JPWO2014046095A1 - エポキシおよびアルコキシシリル基含有シルセスキオキサンおよびその組成物 - Google Patents

エポキシおよびアルコキシシリル基含有シルセスキオキサンおよびその組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、耐熱性、耐熱黄変性、耐光性、透明性、および屈折率が高く、基材との密着性に優れ、光半導体から発せられる光を長期間にわたり光ムラなく安定して透過できる硬化物を与える樹脂組成物およびその硬化物を提供する。本発明は、下記化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)をヒドロシリル化反応することにより得られる、ケイ素化合物に関する。化合物(a)1分子中にSiHを2個以上有する、シルセスキオキサン誘導体。化合物(b)1分子中にエポキシおよび/またはオキセタニルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。化合物(c)1分子中にアルコキシシリルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。

Description

本発明は、コーティング剤、光学材料または電子材料などの用途に有用な硬化性樹脂組成物、および該硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物に関する。
近年、発光ダイオード(LED)が急速に普及している。TV若しくはPCなどの大型ディスプレイ用、タッチパネル、携帯電話若しくはスマートフォンなどの情報端末、または照明等で普及が広がっている発光ダイオード(LED)等の発光装置は、高輝度化が進んでいる。このため、これらのデバイスに用いられる封止材に対しても高い性能が求められている。
これまでのところ、封止材としてはノボラック系のエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂またはアクリル樹脂を用い、酸無水物または重合開始剤による硬化によってLED等の樹脂封止を行なう方法が試みられてきた(例えば、特許文献1および2を参照。)。特に、エポキシ樹脂は金属部品あるいは素子を外部環境から保護する性能に優れているため、電子材料の封止材として広く用いられてきた。
しかし、多くのエポキシ樹脂は発光素子からの熱または紫外線に曝されることで、劣化が進み、高い透明性を維持できず、着色する。そのため、LEDなどの高い透明性が求められる分野において、エポキシ樹脂の利用が避けられている。
高い透明性を有する封止材として、ジメチルシロキサン系のシリコーン系の樹脂またはランダムシロキサン系の硬化性樹脂組成物が用いられている(例えば、特許文献3および4を参照。)。これらの硬化性樹脂組成物はシラノール基同士の縮合、または白金触媒を用いた、炭素−炭素二重結合とSiH基のヒドロシリル化反応によって硬化される。
これらのシロキサンを主成分とする硬化性樹脂組成物は長期にわたって、熱または光に曝されても、高い透明性を維持できることから、LED等の封止材として広く用いられている。しかしながら、基材との密着性が低いこと、樹脂の屈折率が封止材として要求されている値に対して低いこと、硬化物表面のタック性と硬化時のクラック性の両立に問題があることなどから、硬化性樹脂組成物にはさらなる改良が求められている。
また、シリコーン系の封止樹脂は、耐硫黄ガス性および水蒸気バリア性に劣るため、腐食性ガスが封止樹脂を透過することにより、金属部品が変色し輝度が低下することが問題となっている。この問題に対して、シリコーン樹脂あるいはシロキサン樹脂の架橋密度を高めるなどの手法により、硫黄性のガスまたは水蒸気透過性に関して改良が試みられている(例えば、特許文献5および特許文献6を参照)。他方で、シリカ微粒子にシリコーン樹脂をグラフト化させることで、これまでのシリコーン樹脂と比較して、高いガスバリア能を獲得している試みも為されている(例えば、特許文献7)。
しかしながら、従来のエポキシ樹脂と比べると、ガスバリア性に関して十分な性能とは言えない。さらに、ジメチルシリコーン系の樹脂は、長期間高熱に曝されると、樹脂が徐々に分解することで肉減りし、ガスバリア性および機械物性が経時的に低下することが分かってきた。シリコーン樹脂の側鎖に強靭な骨格を導入することで、熱物性、機械物性の改良を試みているが、結局のところジメチルシリコーン部位が劣化し、そこから腐食性ガスが浸透するので、長期の物性維持に関して完全には補完されてはいない。
このような状況の中、長期間熱に曝される環境において、シリコーン樹脂並みの高透明性を維持しつつエポキシ樹脂並みの高いガスバリア性と機械物性を兼ね備えた、封止樹脂が望まれている。
日本国特開昭61−112334号公報 日本国特開平02−289611号公報 日本国特開2003−273292号公報 日本国特開2006−299099号公報 日本国特開2012−251058号公報 日本国特開2010−265410号公報 日本国特開2012−251166号公報
したがって、耐熱性、耐熱黄変性、耐光性、透明性および屈折率が高く、基材との密着性に優れ、ヒートサイクル耐性、機械物性、高いガスバリア性、かつ長期間にわたり高温で曝露されても上記の物性維持が要求されるが、これら種々の特性のバランスを兼ね備えた硬化性樹脂組成物はまだ存在していない。そのため、これらの特性のバランスがよい硬化性樹脂組成物が望まれている。
本発明の課題は、耐熱性、耐熱黄変性、耐光性、透明性および屈折率が高く、基材との密着性、ヒートサイクル耐性、機械物性、ガスバリア性および長期間高温試験後の耐久性に優れるなどの特性において、少なくとも1つの特性を充足または向上した硬化性樹脂組成物並びにその硬化物を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、下記構成の硬化性樹脂組成物を用いることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は下記の構成を有する。
1.下記化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)をヒドロシリル化反応することにより得られる、ケイ素化合物。
化合物(a)1分子中にSiHを2個以上有する、シルセスキオキサン誘導体。
化合物(b)1分子中にエポキシおよび/またはオキセタニルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
化合物(c)1分子中にアルコキシシリルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
2.化合物(a)が、下記式(a−1)〜(a−5)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、化合物(b)が式(b−1)〜式(b−5)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、化合物(c)が式(c−1)で表される化合物である前項1に記載のケイ素化合物。
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
式(a−1)〜(a−5)において、
Rは炭素数1〜45のアルキル、炭素数4〜8のシクロアルキル、炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキルから独立して選択される基であり;炭素数1〜45のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールおよびアリールアルキル中のベンゼン環において、少なくとも1つの水素はハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよく、この炭素数1〜10のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールアルキル中のアルキレンの炭素数は1〜10であり、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく;
は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
Xは、各化合物1分子中、少なくとも2個は水素であり、残りは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
式(a−1)および(a−3)〜(a−5)において、
は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
式(a−4)および(a−5)において、
nは1〜100の整数である。
Figure 2014046095
式(b−1)〜(b−3)および(b−5)において、RおよびRのうち、一方は、炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンで置き換えられてもよく、他方は水素または炭素数1〜6のアルキルである。
Figure 2014046095
式(c−1)において、Rは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンで置き換えられてもよく、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。
3.化合物(a)が、下記式(a−1−1)で示されるシルセスキオキサン誘導体である前項1または2に記載のケイ素化合物。
Figure 2014046095
式(a−1−1)において、Meはメチルを表す。
4.化合物(b)が、下記式(b−1−1)、式(b−2−1)〜式(b−2−3)、式(b−3−1)、(b−3−2)、(b−4−1)、(b−5−1)および式(b−5−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である前項1〜3のいずれか1項に記載のケイ素化合物。
Figure 2014046095
5.化合物(c)が、下記式(c−1−1)で表される化合物である前項1〜4のいずれか1項に記載のケイ素化合物。
Figure 2014046095
式(c−1−1)において、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。
6.下記(A)〜(C)を含む硬化性樹脂組成物。
(A)前項1〜5のいずれか1に記載のケイ素化合物
(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂
(C)硬化剤
7.(A)で示されるケイ素化合物が下記式(α)で示されるシルセスキオキサンである前項6に記載の硬化性樹脂組成物。
Figure 2014046095
式(α)において、pは0<p<4を満たす数である。
