KR101214825B1 - 실리콘 조성물 및 경화된 실리콘 수지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖는 오가노폴리실록산 수지(A); 실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 오가노하이드로겐실란(B); 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 오가노실록산(C)(i)[성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이다] 및 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 오가노하이드로겐실록산(C)(ii)을, 상기 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 상기 성분(C)(ii)의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 3mol을 제공하기에 충분한 양으로 포함하는 유효량의 반응성 희석제(C); 및 촉매량의 하이드로실릴화 촉매(D)를 포함하는, 실리콘 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 실리콘 조성물을 경화시켜 제조한 경화된 실리콘 수지에 관한 것이다.
실리콘, 오가노실록산, 오가노폴리실록산, 오가노하이드로겐실록산, 파괴 인성, 하이드로실릴화, VOC, 전자 소자

Description

실리콘 조성물 및 경화된 실리콘 수지 {Silicone composition and cured silicone resin}
[관련 특허원들에 대한 상호참조]
본 명세서는 2004년 11월 19일자로 출원되어 현재 계류중인 미국 가특허출원 제60/629,620호 및 2005년 2월 11일자로 출원되어 현재 계류중인 미국 가특허출원 제60/652,442호의 우선권을 주장하는 PCT 특허출원이다. 미국 가특허출원 제60/629,620호 및 제60/652,442호는 본원에 참조로 인용된다.
본 발명은 실리콘 조성물에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 알케닐 관능성 오가노실록산 및 오가노하이드로겐실록산 함유 반응성 희석제를 포함하는 실리콘 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 조성물을 경화시켜 제조한 경화된 실리콘 수지에 관한 것이다.
실리콘은 높은 열안정성, 양호한 내습성, 뛰어난 가요성, 높은 이온 순도, 낮은 알파 입자 방출 및 각종 기재에 대한 양호한 부착성을 포함하는 특성들의 독특한 조합으로 인하여, 다양한 용도로 유용하다. 예를 들면, 실리콘은 자동차, 전자, 건설, 가전 및 항공우주 산업에서 광범위하게 사용된다.
오가노폴리실록산 수지, 오가노하이드로겐실란 및 하이드로실릴화 촉매를 포함하는 실리콘 조성물은 당해 기술분야에 공지되어 있다. 오가노폴리실록산 수지는 통상적으로 M 및/또는 D 단위와 함께 배합된 T 및/또는 Q 실록산 단위를 함유하는 공중합체이다. 그러나, 이러한 조성물은 경화하여 파괴 인성(fracture toughness)이 비교적 낮은 실리콘 생성물을 형성하므로, 이들 생성물은 섬유 강화용 복합체, 층간 유전체 및 내마모성 피복물과 같은 특정 용도에는 만족스럽지 못하다.
경화된 실리콘 수지의 파괴 인성을 향상시키기 위한 여러 시도가 문헌에 보고되어 있다. 예를 들면, 카트솔리스(Katsoulis) 등의 미국 특허 제6,310,146호에는 실세스퀴녹산 공중합체, 실릴 말단화 탄화수소 및 하이드로실릴화 반응 촉매를 포함하는 하이드로실릴화 반응 경화성 조성물이 기재되어 있다. 또한, 미국 특허 제6,310,146호에는 모듈러스의 상당한 손실 없이 경화된 실세스퀴녹산 수지가 강도 및 인성을 향상시키는 것으로 교시되어 있다.
주(Zhu) 등의 미국 특허 제6,509,423호에는 분자 1개당 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 함유하고 규소 결합된 하이드록시 그룹을 1.5mol% 미만 갖는 오가노폴리실록산 수지(A) 100중량부, 실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 오가노하이드로겐실란(B), 유효량의 무기 충전제(C) 및 촉매량의 하이드로실릴화 촉매(D)를 포함하는 실리콘 수지 조성물이 기재되어 있다. 미국 특허 제6,509,423호에는 실리콘 조성물이 경화하여, 열팽창 계수가 낮고 파괴 인성이 우수한 실리콘 생성물을 형성하는 것으로 교시되어 있다.
리(Li) 등의 미국 특허 제6,689,859호에는 실세스퀴녹산 중합체(a), 실란 및/또는 실록산 가교결합 화합물의 혼합물(b) 및 하이드로실릴화 반응 촉매(c)를 포함하는 하이드로실릴화 반응 경화성 조성물이 기재되어 있다. 미국 특허 제6,689,859호에는 경화성 조성물이 경화하여, 탄성 모듈러스의 손실 없이 파괴 인성과 강도가 큰 경화된 수지를 형성하는 것으로 교시되어 있다.
리(Li) 등의 미국 특허 제6,646,039호에는 실세스퀴녹산 중합체(a), 가교결합 화합물(b), 하이드로실릴화 반응 촉매(c) 및 표면 피복물을 갖는 콜로이드성 실리카(d)를 포함하는 하이드로실릴화 반응 경화성 조성물이 기재되어 있다. 미국 특허 제6,646,039호에는 경화성 조성물이 경화하여, 모듈러스와 유리 전이 온도의 손실 없이 파괴 인성과 강도가 큰 경화된 수지를 형성하는 것으로 교시되어 있다.
상기한 특허공보에는 경화하여 파괴 인성이 큰 실리콘 생성물을 형성하는 실리콘 조성물이 기재되어 있지만, 당해 실리콘 조성물은 특정 용도, 예를 들면, 낮은 점도와 높은 유동성이 요구되는 수지 이송 성형법(resin transfer molding)에는 부적합하다. 유기 용매를 실리콘 조성물의 점도의 감소에 사용할 수 있지만, 용매는 조성물의 VOC(휘발성 유기 화합물) 함량을 높일 수도 있다. 또한, 유기 용매 함유 조성물은 금형과 같은 밀폐된 시스템 내부에서는 만족스럽게 경화되지 않을 수도 있다.
결과적으로, 경화하여 파괴 인성이 우수한 실리콘 생성물을 형성하는, 저점도의 하이드로실릴화 부가 경화성 실리콘 조성물이 필요하다.
[발명의 요약]
본 발명은
분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖는 화학식 1의 오가노폴리실록산 수지(A),
실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 화학식 2의 오가노하이드로겐실란(B),
분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 3의 오가노실록산(C)(i)[성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이다] 및 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 4의 오가노하이드로겐실록산(C)(ii)을, 상기 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 상기 성분(C)(ii)의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 3mol을 제공하기에 충분한 양으로 포함하는 유효량의 반응성 희석제(C) 및
촉매량의 하이드로실릴화 촉매(D)를 포함하는 실리콘 조성물에 관한 것이다.
