JPH04222817A - 予備的に架橋されたuvで硬化可能なエポキシ官能性シリコ―ン - Google Patents
予備的に架橋されたuvで硬化可能なエポキシ官能性シリコ―ンInfo
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
ノポリシロキサンに係る。特に本発明は、予備的に架橋
されたエポキシ官能性のオルガノポリシロキサン、およ
びコンフォ―マル(絶縁保護)コ―ティングとしての用
途に係る。
コ―ティングとしてUV(紫外線)で硬化可能なシリコ
―ン組成物が広く認められるようになって来た。シリコ
―ンはその耐湿性、熱安定性および比抵抗のゆえにこの
目的に対して理想的である。放射線で硬化可能なシリコ
―ンの硬化化学はほとんどの場合遊離基機構であり、こ
れには光開始剤のUV光照射によって高流量の遊離基(
フリ―ラジカル)が発生する必要がある。
が大気中の酸素によって阻害され易いということである
。この「酸素効果」は酸素透過性のシリコ―ンシステム
の場合特に厄介である。したがって、速やかな硬化応答
を得るには、雰囲気を窒素で置換して酸素による硬化阻
害を予防するか、またはアミン‐ベンゾフェノンタイプ
の相乗触媒系を使用して酸素効果を克服するかしなけれ
ばならない。
のは、特に広いウェブによる転換作業または高速の処理
をする場合には、容易ではないし経済的でもない。また
、有機のアクリレ―トUV硬化樹脂で酸素による阻害を
克服するのに有用なアミン‐ベンゾフェノンタイプの相
乗触媒系は、ジメチルシリコ―ンポリマ―に不溶性であ
ることが多い。メルカプト‐シリコ―ンおよびアクリレ
―ト化シリコ―ンをある種の光増感剤と組合せることに
よって、不活性置換してなくても速いUV硬化を達成す
ることが可能ではあるが、そのようなシステムは準安定
であって貯蔵寿命と可使時間の制約を受け易い。
グ、オプチカルファイバ―コ―ティングおよび電気素子
のカプセル封じに有用なUV硬化性シリコ―ンコ―ティ
ングはケイ素に結合したメルカプト‐オレフィン基また
はアクリレ―ト基を含有している。たとえば、米国特許
第4,558,082号、第4,585,669号、第
4,587,137号、第4,496,210号および
第4,780,486号を参照されたい。
アクリレ―トを使用することにはいくつかの欠点がある
。たとえば、アクリレ―トは毒性があり、アクリレ―ト
モノマ―とメルカプタンはいずれも極めて不快な匂いを
発してこれが硬化後の製品にも残存することがあり、そ
して、これらを使用する際には予防/安全対策を講じな
ければならないために工業的応用が容易でない。
基やアクリレ―ト官能基を含有せず、しかも遊離基機構
に基づく架橋硬化過程を通らないUV硬化性シリコ―ン
組成物でできたコンフォ―マルコ―ティングならびにオ
プチカルファイバ―および電気素子のカプセル封じ用の
コ―ティングを提供することが望ましい。
硬化過程は酸素による影響を受けないので、シリコ―ン
の高速塗布・硬化プロセスに適している。シリコ―ンコ
―ティングのカチオンによるUV硬化がエポキシ官能性
のシリコ―ンでは最も実用的であることが判明した。
能性シリコ―ン組成物でできたコンフォ―マルコ―ティ
ングならびにオプチカルファイバ―および電気素子のカ
プセル封じ用のコ―ティングを提供することが望ましい
であろう。
ポリマ―とシリコ―ンに対して混和性のヨ―ドニウム系
光触媒を含有するエポキシシリコ―ン組成物が剥離用コ
―ティングとして使用されている。
成物は、高速で無溶剤型のシリコ―ン剥離加工処理要件
のため、充填材を含まず、有機基で高度に官能化された
低分子量のポリマ―(したがって、これから硬化された
膜は他のコ―ティング用途には不向きな脆性で摩耗し易
い弱い物質である)に限られている。
しかも引張強さが高くて伸び率が高いにもかかわらず極
めて迅速にUV硬化し得るものが望まれている。
ならびにオプチカルファイバ―および電気素子のカプセ
ル封じ用のコ―ティングとして使用される改善された膜
特性を有するUVで硬化可能なエポキシ官能性のシリコ
―ンコ―ティングを提供することが望ましかったのであ
る。
れた膜特性を有するエポキシ官能性のシリコ―ンコ―テ
ィングを提供することが望まれていた。充填材はUV光
を遮断して、その結果硬化をひどく遅らせる傾向がある
。また、エポキシ官能性のシリコ―ンポリマ―などのよ
うな低粘度のマトリックス中に充填材を配合するのは困
難である。
酸素によって阻害されることのない速いUV硬化特性と
