,3-トリフルオロプロピル基が好ましい。
ポリシルセスキオキサン化合物(A)に含まれるTサイトとしては、下記式(a-3)~(a-5)で示されるものが挙げられる。
本発明で用いるポリシルセスキオキサン化合物(A)は、硬化性の観点から、T2サイトを、10~50mol%含有するものが好ましく、15~35mol%含有するものがより好ましい。また本発明で用いるポリシルセスキオキサン化合物(A)は、分子量と硬化性のバランスにより優れる観点から、T3サイトを、50~90mol%含有するものが好ましく、60~85mol%含有するものがより好ましい。
また、ポリシルセスキオキサン化合物(A)の構造は、ラダー型構造、ダブルデッカー型構造、籠型構造、部分開裂籠型構造、環状型構造、ランダム型構造のいずれの構造であってもよい。
質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、例えば、テトラヒドロフラン(THF)を溶媒とするゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)による標準ポリスチレン換算値として求めることができる。
ポリシルセスキオキサン化合物(A)の25℃における屈折率(nD)が、1.300~1.450の範囲内であることで、屈折率が低い硬化性組成物や硬化物が得られ易くなる。
ポリシルセスキオキサン化合物(A)の屈折率は、ペン屈折計を用いて測定することができる。
で示されるシラン化合物(1)の少なくとも1種を重縮合させることにより、ポリシルセスキオキサン化合物(A)を製造することができる。
R3の炭素数1~10のアルキル基としては、R2の炭素数1~10のアルキル基として示したものと同様のものが挙げられる。
X1のハロゲン原子としては、塩素原子、及び臭素原子等が挙げられる。
メチルクロロジメトキシシラン、メチルクロロジエトキシシラン、メチルジクロロメトキシシラン、メチルブロモジメトキシシラン、エチルクロロジメトキシシラン、エチルクロロジエトキシシラン、エチルジクロロメトキシシラン、エチルブロモジメトキシシラン等のアルキルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
メチルトリクロロシラン、メチルトリブロモシラン、エチルトリクロロシラン、エチルトリブロモシラン等のアルキルトリハロゲノシラン化合物類;
3,3,3-トリフルオロプロピルクロロジメトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルクロロジエトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルジクロロメトキシシラン、3,3,3-トリフルオロプロピルジクロロエトキシシラン、2-シアノエチルクロロジメトキシシラン、2-シアノエチルクロロジエトキシシラン、2-シアノエチルジクロロメトキシシラン、2-シアノエチルジクロロエトキシシラン等の置換アルキルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
3,3,3-トリフルオロプロピルトリクロロシラン、2-シアノエチルトリクロロシラン等の置換アルキルトリハロゲノシラン化合物類;
フェニルクロロジメトキシシラン、フェニルジクロロメトキシシラン、4-メトキシフェニルクロロジメトキシシラン、4-メトキシフェニルジクロロメトキシシラン等の、置換基を有する、又は置換基を有さないフェニルハロゲノアルコキシシラン化合物類;
フェニルトリクロロシラン、4-メトキシフェニルトリクロロシラン等の、置換基を有する、又は置換基を有さないフェニルトリハロゲノシラン化合物類;等が挙げられる。
これらのシラン化合物(1)は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
酸触媒としては、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、硝酸等の無機酸;クエン酸、酢酸、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸等の有機酸;等が挙げられる。これらの中でも、リン酸、塩酸、ホウ酸、硫酸、クエン酸、酢酸、及びメタンスルホン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
本発明の硬化性組成物を構成する(B)成分は、下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、上記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー(以下、「シリコーンオリゴマー(B)」と表すことがある。)である。
3官能シラン化合物とは、ケイ素原子1個と、このケイ素原子に結合した加水分解性基3個とを有する化合物である。本明細書において、加水分解性基とは、アルコキシ基、ハロゲン原子等の加水分解・重縮合性を有する基をいう。
3官能シラン化合物としては、ポリシルセスキオキサン化合物(A)の製造原料として示した、式(a-6)で示されるシラン化合物(1)が挙げられる。
4官能シラン化合物とは、ケイ素原子1個と、このケイ素原子に結合した加水分解性基4個とを有する化合物である。
4官能シラン化合物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メトキシトリエトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン、トリメトキシエトキシシラン、トリメトキシクロロシラン、トリエトキシクロロシラン、ジメトキシジクロロシラン、ジエトキシジクロロシラン、メトキシトリクロロシラン、エトキシトリクロロシラン、テトラクロロシラン、テトラブロモシラン等が挙げられる。