(R1R2 2SiO1 /2)w(R2 2SiO2 /2)x(R1SiO3 /2)y(SiO4 /2)z
위의 화학식 1에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
w는 0 내지 0.8이고,
x는 0 내지 0.6이고,
y는 0 내지 0.99이고,
z는 0 내지 0.35이고,
w + x + y + z는 1이고,
y + z/(w + x + y + z)는 0.2 내지 0.99이고,
w + x/(w + x + y + z)는 0.01 내지 0.8이고,
그룹 R2의 50mol% 이상은 알케닐이다.
Figure 112007036363585-pct00001
위의 화학식 2에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R3은 화학식
Figure 112007036363585-pct00002
,
Figure 112007036363585-pct00003
,
Figure 112007036363585-pct00004
,
Figure 112007036363585-pct00005
,
Figure 112007036363585-pct00006
및
Figure 112007036363585-pct00007
(여기서, g는 1 내지 6이다)으로부터 선택된 하이드로카빌렌 그룹이다.
(R1R2 2SiO1 /2)m(R2 2SiO2 /2)n(R1SiO3 /2)p(SiO4 /2)q
위의 화학식 3에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
m은 0 내지 0.8이고,
n은 0 내지 1이고,
p는 0 내지 0.25이고,
q는 0 내지 0.2이고,
m + n + p + q는 1이고,
m + n는 0이 아니고,
p + q가 0인 경우, n은 0이 아니고 상기 알케닐 그룹이 모두 말단은 아니다.
삭제
(HR1 2SiO1 /2)s(R1SiO3 /2)t(SiO4 /2)v
위의 화학식 4에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
s는 0.25 내지 0.8이고,
t는 0 내지 0.5이고,
v는 0 내지 0.3이고,
s + t + v는 1이고,
t + v는 0이 아니다.
추가로, 본 발명은 위에서 언급한 실리콘 조성물을 경화시켜 제조한 경화된 실리콘 수지에 관한 것이다.
본 발명의 실리콘 조성물에는 낮은 VOC 함량 및 조절가능한 경화를 포함하는 다수의 이점이 있다. 또한, 실리콘 조성물의 점도는 특정 분야의 요구 사항에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 중요하게는, 실리콘 조성물은 반응성 희석제인 본 발명의 성분(C)가 결핍된 유사한 조성물에 비해 통상적으로 점도가 낮다.
유기 용매를 함유하지 않는 본 발명의 실리콘 조성물은 VOC 함량이 매우 낮다. 결과적으로, 실리콘 조성물은 용매 함유 조성물과 관련된 건강, 안전 및 환경에 끼치는 위험이 방지된다. 또한, 본 발명의 무용매 조성물은 경화 과정에서 용매 함유 실리콘 조성물에 비해 통상적으로 덜 수축된다.
따라서, 본 발명의 실리콘 조성물은 검출가능한 부산물이 형성되지 않으면서 실온 내지 약간의 승온에서 급속 경화하여, 파괴 인성이 큰 경화된 실리콘 수지를 생성한다. 사실상, 실리콘 조성물의 경화 속도는 촉매 및/또는 임의의 억제제의 농도를 제어함으로써 간단히 조절할 수 있다.
본 발명의 실리콘 조성물은, 특히 전자 분야에서 다수의 용도를 갖는다. 예를 들면, 실리콘 조성물은 다이(die)를 인쇄 회로 기판에 부착시키거나, 전자 소자를 캡슐화하거나, 방열기와 전자 소자 사이의 갭을 채우거나, 방열기를 전자 소자에 부착시키거나, 전력 변압기 또는 변환기의 권선을 캡슐화하는 데에 사용될 수 있다. 특히, 실리콘 조성물은 전자 부품을 가요성 기판 또는 강성 기판에 결합시키는 데에 유용하다.
본원에서 사용된 "지방족 불포화가 없다"는 하이드로카빌 그룹이 지방족 탄소-탄소 이중 결합 또는 탄소-탄소 삼중 결합을 함유하지 않음을 의미한다. 또한, "알케닐인 그룹 R2의 mol%"는 "(오가노폴리실록산 수지 중의 규소 결합된 알케닐 그룹의 몰 수(mol)/오가노폴리실록산 수지 중의 그룹 R2의 총 몰 수(mol)) ×100"으로 정의된다.
본 발명에 따르는 실리콘 조성물은
분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖는 화학식 1의 오가노폴리실록산 수지(A),
실리콘 조성물을 경화시키기에 충분한 양의 화학식 2의 오가노하이드로겐실란(B),
분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 3의 오가노실록산(C)(i)[성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이다] 및 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 4의 오가노하이드로겐실록산(C)(ii)을, 상기 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 상기 성분(C)(ii)의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 3mol을 제공하기에 충분한 양으로 포함하는 유효량의 반응성 희석제(C) 및
촉매량의 하이드로실릴화 촉매(D)를 포함한다.
화학식 1
(R1R2 2SiO1 /2)w(R2 2SiO2 /2)x(R1SiO3 /2)y(SiO4 /2)z
위의 화학식 1에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
w는 0 내지 0.8이고,
x는 0 내지 0.6이고,
y는 0 내지 0.99이고,
z는 0 내지 0.35이고,
w + x + y + z는 1이고,
y + z/(w + x + y + z)는 0.2 내지 0.99이고,
w + x/(w + x + y + z)는 0.01 내지 0.8이고,
그룹 R2의 50mol% 이상은 알케닐이다.
화학식 2
Figure 112007036363585-pct00008
위의 화학식 2에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R3은 화학식
Figure 112007036363585-pct00009
,
Figure 112007036363585-pct00010
,
Figure 112007036363585-pct00011
,
Figure 112007036363585-pct00012
,
Figure 112007036363585-pct00013
및
Figure 112007036363585-pct00014
(여기서, g는 1 내지 6이다)으로부터 선택된 하이드로카빌렌 그룹이다.
화학식 3
(R1R2 2SiO1 /2)m(R2 2SiO2 /2)n(R1SiO3 /2)p(SiO4 /2)q
위의 화학식 3에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
m은 0 내지 0.8이고,
n은 0 내지 1이고,
p는 0 내지 0.25이고,
q는 0 내지 0.2이고,
m + n + p + q는 1이고,
m + n는 0이 아니고,
p + q가 0인 경우, n은 0이 아니고 상기 알케닐 그룹이 모두 말단은 아니다.
삭제
화학식 4
(HR1 2SiO1 /2)s(R1SiO3 /2)t(SiO4 /2)v
위의 화학식 4에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
s는 0.25 내지 0.8이고,
t는 0 내지 0.5이고,
v는 0 내지 0.3이고,
s + t + v는 1이고,
t + v는 0이 아니다.