8.(B)で示されるエポキシおよび/またはオキセタン樹脂が分子内にケイ素原子を含まないエポキシおよび/またはオキセタン樹脂である前項6または7に記載の硬化性樹脂組成物。
9.(C)で示される硬化剤が光若しくは熱カチオン重合開始剤、金属キレート塩または有機金属である前項6〜8のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
10.さらに蛍光体を含む前項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
11.前記蛍光体がLED用蛍光体である前項10に記載の硬化性樹脂組成物。
12.前項6〜11のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を含むLED封止材。
13.前項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を含むシール材。
14.前項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を基材に塗布して、加熱または光照射により硬化して得られるフィルム状、シート状または塗膜状の硬化物。
15.前項14に記載の硬化物を含む絶縁膜。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物は、耐熱性、耐熱黄変性、耐光性、透明性および屈折率が高く、基材との密着性、ヒートサイクル耐性、機械物性およびガスバリア性に優れ、かつ長期間にわたり高温で曝露されても高いガスバリア性および機械物性を維持できるためLED封止材として有用である。
また、本発明の硬化性樹脂組成物の硬化物を含む色変換材料は、蛍光体の分散性に優れており、光半導体から発せられる光を光ムラなく長期間にわたり安定的して色を変換することができる。また、光半導体素子パッケージの製造において、硬化性樹脂組成物をワニス等で提供でき、さらに光硬化させることもできるなど、ハンドリング性の高い樹脂組成物である。
本発明の硬化性樹脂組成物における(A)ケイ素化合物は、アルコキシシリル基の縮合・架橋かつエポキシの架橋によって、エポキシ樹脂と硬化物が得られる。本発明の硬化性樹脂組成物は、架橋にかかわるエポキシ基の含有量が少ないため、透明性の高い硬化物を得ることができる。
また、本発明の(A)ケイ素化合物は、他成分との相溶性に優れているため、該ケイ素化合物を有する硬化性樹脂組成物からは均一かつ密に架橋した硬化物を得ることができる。また、ケイ素化合物のアルコキシシリル基を加水分解および縮合することで、プレポリマー化し、エポキシ樹脂と組成物化することで、透明性、硬化性およびガスバリア性に優れた硬化物を得ることができる。
このため、本発明の硬化性樹脂組成物は、高透明性およびガスバリア性の両方を兼ね備えており、低粘性、密着性、耐ヒートサイクル性および耐リフロー性、並びにナノ補強体と混合することで、低熱膨張化、高弾性化および高ガラス転移温度化の少なくとも1つ以上の物性を充足している。
図1は、合成例1のNMRチャートを示す。 図2は、合成例3のNMRチャートを示す。 図3は、合成例4のNMRチャートを示す。 図4は、合成例5のNMRチャートを示す。 図5は、合成例6のNMRチャートを示す。 図6は、合成例9のNMRチャートを示す。 図7は、合成例25のNMRチャートを示す。 図8は、合成例26のNMRチャートを示す。 図9は、合成例27のNMRチャートを示す。
本発明で用いる用語について説明する。
式(1)で表わされる化合物を化合物(1)と表記することがある。他の式で表される化合物についても同様に簡略化して称することがある。本発明により得られたケイ素化合物のことを、単に、ケイ素化合物と表現することがある。
本発明において「少なくとも1つの“A”は、“B”で置き換えられてもよい」の表現は、“A”が1つのとき、“A”の位置は任意であり、“A”の数が2つ以上のときも、それらの位置は制限なく選択できることを意味する。「少なくとも1つのAが、B、CまたはDで置き換えられてもよい」という表現は、任意のAがBで置き換えられる場合、任意のAがCで置き換えられる場合、および任意のAがDで置き換えられる場合、さらに複数のAがB、C、Dの少なくとも2つで置き換えられる場合を含むことを意味する。例えば、少なくとも1つの−CH−が−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよいアルキルには、アルキル、アルケニル、アルコキシ、アルコキシアルキル、アルコキシアルケニルおよびアルケニルオキシアルキルが含まれる。
なお、アルキルまたはアルキレンにおける任意の−CH−が−O−で置き換えられてもよいという設定には、連続する複数の−CH−のすべてが−O−で置き換えられることは含まれない。また、−O−O−のように、酸素原子が複数連続することもない。
実施例においては、電子天秤の表示データを質量単位であるg(グラム)を用いて示した。質量%や質量比はこのような数値に基づくデータである。
<硬化性樹脂組成物>
本発明の硬化性樹脂組成物は、加熱または光照射により硬化することが可能な、本発明により得られた(A)ケイ素化合物、(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂並びに(C)硬化剤を含み、必要に応じてシランカップリング剤を含むことも可能である。
<本発明により得られた(A)ケイ素化合物>
本発明の硬化性樹脂組成物に含まれるケイ素化合物は、以下の化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)のヒドロシリル化反応により得られる。さらに、アルコキシシリルをシラノール化することにより、シラノールを有するケイ素化合物を生成することができる。
シラノールを有することにより、アルコキシシリル基またはシラノールを有する他の化合物との架橋が速やかに進行し、高い水蒸気バリア性、高透明性、低熱膨張性、高ガラス転移温度、耐ヒートサイクル性および密着性の少なくとも1つの物性を獲得できる。
化合物(a)は、1分子中にSiH基を2個以上有する、シルセスキオキサン誘導体である。化合物(a)のSiH基の数は2個以上であり、4個であることが好ましい。
化合物(b)は、1分子中にエポキシおよび/またはオキセタニルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物であり、1分子中にエポキシおよび/またはオキセタニルを1個以上有することが好ましい。
化合物(c)は、1分子中にアルコキシシリルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物である。アルコキシシリルとしては、例えば、メトキシシリル、エトキシシリル、プロピオキシシリルおよびブトキシシリルが挙げられる。化合物(c)の分子量は、100〜500が好ましく、分子量100〜250がより好ましい。
本発明に用いる(A)ケイ素化合物中の、化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)それぞれに由来する構成単位の割合は、各化合物のモル分率をそれぞれω、ψ、φとすると、[ω×化合物(a)1分子に含まれるSiH基の数}≦{ψ×化合物(b)1分子に含まれるアルケニルの数}+{φ×化合物(c)1分子に含まれるアルケニルの数}とすることが好ましい。
化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)のヒドロシリル化反応は、化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)を同時に加えてヒドロシリル化反応を行ってもよいが、まず、「(a)に含まれるSiH基のモル数>(c)に含まれるアルケニルのモル数」となるように化合物(a)と化合物(c)をヒドロシリル化反応させ、次いで、過剰量の化合物(b)を加えて未反応のSiH基と化合物(b)のアルケニルとをヒドロシリル化反応させることにより行うことが好ましい。
ヒドロシリル化反応は溶剤中で行うことが好ましい。ヒドロシリル化反応に用いる溶剤は、反応の進行を阻害しないものであれば特に制限されない。好ましい溶剤としては、ヘキサンおよびヘプタンなどの炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン(THF)およびジオキサンなどのエーテル系溶剤、塩化メチレンおよび四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素系溶剤、並びに酢酸エチルなどのエステル系溶剤などが挙げられる。
これらの溶剤は単独で使用しても、その複数を組み合わせて使用してもよい。これらの溶剤の中でも、芳香族炭化水素系溶剤が好ましく、その中でもトルエンが最も好ましい。
ヒドロシリル化反応は室温で実施してもよい。重合を促進させるために加熱してもよい。重合による発熱または好ましくない重合等を制御するために冷却してもよい。ヒドロシリル化重合では、必要に応じて触媒を用いることができる。
ヒドロシリル化触媒を添加することによって、重合をより容易に進行させることができる。ヒドロシリル化触媒としては、カルステッド触媒、スパイヤー触媒、ヘキサクロロプラチニック酸などが好ましく利用できる。
これらのヒドロシリル化触媒は、反応性が高いので少量の添加で十分に反応を進めることができる。その使用量は、触媒に含まれる遷移金属のヒドロシリル基に対する割合で、10−9〜1モル%であることが好ましく、10−7〜10−3モル%であることがより好ましい。
1分子中にSiH基を2個以上有するシルセスキオキサンとしては、下記の式(a−1)〜式(a−5)で表わされる化合物が例示できる。化合物(a)は、下記式(a−1)〜式(a−5)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
式(a−1)〜式(a−5)において、Rは炭素数1〜45のアルキル、炭素数4〜8のシクロアルキル、炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキルから独立して選択される基である。
炭素数1〜45のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい。
炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキル中のベンゼン環において、少なくとも1つの水素はハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよい。この炭素数1〜10のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよい。
アリールアルキル中のアルキレンの炭素数は1〜10であり、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよい。
