JPWO2012020599A1 - 感光性シリコーン樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
シリコーンの熱硬化性樹脂を改良する方法として種々の方法が提案されおり、例えば線膨張係数を下げる方法としては、一般に、無機フィラーを添加する方法が挙げられる。しかしながら、この方法では、線膨張係数が下がるものの、無機フィラーの粒径が大きいため、シリコーン樹脂との屈折率差があることより、成型体の透明性が失われてしまう。
一方、硬化プロセスを簡便化させるため従来の熱硬化型樹脂から光硬化型樹脂への転換要求が増しつつある。
以下の特許文献2〜5には、粒径が小さいコロイダルシリカを、光重合性官能基を有する化合物を用いて、均一分散した光硬化型樹脂が報告されている。また、以下の特許文献5には、かご型シルセスキオキサン、シリカ粒子、及びアクリレートモノマーからなる樹脂組成物が報告されている。
また、特許文献4に記載された硬化物は、厚膜にできるものの、組成物中のシロキサン結合数が少なく耐光性が弱い。
さらに、特許文献5に記載された樹脂組成物からなる硬化物は線膨張係数が低いものの、組成物中の光重合性官能基の量が多く、硬化収縮が大きくなり、また、得られた硬化物は厚くすると脆くなるという問題がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、厚膜でもクラック耐性が良好で低線膨張係数、低熱重量減少、及び低収縮率を維持できる光硬化樹脂硬化物を与える樹脂組成物を提供することである。
すなわち、本願発明は、以下の通りのものである。
該シリカ粒子含有縮合反応物(A)は、下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表される1種類以上のシラン化合物の加水分解縮合生成物からなるポリシロキサン化合物(a)及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)との縮合反応物であり、該縮合反応物(A)の末端構造Si−O−Y(式中、Yは、R2又はSiR3 3であり、R2及びR3は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、複数存在するR3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)は、以下式(2):
0<[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])≦1 (2)
{式中、R2とR3は、前記したとおりである。}を満たし、かつ、該縮合反応物(A)は、光重合性官能基を有することを特徴とする前記感光性シリコーン樹脂組成物。
R3 3SiX2 (3)
{式中、R3は、式(2)で定義したものと同じであり、X2は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在するR3は、同一でも異なっていてもよい。}又は下記一般式(4):
R3 3SiNHSiR3 3 (4)
{式中、R3は、式(2)で定義したものと同じであり、複数存在するR3は、同一でも異なっていてもよい。}で表される一種類以上のケイ素化合物(c)に由来する、前記[1]又は[2]に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のR1及びX1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。}で表される1種類以上のシラン化合物を加水分解縮合してポリシロキサン化合物(a)を得る第1の工程、
得られたポリシロキサン化合物(a)と、及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)とを縮合させて縮合反応物を得る第2の工程、
得られた縮合反応物を、下記一般式(3):
R3 3SiX2 (3)
{式中、R3は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、X2は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在するR3は同一でも異なっていてもよい。}又は下記一般式(4):
R3 3SiNHSiR3 3 (4)
{式中、R3は上記一般式(3)で定義したものと同じである。}で表されるケイ素化合物(c)と、縮合させてシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る第3の工程、及び
得られたシリカ粒子含有縮合反応物(A)と光重合開始剤(B)を混合する第4の工程、
を含む、感光性シリコーン樹脂組成物の製造方法。
下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のR1及びX1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の内、n1が3であるものを少なくとも含むシラン化合物を加水分解縮合してポリシロキサン化合物(a)を得る第1の工程、
得られたポリシロキサン化合物(a)と、及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)とを縮合させて縮合反応物を得る第2の工程、及び場合により、
得られた縮合反応物を、同じく下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸機、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のR1及びX1は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の内、n1が1又は2であるものを少なくとも含むシラン化合物と、縮合させてシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る第3の工程、並びに
得られたシリカ粒子含有縮合反応物(A)と光重合開始剤(B)を混合する第4の工程、
を含む、感光性シリコーン樹脂組成物の製造方法。
[シリカ粒子含有縮合反応物(A)]
本発明の一態様は、少なくともポリシロキサン化合物(a)と、及び/又はシラン化合物と、シリカ粒子(b)との縮合反応物であり、末端構造Si−O−Y(式中、Yは、R2又はSiR3 3であり、R2及びR3は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、複数存在するR3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)は、以下式(2):
0<[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])≦1 (2)
{式中、R2とR3は、前記したとおりである。}を満たし、かつ光重合性官能基を有することを特徴とする。本発明の縮合反応物を用いて形成されるシリカ粒子含有縮合反応物(A)はシリコーン樹脂の特徴である高い透明性を有しており、かつポリシロキサン化合物(a)及び/又はシラン化合物が縮合した構造を有することにより硬化成形物が厚膜で良好な耐クラック性を有する。また、シリカ粒子(b)を有することにより硬化成型物の硬度が向上し、線膨張係数及び光硬化時の体積収縮を低減させることができ、さらに末端構造(Si−O−Y)が、前記式(2)を満たすことにより、吸水率、加熱による体積収縮及び重量減少を低減させ、クラック耐性が良好な硬化成形物を与えることができる。
本発明に用いるポリシロキサン化合物(a)は、下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表される1種類以上のシラン化合物、又はその縮合物を加水分解し(但し、該成分がシラノール基を有する場合は必須ではない)、次いで縮合して得られた生成物を含む。
また、1〜20の炭素を含む有機基は、前記した各種の有機基の主鎖骨格の一部が、エーテル結合、エステル基(結合)、水酸基、チオール基、チオエーテル基、カルボニル基、カルボキシル基、カルボン酸無水物結合、チオール基、チオエーテル結合、スルホン基、アルデヒド基、エポキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アミド基(結合)、イミド基(結合)、イミノ基、ウレア基(結合)、ウレタン基(結合)、イソシアネート基、シアノ基等の極性基(極性結合)あるいはフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等から選ばれる置換基で部分置換されたものであってもよい。複数存在する場合のR1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
X1は、それぞれ独立に、水酸基、並びに加水分解可能な置換基であるハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及びアセトキシ基からなる群から選ばれ、具体的には、例えば、水酸基、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、iso−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のアルコキシ基、及びアセトキシ基等が挙げられ、この中でも塩素原子、臭素原子、ヨウ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及びアセトキシ基は、ポリシロキサン化合物(a)合成時の縮合反応の反応性が高いため好ましい。複数存在する場合のX1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
また、上記一般式(1)で表されるシラン化合物の内、n1が1であるシラン化合物を少なくとも使用することは、分子量増加の観点から好ましく、上記一般式(1)で表されるシラン化合物の内、n1が1であるシラン化合物とn1が2であるシラン化合物を併せて使用することが、硬化成型物の硬化後の耐クラック性の観点から、好ましい。
ポリシロキサン化合物(a)は、上記一般式(1)で表される1種類以上のシラン化合物及び/又はその縮合物に、水を添加することによって製造することが好ましい。水の添加量としては、上記一般式(1)で表されるシラン化合物中のX1の合計モル数に対して0.1当量〜10当量(モル基準)の範囲が好ましく、より好ましくは0.4当量〜8当量の範囲である。水の添加量が0.1当量以上であると、ポリシロキサン化合物(a)の分子量が上がるため好ましく、10当量以下であることは、縮合反応により得られるポリシロキサン化合物(a)生成物の溶液のポットライフを長くする観点から好ましい。重縮合に用いる上記一般式(1)で表されるシラン化合物のX1が全て水酸基である場合、水を加えず縮合させてもよい。
ポリシロキサン化合物(a)を触媒の存在下での縮合反応により製造する場合、加水分解及び縮合の速度が速くなるため好ましい。
上記アルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコールのような一価アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールのような多価アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテルのような多価アルコールのモノエーテル等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
上記アミド化合物としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
これらの溶媒は単独で使用してもよいし、複数の溶媒を組み合わせて使用しても構わない。また、上記溶媒を用いずにバルク中で反応を行ってもよい。
また、ポリシロキサン化合物(a)はチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ゲルマニウム、ホウ素、リン、窒素、炭素、ガリウム、クロム等の酸化物を形成する元素を含んでもよい。
本発明においてシリカ粒子とは、電子顕微鏡でその形状及び粒径が確認可能なものを指す。
使用されるシリカ粒子(b)としては、例えば、乾式法で作製されるヒュームドシリカ、湿式法で作製されるコロイダルシリカ等が挙げられる。
上記ヒュームドシリカは、珪素原子を含む化合物を気相中で酸素及び水素と反応させることによって得ることができる。原料となるケイ素化合物としては、例えば、ハロゲン化ケイ素(例えば、四塩化ケイ素等)等が挙げられる。
シリカ粒子の平均二次粒子径は、2nm以上250nm以下であることが好ましく、2nm以上80nm以下であることがより好ましい。上記平均二次粒子径が2nm以上である場合、硬度が向上するため好ましく、平均二次粒子径が250nm以下である場合、硬化物の波長領域300nm以下の透明性が向上するため好ましい。
シリカ粒子(b)の形状は、球状、棒状、板状若しくは繊維状又はこれらの2種類以上が合体した形状であることができるが、好ましくは球状である。尚、ここでいう球状とは、真球状の他、回転楕円体や卵形等の略球状である場合も含む。