성분(A)는 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖는, 하나 이상의 화학식 1의 오가노폴리실록산 수지이다.
화학식 1
(R1R2 2SiO1 /2)w(R2 2SiO2 /2)x(R1SiO3 /2)y(SiO4 /2)z
위의 화학식 1에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
w는 0 내지 0.8이고, x는 0 내지 0.6이고, y는 0 내지 0.99이고,
z는 0 내지 0.35이고,
w + x + y + z는 1이고,
y + z/(w + x + y + z)는 0.2 내지 0.99이고,
w + x/(w + x + y + z)는 0.01 내지 0.8이고,
그룹 R2의 50mol% 이상은 알케닐이다.
R1에서 하이드로카빌 및 할로겐 치환된 하이드로카빌 그룹은 지방족 불포화가 없으며 통상적으로 탄소수가 1 내지 10, 또는 1 내지 6이다. 탄소수 3 이상의 비환식 하이드로카빌 및 할로겐 치환된 하이드로카빌 그룹은 분지되거나 분지되지 않은 구조를 가질 수 있다. R1에서 하이드로카빌 그룹의 예로는, 알킬, 예를 들면, 메틸, 에틸, 프로필, 1-메틸에틸, 부틸, 1-메틸프로필, 2-메틸프로필, 1,1-디메틸에틸, 펜틸, 1-메틸부틸, 1-에틸프로필, 2-메틸부틸, 3-메틸부틸, 1,2-디메틸프로필, 2,2-디메틸프로필, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐 및 데실; 사이클로알킬, 예를 들면, 사이클로펜틸, 사이클로헥실 및 메틸사이클로헥실; 아릴, 예를 들면, 페닐 및 나프틸; 알크아릴, 예를 들면, 톨릴 및 자일릴; 및 아르알킬, 예를 들면, 벤질 및 펜에틸이 포함되지만 이에 한정되지 않는다. R1에서 할로겐 치환된 하이드로카빌 그룹의 예로는 3,3,3-트리플루오로프로필, 3-클로로프로필, 클로로페닐, 디클로로페닐, 2,2,2-트리플루오로에틸, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필 및 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜틸이 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
R2에서 알케닐 그룹은 동일하거나 상이할 수 있으며, 통상적으로 탄소수가 2 내지 약 10 또는 2 내지 6이고, 비닐, 알릴, 부테닐, 헥세닐 및 옥테닐로 예시되지만 이에 한정되지 않는다.
오가노폴리실록산 수지의 화학식 1에서, w, x, y 및 z는 몰분율이다. w는 통상적으로 0 내지 0.8, 0.02 내지 0.75, 또는 0.05 내지 0.3이고, x는 통상적으로 0 내지 0.6, 0 내지 0.45, 또는 0 내지 0.25이고, y는 통상적으로 0 내지 0.99, 0.25 내지 0.8, 또는 0.5 내지 0.8이고, z는 통상적으로 0 내지 0.35, 0 내지 0.25, 또는 0 내지 0.15이다. 또한, y + z/(w + x + y + z)의 비는 통상적으로 0.2 내지 0.99, 0.5 내지 0.95, 또는 0.65 내지 0.9이다. 또한, w + x/(w + x + y + z)의 비는 통상적으로 0.01 내지 0.80, 0.05 내지 0.5, 또는 0.1 내지 0.35이다.
오가노폴리실록산 수지의 그룹 R2는 통상적으로 50mol% 이상, 65mol% 이상 또는 80mol% 이상이 알케닐이다.
오가노폴리실록산 수지는 통상적으로 수 평균 분자량(Mn)이 500 내지 50,000, 500 내지 10,000, 또는 1,000 내지 3,000이며, 당해 분자량은 저각(low angle) 레이저 광 산란 검출기 또는 굴절률 검출기 및 오가노폴리실록산 수지(MQ) 표준 물질을 사용하는 겔 투과 크로마토그래피로 측정한다.
오가노폴리실록산 수지의 점도는 25℃에서 통상적으로 0.01 내지 100,000Paㆍs, 0.1 내지 10,000Paㆍs, 또는 1 내지 100Paㆍs이다.
29Si NMR로 측정시, 오가노폴리실록산 수지는 통상적으로 규소 결합된 하이드록시 그룹을 10%(w/w) 미만, 5%(w/w) 미만 또는 2%(w/w) 미만 함유한다.
오가노폴리실록산 수지는 R1R2 2SiO1 /2 단위(M 단위) 및/또는 R2 2SiO2 /2 단위(D 단위)와 조합된 R1SiO3 /2 단위(T 단위) 및/또는 SiO4 /2 단위(Q 단위)를 함유한다(여기서, R1 및 R2는 위에서 정의 및 예시한 바와 같다). 예를 들면, 오가노폴리실록산 수지는 DT 수지, MT 수지, MDT 수지, DTQ 수지 및 MTQ 수지, 및 MDTQ 수지, DQ 수지, MQ 수지, DTQ 수지, MTQ 수지 또는 MDQ 수지일 수 있다.
오가노폴리실록산 수지의 예로는 화학식 (Vi2MeSiO1 /2)0.25(PhSiO3 /2)0.75, (ViMe2SiO1/2)0.25(PhSiO3/2)0.75, (ViMe2SiO1 /2)0.25(MeSiO3 /2)0.25(PhSiO3 /2)0.50, (ViMe2SiO1/2)0.15(PhSiO3/2)0.75(SiO4/2)0.1 및 (Vi2MeSiO1/2)0.15(ViMe2SiO1/2)0.1(PhSiO3/2)0.75(여기서, Me는 메틸이고, Vi는 비닐이고, Ph는 페닐이고, 하첨자들은 몰분율이다)가 있다.
성분(A)는 단일의 오가노폴리실록산 수지이거나, 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위 및 순서와 같은 특징들 중 하나 이상이 상이한 2종 이상의 오가노폴리실록산 수지들의 혼합물일 수 있다.