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位の量が、全繰り返し単位中50mol%以上であることで、シリコーンオリゴマー(B)は、ポリシルセスキオキサン化合物(A)との相溶性が高まる。
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中80mol%未満の場合、屈折率が低い硬化性組成物や硬化物が得られ難くなる。
なお、本発明において、「硬化性に優れる」とは、硬化性組成物が短時間で硬化するという特性を意味する。
シリコーンオリゴマー(B)の25℃における屈折率(nD)が、1.300~1.450の範囲内であることで、屈折率が低い硬化性組成物や硬化物が得られ易くなる。
シリコーンオリゴマー(B)の屈折率は、ペン屈折計を用いて測定することができる。
また、シリコーンオリゴマー(B)として、市販のシリコーンオリゴマーを使用してもよい。
本発明の硬化性組成物は、ポリシルセスキオキサン化合物(A)及びシリコーンオリゴマー(B)を含有する。
ポリシルセスキオキサン化合物(A)とシリコーンオリゴマー(B)の合計量は、硬化性組成物の固形分中、好ましくは30~100質量%であり、より好ましくは40~95質量%、さらに好ましくは50~90質量%、特に好ましくは55~85質量%である。
本発明において、「固形分」とは、硬化性組成物中の溶媒以外の成分をいう。
シランカップリング剤とは、ケイ素原子と、官能基と、前記ケイ素原子に結合した加水分解性基とを有するシラン化合物をいう。
官能基とは、他の化合物(主に有機物)と反応性を有する基をいい、例えば、アミノ基、置換アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート骨格を有する基等の窒素原子を有する基;酸無水物基(酸無水物構造);ビニル基;アリル基;エポキシ基;(メタ)アクリル基;メルカプト基;等が挙げられる。
本発明において、シランカップリング剤は、1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の硬化性組成物がシランカップリング剤を含有する場合、その含有量は特に限定されず、目的に応じて適宜決定することができる。
Rbは、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基等の炭素数1~6のアルキル基;又は、フェニル基、4-クロロフェニル基、4-メチルフェニル基、1-ナフチル基等の、置換基を有する、又は置換基を有さないアリール基;を表す。
Rcの炭素数1~10の有機基の具体例としては、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピル基、3-アミノプロピル基、N-(1,3-ジメチル-ブチリデン)アミノプロピル基、3-ウレイドプロピル基、N-フェニル-アミノプロピル基等が挙げられる。
ケイ素原子に結合したアルコキシ基を4以上有するとは、同一のケイ素原子に結合したアルコキシ基と、異なるケイ素原子に結合したアルコキシ基との総合計数が4以上という意味である。
このような割合で(A)成分及び分子内に窒素原子を有するシランカップリング剤を含有する硬化性組成物の硬化物は、耐熱性及び接着性により優れたものになる。
Qとしては、下記式
2-(ジメトキシメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ジ(炭素数1~6)アルコキシメチルシリル(炭素数2~8)アルキル無水コハク酸;
2-(メトキシジメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、(炭素数1~6)アルコキシジメチルシリル(炭素数2~8)アルキル無水コハク酸;
2-(ジクロロメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ジハロゲノメチルシリル(炭素数2~8)アルキル無水コハク酸;
2-(クロロジメチルシリル)エチル無水コハク酸等の、ハロゲノジメチルシリル(炭素数2~8)アルキル無水コハク酸;等が挙げられる。
このような割合で(A)成分及び分子内に酸無水物構造を有するシランカップリング剤を含有する硬化性組成物の硬化物は、接着性により優れたものになる。
他の成分としては、微粒子、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤等が挙げられる。
また、用いる微粒子は表面が修飾されたものであってもよい。
紫外線吸収剤としては、サリチル酸類、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類、ヒンダードアミン類等が挙げられる。
紫外線吸収剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。紫外線吸収剤の含有量は特に限定されないが、(A)成分に対して、通常10質量%以下である。
光安定剤としては、例えば、ポリ[{6-(1,1,3,3,-テトラメチルブチル)アミノ-1,3,5-トリアジン-2,4-ジイル}{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジン)イミノ}]等のヒンダードアミン類等が挙げられる。
これらの光安定剤は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。光安定剤の含有量は、(A)成分に対して、通常20質量%以下である。