シリカ粒子(b)の比表面積は、ポリシロキサン化合物(a)とシリカ粒子(b)との縮合反応物の粘度、及び硬化物の硬度の観点から、BET比表面積で、25m2/g以上1400m2/g以下であることが好ましく、35m2/g以上1400m2/g以下であることがより好ましい。上記BET比表面積は、N2分子の圧力とガス吸着量とから計算される方法で測定される値である。
また、シリカ粒子(b)はチタン、ジルコニウム、アルミニウム、ゲルマニウム、ホウ素、リン、窒素、炭素、ガリウム、クロム等の酸化物を形成する元素を含んでもよい。
シリカ粒子(b)を分散する溶媒としては、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、PGMEA等のエーテル系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらは、シラノール基を有するシリカ粒子(b)を分散させ易いため、好ましく、これらの混合溶媒でも構わない。使用される分散溶媒の種類は、使用されるシリカ粒子(b)の表面修飾基によって変わる。
市販品としては、コロイダルシリカとして、例えば、LEVASILシリーズ(H.C.Starck(株)製)、メタノールシリカゾルIPA−ST、同MEK−ST、同NBA−ST、同XBA−ST、同DMAC−ST、同ST−UP、同ST−OUP、同ST−20、同ST−40、同ST−C、同ST−N、同ST−O、同ST−50、同ST−OL(以上、日産化学工業(株)製)、クオートロンP Lシリーズ(扶桑化学(株)製)、OSCALシリーズ(触媒化成工業(株)製)等;粉体状のシリカ粒子として、例えば、アエロジル130、同300、同380、同TT600、同OX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シルデックスH31、同H32、同H51、同H52、同H121、同H122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株))、SYLYSIA470(富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等が挙げられ、粉体状のシリカ粒子として、例えば、アエロジル130、同300、同380、同TT600、同OX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シルデックスH31、同H32、同H51、同H52、同H121、同H122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株)製)、SYLYSIA470(富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等が挙げられる。
本発明のシリカ粒子含有縮合反応物(A)は、ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)とを反応させて得られる。ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)の反応は、水素結合のような相互作用でも、共有結合でもよいが、硬化成形物のクラック耐性の観点から、縮合反応による共有結合であることが好ましい。
また、ポリシロキサン化合物(a)を製造する際に酸触媒を添加した場合、シリカ粒子(b)とポリシロキサン化合物(a)とを反応させる際に、ポリシロキサン化合物(a)に塩基触媒を添加し、中和又は塩基側にして、縮合反応させても構わない。
ポリシロキサン化合物(a)とシリカ粒子(b)の縮合反応の際に使用される水は、上記から選ばれる溶媒を加えた後に、例えば、蒸留等の方法によって取り除き、縮合反応物中の水分及び/又はアルコールを1質量%以下にすることが好ましい。水分及び/又はアルコールの含有量が上記範囲内であると、本発明の感光性シリコーン樹脂組成物を硬化させる際に、収縮が低減され、クラックが入りにくくなるために好ましい。
0<[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])≦1 (2)
{式中、R2とR3は、前記したとおりである。}を満たす。
R2及び/又はR3は、水素原子又は1から20の炭素を含む有機基である。
末端構造Si−O−R2は、Si−O結合を有し、別の分子との重縮合反応によりSi−O−Si結合を有することができる。
本明細書中、シリカ粒子含有縮合反応物(A)に含まれるSi原子のうちO原子と結合している数が一つのものを「M成分」、O原子と結合している数が二つのものを「D成分」、O原子と結合している数が三つのものを「T成分」、O原子と結合している数が四つのものを「Q成分」という。さらに、M成分のうち、存在する一つのSi−O結合がSi−O−Si結合であるものを「M1成分」、Si−O−Si結合を持たないものを「M0成分」、D成分で存在する二つのSi−O結合のうちSi−O−Si結合を持たないものを「D0成分」、一つであるものを「D1成分」、二つであるものを「D2成分」、T成分で存在する三つのSi−O結合のうちSi−O−Si結合を持たないものを「T0成分」、一つであるものを「T1成分」、二つであるものを「T2成分」、三つであるものを「T3成分」、T成分で存在する四つのSi−O結合のうちSi−O−Si結合を持たないものを「Q0成分」、一つであるものを「Q1成分」、二つであるものを「Q2成分」、三つであるものを「Q3成分」、そして四つであるものを「Q4成分」という。
[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])の値は0より大きく1以下であることが好ましく、より好ましくは0.15より大きく1以下であり、更に好ましくは0.3より大きく1以下である。[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])の値が0より大きいと感光性シリコーン樹脂組成物中のシラノール基数が減少するため、加熱時の熱重量減少が小さく、吸水率が小さい硬化成型物を得ることができる。
シリカ粒子含有縮合反応物(A)はM1成分に由来するSi−O−SiR3 3]構造を有する。M1成分に由来する[Si−O−SiR3 3]構造は、ポリシロキサン化合物(a)中に含まれていてもよいし、下記一般式(1)及び/又は(3)〜(8)で表されるケイ素化合物(c)をポリシロキサン化合物(a)とシリカ粒子(b)の反応の際に同時に反応させて、あるいはポリシロキサン化合物(a)とシリカ粒子(b)の反応後にさらに反応させることによって得られるものであることもできる。
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物のうち、n1が3である化合物、上記一般式(4):
R5 3SiNHSiR6 3 (4)
{式中、R5及びR6は、水素原子又は炭素数1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在する場合のR5及びR6は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるジシラザン化合物、下記一般式(5):
R7 3SiH (5)
{式中、R7は、水素原子又は1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在するR7は同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物、下記一般式(6):
R8 3SiSiR8 3 (6)
{式中、R8は、水素原子又は1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在するR7は同一でも異なっていてもよい。}で表されるジシラン化合物、下記一般式(7):
R9 3SiNHCONHSiR9 3 (7)
{式中、R9は、水素原子又は1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在するR7は同一でも異なっていてもよい。}で表されるウレア化合物、下記一般式(8):
R9 3SiOSiR9 3 (8)
{式中、R9は、水素原子又は1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在するR9は同一でも異なっていてもよい。}で表されるジシロキサン化合物、N,O−ビス(トリメチルシリル)トリフロロアセトアミド、トリメチルシリルトリフロロメタンスルホネートなどが挙げられ、ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)と、これらのM1成分を含めて縮合させる。
R4 3SiX2 (3)
{式中、R4は、水素原子又は炭素数1〜10の炭素を含む有機基、X2は水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基、複数存在する場合のR4は同一でも異なっていてもよい。}又は下記一般式(4):
R5 3SiNHSiR6 3 (4)
{式中、R5及びR6は、水素原子又は炭素数1〜10の炭素を含む有機基であり、複数存在する場合のR5及びR6は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表される一種類以上のケイ素化合物(c)であることが好ましい。
ケイ素化合物(c)として使用できる一般式(3)の化合物においては、シラノールとの反応性の観点から、X2がハロゲン原子であることが好ましく、特にCl原子であることがより好ましい。
一般式(4)式で表されるシリルアミン類としては、具体的には、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、ジビニルテトラメチルジシラザン、ヘキサメチルジシラザンリチウム、テトラメチルジシラザンリチウム、ジビニルテトラメチルジシラザンリチウム、ヘキサメチルジシラザンナトリウム、テトラメチルジシラザンナトリウム、ジビニルテトラメチルジシラザンナトリウム、ヘキサメチルジシラザンカリウム、テトラメチルジシラザンカリウム、ジビニルテトラメチルジシラザンカリウムが挙げられる。
また、さらにケイ素化合物(c)を縮合させる際、ポリシロキサン化合物(a)と及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)とケイ素化合物(c)を同時に縮合させてもよいし、ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物を加水分解縮合反応させる際にケイ素化合物(c)を同時に縮合させてからシリカ粒子(b)と反応させてもよいし、ポリシロキサン化合物(a)を得た後ケイ素化合物(c)と反応させてからシリカ粒子(b)と反応させてもよいし、先にシリカ粒子(b)とケイ素化合物(c)を反応させてからポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物を反応させてもよいし、ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)の縮合反応物が得てから、さらにケイ素化合物(c)を反応させてもよいが、反応性の観点から、ポリシロキサン化合物(a)及び/又は上記一般式(1)で表されるシラン化合物とシリカ粒子(b)の縮合反応物が得てから、さらにケイ素化合物(c)を反応させるのが好ましい。
ケイ素化合物(c)が、ハロゲン化シラン、ジシラザン誘導体等のように活性水素との反応性が高いものである場合は、ケイ素化合物の反応を、水、アルコール等の活性水素を持たない溶媒中で行うことが好ましい。好ましい溶媒としては、例えば、エステル、ケトン、エーテル、脂肪族炭化水素化合物、芳香族炭化水素化合物、アミド化合物等が挙げられる。
上記エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等が挙げられる。
上記芳香族炭化水素化合物としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
上記アミド化合物としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
これらの溶媒は単独で使用してもよいし、複数の溶媒を組み合わせて使用しても構わない。また、上記溶媒を用いずにバルク中で反応を行ってもよい。
また、ケイ素化合物(c)以外のハロゲン化シラン、具体的には上記一般式(1)のn1が1又は2であるシラン化合物、を反応させる際にもケイ素化合物(c)と同様な溶媒を用いて反応させることができる。
ケイ素化合物(c)として一般式(3)で示す化合物を用いる際の反応には、縮合速度の観点から、有機塩基を触媒又は、ケイ素化合物の捕捉剤として用いることが好ましい。
有機塩基としては、例えば、ピリジン、ピロール、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピコリン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジメチルモノエタノールアミン、モノメチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロオクラン、ジアザビシクロノナン、ジアザビシクロウンデセン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、N,N−ジメチルアミン、N,N−ジエチルアミン、N,N−ジプロピルアミン、N,N−ジブチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン等が挙げられる。これらの有機塩基は、1種で又は2種以上を混合して使用できる。
