KR102213302B1 - 경화성 조성물, 경화물 및 경화성 조성물의 사용 방법 - Google Patents

경화성 조성물, 경화물 및 경화성 조성물의 사용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 하기 (A) 성분과 (B) 성분을 (A) 성분과 (B) 성분의 질량비로, [(A) 성분 : (B) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 90 의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물, 이 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물, 그리고 상기 조성물을 광 소자용 접착제 또는 광 소자용 밀봉제로서 사용하는 방법이다.
(A) 성분 : 하기 식 (a-1) [식 중, R1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알킬기, 및 무치환 혹은 치환기를 갖는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로부터 선택되는 기를 나타내고, Z 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. m 은 양의 정수를 나타내고, n, o 는 각각 독립적으로, 0 또는 양의 정수를 나타낸다. R1 끼리, Z 끼리는 서로 동일해도 되고, 상이해도 된다] 로 나타내는 실란 화합물 중합체
Figure 112016024748736-pct00012

(B) 성분 : 분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제

Description

경화성 조성물, 경화물 및 경화성 조성물의 사용 방법 {CURABLE COMPOSITION, CURING PRODUCT, AND METHOD FOR USING CURABLE COMPOSITION}
본 발명은 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물, 이 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물, 그리고 상기 조성물을 광 소자용 접착제 또는 광 소자용 밀봉제로서 사용하는 방법에 관한 것이다.
최근, 경화성 조성물은 광 소자 밀봉체를 제조할 때에 광 소자용 접착제나 광 소자용 밀봉제 등의 광 소자 고정재용 조성물로서 이용되어 오고 있다.
광 소자에는, 반도체 레이저 (LD) 등의 각종 레이저나 발광 다이오드 (LED) 등의 발광 소자, 수광 소자, 복합 광 소자, 광 집적 회로 등이 있다. 최근에 있어서는, 발광의 피크 파장이 보다 단파장인 청색광이나 백색광의 광 소자가 개발되어 널리 사용되어 오고 있다. 이와 같은 발광의 피크 파장이 짧은 발광 소자의 고휘도화가 비약적으로 진행되고, 이것에 수반해 광 소자의 발열량이 더 커져 가는 경향이 있다.
그런데, 최근에 있어서의 광 소자의 고휘도화에 수반해, 광 소자 고정재용 조성물의 경화물이, 보다 높은 에너지의 광이나 광 소자로부터 발생하는 보다 고온의 열에 장시간 노출됨으로써, 열화되어 접착력이 저하한다는 문제가 발생하였다.
이 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 1 ∼ 3 에 있어서, 폴리실세스퀴옥산 화합물을 주성분으로 하는 광 소자 고정재용 조성물이 제안되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 ∼ 3 에 기재된 폴리실세스퀴옥산 화합물을 주성분으로 하는 광 소자 고정재용 조성물의 경화물이라도, 충분한 접착력을 유지하면서, 내열성 및 투명성을 얻는 것이 곤란한 경우가 있었다.
또, 최근에 있어서의 광 소자의 고휘도화 및 장수명화에 수반해, 사용하는 광 소자 고정재는, 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 것이 중요해지고 있다.
따라서, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물의 개발이 요망되고 있다.
일본 공개특허공보 2004-359933호 일본 공개특허공보 2005-263869호 일본 공개특허공보 2006-328231호
본 발명은 이러한 종래 기술의 실정을 감안하여 이루어진 것이고, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물, 이 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물, 그리고 상기 조성물을 광 소자용 접착제 또는 광 소자용 밀봉제로서 사용하는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 이하에 서술하는 바와 같이, 특정 실란 화합물 중합체와, 분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제를 특정 비율로 함유하는 조성물은, 투명성, 내열성 및 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물이 되는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
이리하여 본 발명에 의하면, 하기 [1] ∼ [5] 의 경화성 조성물, [6], [7] 의 경화물, [8], [9] 의 경화성 조성물의 사용 방법이 제공된다.