共に、コンフォ―マルコ―ティングならびにオプチカル
ファイバ―および電気素子のカプセル封じ用のコ―ティ
ングとして使用される改善された膜特性をあわせもつU
Vで硬化可能なエポキシ官能性のシリコ―ンコ―ティン
グを提供することである。
で改善された膜特性をもつUV硬化性のエポキシ官能性
シリコ―ンコ―ティングを提供することである。
能性の有機基を表わし、Rはそれぞれ独立して、1〜8
個の炭素原子を有する低級アルキル基であり、xは10
から約200までの値である]を有する予備的に架橋さ
れたエポキシ官能性のジオルガノポリシロキサン、およ
び(B)触媒量の、オニウム塩光触媒の1種またはオニ
ウム塩光触媒の一組からなる、紫外線で硬化可能な組成
物を提供する。
略記するのにシリコ―ン業界で普遍的に使われている記
号を使用する。連鎖停止シロキシ単位は「M」と表わし
、線状のポリシロキサンからなるシロキサン単位は「D
」とする。肩付きの記号はメチル以外の有機基を示し、
下付きの記号は線状のポリシロキサン鎖を表わす。 これらの表示の例を次に示す。
」がフェニル基を表わす。
た」という用語は、化学量論より過剰のジメチル水素シ
ロキシ‐連鎖停止ポリジメチルシロキサンをテトラメチ
ルテトラビニルシクロテトラシロキサン(本明細書中で
は時に「D4Vi」ということがある)と反応させて製
造される、部分的に架橋されているSiH含有シリコ―
ン構造体をいうものとする。
リコ―ンは、化学量論より過剰のsym‐テトラメチル
シクロテトラシロキサン(D4 H )をジメチルビニ
ルシロキシで連鎖停止したポリジメチルシロキサンと反
応させることによって得ることができる。実際問題とし
て、この予備的に架橋する反応およびその後のエポキシ
官能性でUV硬化性のポリマ―の生成は、D4H では
なくD4 Viを使用した方が容易であることが判明し
た。これらの予備的に架橋されたエポキシシリコ―ンの
段階的合成は、次のような反応式で表わすことができる
。
の式(I)で、Rは1〜約8個の炭素原子を有する低級
アルキル基であり、メチル基が好ましい。xは約10か
ら約200までの値であり、約50から約100までで
あると最も好ましい。なお、上記反応式中のE1 はオ
レフィン官能基とエポキシ官能基を両方とも有する有機
のモノマ―であり、n≧4である。さらに前記式(I)
中のEは2〜20個の炭素原子を有するエポキシ官能性
の有機基である。Eは4‐ビニルシクロヘキセンオキシ
ドから誘導されたものが好ましく、次式を有する。
A)のポリマ―が次式を有する。
は、ビニル基の二重結合に水素を付加するのに有効な白
金金属触媒である。通常、シロキサン百万部当たり約5
部(約5 ppm)の白金金属がこのヒドロシレ―ショ
ン反応を促進するのに有効である。例としては、米国特
許第3,220,972号、第3,814,730号、
第3,775,452号および第3,715,334号
(これらはいずれも引用により本明細書に含ませること
とする)に例示されているものがある。特に有用なもの
は、カ―ルシュテット(Karstedt)の米国特許
第3,814,730号(引用により本明細書に含まれ
ているものとする)に記載されているようにテトラメチ
ルジビニルジシロキサンで処理してあるクロロ白金酸か
ら誘導される白金触媒(以後、「Karstedt触媒
」という)である。
適したエポキシ化合物としては、リモネンオキシド、4
‐ビニルシクロヘキセンオキシド、アリルグリシジルエ
―テル、7‐エポキシ‐1‐オクテンなどのようなオレ
フィン性エポキシモノマ―がある。オレフィン性の脂環
式エポキシドは、カチオンによる硬化応答がそのグリシ
ジルエ―テル類似体の硬化応答よりずっと速いので、本
発明で使用するのに好ましい。好ましいオレフィン性脂
環式エポキシドは4‐ビニルシクロヘキセンオキシドで
ある。
光開始剤である。適切な光開始剤は次式を有するオニウ
ム塩である。 R2 I+ MXn − R3 S+ MXn − R3 Se+ MXn − R4 P+ MXn − R4 N+ MXn − ここで、Rで表わされる基は炭素原子1〜30個の同一
かまたは異なる有機基であることができ、たとえば、C
(1−8) アルコキシ、C(1−8) アルキル、ニ
トロ、クロロ、ブロモ、シアノ、カルボキシ、メルカプ
トなどの中から選択される1〜4個の一価の基で置換さ
れていてもよい炭素原子6〜20個の芳香族炭素環式基
であることができ、また、たとえばピリジル、チオフェ
ニル、ピラニルなどを始めとする芳香族の複素環式基で