ケイ素化合物(c)以外のハロゲン化シラン、具体的には上記一般式(1)のn1が1又は2であるシラン化合物、を反応させる際にもケイ素化合物(c)と同様な有機塩基を用いて反応させることができ、この場合の有機塩基の使用量はシラン化合物中のハロゲンの当量に対して0.1倍以上20倍当量以下であることが、シリル化反応の進行し易さの観点から好ましく、0.5倍以上10倍当量以下であることがより好ましい。
ケイ素化合物(c)がアルコキシシランの場合には、ケイ素化合物(c)の使用量は、有機塩基に対して0.001当量以上2当量以下であることが好ましい。
ケイ素化合物(c)として一般式(3)で示す化合物を用いる際の反応後は、水洗、抽出、析出、イオン交換、ろ過等の方法で、発生した塩酸塩、及び反応系中の有機塩基を除去、精製することが好ましい。これらの方法により、本発明のシリカ粒子含有縮合反応物のpHを6以上8以下に調整することが好ましい。pHが上記範囲内であると、本発明の縮合反応物のポットライフが長くなるため好ましい。
また、ケイ素化合物(c)以外のハロゲン化シラン、具体的には上記一般式(1)のn1が1又は2であるシラン化合物、を反応させる際にもケイ素化合物(c)と同様な反応温度、有機塩基の除去及び精製工程を用いることができる。
ケイ素化合物(c)として一般式(4)で示す化合物を用いる際の反応温度は、特に制限は無いが、好ましくは−78℃以上200℃以下、より好ましくは−20℃以上150℃以下の範囲である。
シリカ粒子含有縮合反応物中に含まれる水分は1質量%以下であることが好ましい。この場合、縮合反応物を硬化させる際に、重量の低下が少なく、収縮が低減され、クラックが入り難くなるため好ましい。水分の含有量は、例えば、ガスクロマトグラムや、カールフィッシャー法で測定できる。
また、シリカ粒子含有縮合反応物中に含まれる溶媒は、1質量%以下であることが好ましい。この場合、感光性シリコーン樹脂組成物を硬化させる際に、重量の低下が小さく、収縮が低減され、クラックが入り難くなるため好ましい。溶媒の含有量は、例えば、ガスクロマトグラムを用いて測定できる。
本明細書中、「反応成分」とは、シリカ粒子含有縮合反応物において縮合構造を形成することになる成分を意味する。反応成分中のシリカ粒子(b)の含有率は、1質量%以上80質量%以下であることが好ましい。上記含有率は、硬化膜の硬度向上の観点から、1質量%以上が好ましく、該縮合反応物の粘度の観点から、80質量%以下が好ましい。上記含有率は、より好ましくは10質量%以上70質量%以下であり、さらに好ましくは20質量%以上60質量%以下である。シリカ粒子(b)の含有率はシリカ粒子含有縮合反応物(A)中のシリカ粒子(b)の反応成分の質量%で表され、シリカ粒子(b)の反応成分の質量%は反応に使用したシリカ粒子(b)の質量より算出される。シリカ粒子(b)以外の反応成分はポリシロキサン化合物(a)及び/又は一般式(1)で表されるシラン化合物とケイ素化合物(c)を含み、20質量%以上99質量%以下であることが好ましい。
シリカ粒子含有縮合反応物(A)におけるシリカ粒子(b)を除く部分におけるM成分、D成分、T成分、及びQ成分の合計モル数に対するM成分のモル割合{M成分/(M成分+D成分+T成分+Q成分)}×100は、好ましくは1〜50mol%である。かかる割合が、50mol%以下であることは、反応性の観点から好ましく、1mol%以下あることは、シリカ粒子含有縮合反応物(A)のポットライフの観点から好ましい。
シリカ粒子含有シリコーン縮合反応物の縮合率は、29SiNMRの各珪素ピークの面積比より、下記のように算出できる。
例えば、D1成分のピーク面積を(D1)と表す。
縮合した珪素面積:
{(M1)+(D1)+(D2)×2+(T1)+(T2)×2+(T3)×3+(Q1)+(Q2)×2+(Q3)×3+(Q4)×4}
全珪素面積:
{(M0)+(M1)}+{(D0)+(D1)+(D2)}×2+{(T0)+(T1)+(T2)+(T3)}×3+{(Q0)+(Q1)+(Q2)+(Q3)+(Q4)}×4
縮合率=(縮合した珪素面積)/(全珪素面積)×100
中でもシリカ粒子含有縮合反応物(A)中の光重合性官能基は、シリカ粒子含有縮合反応物(A)の合成時の反応性の観点から、好ましくは(メタ)アクリロイル基、スチリル基、ノルボルネイル基、エポキシ基、メルカプト基であり、硬化性の観点から、より好ましくは(メタ)アクリロイル基及び/又はスチリル基であり、硬化収縮の観点から、さらに好ましくはエポキシ基及び/又はメルカプト基である。
特に、上記一般式(1)で表されるシラン化合物及びその縮合物、並びに上記一般式(2)又は上記一般式(3)で表されるケイ素化合物(c)のうち少なくともいずれかがラジカル重合可能な不飽和炭素2重結合基を含有し、該ラジカル重合可能な不飽和炭素2重結合基が結合しているケイ素原子の割合が、これらの成分に含まれる全ケイ素原子のうち5mol%以上80mol%以下であることが好ましく、10mol%以上70mol%以下であることがより好ましく、15mol%以上50mol%以下であることがさらに好ましい。上記割合を5mol%以上にすることで、硬化物を高硬度にすることができ、80mol%以下にすることで、硬化物を高耐熱性、高耐光性、及び低収縮にすることができる。
上記割合は、シリカ粒子含有縮合反応物(A)の反応成分のモル比から算出することができ、反応に使用した原料のモル比と溶液又は固体で1HNMR分析及び29SiNMR分析することによって算出することができる。
本発明に係る感光性シリコーン樹脂組成物には、感光性を付与する目的で、光重合開始剤(B)を添加する。光重合開始剤(B)を添加することにより感光性シリコーン樹脂組成物の光ラジカル重合及び/又は光カチオン重合を進行させることができる。好ましい光重合開始剤(B)としては、波長365nmに吸収を持つ以下の化合物が挙げられる。
(光ラジカル重合開始剤)
(1)ベンゾフェノン誘導体:例えば、ベンゾフェノン、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、
(2)アセトフェノン誘導体:例えば、トリクロロアセトフェノン、2,2’−ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオフェノン、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−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−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、フェニルグリオキシル酸メチル、(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)(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)127)、
(3)チオキサントン誘導体:例えば、チオキサントン、2−メチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、
(4)ベンジル誘導体:例えば、ベンジル、ベンジルジメチルケタール、ベンジル−β−メトキシエチルアセタール、
(5)ベンゾイン誘導体:例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチル−1フェニルプロパン−1−オン、
(6)オキシム系化合物:例えば、1−フェニル−1,2−ブタンジオン−2−(O−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−メトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−1,2−プロパンジオン−2−(O−ベンゾイル)オキシム、1,3−ジフェニルプロパントリオン−2−(O−エトキシカルボニル)オキシム、1−フェニル−3−エトキシプロパントリオン−2−(O−ベンゾイル)オキシム、1,2−オクタンジオン、1−[4−(フェニルチオ)−2−(O−ベンゾイルオキシム)](BASF株式会社製IRGACURE(登録商標) OXE01)、エタノン、1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−、1−(O−アセチルオキシム)(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標) OXE02)、
(8)α−アミノアルキルフェノン系化合物:例えば、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)−ブタノン−1(BASF株式会社製IRGACURE(登録商標)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、
(9)フォスフィンオキサイド系化合物:例えば、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、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチル−ペンチ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(BASF株式会社製LUCIRIN(登録商標) TPO)、
(10)チタノセン化合物:例えば、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニル)チタニウム、
(11)ベンゾエイト誘導体:例えば、エチル−p−(N,N−ジメチルアミノベンゾエイト)、
(12)アクリジン誘導体:例えば、9−フェニルアクリジン。
陰イオンとして、PF6 −、AsF6 −、SbF6 −、SbCl6 2−、BF4−、SnCl6 −、FeCl4 −、BiCl5 2−などを持つアリールジアゾニウム塩が挙げられる。また、陰イオンとして、PF6 −、AsF6 −、SbF6 −、SbCl6 2−、BF4 −、ClO4 −、CF3SO3 −、FSO3 −、F2PO2 −、B(C6F5)4 −などを持つジアリールヨードニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩を用いることができる。さらに、陰イオンとして、PF6 −、AsF6 −、SbF6 −などを持つジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキル−4−ヒドロキシフェニルスルフォニウム塩、α−ヒドロキシメチルベンゾインスルホン酸エステル、N−ヒドロキシイミドスルホネート、α−スルホニロキシケトン、β−スルホニロキシケトンなどのスルホン酸エステル、鉄のアレン化合物、シラノール−アルミニウム錯体、o−ニトロベンジル−トリフェニルシリルエーテルなどが挙げられる。PF6 −,AsF6 −を持つアリールジアゾニウム塩も挙げられる。
市販品としては、例えば、SP−150、SP−152、SP−170、SP−172(株式会社ADEKA製のオプトマー)が挙げられる。
光ラジカル重合開始剤と、光カチオン重合開始剤は、それぞれ、、単独で用いても複数を混合して使用してもよく、また、光ラジカル開始剤と光カチオン開始剤を併用してもよいが、光ラジカル開始剤の方が硬化性の観点で好ましい。
上記した光カチオン開始剤の中では、ポリシロキサン化合物(a)との相溶性の観点からヨードニウム塩タイプの開始剤が特に好ましい。ヨードニウム塩タイプの開始剤は、例えば、下記構造式で示されるヨードニウム{4−{2メチルプロピル}フェニル}}{4−メチルフェニルヘキサフルオロフォスフェイト}(BASF株式会社製、IRGACURE(登録商標)250)として入手可能である。
光重合開始剤(B)の量としては、他の添加剤成分量に依存するが、シリカ粒子含有縮合反応物(A)100質量部に対して、0.01質量部以上50質量部以下が好ましく、0.05質量部以上10質量部以下がより好ましく、0.1質量部以上5質量部以下がさらに好ましい。0.01質量部以上であると露光に際して、光重合が充分に進行するだけの活性種が供給され、露光部の硬化が十分に進行するので、実用的な硬化成形物を得ることができ、50質量部以下であると、塗膜表面付近での露光吸収が大きくなり過ぎず、基板面付近まで露光光線が到達し、光重合が膜厚方向で均一となるため、実用的な硬化成形物を得ることができ、また光硬化後や熱によるベーク後の着色が少ない。