[1] 하기 (A) 성분과 (B) 성분을 (A) 성분과 (B) 성분의 질량비로, [(A) 성분 : (B) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 90 의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물:
(A) 성분 : 하기 식 (a-1)
[화학식 1]
Figure 112016024748736-pct00001
[식 중, R1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알킬기, 및 무치환 혹은 치환기를 갖는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로부터 선택되는 기를 나타내고, Z 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. m 은 양의 정수를 나타내고, n, o 는 각각 독립적으로, 0 또는 양의 정수를 나타낸다. R1 끼리, Z 끼리는 서로 동일해도 되고, 상이해도 된다] 로 나타내는 실란 화합물 중합체
(B) 성분 : 분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제.
[2] 상기 (A) 성분의 실란 화합물 중합체의 중량 평균 분자량이, 1,000 ∼ 30,000 인, [1] 에 기재된 경화성 조성물.
[3] 상기 (B) 성분의 실란 커플링제가, 하기 식 (b-1) 또는 식 (b-2) 로 나타내는 화합물인, [1] 에 기재된 경화성 조성물:
[화학식 2]
Figure 112016024748736-pct00002
(식 중, Ra 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타내고, Rb 는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기, 또는 무치환 혹은 치환기를 갖는 아릴기를 나타낸다. 복수의 Ra 끼리, Rb 끼리는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. t 는 1 ∼ 10 의 정수를 나타낸다).
[4] 추가로, 하기 (C) 성분을 함유하는, [1] 에 기재된 경화성 조성물:
(C) 성분 : 분자 내에, 우레아 구조를 갖는 실란 커플링제.
[5] 광 소자 고정재용 조성물인, [1] 에 기재된 경화성 조성물.
[6] 상기 [1] 에 기재된 경화성 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물.
[7] 광 소자 고정재인 [7] 에 기재된 경화물.
[8] 상기 [1] 에 기재된 경화성 조성물을, 광 소자 고정재용 접착제로서 사용하는 방법.
[9] 상기 [1] 에 기재된 경화성 조성물을, 광 소자 고정재용 밀봉제로서 사용하는 방법.
본 발명의 경화성 조성물에 의하면, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물이 얻어지는 경화물을 얻을 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 광 소자 고정재를 형성할 때에 사용할 수 있고, 특히 광 소자용 접착제, 및 광 소자용 밀봉제로서 바람직하게 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을, 1) 경화성 조성물, 2) 경화물, 및 3) 경화성 조성물의 사용 방법으로 항목 분류해 상세하게 설명한다.
본 발명의 경화성 조성물은, 하기 (A) 성분과 (B) 성분을 (A) 성분과 (B) 성분의 질량비로, [(A) 성분 : (B) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 90 의 비율로 함유하는 것을 특징으로 한다.
(A) 성분 (실란 화합물 중합체 (A))
본 발명의 경화성 조성물에 사용하는 (A) 성분은, 하기 식 (a-1) 로 나타내는 실란 화합물 중합체 (A) 이다.
[화학식 3]
Figure 112016024748736-pct00003
상기 식 (a-1) 에 있어서, 식 : -(R1SiO3/2)- 로 나타내는 반복 단위, 식 : -(R1SiZO2/2)- 로 나타내는 반복 단위, 및 식 : -(R1SiZ2O1/2)- 로 나타내는 반복 단위는, 각각 하기 (a11) ∼ (a13) 으로 나타낼 수 있다. 또한 (a11) ∼ (a13) 에 있어서, 「-O-」는 인접하는 2 개의 Si 원자에 공유되어 있는 산소 원자를 나타낸다.
[화학식 4]
Figure 112016024748736-pct00004
상기 식 (a-1) 중, R1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알킬기, 및 무치환 혹은 치환기를 갖는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로부터 선택되는 기를 나타내고, Z 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. m 은 양의 정수를 나타내고, n, o 는 각각 독립적으로, 0 또는 양의 정수를 나타낸다. R1 끼리, Z 끼리는 서로 동일해도 되고, 상이해도 된다.