오가노폴리실록산 수지의 제조방법은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 이들 수지의 다수는 시판되고 있다. 통상적으로, 오가노폴리실록산 수지는 클로로실란 전구체들의 적절한 혼합물을 톨루엔과 같은 유기 용매 중에서 공가수분해(cohydrolyzation)시켜 제조한다. 예를 들면, 화학식 R1R2 2SiCl의 화합물과 화학식 R1SiCl3(여기서, R1 및 R2는 위에서 정의 및 예시한 바와 같다)의 화합물을 톨루엔 중에서 공가수분해시켜, R1R2 2SiO1/2 단위와 R1SiO3/2 단위로 필수적으로 이루어진 오가노폴리실록산 수지를 제조할 수 있다. 수성 염산 및 실리콘 가수분해물을 분리시키고, 상기 가수분해물을 물로 세척하여 잔류하는 산을 제거하고, 온화한 축합 촉매의 존재하에 가열하여 수지를 필요한 점도에 도달하게 한다. 목적하는 경우, 상기 수지를 유기 용매 중에서 축합 촉매로 추가로 처리하여 규소 결합된 하이드록시 그룹의 함량을 감소시킬 수 있다. 그렇지 않으면, 클로로 이외의 가수분해성 그룹, 예를 들면, -Br, -I, -OCH3, -OC(O)CH3, -N(CH3)2, NHCOCH3 및 -SCH3을 함유하는 실란은 공가수분해 반응에서 출발 물질로서 사용할 수 있다. 수지 생성물의 특징은 실란의 유형, 실란의 몰 비, 축합도 및 가공 조건에 좌우된다.
성분(B)는 화학식 2의 하나 이상의 오가노하이드로겐실란이다.
화학식 2
Figure 112007036363585-pct00015
위의 화학식 2에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R3은 화학식
Figure 112007036363585-pct00016
,
Figure 112007036363585-pct00017
,
Figure 112007036363585-pct00018
,
Figure 112007036363585-pct00019
,
Figure 112007036363585-pct00020
및
Figure 112007036363585-pct00021
(여기서, g는 1 내지 6이다)으로부터 선택된 하이드로카빌렌 그룹이다.
R1에서 하이드로카빌 및 할로겐 치환된 하이드로카빌 그룹은 실리콘 조성물의 오가노폴리실록산 수지인 성분(A)에 대해 위에서 정의 및 예시한 바와 같다.
오가노하이드로겐실란의 예로는 화학식
Figure 112007036363585-pct00022
,
Figure 112007036363585-pct00023
,
Figure 112007036363585-pct00024
,
Figure 112007036363585-pct00025
,
Figure 112007036363585-pct00026
,
Figure 112007036363585-pct00027
및
Figure 112007036363585-pct00028
의 화합물이 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
성분(B)는 단일의 오가노하이드로겐실란이거나, 각각 위에서 기술한 바와 같은 2종 이상의 상이한 오가노하이드로겐실란들의 혼합물일 수 있다.
오가노하이드로겐실란의 제조방법, 예를 들면, 그리냐르 시약(Grignard reagent)의 아릴 할라이드와의 반응은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 예를 들면, 화학식 R3X2의 아릴 디할라이드를 에테르 중에서 마그네슘으로 처리하여 상응하는 그리냐르 시약을 제조한 후, 당해 그리냐르 시약을 화학식 HR1 2SiCl(여기서, R1 및 R3은 위에서 정의 및 예시한 바와 같다)의 클로로실란으로 처리하여 화학식 HR1 2Si-R3-SiR1 2H의 오가노하이드로겐실란을 제조할 수 있다.
성분(B)의 농도는 조성물을 경화(가교결합)시키기에 충분하다. 성분(B)의 정확한 양은 목적하는 경화 정도에 좌우되며, 이는 일반적으로 성분(A) 중의 알케닐 그룹의 몰 수(mol)에 대한 성분(B) 중의 규소 결합된 수소 원자의 몰 수(mol)의 비가 증가함에 따라 증가한다. 성분(B)의 농도는, 규소 결합된 수소 원자를 성분(A)의 알케닐 그룹 1mol당 0.5 내지 2mol, 또는 0.8 내지 1.8mol, 또는 1.0 내지 1.2mol 제공하기에 충분할 정도이다.
성분(C)는 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 3의 오가노실록산(C)(i)[성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이다] 및 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 4의 오가노하이드로겐실록산(C)(ii)을, 상기 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 상기 성분(C)(ii)의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 3mol을 제공하기에 충분한 양으로 포함하는 반응성 희석제(C)이다.
화학식 3
(R1R2 2SiO1 /2)m(R2 2SiO2 /2)n(R1SiO3 /2)p(SiO4 /2)q
위의 화학식 3에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
R2는 R1 또는 알케닐이고,
m은 0 내지 0.8이고,
n은 0 내지 1이고,
p는 0 내지 0.25이고,
q는 0 내지 0.2이고,
m + n + p + q는 1이고,
m + n는 0이 아니고,
p + q가 0인 경우, n은 0이 아니고 상기 알케닐 그룹이 모두 말단은 아니다.
삭제
화학식 4
(HR1 2SiO1 /2)s(R1SiO3 /2)t(SiO4 /2)v
위의 화학식 4에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
s는 0.25 내지 0.8이고,
t는 0 내지 0.5이고,
v는 0 내지 0.3이고,
s + t + v는 1이고,
t + v는 0이 아니다.
성분(C)(i)은 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인, 하나 이상의 화학식 3의 오가노실록산으로, 성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이고, 상기 오가노실록산은 화학식 3의 구조를 갖는다.
화학식 3
(R1R2 2SiO1 /2)m(R2 2SiO2 /2)n(R1SiO3 /2)p(SiO4 /2)q
위의 화학식 3에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
삭제
R2는 R1 또는 알케닐이고,
m은 0 내지 0.8이고,
n은 0 내지 1이고,
p는 0 내지 0.25이고,
q는 0 내지 0.2이고,
m + n + p + q는 1이고,
m + n는 0이 아니고,
p + q가 0인 경우, n는 0이 아니고 상기 알케닐 그룹이 모두 말단은 아니다(즉, 오가노실록산의 모든 알케닐 그룹이 R1R2 2SiO1/2 단위인 것은 아니다).
삭제
또한, 오가노실록산(C)(i)은 직쇄, 측쇄 또는 사이클릭 구조일 수 있다. 예를 들면, 화학식 3의 m, p 및 q가 각각 0인 경우, 오가노실록산(C)(i)은 오가노사이클로실록산이다.
통상적으로, 오가노실록산(C)(i)의 점도는 25℃에서 성분(A)의 점도의 20% 이하, 10% 이하 또는 1% 이하이다. 예를 들면, 오가노실록산(C)(i)의 점도는 25℃에서 통상적으로 0.001 내지 2Paㆍs, 0.001 내지 0.1Paㆍs, 또는 0.001 내지 0.05Paㆍs이다.