溶媒としては、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,6-ヘキサンジオールジアセテート等のアセテート類;トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル;グリセリンジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジグリシジルアニリン、ネオペンチルグリコールグリシジルエーテル、シクロヘキサンジメタノールジグリシジルエーテル、アルキレンジグリシジルエーテル、ポリグリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のジグリシジルエーテル類;トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル等のトリグリシジルエーテル類;4-ビニルシクロヘキセンモノオキサイド、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、メチル化ビニルシクロヘキセンジオキサイド等のビニルヘキセンオキサイド類;等が挙げられる。
溶媒は1種単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の硬化性組成物は(A)成分と(B)成分を併用するものであるため、溶媒を大量に含有しなくても(すなわち、固形分濃度が高くても)、良好な塗布性を有する。
固形分濃度が高い硬化性組成物を用いる場合、塗膜の乾燥条件や、硬化条件を厳密に管理しなくても、硬化物には溶媒がほとんど含まれないため、一定の特性を有する硬化物を安定的に形成することができる。
本発明の硬化性組成物の、25℃における屈折率(nD)は、通常1.450未満であり、好ましくは1.380~1.440、より好ましくは1.400~1.435、より更に好ましくは1.410~1.430である。
硬化性組成物の屈折率(nD)は、ペン屈折計を用いて測定することができる。
混合方法、脱泡方法は特に限定されず、公知の方法を利用することができる。
本発明の硬化物は、本発明の硬化性組成物を硬化させて得られるものである。
本発明の硬化性組成物を硬化させる方法としては加熱硬化が挙げられる。硬化させるときの加熱温度は、通常100~200℃であり、加熱時間は、通常10分から20時間、好ましくは30分から10時間である。
本発明の硬化物がこれらの特性を有することは、例えば、次のようにして確認することができる。すなわち、シリコンチップのミラー面に、本発明の硬化性組成物を所定量塗布し、塗布面を被着体の上に載せ、圧着し、加熱処理して硬化させる。これを、予め所定温度(例えば、100℃)に加熱したボンドテスターの測定ステージ上に30秒間放置し、被着体から100μmの高さの位置より、接着面に対し水平方向(せん断方向)に応力をかけ、試験片と被着体との接着力を測定する。
本明細書において、「4mm2」とは、「2mm square」、すなわち、2mm×2mm(1辺が2mmの正方形)を意味する。
本発明の硬化物の、25℃における屈折率(nD)は、通常1.450未満であり、好ましくは1.380~1.440、より好ましくは1.400~1.435、より更に好ましくは1.410~1.430である。
硬化物の屈折率(nD)は、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明の方法は、本発明の硬化性組成物を、光素子固定材用接着剤又は光素子固定材用封止材として使用する方法である。
光素子としては、LED、LD等の発光素子、受光素子、複合光素子、光集積回路等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物は、光素子固定材用接着剤として好適に使用することができる。
本発明の硬化性組成物を光素子固定材用接着剤として使用する方法としては、接着の対象とする材料(光素子とその基板等)の一方又は両方の接着面に該組成物を塗布し、圧着した後、加熱硬化させ、接着の対象とする材料同士を強固に接着させる方法が挙げられる。本発明の硬化性組成物の塗布量は、特に限定されず、硬化させることにより、接着の対象とする材料同士を強固に接着することができる量であればよい。通常、硬化性組成物の塗膜の厚みが0.5~5μm、好ましくは1~3μmとなる量である。
本発明の硬化性組成物は、光素子固定材用封止材として好適に用いることができる。
本発明の硬化性組成物を光素子固定材用封止材として使用する方法としては、例えば、該組成物を所望の形状に成形して、光素子を内包した成形体を得た後、このものを加熱硬化させることにより、光素子封止体を製造する方法等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物を所望の形状に成形する方法としては、特に限定されるものではなく、通常のトランスファー成形法や、注型法等の公知のモールド法を採用できる。
製造例で得た硬化性ポリシルセスキオキサン化合物、及び、B成分のシリコーンオリゴマーの質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、標準ポリスチレン換算値とし、以下の装置及び条件にて測定した。
装置名:HLC-8220GPC、東ソー株式会社製
カラム:TSKgelGMHXL、TSKgelGMHXL、及び、TSKgel2000HXLを順次連結したもの
溶媒:テトラヒドロフラン
注入量:80μl
測定温度:40℃
流速:1ml/分
検出器:示差屈折計
製造例で得た硬化性ポリシルセスキオキサン化合物のIRスペクトルは、フーリエ変換赤外分光光度計(パーキンエルマー社製、Spectrum100)を使用して測定した。
シラン化合物重合体〔(A)成分及び(B)成分〕の繰り返し単位とその量を調べるために、以下の条件で29Si-NMR測定を行った。
装置:ブルカー・バイオスピン社製 AV-500
29Si-NMR共鳴周波数:99.352MHz
プローブ:5mmφ溶液プローブ
測定温度:室温(25℃)
試料回転数:20kHz
測定法:インバースゲートデカップリング法