본 발명에 사용하는 실란 화합물 공중합체 (A) 에 있어서, 상기 식 (a-1) 중, m, n, o 가 각각 2 이상일 때, 상기 식 (a11) ∼ (a13) 으로 나타내는 반복 단위끼리는 각각, 동일해도 되고 상이해도 된다.
R1 의, 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 이소옥틸기, n-노닐기, n-데실기, n-도데실기 등을 들 수 있다.
R1 의, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알킬기로는, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 시클로헵틸기, 시클로옥틸기 등을 들 수 있다.
R1 의, 무치환 혹은 치환기를 갖는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기의 아릴기로는, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기 등을 들 수 있다. 아릴기의 치환기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, t-부틸기 등의 알킬기 ; 불소 원자, 염소 원자 등의 할로겐 원자 ; 메톡시기, 에톡시기 등의 알콕시기 ; 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, R1 로는 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기가 보다 바람직하다.
Z 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다.
탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기로는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, t-부톡시기 등을 들 수 있다.
할로겐 원자로는, 염소 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, Z 는 수산기 또는 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기가 바람직하고, 수산기 또는 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 보다 바람직하다.
m 은 양의 정수를 나타내고, n, o 는 각각 독립적으로, 0 또는 양의 정수를 나타낸다.
실란 화합물 중합체 (A) 는, 단독 중합체 (R1 이 1 종의 중합체) 여도 되고, 공중합체 (R1 이 2 종 이상의 중합체) 여도 된다.
실란 화합물 중합체 (A) 가 공중합체인 경우, 실란 화합물 중합체 (A) 는, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 그래프트 공중합체, 교호 공중합체 등 어느 공중합체여도 된다. 또, 실란 화합물 중합체 (A) 의 구조는, 래더형 구조, 더블 데커형 구조, 바구니형 구조, 부분 개열 바구니형 구조, 고리상형 구조, 랜덤형 구조 중 어느 구조여도 된다.
실란 화합물 중합체 (A) 의 중량 평균 분자량 (Mw) 은, 바람직하게는 1,000 ∼ 30,000 의 범위이고, 보다 바람직하게는 1,200 ∼ 20,000 이며, 특히 바람직하게는 1,500 ∼ 15,000 의 범위이다. 이와 같은 범위 내의 중량 평균 분자량을 갖는 실란 화합물 중합체 (A) 를 사용함으로써, 투명성, 내열성, 접착성이 보다 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물을 얻을 수 있다.
중량 평균 분자량 (Mw) 은, 예를 들어 테트라하이드로푸란 (THF) 을 용매로 하는 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의한 표준 폴리스티렌 환산값으로서 구할 수 있다.
실란 화합물 중합체 (A) 의 분자량 분포 (Mw/Mn) 는, 특별히 제한되지 않지만, 통상 1.0 ∼ 8.0, 바람직하게는 1.5 ∼ 7.0 의 범위이고, 특히 바람직하게는 3.0 ∼ 6.0 의 범위이다. 이와 같은 범위 내의 분자량 분포를 갖는 실란 화합물 중합체 (A) 를 사용함으로써, 투명성, 내열성, 접착성이 보다 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물을 얻을 수 있다.
실란 화합물 중합체 (A) 는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
실란 화합물 중합체 (A) 의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이하와 같이, 식 (1) : R1Si(OR2)u(X1)3-u 로 나타내는 실란 화합물 (1) 을 축합시킴으로써, 실란 화합물 중합체 (A) 를 제조할 수 있다. 여기서, 「축합」은, 가수분해 및 중축합 반응을 포함하는 넓은 개념으로 사용하고 있다.