Rはシクロペンチル、シクロヘキシル、フェニルおよび炭素数1〜10のアルキルから独立して選択される基であることが好ましい。この炭素数1〜10のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよい。また、フェニルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素等のハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよい。
Rはシクロペンチル、シクロヘキシル、または少なくとも1つの水素が塩素、フッ素、メチル、メトキシまたはトリフルオロメチルで置き換えられてもよいフェニルであることがより好ましく、シクロヘキシルまたはフェニルであることが更に好ましく、そしてフェニルであることが最も好ましい。
式(a−1)〜式(a−5)におけるRは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基である。炭素数1〜4のアルキルの例は、メチル、エチル、プロピル、2−メチルエチル、ブチルおよびt−ブチルである。RまたはRの好ましい例はメチルおよびフェニルである。RおよびRは同じ基であることが好ましい。
式(a−1)および(a−3)〜(a−5)におけるRも、Rと同様に定義される。
式(a−1)〜式(a−5)において、各化合物の1分子中、Xは、少なくとも2個が水素であり、残りのXは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基である。
式(a−4)および式(a−5)において、nは1〜100の整数である。
化合物(a)としては、下記式(a−1−1)で表わされる化合物がより好ましい。
Figure 2014046095
式(a−1−1)において、Meはメチルを示す。式(a−1−1)の化合物は国際公開第2004/024741号に記載された方法に従って合成することができる。また、その他の化合物も公知の方法に従って入手することができる。
化合物(b)としては、下記の式(b−1)〜式(b−5)で表わされる化合物が例示できる。
Figure 2014046095
式(b−1)〜(b−3)および(b−5)において、RおよびRのうち、一方は、炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンまたは1,2フェニレンで置き換えられてもよく、他方は水素または炭素数1〜6のアルキルである。(b−4)は、モノアリルジグリシジルイソシアヌレートである。
化合物(b)としてより好ましくは、下記式(b−1−1)、式(b−2−1)〜式(b−2−3)、式(b−3−1)、式(b−3−2)、式(b−4−1)、式(b−5−1)または式(b−5−2)で表わされる化合物が例示される。
Figure 2014046095
なお、式(b−1−1)で表わされる化合物は東京化成工業株式会社より販売されているアリルグリシジルエーテル(商品名)、式(b−3−1)で表わされる化合物は、(株)ダイセルより販売されているセロキサイド2000(商品名)、式(b−4−1)で表わされる化合物は(株)四国化成より販売されているモノアリルジグリシジルイソシアヌレート(商品名)、式(b−5−1)で表わされる化合物は、四日市合成(株)より販売されているアリルフェニルグリシジルエーテル(商品名)が使用できる。
化合物(c)としては、下記式(c−1)で表わされる化合物が例示できる。
Figure 2014046095
式(c−1)において、Rは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンで置き換えられてもよく、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。
化合物(c)としては、下記式(c−1−1)で表わされる化合物がより好ましい。
Figure 2014046095
式(c−1−1)において、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。式(c−1−1)の化合物の具体例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリプロポキシシランおよびビニルトリイソプロポキシシランが例示される。
本発明に用いる(A)ケイ素化合物は、下記式(α)で示されるシルセスキオキサンであることが好ましい。
Figure 2014046095
式(α)において、pは0<p<4を満たす数であり、0.1以上であることが好ましく、0.5以上であることがより好ましく、また、3.9以下であることが好ましく、3.5以下であることがより好ましい。
アルコキシシリルを有する化合物(c)を1分子中にエポキシを有する化合物(b)とともに、1分子中にSiH基を2個以上有するシルセスキオキサンである化合物(a)をヒドロシリル化反応させて得られる化合物(A)は、前記式(α)で示すように、エポキシおよび/またはオキセタニルとアルコキシシリル基とを有する。
本発明の硬化性樹脂組成物における(A)ケイ素化合物の含有量は、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、10〜90質量%であることが好ましく、20〜60質量%であることがより好ましい。この範囲とすることで、耐熱性、透明性、耐黄変性、耐熱黄変性、耐光性に関して優れた特性を示す。
<(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂>
本発明の硬化性樹脂組成物は、エポキシおよび/またはオキセタン樹脂を含む。なお、本発明においては、4員環の環状エーテルであるオキセタン化合物またはオキセタン樹脂も含めてエポキシ樹脂と称することがある。
エポキシおよび/またはオキセタン樹脂としては、分子内にケイ素原子を含まないエポキシおよび/またはオキセタン樹脂が好ましい。
分子内にケイ素原子を含まないエポキシ樹脂としては、下記式(γ)で表わされる化合物や下記式(δ)で表わされる水素化されたビスフェノール−A型のエポキシ樹脂が例示できる。
Figure 2014046095
このうち前記式(γ)で表されるエポキシ樹脂は、例えば、(株)ダイセル製のセロキサイド(商品名) 2021Pとして市販されており、前記式(δ)で表されるエポキシ樹脂は、例えば、三菱化学(株)製のjER(商品名)YX8000として市販されており容易に入手が可能である。
また、ケイ素を分子内に含有しない四員環のエポキシ樹脂の具体例としては、東亞合成(株)製アロンオキセタン(登録商標)などのオキセタン樹脂が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物における、(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂の含有量は、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、0.1〜80質量%であることが好ましく、1〜40質量%であることがより好ましい。この範囲とすることで、基板に対する硬化樹脂の密着性を向上し、また、硬化性樹脂組成物の粘度を調整することができる。
<(C)硬化剤>
硬化剤は、用いる(A)ケイ素化合物の種類によって適宜選択すればよく、例えば、上記式(a−1)〜式(a−5)を用いる場合、これらの式中のXの種類によって適宜選択することができるが、通常、カチオン重合開始剤が好ましく用いられる。
カチオン重合開始剤としては、例えば、紫外線などの活性エネルギー線によりカチオン種またはルイス酸を発生する活性エネルギー線カチオン重合開始剤(光カチオン重合開始剤)、および熱によりカチオン種またはルイス酸を発生する熱カチオン重合開始剤を挙げることができる。
活性エネルギー線カチオン重合開始剤としては、例えば、金属フルオロホウ素錯塩および三フッ化ホウ素錯化合物、ビス(パーフルオロアルキルスルホニル)メタン金属塩、アリールジアゾニウム化合物、周期表第IIIa〜Va族元素のジカルボニルキレート、チオピリリウム塩、MF(陰イオンの形の周期表第VIb族元素;Mはリン、アンチモンおよび砒素から選択される)、アリールスルホニウム錯塩、芳香族ヨードニウム錯塩および芳香族スルホニウム錯塩、並びにビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィド−ビス−ヘキサフルオロ金属塩が挙げられる。その他、鉄化合物の混合配位子金属塩も使用することができる。
また、活性エネルギー線カチオン重合開始剤としては、例えば、アリールスルホニウム錯塩、ハロゲン含有錯イオンの芳香族スルホニウムまたはヨードニウム塩、並びに周期表第II族、Va族およびVIa族元素の芳香族オニウム塩が挙げられる。これらの塩のいくつかは商品として入手できる。
熱カチオン重合開始剤としては、例えば、トリフリック酸塩および三弗化ホウ素等のカチオン系触媒またはプロトン酸触媒が挙げられ、トリフリック酸塩が特に好ましい。トリフリック酸塩としては、例えば、トリフリック酸ジエチルアンモニウム、トリフリック酸ジイソプロピルアンモニウム、およびトリフリック酸エチルジイソプロピルアンモニウムが挙げられる。
一方、活性エネルギー線カチオン重合開始剤としても用いられる芳香族オニウム塩のうち、熱によりカチオン種を発生するものがあり、これらも熱カチオン重合開始剤として用いることができる。
これらのカチオン重合開始剤の中で、芳香族オニウム塩が、取り扱い性、潜在性および硬化性のバランスに優れるという点で好ましい。芳香族オニウム塩の中でも、ジアゾニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニウム塩およびホスホニウム塩が取り扱い性および潜在性のバランスに優れるという点で好ましい。
カチオン重合開始剤は、単独で使用しても2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<硬化剤;金属キレート化合物>
硬化剤としては、金属キレート化合物を用いることができる。金属キレート化合物としては、有機アルミニウム化合物とシラノール基を有する有機ケイ素化合物との複合触媒または有機アルミニウム化合物とアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物との複合触媒が使用できる。
金属キレート塩化合物としては、例えば、有機アルミニウム化合物とシラノール基を有する有機ケイ素化合物との複合触媒、有機アルミニウム化合物とアルコキシ基を有する有機ケイ素化合物との複合触媒および有機チタンキレート型化合物が挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリスアセチルアセトナートアルミニウム、トリスエチルアセトナートアルミニウム、トリスサリチルアルデヒダードおよびトリス(オルト−カルボニルフェノラート)アルミニウム等のアルミニウム錯体、ステアリン酸アルミニウムおよび安息香酸アルミニウム等のアルミニウム金属塩、並びにアルミニウムアルコキシドが挙げられる。