29Si フリップ角:90°
29Si 90°パルス幅:8.0μs
繰り返し時間:5s
積算回数:9200回
観測幅:30kHz
緩和時間短縮のため、緩和試薬としてFe(acac)3を添加し測定した。
シラン化合物重合体濃度:30質量%
Fe(acac)3濃度:0.7質量%
測定溶媒:アセトン
内部標準:TMS
フーリエ変換後のスペクトルの各ピークについて、ピークトップの位置によりケミカルシフトを求め、積分を行った。
300mlのナス型フラスコに、メチルトリエトキシシラン71.37g(400mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水21.6mlに35質量%塩酸0.10g(メチルトリエトキシシランに対して0.25mol%)を溶解した水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで70℃に昇温して5時間撹拌した。
内容物の撹拌を継続しながら、そこに、酢酸プロピル140gと、28質量%アンモニア水0.12g(メチルトリエトキシシランに対して0.5mol%)を加え、そのまま70℃で3時間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに精製水を加えて分液処理を行い、水層のpHが7になるまでこの操作を繰り返した。有機層をエバポレーターで濃縮し、濃縮物を真空乾燥することにより、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)を55.7g得た。このものの質量平均分子量(Mw)は7,800、分子量分布(Mw/Mn)は4.52であった。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)のIRスペクトルデータを以下に示す。
Si-CH3:1272cm-1,1409cm-1,Si-O:1132cm-1
また、29Si-NMRスペクトル測定を行った結果、T1、T2、T3のピーク積分値比は、0:24:76であった。
また、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)の25℃における屈折率(nD)は、1.427であった。
300mLのナス型フラスコに、3,3,3-トリフルオロプロピルトリメトキシシラン17.0g(77.7mmol)、及び、メチルトリエトキシシラン32.33g(181.3mmol)を仕込んだ後、これを撹拌しながら、蒸留水14.0gに35質量%塩酸0.0675g(HClの量が0.65mmol,シラン化合物の合計量に対して、0.25mol%)を溶解して得られた水溶液を加え、全容を30℃にて2時間、次いで70℃に昇温して20時間撹拌した。
内容物の撹拌を継続しながら、そこに、28質量%アンモニア水0.0394g(NH3の量が0.65mmol)と酢酸プロピル46.1gの混合溶液を加えて反応液のpHを6.9にし、そのまま70℃で40分間撹拌した。
反応液を室温まで放冷した後、そこに、酢酸プロピル50g及び水100gを加えて分液処理を行い、反応生成物を含む有機層を得た。この有機層に硫酸マグネシウムを加えて乾燥処理を行った。硫酸マグネシウムを濾別除去した後、有機層をエバポレーターで濃縮し、次いで、得られた濃縮物を真空乾燥することにより、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A2)を得た。このものの質量平均分子量(Mw)は5,500、分子量分布は3.40であった。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A2)のIRスペクトルデータを以下に示す。
Si-CH3:1272cm-1,1409cm-1,Si-O:1132cm-1,C-F:1213cm-1
また、29Si-NMRスペクトル測定を行った結果、T1、T2、T3のピーク積分値比は、2:27:71であった。
また、硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A2)の25℃における屈折率(nD)は、1.410であった。
(A成分)
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)〔硬化性PSQ(A1)〕:製造例1で得られた硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A2)〔硬化性PSQ(A2)〕:製造例2で得られた硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
シリコーンオリゴマー(B1):市販のシリコーンオリゴマー
・質量平均分子量(Mw) 700
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 100mol%
・25℃における屈折率(nD) 1.394
・質量平均分子量(Mw) 900
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 100mol%
・25℃における屈折率(nD) 1.397
・質量平均分子量(Mw) 1000
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 100mol%
・25℃における屈折率(nD) 1.407
・質量平均分子量(Mw) 1000
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 100mol%
・25℃における屈折率(nD) 1.403
・質量平均分子量(Mw) 1000
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 48mol%(PhSiO3/2が、52mol%)