식 (1) 중, R1 은 상기와 동일한 의미를 나타낸다. R2 는 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기를 나타내고, X1 은 할로겐 원자를 나타내고, u 는 0 ∼ 3 의 정수를 나타낸다.
R2 의 탄소수 1 ∼ 10 의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, s-부틸기, 이소부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
X1 의 할로겐 원자로는, 염소 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다.
u 가 2 이상일 때, OR2 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다. 또, (3-u) 가 2 이상일 때, X1 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다.
실란 화합물 (1) 의 구체예로는, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 에틸트리프로폭시실란, n-프로필트리메톡시실란, n-프로필트리에톡시실란, n-프로필트리프로폭시실란, n-프로필트리부톡시실란, n-부틸트리메톡시실란, 이소부틸트리메톡시실란, n-펜틸트리메톡시실란, n-헥실트리메톡시실란, 이소옥틸트리에톡시실란 등의 알킬트리알콕시실란 화합물류 ;
시클로프로필트리메톡시실란, 시클로프로필트리에톡시실란, 시클로프로필트리프로폭시실란, 시클로부틸트리메톡시실란, 시클로부틸트리에톡시실란, 시클로부틸트리프로폭시실란, 시클로펜틸트리메톡시실란, 시클로펜틸트리에톡시실란, 시클로펜틸트리프로폭시실란, 시클로헥실트리메톡시실란, 시클로헥실트리에톡시실란, 시클로헥실트리프로폭시실란, 시클로옥틸트리메톡시실란, 시클로옥틸트리에톡시실란, 시클로옥틸트리프로폭시실란 등의 시클로알킬트리알콕시실란 화합물류 ;
페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 페닐트리프로폭시실란, 나프틸트리메톡시실란, 나프틸트리에톡시실란, 나프틸트리프로폭시실란, 4-메틸페닐트리메톡시실란, 4-메틸페닐트리에톡시실란, 4-메틸페닐트리프로폭시실란, 2-클로로페닐트리메톡시실란 등의 아릴트리알콕시실란 화합물류 ;
메틸클로로디메톡시실란, 메틸클로로디에톡시실란, 메틸디클로로메톡시실란, 메틸브로모디메톡시실란, 에틸클로로디메톡시실란, 에틸클로로디에톡시실란, 에틸디클로로메톡시실란, 에틸브로모디메톡시실란, n-프로필클로로디메톡시실란, n-프로필디클로로메톡시실란, n-부틸클로로디메톡시실란, n-부틸디클로로메톡시실란 등의 알킬할로게노알콕시실란 화합물류 ;
시클로프로필클로로디메톡시실란, 시클로프로필클로로디에톡시실란, 시클로프로필디클로로메톡시실란, 시클로프로필브로모디메톡시실란, 시클로부틸클로로디메톡시실란, 시클로부틸클로로디에톡시실란, 시클로부틸디클로로메톡시실란, 시클로부틸브로모디메톡시실란, 시클로펜틸클로로디메톡시실란, 시클로헥실클로로디메톡시실란, 시클로옥틸클로로디메톡시실란 등의 시클로알킬할로게노알콕시실란 화합물류 ;
페닐클로로디메톡시실란, 페닐클로로디에톡시실란, 페닐디클로로메톡시실란, 페닐브로모디메톡시실란, 나프틸클로로디메톡시실란, 나프틸클로로디에톡시실란, 나프틸디클로로메톡시실란, 나프틸브로모디메톡시실란, 4-메틸페닐클로로디메톡시실란, 4-메틸페닐디클로로메톡시실란, 4-메틸페닐브로모디메톡시실란, 2-클로로페닐클로로디메톡시실란 등의 아릴할로게노알콕시실란 화합물류 ;
메틸트리클로로실란, 메틸트리브로모실란, 에틸트리트리클로로실란, 에틸트리브로모실란, n-프로필트리클로로실란, n-프로필트리브로모실란, n-부틸트리클로로실란, 이소부틸트리클로로실란, n-펜틸트리클로로실란, n-헥실트리클로로실란, 이소옥틸트리클로로실란 등의 알킬트리할로게노실란 화합물류 ;
시클로프로필트리클로로실란, 시클로프로필트리브로모실란, 시클로부틸트리클로로실란, 시클로부틸트리브로모실란, 시클로펜틸트리클로로실란, 시클로펜틸트리브로모실란, 시클로헥실트리클로로실란, 시클로헥실트리브로모실란, 시클로옥틸트리클로로실란, 시클로옥틸트리브로모실란 등의 시클로알킬트리할로게노실란 화합물류 ;
페닐트리클로로실란, 페닐트리브로모실란, 나프틸트리클로로실란, 나프틸트리브로모실란, 4-메틸페닐트리클로로실란, 4-메틸페닐트리브로모실란, 2-클로로페닐트리클로로실란 등의 아릴트리할로게노실란 화합물류 ; 등을 들 수 있다.