오가노실록산(C)(i)로 사용하기에 적합한 오가노실록산의 예로는 화학식 (ViMeSiO)3, (ViMeSiO)4, (ViMeSiO)5, (ViMeSiO)6, (ViPhSiO)3, (ViPhSiO)4, (ViPhSiO)5, (ViPhSiO)6, ViMe2SiO(ViMeSiO)nSiMe2Vi, Me3SiO(ViMeSiO)nSiMe3 및 (ViMe2SiO)4Si(여기서, Me는 메틸이고, Ph는 페닐이고, Vi는 비닐이고, n은 오가노실록산의 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs가 될 때의 값이다)의 오가노실록산이 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
성분(C)(i)는 단일의 오가노실록산이거나, 각각 위에서 기술한 바와 같은 2종 이상의 상이한 오가노실록산들의 혼합물일 수 있다. 알케닐 관능성 오가노실록산의 제조방법은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다.
성분(C)(ii)는 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 하나 이상의 오가노하이드로겐실록산으로, 성분(C)(ii)의 규소 결합된 수소 원자를 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 0.5 내지 3mol 제공하기에 충분한 양으로 존재하며, 상기 오가노하이드로겐실록산은 화학식 4의 구조를 갖는다.
화학식 4
(HR1 2SiO1 /2)s(R1SiO3 /2)t(SiO4 /2)v
위의 화학식 4에서,
R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
s는 0.25 내지 0.8이고,
t는 0 내지 0.5이고,
v는 0 내지 0.3이고,
s + t + v는 1이고,
t + v는 0이 아니다.
오가노하이드로겐실록산(C)(ii)의 점도는 25℃에서 통상적으로 0.001 내지 2Paㆍs, 0.001 내지 0.1Paㆍs 또는 0.001 내지 0.05Paㆍs이다.
오가노하이드로겐실록산(C)(ii)으로 사용하기에 적합한 오가노하이드로겐실록산의 예로는 화학식 PhSi(OSiMe2H)3, Si(OSiMe2H)4, MeSi(OSiMe2H)3, (HMe2SiO)3SiOSi(OSiMe2H)3 및 (HMe2SiO)3SiOSi(Ph)(OSiMe2H)2(여기서, Me는 메틸이고, Ph는 페닐이다)의 오가노하이드로겐실록산이 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
성분(C)(ii)는 단일의 오가노하이드로겐실록산이거나, 각각 위에서 기술한 바와 같은 2종 이상의 상이한 오가노하이드로겐실록산들의 혼합물일 수 있다. 오가노하이드로겐실록산의 제조방법은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다.
성분(C)(ii)의 농도는 규소 결합된 수소 원자를 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 0.5 내지 3mol, 0.6 내지 2mol, 또는 0.9 내지 1.5mol 제공하기에 충분할 정도이다.
성분(C)(i) 및 성분(C)(ii)를 포함하는 성분(C)는 실리콘 조성물 중에 유효량으로 존재한다. 본원에서 사용된 "유효량"은 성분(C)의 농도가, 실리콘 조성물의 점도가 반응성 희석제가 부재한 것만을 제외하고는 동일한 조성물의 점도보다 낮게 될 정도인 것을 의미한다. 통상적으로, 성분(C)의 농도는, 실리콘 조성물의 점도가, 반응성 희석제가 부재한 것만을 제외하고는 동일한 조성물의 점도의 75% 이하 또는 40% 이하가 될 정도이다. 성분(C)의 농도는, 성분(A) 및 성분(B)의 총 중량을 기준으로 하여, 통상적으로 1 내지 90%(w/w), 1 내지 50%(w/w), 1 내지 20%(w/w), 또는 1 내지 10%(w/w)이다.
성분(D)는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 하이드로실릴화 부가 반응을 촉진시키는 하나 이상의 하이드로실릴화 촉매이다. 하이드로실릴화 촉매는 백금족 금속, 백금족 금속 함유 화합물, 또는 미세캡슐화된 백금족 금속 함유 촉매를 포함하는 널리 공지된 임의의 하이드로실릴화 촉매일 수 있다. 백금족 금속으로는 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴 및 이리듐이 포함된다. 바람직하게는, 백금족 금속은, 하이드로실릴화 반응에서의 이의 높은 활성을 기준으로 하여, 백금이다.
바람직한 하이드로실릴화 촉매로는, 윌링(Willing)의 미국 특허 제3,419,593호(이는 본원에 참조로 인용되어 있다)에 기재된 클로로백금산과 특정한 비닐 함유 오가노실록산의 착물이 포함된다. 이러한 유형의 바람직한 촉매는 클로로백금산과 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 반응 생성물이다.
또한, 하이드로실릴화 촉매는 열가소성 수지 중에 캡슐화된 백금족 금속을 포함하는 미세캡슐화된 백금족 금속 함유 촉매일 수도 있다. 미세캡슐화된 하이드로실릴화 촉매를 함유한 조성물은 연장된 기간 동안, 통상적으로 수 개월 이상 동안 주위 조건하에 안정하며, 이 경우에도 열가소성 수지(들)의 융점 또는 연화점보다 높은 온도에서 비교적 급속하게 경화된다. 미세캡슐화된 하이드로실릴화 촉매 및 이의 제조방법은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 미국 특허 제4,766,176호 및 인용된 문헌들, 미국 특허 제5,017,654호에 예시되어 있다.
성분(D)은 단일의 하이드로실릴화 촉매이거나, 구조, 형태, 백금족 금속, 착물 리간드 및 열가소성 수지와 같은 특징들 중의 하나 이상이 상이한 2종 이상의 상이한 촉매들의 혼합물일 수 있다.
성분(D)의 농도는 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 하이드로실릴화 부가 반응을 촉진시키기에 충분할 정도이다. 통상적으로, 성분(D)의 농도는 백금족 금속을, 성분(A), 성분(B) 및 성분(C)의 총 중량을 기준으로 하여, 0.1 내지 1000ppm, 바람직하게는 1 내지 500ppm, 더욱 바람직하게는 5 내지 150ppm 제공하기에 충분한 정도이다. 백금족 금속이 0.1ppm 미만이면 경화 속도가 매우 느리다. 백금족 금속을 1000ppm 이상 사용하면, 경화 속도가 현저하게 증가하지 않기 때문에, 비경제적이다.