本発明に係る感光性シリコーン樹脂組成物には、屈折率の向上、硬化性の向上、密着性の向上、硬化成形物の柔軟性の向上、及び感光性樹脂組成物の低粘度化によるハンドリング性向上を含む優れた特性を有する感光性樹脂組成物を提供する目的のために、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)を、添加することが好ましい。分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)は、単独で又は2種以上の混合物として使用してもよい。化合物(C)中の光重合性官能基としては、(メタ)アクリロイル基、エポキシ基、グリシジル基、オキセタン、ビニルエーテル、メルカプト基、スチリル基、ノルボルネイル基、ビニル基、アリル基、及びその他の不飽和炭素結合を有する基が挙げられ、これらの各種の炭化水素基の水素原子又は主査骨格の一部が、炭化水素基、エーテル結合、エステル基(結合)、水酸基、チオエーテル基、カルボニル基、カルボキシル基、カルボン酸無水物結合、チオエーテル結合、スルホン基、アルデヒド基、アミノ基、置換アミノ基、アミド基(結合)、イミド基(結合)、イミノ基、ウレア基(結合)、ウレタン基(結合)、イソシアネート基、シアノ基等の極性基(極性結合)あるいはフッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等から選ばれる置換基で部分置換されたものが挙げられ、硬化性の観点からは(メタ)アクリロイル基及び/又はスチリル基がより好ましく、硬化時の低収縮性の観点からはエポキシ基及び/又はメルカプト基がより好ましく、化合物の種類が多いことによる粘度や屈折率の調整容易性の観点から、(メタ)アクリロイル基がさらに好ましい。
例として、2−(メタ)アクリロイロキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチル−2−エチルヒドロキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイロキシエチルヘキサヒドロフタレート、2−(メタ)アクリロイロキシプロピルフタレート、ベンジル(メタ)アクリレート、EO変性クレゾール(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチロールジシクロペンタンジ(メタ)アクリレート、エトキシ化フェニル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、パラクミルフェノキシエチレングリコール(メタ)アクリレート、ECH変性フェノキシ(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシヘキサエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシテトラエチレングリコール(メタ)アクリレート、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、パラフェニルフェノキシエチル(メタ)アクリレート、パラフェニルフェニル(メタ)アクリレート、フェニルグリシジルエーテル(メタ)アクリレート、3〜15モルのエチレンオキサイドで変性させたフェノール(メタ)アクリレート、1〜15モルのエチレンオキサイドで変性させたクレゾール(メタ)アクリレート、1〜20モルのエチレンオキサイドで変性させたノニルフェノール(メタ)アクリレート、1〜15モルのプロピレンオキサイドで変性させたノニルフェノール(メタ)アクリレート、1〜30モルのエチレンオキサイドで変性させたビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1〜30モルのプロピレンオキサイドで変性させたビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1〜30モルのエチレンオキサイドで変性させたビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、及び1〜30モルのプロピレンオキサイドで変性させたビスフェノールFジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ペンタシクロ[6.5.1.13,6.02,7.09,13]ペンタデカンジメチロールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジメチロールジ(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリル化イソシアヌレート、ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリス((メタ)アクリロキシエチル)イソシアヌレート、イミド(メタ)アクリレート、ペンタメチルピペリジル(メタ)アクリレート、テトラメチルピペリジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
また、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)として反応性オリゴマーを添加してもよく、反応性オリゴマーとしては、不飽和ポリエステル、ポリエン/チオール、ポリブタジエン、ポリスチリルエチルメタクリレート等が挙げられる。これらの反応性オリゴマーには単官能不飽和化合物と多官能不飽和化合物が含まれるが、単官能不飽和化合物と多官能不飽和化合物のどちらを用いてもよいし、複数の化合物を混合して使用しても構わない。上記反応性オリゴマーを添加する場合の添加量は、他の添加剤成分量に依存するが、(A)シリカ粒子含有縮合反応物100質量部に対して、0質量部以上900質量部以下が好ましく、900質量部以下であれば、硬化成形物は、より優れた高屈折率、高透過性、及び高耐熱性を有することができる。
ここで光重合性官能基当量は、感光性シリコーン樹脂組成物1gあたりの光重合性官能基当量のモル数であり、光重合性官能基はシリカ粒子含有縮合反応物(A)及び分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)に由来するものである。シリカ粒子含有縮合反応物(A)に由来する光重合性官能基当量は、シリカ粒子含有縮合反応物(A)を製造する際に用いた原料中の光重合性官能基のモル量を、得られたシリカ粒子含有縮合反応物(A)の重量で割ることで算出でき、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)に由来する光重合性官能基当量は分子中の光重合性官能基数を分子量で割ることによって算出できる。シリカ粒子含有縮合反応物(A)の光重合性官能基当量をX(A)、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)の光重合性官能基当量をX(C)とし、感光性シリコーン樹脂組成物中のシリカ粒子含有縮合反応物(A)の重量比をY(A)、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)の重量比をY(C)としたとき、感光性シリコーン樹脂組成物中の光重合性官能基当量はX(A)×Y(A)+X(C)×Y(C)で算出できる。
本発明に係る感光性シリコーン樹脂組成物には、耐熱性及び耐光性を向上させる観点から、酸化防止材及び/又は紫外線吸収剤(D)を添加してもよい。酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)としては、例えば、以下の物質を挙げることができる。
(1)ヒンダードフェノール系酸化防止剤:ペンタエリスリトールテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、チオジエチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、N,N´−ヘキサン−1,6−ジイルビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオンアミド]、ベンゼンプロパン酸,3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシ,C7−C9側鎖アルキルエステル、3,3´,3´´,5,5´,5´´−ヘキサ−tert−ブチル−a,a´,a´´−(メシチレン−2,4,6−トリイル)トリ−p−クレゾール、カルシウムジエチルビス[[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル]ホスホネート]、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール、4,6−ビス(ドデシルチオメチル)−o−クレゾール、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]、ヘキサメチレンビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、N−フェニルベンゼンアミンと2,4,4−トリメチルペンテンとの反応性生物、2,4,6−tert−ブチル−4−(4,6−ビス(オクチルチオ)−1,3,5−トリアジン−2−イルアミノ)フェノール、2,4−ジメチル−6−(1−メチルペンタデシル)フェノール、
(2)リン系熱安定剤:トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)フォスファイト、ビス[2,4−ビス(1,1−ジメチルエチル)−6−メチルフェニル]エチルエステル亜リン酸
(3)イオウ系熱安定剤:ジドデシル3,3´−チオジプロピオネート、ジオクタデシル3,3´−チオジプロピオネート
(5)シアノアクリレート系紫外線吸収剤:2,2−ビス{[2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリロイル]メチル}プロパン−1,3−ジイル=ビス(2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリラート)、2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリル酸エチル、2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリル酸2−エチルヘキシル
(6)トリアジン系紫外線吸収剤:2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−[(ヘキシル)オキシ]−フェノール
(8)ヒンダードアミン系光熱安定剤:ジブチルアミン・1,3,5−トリアジン・N,N´−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,6−ヘキサメチレンジアミンとN−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ブチルアミンの重縮合物、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−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}]、コハク酸ジメチルと4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールの重合物、オレフィン(C20−C24)・無水マレイン酸・4−アミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン共重合物、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジン)[[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドリキシフェニル]メチル]ブチルマロネート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、メチル1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルセバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、N,N´−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−N,N´−ジホルミルヘキサメチレンジアミン
(9)その他熱安定剤:3,4−ジヒドロ−2,5,7,8−テトラメチル−2−(4,8,12−トリメチルトリデシル)−2H−ベンゾピラン−6−オール、2´,3−ビス[[3−[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジド
(10)その他紫外線吸収剤:2−エチルヘキシル−4−メトキシシンナマート、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエートが挙げられる。
酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)は、単独で使用しても、複数を合わせて使用してもよい。
酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)量は、他の添加剤成分量に依存するが、(A)シリカ粒子含有縮合反応物100質量部に対して、0質量部以上50質量部以下が好ましく、0質量部を超えて5質量部以下がより好ましく、0.1質量部以上2質量部以下がさらに好ましい。
酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)を加えることで、窒素雰囲気下での熱安定性に加え、空気雰囲気下での熱安定性も向上する。