이들 실란 화합물 (1) 은 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서도, 실란 화합물 (1) 로는, 접착성이 보다 우수한 경화물이 얻어지는 경화성 조성물을 얻을 수 있는 점에서, 알킬트리알콕시실란 화합물류, 시클로알킬트리알콕시실란 화합물류, 또는 아릴트리알콕시실란 화합물류가 바람직하다.
상기 실란 화합물 (1) 을 축합시키는 방법으로는, 특별히 한정되지 않지만, 실란 화합물 (1) 을 용매에 용해하고, 소정량의 촉매를 첨가하고, 소정 온도에서 교반하는 방법을 들 수 있다.
사용하는 촉매는, 산 촉매 및 염기 촉매 중 어느 것이어도 된다.
산 촉매로는, 염산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산 ; 메탄술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 벤젠술폰산, p-톨루엔술폰산, 아세트산, 트리플루오로아세트산 등의 유기산 ; 등을 들 수 있다.
염기 촉매로는, 암모니아수, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 리튬디이소프로필 아미드, 리튬비스(트리메틸실릴)아미드, 피리딘, 1,8-디아자비시클로[5.4.0]-7-운데센, 아닐린, 피콜린, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄, 이미다졸 등의 유기 염기 ; 수산화테트라메틸암모늄, 수산화테트라에틸암모늄 등의 유기염 수산화물 ; 나트륨메톡사이드, 나트륨에톡사이드, 나트륨t-부톡사이드, 칼륨t-부톡사이드 등의 금속 알콕사이드 ; 수소화나트륨, 수소화칼슘 등의 금속 수소화물 ; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 금속 수산화물 ; 탄산나트륨, 탄산칼륨, 탄산마그네슘 등의 금속 탄산염 ; 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨 등의 금속 탄산수소염 ; 등을 들 수 있다.
촉매의 사용량은, 실란 화합물의 총 몰량에 대해, 통상 0.1 ㏖% ∼ 10 ㏖%, 바람직하게는 1 ㏖% ∼ 5 ㏖% 의 범위이다.
사용하는 용매는, 실란 화합물의 종류 등에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 물 ; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류 ; 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산프로필, 프로피온산메틸 등의 에스테르류 ; 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논 등의 케톤류 ; 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올, n-부틸알코올, 이소부틸알코올, s-부틸알코올, t-부틸알코올 등의 알코올류 ; 등을 들 수 있다. 이들 용매는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 혼합해 사용할 수 있다.
용매의 사용량은, 용매 1 리터당 실란 화합물의 총 몰량이, 통상 0.1 ㏖ ∼ 10 ㏖, 바람직하게는 0.5 ㏖ ∼ 10 ㏖ 이 되는 양이다.