有機アルミニウム化合物としては、例えば、トリスアセチルアセトナートアルミニウム、トリスエチルアセトナートアルミニウム、トリスサリチルアルデヒダードおよびトリス(オルト−カルボニルフェノラート)アルミニウム等のアルミニウム錯体、ステアリン酸アルミニウムおよび安息香酸アルミニウム等のアルミニウム金属塩、並びにアルミニウムアルコキシドなどが挙げられる。
有機チタンキレート化合物としては、例えば、ジイソプロポキシチタンビス(アセチルアセトナート)、チタンテトラ(アセチルアセトナート)、ジオクタノキシチタンジオクタネートおよびジイソプロポキシチタンビス(エチルアセトアセテート)が挙げられる。
金属キレート塩化合物は、単独で使用しても2種以上を組み合わせて使用してもよい。
有機金属化合物としては、例えば、有機錫化合物が挙げられる。例えば、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセチルアセトナート、ジブチル錫ジマレイン酸モノブチルエステル、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫マレート、ジオクチル錫ジマレイン酸モノブチルエステル、ビス(アセトキシジブチル錫)オキサイド、ビス(ラウロキシジブチル錫)オキサイド、ジブチル錫オキシアセテートジブチル錫オキシオクチレートおよびジブチル錫オキシラウレートジブチル錫ビスメチルマレートが挙げられる。
有機金属化合物は、単独で使用しても2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物における(C)硬化剤の含有量は、特に限定されないが硬化反応が十分に進行して目的とする硬化物が得ることができ、硬化物の物性低下を招かず、硬化物に着色を引き起さないためには、硬化性樹脂組成物の(A)ケイ素化合物、(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂の合計量に対して、0.01〜10.0質量%であることが好ましく、0.03〜3.0質量%であることがより好ましい。また、カチオン重合開始剤、金属キレート化合物および有機金属化合物の2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<シランカップリング剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)〜(C)で示される成分に加えて、さらにシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤を含むことにより、蛍光体の分散性を高めることができる。シランカップリング剤としては、例えば、下記一般式で示される化合物が挙げられる。
Si(OR4−z
上記式において、RはFG−R−で表される反応性の官能基を有する基であり、FGはエポキシ、アミノ基、ビニル基、(メタ)アクリルであり、Rは炭素数1〜10の直鎖状または環状のアルキレン、またはフェニレンである。Rは炭素数1〜4のアルキルである。Zは、0〜3の整数である。
本発明の硬化性樹脂組成物において、シランカップリング剤としては、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[JNC(株)製「サイラエース(登録商標)S530」]、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン[JNC(株)製「サイラエース(登録商標)S510」]が、透明性および硬化性樹脂組成物中の保存安定性の観点から特に好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるシランカップリング剤の含有量は、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、0〜40質量%であることが好ましく、2〜20質量%であることがより好ましい。この範囲とすることで、基板に対する硬化性樹脂組成物の密着性を向上させ、高い透明性を示す。
<ナノ補強材>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)〜(D)で示される成分に加えてナノ補強材を含有してもよい。ナノ補強材としては、例えば、ナノシリカフィラーが挙げられる。
ナノシリカフィラーとしては、平均粒径が好ましくは1nm〜1,000nm未満で、より好ましくは5nm〜500nm、さらに好ましくは10nm〜50nmの湿式または乾式の煙霧シリカまたは溶融シリカが例示できる。例えば、日本アエロジル(登録商標)(株)製のアエロジル(登録商標)200(商品名)、アエロジル(登録商標)300(商品名)、アエロジル(登録商標)RX300(商品名)、アエロジル(登録商標)R812(商品名)、アエロジル(登録商標)R8200(商品名)、アエロキサイド(登録商標)Alu130(商品名)およびアエロキサイド(登録商標)TiOP25(商品名)が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物における、ナノ補強材の含有量は、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、1〜30質量%であることが好ましい。
ナノ補強体と本発明のケイ素化合物と架橋反応は、溶剤中ナノ補強体と本発明のケイ素化合物を加え、80〜220℃の温度で、1〜48時間撹拌還流させることにより、得ることもできる。
この際にもし、ナノフィラーの凝集などにより、ナノレベルの分散状態を得られなかった場合、このナノ補強体と本発明のケイ素化合物の溶液を、スギノマシン(株)製スターバースト(商品名)により、数十回程の操作を繰り返すことで、ナノレベルの分散状態を得ることができる。
場合によっては、さらに加熱還流条件でナノ補強体と本発明のケイ素化合物の架橋反応を進めてもよい。得られたナノ補強体と本発明のケイ素化合物との架橋体は、遠心分離させることで溶剤と粒子に分別し、乾燥後取得することができる。
<蛍光体>
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記(A)〜(C)で示される成分に加えて蛍光体を含有してもよい。蛍光体は、発光ダイオード(LED)用の蛍光体として用いられている無機粒子であることが好ましく、白色LED用蛍光体であることがより好ましい。
蛍光体としては、例えば、YAGと称され広く利用されている(Y,Gd)(Al,Ga)12:Ce3+、(Ba,Sr,Ca)SiO:Eu2+および窒化物蛍光体であるCaAlSiN:Eu2+が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物における、蛍光体の含有量は、色変換材料を透過する光の透過率および色と深く関係することから、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、5〜50質量%であることが好ましい。
硬化性樹脂組成物における蛍光体の含有量が50質量%以下であれば、透過率が下がり輝度が低下してしまうことがなく、また、5質量%以上であれば、透過する光の色が変化しない。
<蛍光体の表面処理>
本発明の硬化性樹脂組成物に用いる蛍光体は、分散性、透明性、耐候性および耐湿性等を向上させるために、前記シランカップリング剤によって、表面処理することが好ましい。これらのシランカップリング剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせと比率で併用してもよい。
蛍光体表面へのシランカップリング剤の使用量は、本発明の樹脂硬化物の効果を著しく損なわない限り、特に限定されないが、蛍光体の質量に対して、0.1〜5質量%であることが好ましい。
蛍光体の質量に対して、シランカップリング剤の使用量が0.1質量%以上であれば、表面被覆が不完全とはならず、分散性、透明性、耐候性および耐湿性の改善ができ、5質量%以下であれば、蛍光体の発光特性が損なわれることがない。
<有機溶剤>
本発明の硬化性樹脂組成物は、さらに有機溶剤を含んでもよい。ここで、有機溶剤としては、例えば、ヘキサンおよびヘプタンなどの炭化水素系溶剤、ベンゼン、トルエンおよびキシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤、ジエチルエーテル、テトラハイドロフラン(THF)およびジオキサンなどのエーテル系溶剤、塩化メチレンおよび四塩化炭素などのハロゲン化炭化水素系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤、並びにアセトンおよび2−ブタノンなどのケトン系溶剤が挙げられる。これらの溶剤は単独で使用しても、複数を組み合わせて使用してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物における有機溶剤の含有量は、硬化性樹脂組成物の合計量を基準として、0〜30質量%であることが好ましく、1〜20質量%であることがより好ましい。この範囲とすることで、硬化性樹脂組成物の粘度を下げることができる。
<安定剤;酸化防止剤>
本発明の硬化性樹脂組成物には、酸化防止剤を添加してもよい。酸化防止剤を添加することにより、加熱時の酸化劣化を防止し着色の少ない硬化物とすることができる。酸化防止剤の例は、フェノール系、硫黄系およびリン系の酸化防止剤である。
本発明の硬化性樹脂組成物における酸化防止剤の配合割合は、硬化性樹脂組成物全量を基準とする質量比で0.0001〜0.1であることが好ましい。
酸化防止剤としては、例えば、モノフェノール類、ビスフェノール類、高分子型フェノール類、硫黄系酸化防止剤、ホスファイト類およびオキサホスファフェナントレンオキサイド類が挙げられる。
モノフェノール類としては、例えば、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ブチル化ヒドロキシアニソール、2,6−ジ−t−ブチル−p−エチルフェノールおよびステアリル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが挙げられる。
ビスフェノール類としては、例えば、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)および3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−{β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル]2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンが挙げられる。