また、これらの化合物は、単独で又は2種以上の混合物として使用されうる。増感剤の添加量は、他の添加剤成分量に依存するが、シリカ粒子含有縮合反応物(A)に対して0〜10質量部であることが好ましく、1〜5質量部であることがより好ましい。
本発明の感光性シリコーン樹脂組成物を得るためには、上記シリカ粒子含有縮合反応物(A)、光重合開始剤(B)、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)、又は酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)の各成分を、ガラス容器、プラスチック容器などにいれていき、ウェブローター、マグネチックスターラー、モーター駆動の攪拌機及び攪拌羽など一般的に知られている攪拌器具を用いて均一に混合することができる。
混合する際の温度としては20℃以上80℃以下が好ましい。20℃以上で均一に混合することができ、80℃以下で各混合成分の劣化を防ぐことができる。
本発明の樹脂組成物の硬化方法としては、200〜500nmの波長領域を有する光を照射させることが好ましく、300〜450nmの波長領域を有する光を照射させることがより好ましい。
本発明の樹脂組成物の成型体を得る方法として、例えば、任意のキャビティ形状を有し、ポリジメチルシロキサン、フッ素系透明樹脂、シクロオレフィン系透明樹脂、ガラス等の透明素材で構成された金型内に注入し、200nm〜500nmの波長領域を有する光を照射して重合反応を行い、金型を外して成型体を得る方法や、例えば、ガラス、Si基板やシート上に公知の方法で塗布して200nm〜500nmの波長領域を有する光を照射して重合反応して基板上やシートの成型体を得ることができる。
前記の硬化反応の雰囲気としては、酸素濃度として、1%以下が好ましく、5000ppm以下がより好ましい。具体的には窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、炭酸ガス等の不活性ガス等の雰囲気下、減圧下又は加圧下で行うことができる。これらのガスは、1種又は2種以上の混合ガスとして用いることができる。
200〜500nmの波長領域を有する光を照射させた後、130℃以上300℃以下でベークさせてもよい。上記の範囲でベーク(加熱)させることで、屈折率、透過率等の光学特性を安定させることができるため好ましい。ベーク時間としては、特に制限は無いが、通常1分〜10時間程度の範囲でベークすることが好ましい。
本発明の樹脂組成物を光硬化させた硬化物は、携帯電話、LED、車載等のプラスチックレンズ、レプリカ材、液晶ディスプレイ等のバックライト用光学シート、照明、各種センサー、プリンター、コピー機等に用いられる各種形状を有するプラスチックレンズ材料(表面被覆材)等として好適に利用可能である。
本発明の樹脂組成物を使用したプラスチックレンズは、本発明の樹脂組成物をレンズ形状を有する金属型又は樹脂型に充填した後に、あるいはロール又は板等に本発明の樹脂組成物を塗工後、上記記載の型を押し付け転写した後に、上記記載の200〜500nmの波長領域を有する光源を用いて、光を照射させ、硬化させた後、型より離型させて、得ることができる。型に充填された樹脂組成物を、プラスチックフィルム、ガラスウェハ、金属板等で覆う、又は不活性ガスの使用、減圧、加圧等上記記載の方法で、樹脂組成物の硬化反応時の雰囲気として酸素濃度を1%以下にした方が、硬化反応率の向上の点で好ましい。光照射して樹脂組成物を硬化させるには、光源と樹脂組成物間を光が透過することが必要であり、そのためには硬化に必要な光源の光を透過する透明媒体側(透明な樹脂型、プラスチックフィルム、ガラスウェハ、又は基材なし等)から、光を照射させることが必要である。型からの離型性向上には、型に離型剤を塗ること、又は型及び/又は樹脂組成物に、離型剤又は離型成分を含有させることが好ましい。本発明の樹脂組成物を使用して作成したプラスチックレンズは、携帯電話用、LED、車載用のレンズとして、最適に使用することができる。
本発明の樹脂組成物を使用したレプリカ材は、形状を有する金属型または樹脂型へ本発明の樹脂組成物を充填し、上記記載の方法で、得ることができる。得られたレプリカ材は、高硬度という特徴を有し、必要に応じてさらにNi電鋳することで、耐久性を向上させることができる。形状としては、レンズ、ライン&スペース、円柱、円錐、角柱、角錐、ハニカム等を挙げることができ、用途や目的に応じて選択することができる。
本発明の樹脂組成物を使用した表面被覆材は、硬化物として高硬度である特徴を活かし、(積層)基材の表面又は内部に本発明の樹脂組成物を塗工後、硬化させることで、ハードコート用途で使用するができる他に、上記記載の形状を持つフィルム、シート、又は板の形状材料をして使用することができる。
<シリカ粒子含有縮合反応物(A)の合成及び感光性シリコーン樹脂組成物の調製>
[実施例1]
500mLのナス型フラスコに、3−メタクリロキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン(以下、MEDMOと略称する。)25.76g(0.111mol)、メチルトリメトキシシラン(以下、MTMSと略称する。)15.10g(0.111mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水19.96g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液1を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL(扶桑化学工業製の平均一次粒子径12nm、20質量%濃度の水分散シリカ粒子)50.g(シリカ粒子(b))、エタノール50gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液1を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー1 94.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを5質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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(BASF株式会社製LUCIRIN(登録商標) TPO)、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート](BASF株式会社製IRGANOX(登録商標) 245)を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−1)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO15.46g(0.067mol)、MTMS9.06g(0.067mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水11.97g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液2を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL110.g(シリカ粒子(b))、エタノール100gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液2を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー2 77.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを22質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−2)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO5.88g(0.025mol)、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、MEMOと略称する。)7.54g(0.030mol)、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン(以下、CyMDMSと略称する)6.67g(0.035mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水7.65g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液3を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL120.g(シリカ粒子(b))、エタノール100gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液3を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー3 59.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを40質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−3)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 99.5質量%に、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−4)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−5)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO14.40g(0.062mol)、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン(以下、AcMOと略称する。)14.52g(0.062mol)、MTMS4.20g(0.031mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水14.50g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液4を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液4を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー4 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−6)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO14.74g(0.063mol)、p−スチリルトリメトキシシラン(以下、StMOと略称する。)14.21g(0.063mol)、MTMS4.32g(0.032mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水14.84g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液5を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液5を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー5 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−7)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO19.50g(0.084mol)、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(以下、GlyMOと略称する。)