실리콘 조성물은 추가의 성분들을 포함할 수 있으며, 당해 추가 성분은 실리콘 조성물이 위에서 기술한 바와 같이 경화하여 파괴 인성이 큰 실리콘 수지를 형성하는 것을 방해하지 않는다. 추가 성분의 예로는 하이드로실릴화 촉매 억제제, 예를 들면, 3-메틸-3-펜텐-1-인, 3,5-디메틸-3-헥센-1-인, 3,5-디메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-1-사이클로헥산올, 2-페닐-3-부틴-2-올, 비닐사이클로실록산 및 트리페닐포스핀; 접착 촉진제, 예를 들면, 미국 특허 제4,087,585호 및 제5,194,649호에 기재된 접착 촉진제; 염료; 안료; 산화방지제; 열 안정제; UV 안정제; 난연제; 및 유동 조절제가 포함되지만 이에 한정되지 않는다.
실리콘 조성물은 단일 부분(part)에 성분(A) 내지 성분(D)를 포함하는 일액형(one-part) 조성물이거나, 2종 이상의 부분 중에 성분(A) 내지 성분(D)를 포함하는 다액형(multi-part) 조성물일 수 있다. 예를 들면, 다액형 실리콘 조성물은 성분(A) 일부, 성분(C)(i) 일부 및 성분(D) 모두를 포함하는 제1 부분, 및 나머지 성분(A), 나머지 성분(C)(i), 성분(B) 모두 및 성분(C)(ii) 모두를 포함하는 제2 부분을 포함할 수 있다.
통상적으로, 일액형 실리콘 조성물은 주위 온도에서 성분(A) 내지 성분(D) 및 임의 성분들을 규정된 비율로 배합하여 제조한다. 실리콘 조성물을 즉시 사용하는 경우 각종 성분들을 가하는 순서는 중요하지 않지만, 하이드로실릴화 촉매는 바람직하게는 약 30℃ 미만의 온도에서 마지막에 가하여, 조성물이 미리 경화되는 것을 방지한다. 또한, 다액형 실리콘 조성물은 각각의 부분(part)에 대해 지정된 특정한 성분을 배합하여 제조할 수 있다.
배치 공정 또는 연속 공정에서 밀링, 블렌딩 및 교반과 같이 당해 기술분야에 공지된 임의의 기술을 사용하여 혼합할 수 있다. 특정한 소자는 성분들의 점도 및 최종 실리콘 조성물의 점도에 의해 결정된다.
본 발명에 따르는 경화된 실리콘 수지는 위에서 언급한 실리콘 조성물을 경화시켜 제조할 수 있다. 실리콘 조성물은 대략 실온 내지 약 250℃, 바람직하게는 대략 실온 내지 약 200℃, 더욱 바람직하게는 대략 실온 내지 약 150℃의 온도에서, 적합한 길이의 시간 동안 경화시킬 수 있다. 예를 들면, 실리콘 조성물은 통상적으로 150℃에서 약 1시간 미만 동안 경화된다.
본 발명의 실리콘 조성물에는 낮은 VOC 함량 및 조절가능한 경화를 포함하는 다수의 이점이 있다. 또한, 실리콘 조성물의 점도는 특정 분야의 요구 사항에 따라 광범위하게 변할 수 있다. 중요하게는, 실리콘 조성물은 반응성 희석제인 본 발명의 성분(C)가 결핍된 유사한 조성물에 비해 통상적으로 점도가 낮다.
유기 용매를 함유하지 않는 본 발명의 실리콘 조성물은 VOC 함량이 매우 낮다. 결과적으로, 실리콘 조성물은 용매 함유 조성물과 관련된 건강, 안전 및 환경에 끼치는 위험이 방지된다. 또한, 본 발명의 무용매 조성물은 경화 과정에서 용매 함유 실리콘 조성물에 비해 통상적으로 덜 수축된다.
따라서, 본 발명의 실리콘 조성물은 검출가능한 부산물이 형성되지 않으면서 실온 내지 약간의 승온에서 급속 경화하여, 파괴 인성이 큰 경화된 실리콘 수지를 생성한다. 사실상, 실리콘 조성물의 경화 속도는 촉매 및/또는 임의의 억제제의 농도를 제어함으로써 간단히 조절할 수 있다.
본 발명의 실리콘 조성물은, 특히 전자 분야에서 다수의 용도를 갖는다. 예를 들면, 실리콘 조성물은 다이를 인쇄 회로 기판에 부착시키거나, 전자 소자를 캡슐화하거나, 방열기와 전자 소자 사이의 갭을 채우거나, 방열기를 전자 소자에 부착시키거나, 전력 변압기 또는 변환기의 권선을 캡슐화하는 데에 사용될 수 있다. 특히, 실리콘 조성물은 전자 부품을 가요성 기판 또는 강성 기판에 결합시키는 데에 유용하다.
다음의 실시예는 본 발명의 실리콘 조성물을 더욱 잘 설명하기 위한 것이나, 청구의 범위에 서술된 본 발명을 한정하는 것으로 간주되지는 않는다. 별도의 언급이 없는 한, 실시예의 모든 부 및 %는 중량 기준이다. 실시예에서 다음의 방법 및 물질들을 사용하였다.
기계적 특성 측정용 시험 시편의 제조
실리콘 조성물을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 시트(0.13mm)에 도포하여, 두께 0.51mm의 균일한 피복물을 제조하였다. 두 번째 PET 시트(0.13mm)를 피복물의 최상단에 놓아, 샌드위치 구조로 하였다. 당해 조립체를 0.43mm 간격으로 떨어져 있는 2개의 스테인리스 스틸 바를 통과시키고, 150℃ 오븐에서 4분 동안 경화시켰다. 경화 후에, PET 시트를 경화된 실리콘 수지 필름으로부터 박리하였다. 필름을 길이 25mm 및 중심 너비 5mm의 덤벨형 시험 시편으로 절단하였다. 시편의 더욱 넓은 쪽 말단을 접착제 테이프로 보강시켰다. 시험 전에, 시험 시편들을 23 ±2℃에서 24시간 이상 동안 두었다.
기계적 특성의 측정
100N 로드 셀(load cell)이 장착된 MTS Alliance RT/5 시험 프레임을 사용하여 영률, 인장 강도 및 파괴시 인장 변형률을 측정하였다. 시험 시편을 25mm 간격으로 떨어져 있는 2개의 공기압 그립내에 적재하고, 크로스헤드 속력 1mm/분으로 끌어당겼다. 하중 및 변위 데이터를 연속적으로 수집하였다. 하중-변위 곡선(load-displacement curve)의 최초 구역에서 가장 가파른 기울기 값을 영률로 간주하였다.
하중-변위 곡선의 최상단 지점을 사용하여 수학식 1에 따라 인장 강도를 계산하였다.
σ = F/(wb)
위의 수학식 1에서,
σ는 인장 강도(Mpa)이고,
F는 최대 힘(N)이고,
w는 시험 시편의 너비(mm)이고,
b는 시험 시편의 두께(mm)이다.