高分子型フェノール類としては、例えば、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、テトラキス−[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ビス[3,3’−ビス−(4’−ヒドロキシ−3’−t−ブチルフェニル)ブチリックアシッド]グリコールエステル、1,3,5−トリス(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシベンジル)−S−トリアジンー2,4,6−(1H,3H,5H)トリオンおよびトコフェノールが挙げられる。
硫黄系酸化防止剤としては、例えば、ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート、ジミリスチル−3,3’−チオジプロピオネートおよびジステアリルル−3,3’−チオジプロピオネートが挙げられる。
ホスファイト類としては、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルイソデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、ジイソデシルペンタエリスリトールホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビス(オクタデシル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビ(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、サイクリックネオペンタンテトライルビ(2,4−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイトおよびビス[2−t−ブチル−6−メチル−4−{2−(オクタデシルオキシカルボニル)エチル}フェニル]ヒドロゲンホスファイトが挙げられる。
オキサホスファフェナントレンオキサイド類としては、例えば、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドおよび10−デシロキシ−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドが挙げられる。
これらの酸化防止剤はそれぞれ単独で使用できるが、フェノール系/硫黄系またはフェノール系/リン系と組み合わせて使用することが特に好ましい。
市販のフェノール系の酸化防止剤としては、BASFジャパン(株)製「IRGANOX 1010(商品名)」や「IRGAFOS 168(商品名)」をそれぞれ単独で使用することができ、また、これらを混合して使用することもできる。
<安定剤;紫外線吸収剤>
本発明の硬化性樹脂組成物には、耐光性を向上させるために紫外線吸収剤を配合してもよい。紫外線吸収剤としては、一般のプラスチック用の紫外線吸収剤が使用できる。本発明の硬化性樹脂組成物における配合割合は、硬化性樹脂組成物全量を基準とする質量比で0.0001〜0.1であることが好ましい。
紫外線吸収剤としては、例えば、サリチル酸類、ベンゾフェノン類、ベンゾトリアゾール類およびヒンダートアミン類が挙げられる。
サリチル酸類としては、例えば、フェニルサリシレート、p−t−ブチルフェニルサリシレートおよびp−オクチルフェニルサリシレート等が挙げられる。
ベンゾフェノン類としては、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノンおよび2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール類としては、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジtert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾールおよび2−{(2’−ヒドロキシ−3’,3’’,4’’,5’’,6’’−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5’−メチルフェニル}ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
ヒンダートアミン類としては、例えば、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートおよびビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)[{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]ブチルマロネート等が挙げられる。
<硬化物の作製>
本発明の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物は、例えば、以下の方法で作製できる。
下記(I)液および(II)液を調製する。
本発明により得られた(A)ケイ素化合物、任意の量の(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂、表面処理された蛍光体、任意の量のシランカップリング剤および安定剤を混合する(I)液。
(C)硬化剤と任意の量の(B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂および任意の量のシランカップリング剤、さらに必要に応じて上記有機溶剤を混合する(II)液。
それぞれ調製した(I)液、(II)液を攪拌し混合した後、減圧して脱泡する。そしてこの混合物をフィルム等の支持基材に塗布または型に流し込み、硬化剤として熱カチオン重合開始剤を添加した場合は、125℃で1時間加熱し、最後に150℃で2〜5時間加熱することで硬化でき、光カチオン硬化剤を添加した場合は100〜2000mJ/cmの紫外線(i線)を露光することで硬化させることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物中に硬化促進剤、酸化防止剤および紫外線吸収剤等の添加剤を混合してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物を硬化して得られる硬化物の透明性は、耐熱試験前後の硬化物の透過率を紫外可視分光光度計で測定し、JIS K7363(1999年)に従って計算される黄色度(YI値)及び光線透過率の保持率により評価する。このとき、150℃での黄色度(YI値)及び光線透過率の保持率がそれぞれ20以下、70%以上であることが好ましい。これらの範囲内にそれぞれの値が入る場合には、硬化物は、無色で透明性が高いことを示しており、透明性が要求される光半導体封止剤などの分野に特に好ましく利用できる。
発明の硬化性樹脂組成物を熱硬化または光硬化させて、フィルム状、シート状または塗膜状とすることもできる。この様にして得られた硬化物は、様々な用途に用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物または該硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物の用途としては、例えば、シール材、封止材、絶縁膜、波長変換フィルム、光学レンズおよび接着剤が挙げられる。これらの中でも、特にシール材、封止材および絶縁膜に特に好適である。
封止材およびシール材は外界からの侵入物を遮断して内部を守る働きをする材料である。封止材は、例えば、穴を埋めたり、外界からの異物の侵入を防ぐ働きをする材料であり、具体例としては、光半導体(LED)封止材および半導体封止材が挙げられる。シール材としては、例えば、フィルムまたは層などを接着材として張り合わせる材料が挙げられる。絶縁膜としては、例えば、積層基板における層間絶縁膜、および金属配線間の絶縁のために用いられる材料が挙げられる。
また、本発明の硬化性樹脂組成物または該硬化性樹脂組成物を硬化させた硬化物を含む色変換材料(例えば、光半導体封止材および光学レンズ)は、光半導体素子に用いることができる。
本発明の塗膜は本発明の硬化性樹脂組成物を基材上に塗布することにより得られる。
本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって限定されない。
<エポキシ基を有するケイ素化合物の合成>
〔合成例1〕
下記式により化合物(A1)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(150g)、乾燥トルエン(210g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(13μL)を添加し、滴下ロートから東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(43g)をゆっくりと滴下し、2時間攪拌した。さらに、Pt触媒(92μL)を添加し、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(26g)を加え、2時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量211g)。JIS K−7236(2009年)に従い(A1)のエポキシ当量を測定し、730g/molであった。NMRチャートを図1に示す。
〔合成例2〕
下記式により化合物(A2)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積500mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(130g)、乾燥トルエン(130g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(100μL)を添加し、滴下ロートから東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(11g)をゆっくりと滴下し2時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(59g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量185g)。JIS K−7236(2009年)に従い(A2)のエポキシ当量を測定し、1861g/molであった。
〔合成例3〕
下記式により化合物(A3)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積500mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(200g)、乾燥トルエン(200g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(60μL)を添加し、滴下ロートから東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(58g)をゆっくりと滴下し、5時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(46g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下90℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量273g)。NMRチャートを図2に示す。