6.61g(0.028mol)、CyMDMS5.27g(0.028mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水11.08g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液6を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液6を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー6 88.8質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、及び0.5質量%のヨードニウム{4−{2メチルプロピル}フェニル}}{4−メチルフェニルヘキサフルオロフォスフェイト}(BASFジャパン株式会社製、IRGACURE(登録商標)250)、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−8)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO19.31g(0.083mol)、2−(3、4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン(以下、EpCyMOと略称する)6.82g(0.028mol)、CyMDMS5.22g(0.028mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水10.97g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液7を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液7を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー7 88.8質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、及び0.5質量%のヨードニウム{4−{2メチルプロピル}フェニル}}{4−メチルフェニルヘキサフルオロフォスフェイト}(BASFジャパン株式会社製、IRGACURE(登録商標)250)、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−9)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO19.38g(0.083mol)、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(以下、MeMOと略称する。)10.91g(0.056mol)、CyMDMS5.24g(0.028mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水14.01g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液8を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液8を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー8 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−10)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、AcMO19.67g(0.084mol)、MTMS17.14g(0.126mol)、PL−1SL 60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水22.66g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー9 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−11)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、StMO19.40g(0.087mol)、MTMS17.69g(0.130mol)、PL−1SL 60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水23.38g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー10 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−12)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MeMO18.59g(0.095mol)、MTMS19.35g(0.142mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水25.58g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液11を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液11を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー11 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−13)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO13.28g(0.057mol)、AcMO13.39g(0.057mol)、CyMDMS5.38g(0.029mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水12.34g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液4を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL60.g(シリカ粒子(b))、エタノール70gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液4を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー12 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−14)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO23.91g(0.103mol)、MTMS12.46g(0.091mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水17.29g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液13を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−06(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子) 190.5g(シリカ粒子(b))、エタノール200gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液13を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー13 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−15)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO25.76g(0.111mol)、MTMS15.10g(0.111mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水19.96g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液14を得た。
500mLのナス型フラスコに、BS−1(扶桑化学工業製の平均一次粒子径12nm、20質量%濃度の水分散シリカ粒子) 50g(シリカ粒子(b))、エタノール60gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液14を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー14 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−16)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO25.76g(0.111mol)、MTMS15.10g(0.111mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水19.96g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液15を得た。
500mLのナス型フラスコに、スノーテックス1PA−ST(日産化学株式会社製の平均一次粒子径10−20nm、30質量%濃度のイソプロピルアルコール分散シリカ粒子) 33.3g(シリカ粒子(b))、エタノール30gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液15を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー15 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−17)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO16.62g(0.071mol)、MEMO17.76g(0.071mol)、CyMDMS6.74g(0.036mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水15.44g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液16を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL 20g(シリカ粒子(b))、エタノール40gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液16を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー16 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−18)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO24.18g(0.104mol)、MTMS15.75g(0.116mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水19.98g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液17を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL 60g(シリカ粒子(b))、エタノール40gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液17を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー17 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−19)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO23.13g(0.100mol)、MTMS3.01g(0.022mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水9.55g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液18を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL 60g(シリカ粒子(b))、エタノール40gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応液18を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー18 89.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−20)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 84.8質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを10質量%、光重合開始剤として5質量%の2−ヒドロキシ−2−メチル−1フェニルプロパン−1−オン(BASFジャパン株式会社製DAROCURE 1173)、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−21)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 89.3質量%に、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートを10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−22)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 89.3質量%に、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート(新中村化学工業株式会社製A−BPE−10)を10質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−23)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 69.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを30質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−24)を調製した。