파괴시 인장 변형률을, 수학식 2에 따라, 시험 전후의 그립의 이격 거리의 차를 최초의 이격 거리로 나누어 근사값을 계산하였다.
ε = 100(l 2 - l 1 )/l 1
위의 수학식 2에서,
ε는 파괴시 인장 변형률(%)이고,
l 2 는 그립들 사이의 최종 이격 거리(mm)이고
l 1 은 그립들 사이의 최초 이격 거리(mm)이다.
영률(GPa), 인장 강도(MPa) 및 인장 변형률(%)에 대한 각각의 기록치들은 동일한 경화된 실리콘 수지 필름으로 제조된 상이한 덤벨형 시험 시편으로부터 수득된 3개 측정치들의 평균값이다.
백금 촉매는, 톨루엔(4.95g) 중의 트리페닐포스핀(0.054g)의 용액을 톨루엔 중의 1,1,3,3-테트라메틸디실록산의 백금(0) 착물의 용액(5g)(0.2% 백금)으로 처리하여 제조한 하이드로실릴화 촉매이다. 사용 전에, 당해 혼합물을 실온에서 2시간 동안 두었다.
반응성 희석제는 테트라비닐테트라메틸사이클로-테트라실록산(100g) 및 페닐트리스(디메틸실록시)실란(128g)으로 이루어진 혼합물이다.
실시예 1
본 실시예에서는 실시예 3 및 비교 실시예 1에서 사용하는 오가노폴리실록산 수지를 제조한다. 딘 스타크 트랩(Dean-Stark trap) 및 온도계가 장착된 3구 환저 플라스크에서, 트리메톡시페닐실란(200g), 테트라메틸디비닐디실록산(38.7g), 탈이온수(65.5g), 톨루엔(256g) 및 트리플루오로메탄설폰산(1.7g)을 배합하였다. 당해 혼합물을 60 내지 65℃에서 2시간 동안 가열하였다. 이어서, 당해 혼합물을 환류 가열하고, 딘 스타크 트랩을 사용하여 물과 메탄올을 제거하였다. 혼합물의 온도가 80℃에 도달하고 물과 메탄올이 완전히 제거되면, 당해 혼합물을 50℃ 미만으로 냉각시켰다. 탄산칼슘(3.3g)과 물(약 1g)을 혼합물에 가하였다. 당해 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반한 후, 수산화칼륨(0.17g)을 당해 혼합물에 가하였다. 이어서, 당해 혼합물을 환류 가열하고, 딘 스타크 트랩을 사용하여 물을 제거하였다. 반응 온도가 120℃에 도달하고 물이 완전히 제거되면, 당해 혼합물을 40℃ 미만으로 냉각시켰다. 클로로디메틸비닐실란(0.37g)을 당해 혼합물에 가하고, 실온에서 1시간 동안 계속 혼합하였다. 당해 혼합물을 여과시켜, 톨루엔 중의 화학식 (PhSiO3/2)0.75(ViMe2SiO1/2)0.25의 오가노폴리실록산 수지의 용액을 수득하였다. 당해 수지는 중량 평균 분자량이 약 1700이고, 수 평균 분자량이 약 1440이고, 규소 결합된 하이드록시 그룹을 약 1mol% 함유한다.
용액의 용적을 조절하여, 톨루엔 중에 오가노폴리실록산 수지 79.5중량%를 함유하는 용액을 제조하였다. 용액의 시료(2.0g)를 150℃ 오븐에서 1.5시간 동안 건조시킨 후에 중량 손실량을 측정하여, 당해 용액의 수지 농도를 측정하였다.
실시예 2
본 실시예에서는 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠을 제조한다. 기계적 교반기, 콘덴서, 2개의 부가 깔때기 및 온도계가 장착된 5ℓ 3구 플라스크에서 마그네슘(84g)과 테트라하이드로푸란(406g)을 질소하에 배합하였다. 당해 혼합물에 1,2-디브로모에탄(10g)을 가하고, 플라스크의 내용물을 50 내지 60℃로 가열하였다. 테트라하이드로푸란(THF, 200㎖) 및 THF(526g) 중의 1,2-디브로모벤젠(270g)의 용액을 혼합물에 순차적으로 가하였으며, 이때 용액은 적가하였다. 약 20분 후에, 가열을 중지하고, 잔여의 1,2-디브로모벤젠을 온화한 환류를 유지할 정도의 속도로 약 1.5시간에 걸쳐 가하였다. 가하는 동안, 약 65℃ 미만의 반응 온도를 유지할 정도로, THF를 주기적으로 가하였다. 1,2-디브로모벤젠의 부가를 완결한 후에, THF(500㎖)를 플라스크에 가하고, 혼합물을 65℃에서 5시간 동안 가열하였다. 가열을 중지하고, 반응 혼합물을 질소하에서 실온에서 밤새 교반하였다.
THF(500㎖)를 당해 혼합물에 가하고, 플라스크를 빙수욕에 넣었다. 드라이 아이스 콘덴서를 물 콘덴서의 최상단 속에 삽입하고, 환류를 유지할 정도의 속도로 클로로디메틸실란(440g)을 당해 혼합물에 적가하였다. 적가를 완료한 후에, 플라스크를 빙수욕으로부터 꺼내고, 혼합물을 60℃에서 밤새 가열하였다. 당해 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 톨루엔(1000㎖) 및 NH4Cl 포화 수용액(1500㎖)으로 순차적으로 처리하였다. 플라스크의 내용물을 분별 깔때기로 옮겨 담고, 매우 투명한 유기 층을 수득할 때까지 물로 수 차례 세척하였다. 당해 유기 층을 제거하고, 황산마그네슘으로 건조시키고, 잔류물의 온도가 150℃에 도달할 때까지 증류 농축시켰다. 농축된 조 생성물을 진공 증류하여 정제하였다. 분획을 12mmHg(1600Pa)의 압력하에 125 내지 159℃에서 수집하여 p-비스(디메틸실릴)벤젠(140g)을 무색 액체로 수득하였다. GC-MS, FT-IR, 1H NMR 및 13C NMR을 사용하여 생성물을 확인하였다.
실시예 3
실시예 1의 수지 용액을 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠과 혼합하였으며, 이들 2개 성분의 상대량은, 29Si NMR 및 13C NMR로 측정시, 규소 결합된 수소 원자/규소 결합된 비닐 그룹(SiH/SiVi)의 몰 비가 1.1:1로 되기에 충분한 양이었다. 당해 혼합물을 5mmHg(667Pa)의 압력하에 80℃에서 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 이어서, 소량의 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠을 당해 혼합물에 가하여, SiH/SiVi의 몰 비가 1.1:1이 되도록 하였다. 당해 혼합물(95g)을 반응성 희석제(5g)으로 처리한 후에 백금 촉매(0.5g)로 처리하였다. 경화된 실리콘 수지의 기계적 특성은 표 1에 기재되어 있다.