〔合成例4〕
下記式により化合物(A4)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(17.5g)を滴下し、1時間撹拌した。さらに、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(31.9g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量140g)。
NMRチャートを図3に示す。
〔合成例5〕
下記式により化合物(A5)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからダイセル化学(株)製セロキサイド2000(19.1g)を滴下し、1時間撹拌した。さらに、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(34.1g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量141g)。
NMRチャートを図4に示す。
〔合成例6〕
下記式により化合物(A6)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積200mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(50g)、乾燥トルエン(50g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(5.4g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(15μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(25.6g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量75g)。
NMRチャートを図5に示す。
〔合成例7〕
下記式により化合物(A7)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(14.6g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(45.5g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量148g)。
〔合成例8〕
下記式により化合物(A8)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからオルトアリルフェニルグリシジルエーテル(14.6g)をゆっくりと滴下し、30分攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(45.5g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量148g)。
〔合成例9〕
下記式により化合物(A9)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(17.5g)を滴下し、1時間撹拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(13.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。さらに、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(17.1g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量136g)。NMRチャートを図6に示す。
〔合成例10〕
下記式により化合物(A10)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積200mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(50g)、乾燥トルエン(50g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(15μL)を添加し、滴下ロートから四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(3.2g)をゆっくりと滴下し、30分攪拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(2.2g)をゆっくりと滴下し、30分攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(19.9g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量73g)。
〔合成例11〕
下記式により化合物(A11)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからダイセル化学(株)製セロキサイド2000(14.4g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(13.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(22.8g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量138g)。
〔合成例12〕
下記式により化合物(A12)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(21.9g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(4.4g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量149g)。
〔合成例13〕
下記式により化合物(A13)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからオルトアリルフェニルグリシジルエーテル(21.9g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(4.38g)をゆっくりと滴下し、30分攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量149g)。
〔合成例14〕
下記式により化合物(A14)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(6.5g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(14.9g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量144g)。
〔合成例15〕
下記式により化合物(A15)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(6.5g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、ダイセル化学(株)製セロキサイド2000(16.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量145g)。
〔合成例16〕
下記式により化合物(A16)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(6.5g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(24.8g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量154g)。
〔合成例17〕
下記式により化合物(A17)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(6.5g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、オルトアリルフェニルグリシジルエーテル(24.8g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.1g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量154g)。
〔合成例18〕
下記式により化合物(A18)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(13.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、ダイセル化学(株)製セロキサイド2000(4.8g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.2g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量140g)。
〔合成例19〕
下記式により化合物(A19)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(13.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(7.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.2g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量143g)。
〔合成例20〕
下記式により化合物(A20)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルオキシオキセタン(13.2g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、オルトアリルフェニルグリシジルエーテル(7.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.2g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量143g)。
〔合成例21〕