あることもでき、MXn − はBF4 − 、PF6
− 、AsF6 − 、SbF6 − 、SbCl6
− 、HSO4 − 、ClO4 − などのような
塩基性ではなく親核性でもないアニオンである。
はジアリ―ルヨ―ドニウム塩とビス‐ジアリ―ルヨ―ド
ニウム塩である。適したジアリ―ルヨ―ドニウム塩の例
は、たとえば米国特許第4,882,201号(引用に
より本明細書中に含まれるものとする)に開示されてい
る。これらの塩の中で最も好ましいものは次式を有する
ものである。
しては、たとえば、ヘキサフルオロヒ酸ビス(ドデシル
フェニル)ヨ―ドニウムおよびヘキサフルオロアンチモ
ン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ―ドニウムがあり、好
ましい。これらのヨ―ドニウム塩のうち最も好ましいの
はヘキサフルオロアンチモン酸ビス(ドデシルフェニル
)ヨ―ドニウムである。
適正な重合が生起する限り特に臨界的な意味はない。あ
らゆる触媒の場合と同様に、可能な限り最低の有効量を
使用するのが好ましい。本発明の目的にとっては約0.
5〜5.0重量%の触媒濃度が適していることが分かっ
ている。
0までである。改良された物理的特性を得るためには、
xの値が少なくとも約50でなければならず、約50か
ら約100までであるのが好ましい。しかし、xの値が
10から50までであると、許容できる程度の物理的性
質、すなわち少なくとも30psi の引張強さと少な
くとも15%の伸びが、格別速いUV硬化応答と共に得
られる。より速いUV硬化および許容できる程度の物理
的性質を得るという点からいうとxは約10から約40
までの範囲であるのが好ましい。
一緒にするだけで調製される。本発明の物品を製造する
には、上記のような組成物をコンフォ―マルコ―ティン
グとして使用しようとする場合、この組成物を回路基板
などのような基体に塗布した後、被覆された基体をその
組成物が硬化するのに充分な紫外線に暴露し、最後に、
その物品を室温もしくは高温に暴露するか、またはさら
にUV光を照射することによって硬化を完了せしめる。
)と成分(B)とを混合する段階からなる、本発明のU
V硬化性組成物の製法に関する。さらに別の局面は、成
分(A)と成分(B)からなる硬化した組成物を含有す
るコ―ティングが表面に配置されている基体からなる製
品に関する。
ことができるように、限定ではなく例示の意味で以下に
実施例を挙げる。
表わされる、ジメチル水素シロキシで連鎖停止した線状
のポリジメチルシロキサンを423グラム秤量して2リ
ットルのRBフラスコに入れた。したがって、活性のS
iHは0.233モル存在していたことになる。それか
ら、200グラムのヘキサンと0.05グラムのKar
stedt白金触媒を加えた。この混合物を掻き混ぜな
がら、ヘキサン200g中にsym‐テトラメチル‐テ
トラビニルシクロテトラシロキサン(D4 Vi)10
グラムが溶解している溶液をゆっくり滴下して加えると
62℃になった。この溶液はSi‐ビニルを0.116
モル含有していた。この反応混合物全体を掻き混ぜなが
ら16時間60℃に維持した。この反応混合物の赤外ス
ペクトルをとったところ、1600cm−1のビニル伸
縮は(白金触媒を使わないで同じ溶液から作成したブラ
ンクと比べて)非常に小さく、2200cm−1のSi
H伸縮は大きかった。次に、VCHOを14.5グラム
(0.117モル)加え、混合物を3時間62℃に保っ
たところ、SiHはすべて消失した。溶媒を135℃の
減圧下で除去すると、生成物として粘稠で透明な流体が
442グラム得られた。粘度4240cps [ブルッ
クフィ―ルド(Brookfield)LVF#3、1
2rpm ]ND 25=1.4091。このもののエ
ポキシ当量重量はフラスコに入れた全量を基にして約3
800であった。
的に架橋しているので、コ―ティングを完全に硬化させ
るにはエポキシ重合が少し起これば充分である。
/D4 Viのモル比を表わす。 実施例2 0.107モルのHを含有するMH D47MH1
94gを秤量して、Karstedt触媒0.1gと共
に1リットルのRBフラスコに入れた。このバッチを7
2℃にした後、ヘキサン100gに溶けた2.30gの
D4 Vi(Viが0.02675モル)の溶液を加え
た。本実施例ではn=8である。70℃に90分保った
後FTIR分析でビニルは検出できなかった。
センオキシド(0.08モル)を加え、反応混合物全体
を66℃に30分保ったところ、SiHはFTIRで検