・25℃における屈折率(nD) 1.509
・質量平均分子量(Mw) 1200
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 47mol%(PhSiO3/2が、53mol%)
・25℃における屈折率(nD) 1.529
・質量平均分子量(Mw) 1200
・3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中のCH3-SiO3/2の割合 34mol%(PhSiO3/2が、64mol%)
・25℃における屈折率(nD) 1.525
シランカップリング剤(C1):1,3,5-N-トリス〔3-(トリメトキシシリル)プロピル〕イソシアヌレート
シランカップリング剤(C2):3-(トリメトキシシリル)プロピルコハク酸無水物
〔屈折率測定(硬化性組成物)〕
硬化性組成物を水平面上に吐出し、これに、ペン屈折計(株式会社アタゴ製、PEN-RI)の測定面を、25℃で圧着させることで屈折率(nD)を測定した。
離型処理したガラス上に、ポリテトラフルオロエチレン製の型を設置し、そこへ硬化性組成物を流し込み、加温・脱泡後に170℃で2時間加熱硬化させることで厚さ約1mmの硬化片を作製した。標準環境下、平らな硬化片面をアッベ屈折計(株式会社アタゴ製、DR-A1)のプリズム上に圧着し、プリズムと硬化片の界面へナトリウムD線(589nm)を照射して、25℃における屈折率(nD)を測定した。
硬化性組成物を、長さ25mm、幅20mmの型内に、厚みが1mmとなるように流し込み、140℃で6時間加熱して硬化させて、試験片を得た。得られた試験片につき、分光光度計(MPC-3100、島津製作所社製)にて、波長450nmの透過率(%)を測定した。
一辺の長さが2mmの正方形(面積が4mm2)のシリコンチップのミラー面に、実施例及び比較例で得た硬化性組成物を、それぞれ、厚さが約2μmになるように塗布し、塗布面を被着体(銀メッキ銅板)の上に載せ圧着した。その後、130℃で2時間加熱処理して硬化させて試験片付被着体を得た。この試験片付被着体を、予め100℃に加熱したボンドテスター(デイジ社製、シリーズ4000)の測定ステージ上に30秒間放置し、被着体から100μmの高さの位置より、スピード200μm/sで接着面に対し水平方向(せん断方向)に応力をかけ、100℃における、試験片と被着体との接着力(N/4mm2)を測定した。
また、接着力が50N/4mm2を超えたものについては、同様の実験を合計40回行い、その結果に基づいて標準偏差を算出し、結果のばらつきの程度を調べた。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)100質量部に、シリコーンオリゴマー(B1)10質量部を加え、さらに、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート:トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル=40:60(質量比)の混合溶剤を加え、全容を撹拌して、固形分濃度が72.9質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.427であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)35質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が76.8質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.421であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.417であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B2)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.419であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B3)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.422であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B4)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.420であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B5)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.456であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B6)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.462であった。
実施例1において、シリコーンオリゴマー(B1)に代えて、シリコーンオリゴマー(B7)70質量部を使用したこと以外は実施例1と同様にして、固形分濃度が80.6質量%の硬化性組成物を得た。このものの屈折率(nD)を25℃で測定したところ、1.461であった。
硬化性ポリシルセスキオキサン化合物(A1)100質量部に、シリコーンオリゴマー(B1)10質量部を加え、さらに、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート:トリプロピレングリコール-n-ブチルエーテル=40:60(質量比)の混合溶剤を加え、全容を撹拌した。この混合物に対して、三本ロールミルによる分散処理を行った後、シランカップリング剤(C1)10質量部、シランカップリング剤(C2)3質量部を加え、全容を十分に混合、脱泡することにより、硬化性組成物を得た。