下記式により化合物(A21)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからダイセル化学(株)製セロキサイド2000(14.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(7.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.2g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量144g)。
〔合成例22〕
下記式により化合物(A22)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(30μL)を添加し、滴下ロートからダイセル化学(株)製セロキサイド2000(14.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、オルトアリルフェニルグリシジルエーテル(7.3g)をゆっくりと滴下し、1時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(34.2g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量144g)。
〔合成例23〕アルコキシシリル基を有するケイ素化合物の変性例
下記式により化合物(A23)を製造した。
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積200mLの反応容器に、合成例2で合成した化合物(A2)(30g)、乾燥トルエン(30g)、三菱化学(株)製SK1BH(0.3g)、超純水(1.24g)を仕込み、40℃で5時間加熱撹拌した。その後、ろ過を行い、エバポレーターで濃縮し、無色透明粘調液体を得た(40g)。
Figure 2014046095
〔合成例24〕
下記式により化合物(A24)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積500mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(130g)、乾燥トルエン(130g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(100μL)を添加し、滴下ロートから東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(23g)をゆっくりと滴下し2時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(商品名)(44g)を加え、3時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下100℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量180g)。JIS K−7236(2009年)に従い(A24)のエポキシ当量を測定し、1073g/molであった。NMRチャートを図7に示す。
〔合成例25〕
下記式により化合物(A25)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積300mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(100g)、乾燥トルエン(100g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(60μL)を添加し、滴下ロートから四日市合成(株)製アリルフェニルグリシジルエーテル(27.8g)をゆっくりと滴下し、3時間攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(33.0g)を滴下し、3時間撹拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量145g)。NMRチャートを図8に示す。
〔合成例26〕
下記式により化合物(A26)を製造した。
Figure 2014046095
窒素雰囲気下、温度計、滴下ロートおよび還流冷却器を備えた内容積500mLの反応容器に、国際公開第2004/024741号に開示されている方法により合成した化合物(a−1−1)(150g)、乾燥トルエン(150g)、四国化成(株)製モノアリルジグリシジルイソシアヌレート(9.7g)を仕込み、乾燥窒素でシールした。マグネチックスターラーで攪拌しながら反応温度が100℃になるように加熱した。
マイクロシリンジを用いてPt触媒(60μL)を添加し、30分攪拌した。次いで、JNC(株)製サイラプレーンS210(27.3g)を滴下し、1時間撹拌した。次いで、東京化成工業(株)製アリルグリシジルエーテル(34.7g)をゆっくりと滴下し、2時間攪拌した。冷却後、粗生成物に3質量%の活性炭を加えて終夜室温下で攪拌した。
その後、ろ過を行い、ろ液をエバポレーターで濃縮した。真空下110℃で乾燥・モノマーを除去し、無色透明粘稠液体を得た(収量210g)。NMRチャートを図9に示す。
[合成例27] ケイ素化合物とシリカゾルとの複合化(A27)
内容積300mLのナスフラスコに、合成例1で合成した化合物(A1)(70g)、日産化学(株)製シリカゾルIPA−ST(製品名;87.5g)を仕込み、40℃で12時間加熱撹拌し、表面修飾されたナノシリカ溶液を(A27)を得た。
本実施例において使用した主な材料
〔ケイ素化合物〕
・合成例1〜27で製造した化合物(A1)〜(A27)
・上記式(α)においてp=4を満たす化合物 (A’);比較例として使用
・東レダウコーニング社製シリコーン樹脂[OE−6630(製品名)];比較例として使用
〔硬化剤〕
・熱カチオン重合開始剤:サンアプロ(株)製[TA100(商品名)]
〔分子内にベンゼン環およびケイ素原子を含まないエポキシ樹脂〕
・(株)ダイセル製エポキシ樹脂[セロキサイド(商品名)CEL2021P]
・三菱化学(株)製エポキシ樹脂[jER(商品名)YX8000]
・東亞合成(株)製オキセタン樹脂[アロンオキセタン(商品名)OXT−221]
〔安定剤〕
・BASFジャパン(株)製酸化防止剤[IRGANOX1010(商品名)]
・BASFジャパン(株)製酸化防止剤[IRGAFOS168(商品名)]
〔シランカップリング剤〕
・JNC(株)製シランカップリング剤[サイラエース(登録商標)S510]
(硬化物1〜56の作製)
スクリュー管に合成例1〜27で合成した化合物(A1)〜(A27)または上記式(α)においてp=4を満たす化合物(A’)、分子内にケイ素原子を含まないエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、シランカップリング剤および安定剤の混合物を入れ、加熱攪拌・溶解し、次に硬化剤として熱カチオン重合開始剤を加え溶解した。
なお、合成例27で合成した化合物(A27)については、分子内にケイ素原子を含まないエポキシ樹脂、オキセタン樹脂、シランカップリング剤および安定剤の混合物を入れ、加熱撹拌・溶解させ、エバポレーターにより、原料由来のイソプロパノールを減圧下留去した。
スクリュー管を自転・公転ミキサー[株式会社シンキー製 あわとり練太郎ARE−250(商品名)]にセットし、混合・脱泡を行ない、ワニスとした。なお後述において、ワニスのことを硬化性樹脂組成物と記載することがある。
(硬化方法1)
ワニスを気泡が入らないようにガラス基板上に100μmの厚さに塗工し、120℃に温めておいたオーブン中に置き、硬化させた。加熱は、120℃で1時間、150℃で5時間、180℃で2時間の順に行い、アルコキシシリル基を有するエポキシシルセスキオキサンの塗膜状硬化物を得た。得られた硬化物は、初期透過性、耐熱透明性、耐熱黄変性の試験に使用した。
(硬化物57の作製)
東レダウコーニング社製のOE−6630は、メーカー指定の規定の比率で調合し、室温で5分撹拌した。次いで、あわとり錬太郎にて混合・脱泡した。ワニスを気泡が入らないようにガラス基板上に100μmの厚さに塗工し、80℃に温めておいたオーブン中に置き、硬化させた。加熱は、80℃で1時間、150℃で1時間行い、シリコーンの塗膜状硬化物を得た。得られた硬化物は初期透過率、耐熱黄変性試験、密着性試験に使用した。得られた硬化物は、初期透過性、耐熱透明性、耐熱黄変性の試験に使用した。
(硬化方法2)
リフレクターがポリフタル酸アミド(PPA)またはポリアミド9(PA9T)であるLED用銀リードフレームにワニスを充填し、120℃に温めておいたオーブン中に置き、硬化させた。加熱は、120℃で1時間、150℃で5時間、180℃で2時間の順に行い封止した。得られたサンプルは密着性試験に使用した。
表1〜5に硬化物1〜56の組成を示す。
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
硬化物1〜57の物性を以下の方法で評価した。
<初期透明性>
各硬化物の波長400nmにおける光透過率は、紫外可視分光光度計(日本分光製、V−660)により、測定した。下記の基準で初期透明性(400nm透過率)を評価した。その結果を表6〜15に示す。
A:光透過率が98%以上
B:光透過率が90以上、98%未満
C:光透過率が80以上、90%未満
D:光透過率が80%未満
<耐熱透明性>
耐熱試験後、波長400nmにおける光透過率を測定し、下記の基準で耐熱透明性(透過率)を評価した。
A:光透過率が97%以上
B:光透過率が90%以上、97%未満
C:光透過率が90%未満
<耐熱黄変性>
また、150℃または180℃における72時間熱処理後、硬化物の黄色度(YI)を測定した。下記の基準で耐熱黄変性を評価した。その結果を表6〜15に示す。
A:YI値が0.7以下
B:YI値が0.7を超え1.4以下
C:YI値が1.4を超える
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
<密着性試験1>
硬化物1〜57の調製工程で調製したワニスを、ガラス基板上に塗布し、硬化方法1の条件にて100μm厚の硬化膜を作成した。JIS K−5400(1990年)に準拠し、すきま間隔1mm、100個のます目で碁盤目テープ法を用いて密着性試験を行い、下記の基準で評価した。その結果を表16〜25に示す。
A:剥離個数0
B:剥離個数1〜70
C:剥離個数71〜100
<密着性試験2>
硬化物1〜57の調製工程で調製したワニスを、リフレクターがポリフタル酸アミド(PPA)5個分に対し充填し、またはポリアミド9(PA9T)であるLED用銀リードフレーム4個分に対しワニスを充填し、硬化方法2の条件にて硬化し封止した。試験はエスペック(株)社製小型冷熱衝撃装置を使用した。試験は−40℃×25分、105℃×25分を1サイクルとし、連続で50サイクル行ってフレームからの剥離を観察して、下記の基準で評価した。その結果を表16〜25に示す。
A:剥離個数0
B:剥離個数1