실란 화합물을 축합 (반응) 시킬 때의 온도는, 통상 0 ℃ 부터 사용하는 용매의 비점까지의 온도 범위, 바람직하게는 20 ℃ ∼ 100 ℃ 의 범위이다. 반응 온도가 지나치게 낮으면 축합 반응의 진행이 불충분해지는 경우가 있다. 한편, 반응 온도가 지나치게 높아지면 겔화 억제가 곤란해진다. 반응은, 통상 30 분 내지 20 시간에 완결한다.
반응 종료 후에는, 산 촉매를 사용한 경우는 반응 용액에 탄산수소나트륨 등의 알칼리 수용액을 첨가함으로써, 염기 촉매를 사용한 경우는 반응 용액에 염산 등의 산을 첨가함으로써 중화를 실시하고, 그때에 생기는 염을 여과 분리 또는 수세 등에 의해 제거해, 목적으로 하는 실란 화합물 중합체를 얻을 수 있다.
상기 방법에 의해, 실란 화합물 중합체 (A) 를 제조할 때, 실란 화합물 (1) 의 OR2 또는 X1 중, 탈수 및/또는 탈알코올되지 않은 부분은, 실란 화합물 중합체 (A) 중에 잔존한다. 즉, 잔존하는 OR2 또는 X1 이 1 개인 경우는, 상기 식 (a-1) 에 있어서 (CHR1X0-D-SiZO2/2) 로서 잔존하고, 잔존하는 OR2 또는 X1 이 2 개인 경우는, 식 (a-1) 에 있어서 (CHR1X0-D-SiZ2O1/2) 로서 잔존한다.
(B) 성분 (분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제)
본 발명의 경화성 조성물은, (B) 성분으로서, 분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제 (이하, 「실란 커플링제 (B)」라고 하는 경우가 있다.) 를 포함한다. 본 발명의 경화성 조성물은, 실란 커플링제 (B) 를 함유하므로, 그 경화물은, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 것이 된다.
실란 커플링제 (B) 로는, 분자 내에, 이소시아누레이트 골격을 갖는 실란 커플링제이면 특별히 제한은 없다. 이소시아누레이트 골격이란, 하기 식으로 나타내는 골격을 말한다.
[화학식 5]
Figure 112016024748736-pct00005
실란 커플링제 (B) 로는, 하기 식 (b-1) 또는 식 (b-2) 로 나타내는 실란 커플링제를 들 수 있다.
[화학식 6]
Figure 112016024748736-pct00006
식 중, Ra 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. 복수의 Ra 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다.
탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기로는, 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, s-부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기 등을 들 수 있다.
할로겐 원자로는, 염소 원자, 브롬 원자 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, Ra 는 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 보다 바람직하다.
Rb 는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 무치환 혹은 치환기를 갖는 아릴기를 나타낸다. 복수의 Rb 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다.
탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, t-부틸기 등을 들 수 있다.
무치환 혹은 치환기를 갖는 아릴기로는, 페닐기, 4-클로로페닐기, 4-메틸페닐기 등을 들 수 있다.
t 는 각각 독립적으로, 1 ∼ 10 의 정수를 나타내고, 1 ∼ 6 의 정수인 것이 바람직하고, 3 인 것이 특히 바람직하다.
식 : -(CH2)t-Si(Ra)3 으로 나타내는 기끼리, 또는 식 : -(CH2)t-Si(Ra)2(Rb) 로 나타내는 기끼리는, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
식 (b-1) 로 나타내는 화합물의 구체예로는, 1,3,5-N-트리스(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-트리에톡시실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-트리이소프로폭시실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-트리부톡시실릴프로필)이소시아누레이트 등의, 1,3,5-N-트리스[(트리(탄소수 1 ∼ 6)알콕시)실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬]이소시아누레이트 등을 들 수 있다.