実施例3で得られたポリマー3 49.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを50質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−25)を調製した。
実施例3で得られたポリマー3 29.3質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを50質量%、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレートを20質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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、0.2質量%のエチレンビス(オキシエチレン)ビス[3−(5−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−m−トリル)プロピオネート]を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−26)を調製した。
実施例3で得られたポリマー3 99.5質量%に、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−27)を調製した。
実施例1で得られたポリマー1 29.5質量%に、トリシクロデカンジメタノールジアクリレートを70質量%、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−28)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO34.35g(0.148mol)、MTMS20.13g(0.148mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水26.61g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液19を得た。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。
得られたポリマー19 99.5質量%に、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−29)を調製した。
500mLのナス型フラスコに、MEDMO27.60g(0.119mol)、MTMS16.18g(0.119mol)、エタノール10gを投入し、攪拌した。別途容器に蒸留水21.38g、10%塩酸0.004gを取り、混合した後、滴下ロートを用いて、上記500mLナスフラスコに10分かけて滴下した。滴下終了後、冷却管をセットし、オイルバスを用いて窒素気流下で、80℃2時間還流させ、ポリシロキサン化合物(a)を含む反応液20を得た。
500mLのナス型フラスコに、PL−1SL 50.g(シリカ粒子(b))、エタノール50gを投入し、攪拌した。続いて、滴下ロートを用いて、室温まで冷却した反応20を、上記ナスフラスコへ20分かけて滴下し、室温で30分攪拌した。攪拌後、冷却管をセットし、窒素気流下で80℃4時間還流させた。
還流後、さらにPGMEA60gを投入し、蒸留塔をセットし、エタノールと水を除去し、PGMEA溶液を得た。真空ポンプを用いて、減圧下で溶媒を除去し、シリカ粒子含有縮合反応物であるポリマー20を得た。
得られたポリマー20 99.5質量%に、光重合開始剤として0.5質量%の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を添加し、常温で溶解するまでウェブローターで攪拌し、感光性シリコーン樹脂組成物(P−30)を調製した。
[硬化成形物の作製]
得られた感光性樹脂組成物(P−1)をフッ素化合物からなる離型剤で表面処理した無アルカリガラス(厚み0.7mm、縦横5cm×10cm、コーニング製)上の中央部にスポイトを用いて5滴滴下した。このとき、無アルカリガラス上の両脇に2つのポリカーボネート製フィルム(厚み1mm、縦横0.5cm×5cm)を敷き、感光性樹脂組成物の上にさらに別のフッ素化合物からなる離型剤で表面処理した無アルカリガラスを置き固定し、滴下した感光性樹脂組成物を2枚の無アルカリガラスで挟むことで酸素硬化阻害が無視できる嫌気下とした。その後、片方の無アルカリガラス面より、メタルハライドランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製 CV−110Q−G、主波長約380nm)を用いて3000mJ/cm2の光量で紫外線照射し、膜厚1mmの硬化成形物を作製し、硬化成形物1−1とした。
感光性シリコーン樹脂組成物(P−2)〜(P−30)についても上記と同様の方法で硬化成形物を作製し、それぞれ、硬化成形物2−1〜硬化成形物30−1とした。
得られた感光性シリコーン樹脂組成物(P−1)をフッ素化合物からなる離型剤で表面処理した無アルカリガラス(厚み0.7mm、縦横5cm×10cm、コーニング製)上の中央部にスポイトを用いて1滴滴下した。このとき、無アルカリガラス上の両脇に2つのポリエチレンテレフタレート製フィルム(厚み50μm、縦横0.5cm×5cm)を敷き、感光性樹脂組成物の上にさらにフッ素化合物からなる離型剤で表面処理した無アルカリガラスを置き固定し、滴下した感光性樹脂組成物を2枚の無アルカリガラスで挟むことで酸素硬化阻害が無視できる嫌気下とした。その後、片方の無アルカリガラス面より、メタルハライドランプ(フュージョンUVシステムズ・ジャパン株式会社製 CV−110Q−G、主波長約380nm)を用いて3000mJ/cm2の光量で紫外線照射し、膜厚50μmの硬化膜を作製した。得られた硬化膜を硬化膜1−2とした。
感光性シリコーン樹脂組成物(P−2)〜(P−30)についても上記と同様の方法で硬化膜を作製し、それぞれ、硬化膜2−2〜硬化膜30−2とした。
比較例1は、シリカ粒子(b)を含まないため、熱収縮と線膨張係数が劣っており、また比較例2は、縮合反応物(A)の末端構造を示す[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])の値が0であるため、熱重量減少率が劣っていた。
ポリマー1の30質量%の重クロロホルム溶液にクロミニウムアセチルアセトネートを0.6質量%添加し、サンプル調製を行い、NMR(核磁気共鳴)装置((日本電子株式会社製ECA700)で、SI10のプローブを用い、139.1MHzの観測周波数でno spinにて、待ち時間を120秒、積算回数を200回として測定を行った。T3成分、T2成分、D2成分、D1成分のピークから反応の進行を確認した。
図2にポリマー1の29Si−NMR結果を示す。
また、図3にQ成分を波形分離した結果を示す。波形分離はLorentz関数を用いて、シリカ粒子(b)のピーク分離を非線形最小二乗法で算出し、その半値幅を採用して、同様に行った。波形分離の結果Q2成分とQ3成分とQ4成分の比率は1.5%と15.5%と83.0%になった。−111ppmのピークが粒子に由来するQ4成分、−102ppmのピークが粒子に由来するQ3成分、−89ppmのピークが粒子に由来するQ2成分、−72ppmがT3成分に由来するピーク、−57ppmがT2成分に由来するピーク、−17〜−25ppmがD2成分に由来するピーク、−10〜−15ppmがD1成分に由来するピーク、9ppmがM1成分に由来するピークに帰属できた。
それぞれのピークの積分値を用いて下記式よりポリマー1の縮合率は93%となった。
以下、例えば、D1成分のピーク面積を(D1)と表す。
縮合した珪素面積:
{(M1)+(D1)+(D2)×2+(T1)+(T2)×2+(T3)×3+(Q1)+(Q2)×2+(Q3)×3+(Q4)×4}
全珪素面積:
{(M0)+(M1)}+{(D0)+(D1)+(D2)}×2+{(T0)+(T1)+(T2)+(T3)}×3+{(Q0)+(Q1)+(Q2)+(Q3)+(Q4)}×4
縮合率=(縮合した珪素面積)/(全珪素面積)×100
また、[Si−O−SiR3 3]は(M1)、[Si−O−R2]は(D1)、(T1)の二倍量、(T2)、(Q1)の三倍量、(Q2)の二倍量、及び(Q3)の和として下記式:
[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])
の値を求めた結果を表2に示す。
作製した硬化成形物1−1〜硬化成形物30−1の膜厚を測定し、150℃3時間窒素雰囲気下の条件でベークした後、再度、硬化成形物1−1〜硬化成形物30−1の膜厚を測定した。150℃3時間窒素雰囲気下の条件でベークする前の膜厚を100%として、ベーク後の膜厚をパーセントで算出し、99%以上を○、99%未満98%以上を△、98%未満を×として評価した。
作製した硬化成形物1−1〜硬化成形物30−1を150℃3時間窒素雰囲気下の条件で5点ベークし、5点ともクラックがないものを○、1点〜4点クラックがあるものを△、5点ともクラックがあるものを×として評価した。
作製した硬化膜1−2〜硬化膜30−2を3mm幅に切り出し、(株式会社島津製作所製TMA−60)を用いて引っ張り測定方式にてサンプル長15mm、荷重5.0g、昇温速度10℃/minの条件で300℃まで測定を行い、同じサンプルを用いて二回目に測定した際の値を採用した。30℃〜70℃までの平均膨張を算出し、50ppm/℃未満を○、50ppm/℃以上70ppm/℃未満を△、70ppm/℃以上を×として評価した。
作製した硬化成形物1−1〜硬化成形物30−1の重量を測定し、150℃3時間窒素雰囲気下の条件でベークした後、再度、硬化成形物1−1〜硬化成形物30−1の重量を測定した。150℃3時間窒素雰囲気下の条件でベークする前の重量を100%として、ベーク後の重量をパーセントで算出し、99%以上を○、99%未満98%以上を△、98%未満を×として評価した。
(P−1)〜(P−3)、及び(P−28)の感光性シリコーン樹脂組成物の密度、及び硬化成形物1−1〜硬化成形物3−1、及び硬化成型物28−1の密度をハーバード式の比重瓶を用いて22℃で測定を行った。光硬化前の感光性シリコーン樹脂組成物の密度と光硬化後の硬化成形物から光硬化による体積の収縮率を算出した。収縮率が5.0%以下のものを○、5.0%より大きく6.0%以下を△、6.0%より大きいものを×として評価した。
作製した硬化成型物1−1〜硬化成形物3−1の透過率を株式会社島津製作所製、UV3101PCにてスリット幅5.0nmで測定した。400nmの波長での透過率は、それぞれ、88%であった。
作製した硬化成形物1−1〜硬化成形物3−1、及び硬化成形物29−1をテクロック・デュロメータ(テクロック製 GS−702N TYPE D)を用いて、ShoreD硬度を測定した。硬化成形物1−1〜硬化成形物3−1、及び硬化成形物29−1の硬度は、それぞれ、80、86、85、及び60であり、シリカ粒子(b)を含有していない硬化成形物29−1の硬度は他のものより低かった。
作製した硬化成形物1−1、硬化成形物16−1、及び硬化成形物30−1を精製水に24時間浸漬し、重量を測定した。このサンプルを120度で2時間乾燥し、重量を再測定した。乾燥後の重量を100%としたときの、浸漬後の重量の増加分を吸水率として算出した。硬化成形物1−1、硬化成形物16−1、及び硬化成形物30−1の吸水率は、それぞれ、1.5%、1.1%、及び3.0%であり、[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])の値が0である硬化成形物30−1の吸水率はそれ以外の硬化成型物よりも大きい値となった。
Viscotek社製GPC Max、TDA305、及びTSKgelGMHHR−Mカラムを使用し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定を行った。サンプルはテトラヒドロフラン溶媒中、ポリマー1を1質量%溶液に調整し、示差屈折率計(RI)により標準ポリメチルメタクリレート換算の質量平均分子量(Mw)を求めた。分子量は2325であった。
Claims (37)
- シリカ粒子含有縮合反応物(A)と光重合開始剤(B)とを含む感光性シリコーン樹脂組成物であって、
該シリカ粒子含有縮合反応物(A)は、下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表される1種類以上のシラン化合物の加水分解縮合生成物からなるポリシロキサン化合物(a)及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)との縮合反応物であり、該縮合反応物(A)の末端構造Si−O−Y(式中、Yは、R2又はSiR3 3であり、R2及びR3は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、複数存在するR3はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。)は、以下式(2):