C:剥離個数2以上
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
表6〜15に示す結果から、本発明の硬化性樹脂組成物を用いて得られた硬化物はシルセスキオキサンをA’に置き換えた硬化性樹脂組成物(硬化物55および56)と同等の初期透過率や150℃耐熱黄変性を有するが、180℃耐熱黄変性において特に硬化物1〜54の比較で明らかな優位性を示した。
表16〜25に示す結果から、本発明の硬化性樹脂組成物を用いて得られた硬化物はシルセスキオキサンをA’に置き換えた硬化性樹脂組成物(硬化物55および56)より優れたガラスへの密着性を示めした。LED用銀リードフレーム(PPA、PA9T)を封止した時は硬化物1〜48のそれぞれの比較で明らかに密着性が向上していることがわかった。
<耐硫黄ガス腐食試験>
硬化物1〜57の調製工程で調製したワニスを、底辺部が銀メッキされたパワーLED用のPPA樹脂パッケージ(エノモト(株)製 型番5050 D/G)16個に硬化性樹脂組成物をディスペンサー(武蔵株式会社製 型番MPP−1)で注入した後、80℃にて1時間加熱後、さらに150℃にて4時間加熱する条件で硬化性樹脂組成物を加熱硬化させた。このPPA樹脂パッケージを、イオウ粉末0.2g入れたガラス容器内に入れた。60時間後にPPA樹脂パッケージの腐食の状態を観察した。耐硫黄ガス性を下記の基準で評価した。その結果を表26〜35に示す。
A:銀配線の変化なし
B:銀配線が着色している
C:銀配線が黒色に変化
<水蒸気バリア性試験>
硬化物1〜57の調製工程で調製したワニスを、離形フィルムを貼ったコの字型の2枚の石英基板内に注入し、真空脱泡した後、上述の同様の条件にて1mm厚の硬化膜を作成した。JIS Z−0208(1976年)に準拠し、カップ法にて透湿度を下記の基準で評価した。その結果を表26〜35に示す。
A:水蒸気透過率が0〜10(g/m・day)
B:水蒸気透過率が11〜30(g/m・day)
C:水蒸気透過率が31〜(g/m・day)
<150℃耐熱試験後の耐硫黄ガス腐食試験>
硬化物1〜57の調製工程で調製したワニスを、底辺部が銀メッキされたパワーLED用のPPA樹脂パッケージ(エノモト(株)製 型番5050 D/G)16個に硬化性樹脂組成物をディスペンサー(武蔵株式会社製 型番MPP−1)で注入した後、80℃にて1時間加熱後、さらに150℃にて4時間加熱する条件で硬化性樹脂組成物を加熱硬化させた。このPPA樹脂パッケージを、150℃/500時間の耐熱試験後に、イオウ粉末0.2g入れたガラス容器内に入れた。60時間後にPPA樹脂パッケージの腐食の状態を観察した。耐硫黄ガス性を下記の基準で評価した。その結果を表26〜35に示す。
A:銀配線の変化なし
B:銀配線が着色している
C:銀配線が黒色に変化
<150℃耐熱試験後の水蒸気バリア性試験>
上述の硬化物を150℃/500時間の耐熱試験後、同様にJIS Z−0208(1976年)に準拠し、カップ法にて透湿度を下記の基準で評価した。その結果を表26〜35示す。
A:水蒸気透過率が0〜10(g/m・day)
B:水蒸気透過率が11〜50(g/m・day)
C:水蒸気透過率が50〜(g/m・day)
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
Figure 2014046095
表26〜35に示すように、本発明の硬化性樹脂組成物を用いて得られた硬化物1〜54は、シルセスキオキサンをA’に置き換えた比較用の硬化物55および56よりも耐硫黄ガス性の評価において優位性を示した。また、従来のシリコーン樹脂を使用した硬化物57に対しても、水蒸気バリア性および耐硫黄ガス性のいずれの評価において優位性を示した。
上述したとおり、180℃耐熱黄変性評価やガラスへの密着性、さらにはLED用銀リードフレーム(PPA,PA9T)を基材とした場合の密着性において本発明の硬化性樹脂組成物の優位性は証明されており、多くの物性で従来以上の性能を有していることが分かった。
本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお本出願は、2012年9月18日付で出願された日本特許出願(特願2012−204512)および2013年4月23日付で出願された日本特許出願(特願2013−090624)に基づいており、その全体が引用により援用される。

Claims (15)

  1. 下記化合物(a)、化合物(b)および化合物(c)をヒドロシリル化反応することにより得られる、ケイ素化合物。
    化合物(a)1分子中にSiHを2個以上有する、シルセスキオキサン誘導体。
    化合物(b)1分子中にエポキシおよび/またはオキセタニルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
    化合物(c)1分子中にアルコキシシリルと、炭素数が2〜18のアルケニルとを有する化合物。
  2. 化合物(a)が、下記式(a−1)〜(a−5)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、化合物(b)が式(b−1)〜式(b−5)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、化合物(c)が式(c−1)で表される化合物である請求項1に記載のケイ素化合物。
    Figure 2014046095

    Figure 2014046095

    Figure 2014046095

    式(a−1)〜(a−5)において、
    Rは炭素数1〜45のアルキル、炭素数4〜8のシクロアルキル、炭素数6〜14のアリールおよび炭素数7〜24のアリールアルキルから独立して選択される基であり;炭素数1〜45のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は、−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールおよびアリールアルキル中のベンゼン環において、少なくとも1つの水素はハロゲンまたは炭素数1〜10のアルキルで置き換えられてもよく、この炭素数1〜10のアルキルにおいて、少なくとも1つの水素はフッ素で置き換えられてもよく、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−または−CH=CH−で置き換えられてもよく;アリールアルキル中のアルキレンの炭素数は1〜10であり、そして隣接しない少なくとも1つの−CH−は−O−で置き換えられてもよく;
    は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
    Xは、各化合物1分子中、少なくとも2個は水素であり、残りは、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
    式(a−1)および(a−3)〜(a−5)において、
    は、炭素数1〜4のアルキル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびフェニルから独立して選択される基であり;
    式(a−4)および(a−5)において、
    nは1〜100の整数である。
    Figure 2014046095


    式(b−1)〜(b−3)および(b−5)において、RおよびRのうち、一方は、炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンで置き換えられてもよく、他方は水素または炭素数1〜6のアルキルである。
    Figure 2014046095


    式(c−1)において、Rは炭素数2〜10のアルケニルであり、このアルケニルにおける1つの−CH−は−O−または1,4−フェニレンで置き換えられてもよく、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。
  3. 化合物(a)が、下記式(a−1−1)で示されるシルセスキオキサン誘導体である請求項1または2に記載のケイ素化合物。
    Figure 2014046095


    式(a−1−1)において、Meはメチルを表わす。
  4. 化合物(b)が、下記式(b−1−1)、式(b−2−1)〜式(b−2−3)、式(b−3−1)、(b−3−2)、(b−4−1)、(b−5−1)および式(b−5−2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれか1項に記載のケイ素化合物。
    Figure 2014046095
  5. 化合物(c)が、下記式(c−1−1)で表される化合物である請求項1〜4のいずれか1項に記載のケイ素化合物。
    Figure 2014046095


    式(c−1−1)において、Rは炭素数1〜6のアルキルまたは水素である。
  6. 下記(A)〜(C)を含む硬化性樹脂組成物。
    (A)請求項1〜5のいずれか1項に記載のケイ素化合物
    (B)エポキシおよび/またはオキセタン樹脂
    (C)硬化剤
  7. (A)で示されるケイ素化合物が下記式(α)で示されるシルセスキオキサンである請求項6に記載の硬化性樹脂組成物。
    Figure 2014046095


    式(α)において、pは0<p<4を満たす数である。
  8. (B)で示されるエポキシおよび/またはオキセタン樹脂が分子内にケイ素原子を含まないエポキシおよび/またはオキセタン樹脂である請求項6または7に記載の硬化性樹脂組成物。
  9. (C)で示される硬化剤が光若しくは熱カチオン重合開始剤、金属キレート塩または有機金属である請求項6〜8のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  10. さらに蛍光体を含む請求項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物。
  11. 前記蛍光体がLED用蛍光体である請求項10に記載の硬化性樹脂組成物。
  12. 請求項6〜11のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を含むLED封止材。
  13. 請求項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を含むシール材。
  14. 請求項6〜9のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を基材に塗布して、加熱または光照射により硬化して得られるフィルム状、シート状または塗膜状の硬化物。
  15. 請求項14に記載の硬化物を含む絶縁膜。
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