식 (b-2) 로 나타내는 화합물의 구체예로는, 1,3,5-N-트리스(3-디메톡시메틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디메톡시에틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디메톡시이소프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디메톡시n-프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디에톡시메틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디에톡시에틸 실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디에톡시이소프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디에톡시n-프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디이소프로폭시메틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디이소프로폭시에틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디이소프로폭시이소프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디이소프로폭시n-프로필실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디부톡시메틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디부톡시에틸실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디부톡시이소프로릴실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디부톡시n-프로필실릴프로필)이소시아누레이트 등의, 1,3,5-N-트리스{[디(탄소수 1 ∼ 6)알콕시][(탄소수 1 ∼ 6)알킬]실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬}이소시아누레이트 ;
1,3,5-N-트리스(3-디메톡시페닐실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디에톡시페닐실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디이소프로폭시페닐실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5-N-트리스(3-디부톡시페닐실릴프로필)이소시아누레이트 등의, 1,3,5-N-트리스{[디(탄소수 1 ∼ 6)알콕시][(탄소수 6 ∼ 20) 아릴]실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬}이소시아누레이트 ;
1,3,5-N-트리스(3-트리클로로실릴프로필)이소시아누레이트, 1,3,5,-N-트리스(3-트리클로로실릴프로필)이소시아누레이트 등의 1,3,5-N-트리스[트리할로게노실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬]이소시아누레이트 ; 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, (B) 성분으로는, 식 (b-1) 로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 1,3,5-N-트리스(3-트리메톡시실릴프로필)이소시아누레이트, 또는 1,3,5-N-트리스(3-트리에톡시실릴프로필)이소시아누레이트를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
실란 커플링제 (B) 는, 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
(A) 성분과 (B) 성분의 함유 비율 (질량비) 은, [(A) 성분] : [(B) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 90, 바람직하게는 100 : 2 ∼ 100 : 55, 특히 바람직하게는 100 : 5 ∼ 100 : 20 이다.
이와 같은 비율로 (A) 성분 및 (B) 성분을 사용함으로써, 본 발명의 경화성 조성물의 경화물은, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 것이 된다.
본 발명의 경화성 조성물에는, 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서, 상기 성분에 추가로 다른 성분을 함유시켜도 된다.
다른 성분으로는, 하기 (C) 성분 (분자 내에, 우레아 구조를 갖는 실란 커플링제), 산화 방지제, 자외선 흡수제, 광 안정제, 희석제 등을 들 수 있다.
(C) 성분은, 분자 내에, 우레아 구조를 갖는 실란 커플링제 (이하, 「실란 커플링제 (C)」라고 하는 경우가 있다.) 이다.
(B) 성분에 추가로, (C) 성분을 함유하는 경화성 조성물의 경화물은, 투명성, 내열성, 접착성이 보다 우수한 것이 된다.
실란 커플링제 (C) 로는, 분자 내에 우레아 구조를 갖는 실란 커플링제이면 특별히 제한은 없다. 우레아 구조란, 식 : -NH-CO-NH- 로 나타내는 구조를 말한다.
실란 커플링제 (C) 로는, 하기 식 (c-1) 또는 식 (c-2) 로 나타내는 실란 커플링제를 들 수 있다.
[화학식 7]
Figure 112016024748736-pct00007
식 중, Rc 는, 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. 복수의 Rc 끼리는 동일해도 되고 상이해도 된다.
탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기나 할로겐 원자의 구체예로는, 식 (b-1), 식 (b-2) 중의 Ra 로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다.
이들 중에서도, Rc 는 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기가 바람직하고, 탄소수 1 ∼ 6 의 알콕시기가 보다 바람직하다.
Rd 는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 무치환 혹은 치환기를 갖는 아릴기를 나타낸다. 이들 기의 구체예로는, 식 (b-1), 식 (b-2) 중의 Rb 로서 나타낸 것과 동일한 것을 들 수 있다.
v 는 각각 독립적으로, 1 ∼ 10 의 정수를 나타내고, 1 ∼ 6 의 정수인 것이 바람직하고, 3 인 것이 특히 바람직하다.