実施例1において、各成分を第1表に示すものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして硬化性組成物を得た。
実施例1~6の硬化性組成物は(B)成分を含有するため、屈折率が低い。
一方、比較例1~3の硬化性組成物は、(B)成分の要件を満たさないシリコーンオリゴマーを含有するため、屈折率が高い。
実施例7~19で得られた硬化物は、屈折率が低く、光線透過率が高い。さらに、十分な接着強度を有し、かつ、そのばらつきが小さい。
これに対し、比較例4~10で得られた硬化物は、低い屈折率と、高い接着強度の両立することができていない。このため、これらの硬化物は、少なくともどちらか一方の性質に劣っている。
また、実施例7~19の硬化性組成物は、固形分濃度が74.9~86.1質量%と高いものであるが、良好な塗布性を有している。
Claims (9)
- 光素子固定材用接着剤として使用する、下記(A)成分、及び、(B)成分を含有する硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して10~80質量部である硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、前記式(a-1)で示される繰り返し単位の量が、(A)成分中の全繰り返し単位中90~100mol%であり、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、下記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位を、全繰り返し単位中90~100mol%含む。
〔要件2〕
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中90~100mol%である。
〔要件3〕
質量平均分子量(Mw)が300~1,500である。 - 光素子固定材用封止材として使用する、下記(A)成分、及び、(B)成分を含有する硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して10~80質量部である硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、前記式(a-1)で示される繰り返し単位の量が、(A)成分中の全繰り返し単位中90~100mol%であり、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、下記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位を、全繰り返し単位中90~100mol%含む。
〔要件2〕
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中90~100mol%である。
〔要件3〕
質量平均分子量(Mw)が300~1,500である。 - 下記(A)成分、(B)成分、及び、溶媒を含有する硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して10~80質量部であり、(A)成分及び(B)成分の合計量が、硬化性組成物の固形分中、88.2~100質量%であり、かつ、固形分濃度が、70質量%以上、100質量%未満である硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、前記式(a-1)で示される繰り返し単位の量が、(A)成分中の全繰り返し単位中90~100mol%であり、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、下記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位を、全繰り返し単位中90~100mol%含む。
〔要件2〕
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中90~100mol%である。
〔要件3〕
質量平均分子量(Mw)が300~1,500である。 - 下記(A)成分、及び、(B)成分を含有する硬化性組成物であって、(B)成分の含有量が、(A)成分100質量部に対して10~80質量部である硬化性組成物。
(A)成分:下記式(a-1)で示される繰り返し単位を有し、前記式(a-1)で示される繰り返し単位の量が、(A)成分中の全繰り返し単位中90~100mol%であり、質量平均分子量(Mw)が4,000~20,000である硬化性ポリシルセスキオキサン化合物
(B)成分:下記式(b-1)で示される繰り返し単位を有し、下記要件1~要件3を満たすシリコーンオリゴマー
3官能シラン化合物由来の繰り返し単位を、全繰り返し単位中90~100mol%含む。
〔要件2〕
式(b-1)で示される繰り返し単位の量が、3官能シラン化合物由来の繰り返し単位中90~100mol%である。
〔要件3〕
質量平均分子量(Mw)が300~1,000である。 - (A)成分の屈折率が、1.300~1.450である、請求項1~4のいずれかに記載の硬化性組成物。
- (B)成分の屈折率が、1.300~1.450である、請求項1~5のいずれかに記載の硬化性組成物。
- さらに、下記(C)成分を含有する、請求項1~6のいずれかに記載の硬化性組成物。
(C)成分:シランカップリング剤 - 請求項1~7のいずれかに記載の硬化性組成物を硬化させて得られる硬化物。
- 光素子固定材である請求項8に記載の硬化物。
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