0<[Si−O−SiR3 3]/([Si−O−R2]+[Si−O−SiR3 3])≦1 (2)
{式中、R2とR3は、前記したとおりである。}を満たし、かつ、該縮合反応物(A)は、光重合性官能基を有することを特徴とする前記感光性シリコーン樹脂組成物。 - 前記感光性シリコーン樹脂組成物の光重合性官能基当量は、0.5〜4.5mmol/gである、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記式(2)中の[Si−O−SiR3 3]が、下記一般式(3):
R3 3SiX2 (3)
{式中、R3は、式(2)で定義したものと同じであり、X2は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在するR3は、同一でも異なっていてもよい。}又は下記一般式(4):
R3 3SiNHSiR3 3 (4)
{式中、R3は、式(2)で定義したものと同じであり、複数存在するR3は、同一でも異なっていてもよい。}で表される一種類以上のケイ素化合物(c)に由来する、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。 - 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)は、前記一般式(1)で表される1種類以上のシラン化合物の加水分解縮合生成物からなるポリシロキサン化合物(a)と、又はポリシロキサン化合物(a)及び該シラン化合物と、シリカ粒子(b)との縮合反応物である、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記式(2)中の[Si−O−SiR3 3]が、前記ポリシロキサン化合物(a)及び/又は前記シラン化合物と、シリカ粒子(b)との縮合反応物を、前記ケイ素化合物(c)と反応させて得られたものである、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)をさらに含む、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)をさらに含む、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A):100質量部、前記光重合開始剤(B):0.01〜50質量部、前記分子内に光重合性官能基を有する化合物(C):0〜900質量部、及び前記酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D):0〜50質量部を含む、請求項7に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)中の光重合性官能基が、前記ポリシロキサン化合物(a)及び/又は前記ケイ素化合物(c)に由来する、請求項3に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)及び/又は分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)中の光重合性官能基は、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、ノルボルネイル基、エポキシ基、及びメルカプト基からなる群より選ばれる少なくとも一種類である、請求項6に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)100質量%中の、シリカ粒子(b)は1質量%以上80質量%以下であり、かつ、ポリシロキサン化合物(a)及びケイ素化合物(c)の合計は20質量%以上99質量%以下である、請求項3に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)における前記シリカ粒子(b)を除く部分におけるM成分、D成分、T成分、及びQ成分の合計モル数に対するM成分のモル割合{M成分/(M成分+D成分+T成分+Q成分)}×100は、1〜50mol%である、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記ポリシロキサン化合物(a)は、前記一般式(1)で表されるシラン化合物の内、少なくともn1が1であるシラン化合物を加水分解縮合物して得られた生成物を含む、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記ポリシロキサン化合物(a)は、前記一般式(1)で表されるシラン化合物の内、少なくともn1が1であるシラン化合物とn1が2であるシラン化合物を加水分解縮合物して得られた生成物を含む、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)中の珪素のシロキサン結合、水酸基との直接結合、及び加水分解性基との直接結合をそれぞれ形成している結合手の合計数に対する、該シロキサン結合を形成している結合手の数の比率が、40mol%以上100mol%以下である、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子(b)は、アルコキシシランから湿式法により作製されたものである、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子(b)の平均一次粒子径は、1nm以上20nm以下である、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記ケイ素化合物(c)は、前記一般式(3)で表されるケイ素化合物の内、X2がハロゲン原子であるケイ素化合物である、請求項3に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)及び/又は分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)中の光重合性官能基は、(メタ)アクリロイル基及び/又はスチリル基である、請求項6に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記シリカ粒子含有縮合反応物(A)及び/又は分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)中の光重合性官能基は、エポキシ基及び/又はメルカプト基である、請求項6に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記光重合開始剤(B)は、光ラジカル重合開始剤である、請求項1に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 前記分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)の内、少なくとも一種類が分子内に1つ以上の炭素環及び/又は複素環を含むものである、請求項6に記載の感光性シリコーン樹脂組成物。
- 以下の工程:
下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表される1種類以上のシラン化合物を加水分解縮合してポリシロキサン化合物(a)を得る第1の工程、
得られたポリシロキサン化合物(a)と、及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)とを縮合させて縮合反応物を得る第2の工程、
得られた縮合反応物を、下記一般式(3):
R3 3SiX2 (3)
{式中、R3は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、X2は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在するR3は同一でも異なっていてもよい。}又は下記一般式(4):
R3 3SiNHSiR3 3 (4)
{式中、R3は上記一般式(3)で定義したものと同じである。}で表されるケイ素化合物(c)と、縮合させてシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る第3の工程、及び
得られたシリカ粒子含有縮合反応物(A)と光重合開始剤(B)を混合する第4の工程、
を含む、感光性シリコーン樹脂組成物の製造方法。 - 以下の工程:
下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、水酸基、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の内、n1が3であるものを少なくとも含むシラン化合物を加水分解縮合してポリシロキサン化合物(a)を得る第1の工程、
得られたポリシロキサン化合物(a)と、及び/又は該シラン化合物と、シリカ粒子(b)とを縮合させて縮合反応物を得る第2の工程、及び場合により、
得られた縮合反応物を、同じく下記一般式(1):
R1 n1SiX1 4−n1 (1)
{式中、R1は、水素原子又は1〜20の炭素を含む有機基であり、n1は、0〜3の整数であり、X1は、ハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基、及び炭素数1〜6のアセトキシ基からなる群から選ばれる基であり、複数存在する場合のn1、R1及びX1は、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。}で表されるシラン化合物の内、n1が1又は2であるものを少なくとも含むシラン化合物と、縮合させてシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る第3の工程、並びに
得られたシリカ粒子含有縮合反応物(A)と光重合開始剤(B)を混合する第4の工程、
を含む、感光性シリコーン樹脂組成物の製造方法。 - 前記第1の工程において、前記一般式(1)で表される一種類以上のシラン化合物を、アルコール水溶液中、酸性条件で加水分解縮合する、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記第2の工程において、ポリシロキサン化合物(a)20質量%以上99質量%以下と、シリカ粒子(b)1質量%以上80質量%以下とを、炭素数1〜4のアルコール水溶液中、pH5〜9、50℃〜100℃(1気圧)で縮合して縮合反応物を得る、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記第2の工程において、ポリシロキサン化合物(a)と、シリカ粒子(b)とを縮合して得られる縮合反応物に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の沸点100℃以上200℃(1気圧)以下の溶媒を加えた後、蒸留により添加した溶媒成分を留去することにより、縮合反応物の含水量を0.0001〜5質量%にする、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記第3の工程において、ポリシロキサン化合物(a)と、シリカ粒子(b)とを縮合して得られる縮合反応物に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の溶媒を加えた後、前記一般式(3)で表されるケイ素化合物(c)、及び捕捉剤として該ケイ素化合物(c)の0.5〜3モル倍の有機塩基を、反応させた後、生成した有機塩を水溶液で洗浄して除去してシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る、又はポリシロキサン化合物(a)と、シリカ粒子(b)とを縮合して得られる縮合反応物に、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種類の溶媒を加えた後、前記一般式(3)で表されるケイ素化合物(c)を反応させてシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る、請求項23に記載の方法。
- 前記第3の工程において、ポリシロキサン化合物(a)と、シリカ粒子(b)とを縮合して得られる縮合反応物に、ケイ素化合物(c)を反応させた後、反応生成物中の溶媒成分を留去してシリカ粒子含有縮合反応物(A)を得る、請求項23又は24に記載の方法。
- 前記第4の工程において、分子内に光重合性官能基を有する化合物(C)及び/又は酸化防止剤及び/又は紫外線吸収剤(D)をさらに混合する、請求項23又は24に記載の方法。
- 請求項1〜22のいずれか1項に記載の感光性シリコーン樹脂組成物に、主波長が200〜500nmである光を照射する工程を含む、感光性シリコーン樹脂組成物の硬化物の製造方法。
- 請求項31に記載の方法によって得られた硬化物。
- 130℃以上300℃以下でベークさせる工程をさらに含む、請求項31に記載の方法。
- 請求項33に記載の方法によって得られた硬化物。
- 請求項31に記載の方法により製造されたプラスチックレンズ。
- 請求項31に記載の方法により製造されたレプリカ材。
- 請求項31に記載の方法により製造された表面被覆材。
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