비교 실시예 1
실시예 1의 수지 용액을 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠과 혼합하였으며, 이들 2개 성분의 상대량은, 29Si NMR 및 13C NMR로 측정시, 규소 결합된 수소 원자/규소 결합된 비닐 그룹(SiH/SiVi)의 몰 비가 1.1:1로 되기에 충분한 양이었다. 당해 혼합물을 5mmHg(667Pa)의 압력하에 80℃에서 가열하여 톨루엔을 제거하였다. 이어서, 소량의 1,4-비스(디메틸실릴)벤젠을 당해 혼합물에 가하여, SiH/SiVi의 몰 비가 1.1:1이 되도록 하였다. 당해 혼합물(100g)을 백금 촉매(0.5g)로 처리하였다. 경화된 실리콘 수지의 기계적 특성은 표 1에 기재되어 있다.
영률
(Gpa)		 인장 강도
(MPa)		 인장 변형률
(%)
실시예 3 1.60 ±0.12 61.1 ± 0.2 4
비교 실시예 1 1.57 24 18

Claims (10)

  1. 분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖는 화학식 1의 오가노폴리실록산 수지(A),
    화학식 2의 오가노하이드로겐실란(B),
    분자 1개당 규소 결합된 알케닐 그룹을 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 3의 오가노실록산(C)(i) [여기서, 성분(C)(i)의 점도는 성분(A)의 점도의 20% 이하이다] 및 분자 1개당 규소 결합된 수소 원자를 평균 2개 이상 갖고 점도가 25℃에서 0.001 내지 2Paㆍs인 화학식 4의 오가노하이드로겐실록산(C)(ii) [여기서, 성분(C)(ii)의 농도는 성분(C)(i) 중의 알케닐 그룹 1mol당 성분(C)(ii) 중의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 3mol을 제공하는 양이다]을 포함하는 반응성 희석제(C) 및
    촉매량의 하이드로실릴화 촉매(D)
    를 포함하고, 이때 상기 성분(B)의 농도는 성분(A) 중의 알케닐 그룹 1mol당 성분(B) 중의 규소 결합된 수소 원자 0.5 내지 2mol을 제공하는 양이고, 상기 성분(C)의 농도는, 성분(A)와 성분(B)의 총 중량을 기준으로 하여, 1 내지 90%(w/w)인, 실리콘 조성물.
    화학식 1
    (R1R2 2SiO1/2)w(R2 2SiO2/2)x(R1SiO3/2)y(SiO4/2)z
    위의 화학식 1에서,
    R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
    R2는 R1 또는 알케닐이고,
    w는 0 내지 0.8이고,
    x는 0 내지 0.6이고,
    y는 0 내지 0.99이고,
    z는 0 내지 0.35이고,
    w + x + y + z는 1이고,
    y + z/(w + x + y + z)는 0.2 내지 0.99이고,
    w + x/(w + x + y + z)는 0.01 내지 0.8이고,
    그룹 R2의 50mol% 이상은 알케닐이다.
    화학식 2
    Figure 112012060469125-pct00029
    위의 화학식 2에서,
    R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
    R3은 화학식
    Figure 112012060469125-pct00030
    ,
    Figure 112012060469125-pct00031
    ,
    Figure 112012060469125-pct00032
    ,
    Figure 112012060469125-pct00033
    ,
    Figure 112012060469125-pct00034
    및
    Figure 112012060469125-pct00035
    (여기서, g는 1 내지 6이다)으로부터 선택된 하이드로카빌렌 그룹이다.
    화학식 3
    (R1R2 2SiO1/2)m(R2 2SiO2/2)n(R1SiO3/2)p(SiO4/2)q
    위의 화학식 3에서,
    R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
    R2는 R1 또는 알케닐이고,
    m은 0 내지 0.8이고,
    n은 0 내지 1이고,
    p는 0 내지 0.25이고,
    q는 0 내지 0.2이고,
    m + n + p + q는 1이고,
    m + n는 0이 아니고,
    p + q가 0인 경우, n은 0이 아니고 상기 알케닐 그룹이 모두 말단은 아니다.
    화학식 4
    (HR1 2SiO1/2)s(R1SiO3/2)t(SiO4/2)v
    위의 화학식 4에서,
    R1은 C1-C10 하이드로카빌 또는 C1-C10 할로겐 치환된 하이드로카빌이고, 이들은 둘 다 지방족 불포화가 없으며,
    s는 0.25 내지 0.8이고,
    t는 0 내지 0.5이고,
    v는 0 내지 0.3이고,
    s + t + v는 1이고,
    t + v는 0이 아니다.
  2. 제1항에 있어서, w가 0.02 내지 0.75이고, x가 0 내지 0.45이고, y가 0.25 내지 0.8이고, z가 0 내지 0.25이고, y + z/(w + x + y + z)가 0.5 내지 0.95이고, w + x/(w + x + y + z)가 0.05 내지 0.5인 실리콘 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 성분(A)의 오가노폴리실록산 수지의 그룹 R2의 65mol% 이상이 알케닐인 실리콘 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 성분(A)의 오가노폴리실록산 수지의 수 평균 분자량이 500 내지 10,000인 실리콘 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 성분(A)의 오가노폴리실록산 수지의 점도가 25℃에서 0.1 내지 10,000Paㆍs인 실리콘 조성물.
  6. 제1항에 있어서, 성분(B)의 농도가 규소 결합된 수소 원자를 성분(A)의 알케닐 그룹 1mol당 0.8 내지 1.8mol을 제공하기에 충분한 정도인, 실리콘 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 오가노실록산(C)(i)의 점도가 25℃에서 0.001 내지 0.1Paㆍs인 실리콘 조성물.
  8. 제1항에 있어서, 오가노하이드로겐실록산(C)(ii)의 점도가 25℃에서 0.001 내지 0.1Paㆍs인 실리콘 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 성분(C)(ii)의 농도가 규소 결합된 수소 원자를 성분(C)(i)의 알케닐 그룹 1mol당 0.6 내지 2mol 제공하기에 충분한 정도인, 실리콘 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 성분(C)의 농도가, 성분(A)와 성분(B)의 총 중량을 기준으로 하여, 1 내지 50%(w/w)인 실리콘 조성물.
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