出できなかった。140℃で真空ストリッピングして、
ヘキサン、過剰のVCHOおよびたまに出てくるシロキ
サン揮発分を除去した。最終生成物は、透明な187c
stkの流体が170gであった。ND 25=1.4
106。 実施例3 MH D47MH の代わりにMH D100 M
H 流体を使用し、n=4として実施例1を繰返した。 実施例4 n=8として実施例2を繰返した。 実施例5 MH D47MH の代わりにMH D40MH
を使用し、n=4として実施例1を繰返した。 実施例6 MH D47MH の代わりにMH D22MH
を使用し、n=4として実施例1を繰返した。
率および赤外スペクトルの特性を決定した。UV硬化と
物理的特性決定は以下のようにして行なった。ヘキサフ
ルオロアンチモン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ―ドニ
ウムを2‐エチル‐1,3‐ヘキサンジオ―ルに溶かし
た50%(wt/wt)溶液1.0重量%を、4種の組
成物とそれぞれ混合した。この光触媒を含む混合物を手
作業でポリエチレンクラフト基材に塗布して厚み2ミル
のコ―ティングを作成し、この液体のコ―ティングをべ
たつきと移行のない固体表面に変換するのに必要とされ
る最小量の紫外光を照射した。このために、塗布したサ
ンプルを入れたRPCモデル1202QCラボ・プロセ
ッサ―(Lab Processor)ユニット[ハノ
ビア(Hanovia)中圧水銀UVランプを2個備え
ている]のランプ出力とコンベヤ速度を操作・調節した
。UV光量は、付属品としてA309型ライトバッグ(
Lightbug)を備えたインタ―ナショナル・ライ
ト(International Light)、70
0A型リサ―チ・フォトメ―タ―(Research
Photometer)で測定した。
とめて下記表1に示す。
表 1 実施例 番 号 n x
粘 度 ND 25
EEW* 1 4
47 4240cps 1.4091
4317 2 8 4
7 187cstk 1.4106 2
580 3 4 100
11000cps 1.4065 7750
4 8 100
760cstk 1.4072 5190
5 4 40 63
00cps 1.4111 3290
6 4 22 64
2cstk 1.4158 1950
* 計算されたエポキシ当量重量厚い(50ミル)
断面をもつUV硬化した試片の最大伸びと最大引張強さ
を以下のようにして測定した。まず、上記の実施例で製
造したコ―ティング組成物の厚いスラブを作成した。す
なわち、触媒を含む浴を15.0グラム秤量して直径1
2cmの浅いアルミニウム皿に入れ、このコ―ティング
にその上面に焦点を結んだUV光を2.2J/cm2
照射し、硬化したスラブを金型から取出し、粘着質の底
面に1.1J/cm2 のUV光を当てた。硬化した試
片の厚みは約50ミルであった。このスラブから標準的
なASTM引張試験棒を切出し、インストロン(Ins
tron)試験機を用いて最大の引張強さと伸びを測定
した。
記表2に示す。
表 2
実施例 2ミル硬化に要する
番 号 UV光量 最大
引張 最大伸び
1 32 mJ/cm2
174psi 25.5%
2 100
186 15
3 93
206 106
4 203
210 20
5 28
46 17
6 19.5
38 14 比較例A 比較のために、MH D100 MH に単にVC
HOを付加して、エポキシで停止した、予備的に架橋さ
れてない線状のシリコ―ンポリマ―(ME D100
ME )を作成することによって対照実験を行なった。 このポリマ―は粘度が215cstkで、ND 25=
1.4074、EEW=3891であった。
化に830mJ/cm2 を要した。これは、オキシラ
ン含量が高いにもかかわらず、「予備的に架橋された」
類似体より数倍以上多い。この比較例Aの50ミル厚の
膜で測定した最大引張は、最大伸び85%で44psi
であった。
の予備的に架橋されたエポキシシリコ―ン組成物は、エ
ポキシ当量重量が同等であるが予備的に架橋されてない
エポキシシリコ―ンと比べて、硬化応答が速く、しかも
引張特性と伸び特性が優れている。この予備的に架橋さ
れたエポキシシリコ―ンの改良された硬化応答と特性は
その構造の結果である。予備的に架橋されたポリマ―は
UVで硬化させる前に部分的に架橋されているので、エ
ポキシ重合が少し起こればコ―ティングを完全に硬化さ
せるのに充分である。さらに、以上の実施例はまた、x
の値が低いと硬化速度が高まり粘度は低下するが、その
際にUV硬化した膜の極限引張特性が損われることも示
している。
Claims (23)
- 【請求項1】 (A)一般式 【化1】 [式中、Eは2〜20個の炭素原子を有するエポキシ官
能性の有機基を表わし、Rはそれぞれ独立して、1〜8
個の炭素原子を有する低級アルキル基であり、xは10
から約200までの値である]を有する予備的に架橋さ
れたエポキシ官能性のジオルガノポリシロキサン、およ
び(B)触媒量の、オニウム塩光触媒の1種またはオニ
ウム塩光触媒の一組からなる、紫外線で硬化可能な組成
物。 - 【請求項2】 Rがメチル基である、請求項1記載の
組成物。 - 【請求項3】 Eが4‐ビニルシクロヘキセンオキシ
ドから誘導されており、式 【化2】 を有する、請求項1記載の組成物。 - 【請求項4】 xが約40から約100までの範囲の
数である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項5】 xが約50から約100までの範囲の
数である、請求項4記載の組成物。 - 【請求項6】 xが約10から約40までの範囲の数
である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項7】 成分(B)が約0.5〜約5.0重量
%の範囲の量で存在する、請求項1記載の組成物。 - 【請求項8】 成分(B)がジアリ―ルヨ―ドニウム
塩である、請求項1記載の組成物。 - 【請求項9】 成分(B)が式 【化3】 を有する、請求項8記載の組成物。
- 【請求項10】 成分(B)がヘキサフルオロアンチ
モン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ―ドニウムである、
請求項8記載の組成物。 - 【請求項11】 (A)一般式 【化4】 [式中、xは約50から約100までの値である]を有
する予備的に架橋されたエポキシ官能性のジメチルポリ
シロキサン、および(B)約0.5〜約5.0%の、ヘ
キサフルオロアンチモン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ
―ドニウムまたは式 【化5】 を有するジアリ―ルヨ―ドニウム塩からなる、紫外線で
硬化可能な組成物。 - 【請求項12】 (A)一般式 【化6】 [式中、Eは2〜20個の炭素原子を有するエポキシ官
能性の有機基を表わし、Rはそれぞれ独立して、1〜8
個の炭素原子を有する低級アルキル基であり、xは10
から約200までの値である]を有する予備的に架橋さ
れたエポキシ官能性のジオルガノポリシロキサン、およ
び(B)触媒量の、オニウム塩光触媒の1種またはオニ
ウム塩光触媒の一組を混合することからなる、UVで硬
化可能な組成物の製造方法。 - 【請求項13】 Rがメチル基である、請求項12記
載の方法。 - 【請求項14】 Eが4‐ビニルシクロヘキセンオキ
シドから誘導されており、式 【化7】 を有する、請求項12記載の方法。 - 【請求項15】 xが約50から約100までの範囲
の数である、請求項12記載の方法。 - 【請求項16】 xが約10から約40までの範囲の
数である、請求項12記載の方法。 - 【請求項17】 成分(B)が約0.5〜約5.0重
量%の範囲の量で存在する、請求項12記載の方法。 - 【請求項18】 成分(B)がヘキサフルオロアンチ
モン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ―ドニウムである、
請求項12記載の方法。 - 【請求項19】 (A)一般式 【化8】 [式中、xは約50から約100までの値である]を有
する予備的に架橋されたエポキシ官能性のジメチルポリ
シロキサン、および(B)約0.5〜約5.0%の、ヘ
キサフルオロアンチモン酸ビス(ドデシルフェニル)ヨ
―ドニウムまたは式 【化9】 を有するジアリ―ルヨ―ドニウム塩を混合することから
なる、UVで硬化可能な組成物の製造方法。 - 【請求項20】 請求項1記載の硬化した組成物から
なるコ―ティングを表面に有する基体からなる製品。 - 【請求項21】 基体が回路基板である、請求項20
記載の物品。 - 【請求項22】 請求項10記載の硬化した組成物か
らなるコ―ティングを表面に有する基体からなる製品。 - 【請求項23】 基体が回路基板である、請求項22
記載の物品。
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