식 : -(CH2)v-Si(Rc)3 으로 나타내는 기끼리, 또는 식 : -(CH2)v-Si(Rc)2(Rd) 로 나타내는 기끼리는, 각각 동일해도 되고 상이해도 된다.
식 (c-1) 로 나타내는 화합물의 구체예로는, N,N'-비스(3-트리메톡시실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-트리프로폭시실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-트리부톡시실릴프로필)우레아, N,N'-비스(2-트리메톡시실릴에틸)우레아 등의 N,N'-비스[(트리(탄소수 1 ∼ 6)알콕시실릴)(탄소수 1 ∼ 10)알킬]우레아 ;
N,N'-비스(3-트리클로로실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-트리브로모실릴프로필)우레아 등의 N,N'-비스[트리할로게노실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬]우레아 ; 등을 들 수 있다.
식 (c-2) 로 나타내는 화합물의 구체예로는, N,N'-비스(3-디메톡시메틸실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-디메톡시에틸실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-디에톡시메틸실릴프로필)우레아 등의 N,N'-비스[(디(탄소수 1 ∼ 6)알콕시(탄소수 1 ∼ 6)알킬실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬)우레아 ;
N,N'-비스(3-디메톡시페닐실릴프로필)우레아, N,N'-비스(3-디에톡시페닐실릴프로필)우레아 등의 N,N'-비스[(디(탄소수 1 ∼ 6)알콕시(탄소수 6 ∼ 20)아릴실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬)우레아 ;
N,N'-비스(3-디클로로메틸실릴프로필)우레아 등의 N,N'-비스[디할로게노(탄소수 1 ∼ 6)알킬실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬)우레아 ;
N,N'-비스(3-디클로로페닐실릴프로필)우레아 등의 N,N'-비스[디할로게노(탄소수 6 ∼ 20)아릴실릴(탄소수 1 ∼ 10)알킬)우레아 ; 등을 들 수 있다.
(C) 성분은, 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서도, (C) 성분으로는, 식 (c-1) 로 나타내는 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, N,N'-비스(3-트리메톡시실릴프로필)우레아, 또는 N,N'-비스(3-트리에톡시실릴프로필)우레아를 사용하는 것이 보다 바람직하다.
(C) 성분을 사용하는 경우, (A) 성분과 (C) 성분의 함유 비율 (질량비) 은, [(A) 성분] : [(C) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 30 이 바람직하고, 100 : 5 ∼ 100 : 20 이 보다 바람직하다.
이와 같은 비율로 (C) 성분을 배합함으로써, 본 발명의 경화성 조성물의 경화물은, 투명성, 내열성, 접착성이 보다 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성이 보다 우수한 것이 된다.
산화 방지제는, 가열 시의 산화 열화를 방지하기 위해서 첨가된다. 산화 방지제로는, 인계 산화 방지제, 페놀계 산화 방지제, 황계 산화 방지제 등을 들 수 있다.
인계 산화 방지제로는, 포스파이트류, 옥사포스파페난트렌옥사이드류 등을 들 수 있다.
페놀계 산화 방지제로는, 모노페놀류, 비스페놀류, 고분자형 페놀류 등을 들 수 있다.
황계 산화 방지제로는, 디라우릴-3,3'-티오디프로피오네이트, 디미리스틸-3,3'-티오디프로피오네이트, 디스테아릴-3,3'-티오디프로피오네이트 등을 들 수 있다.
이들 산화 방지제는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 산화 방지제의 사용량은, (A) 성분에 대해, 통상, 10 질량% 이하이다.
자외선 흡수제는, 얻어지는 경화물의 내광성을 향상시킬 목적으로 첨가된다.
자외선 흡수제로는, 살리실산류, 벤조페논류, 벤조트리아졸류, 힌더드 아민류 등을 들 수 있다.
자외선 흡수제는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
자외선 흡수제의 사용량은, (A) 성분에 대해, 통상 10 질량% 이하이다.
광 안정제는, 얻어지는 경화물의 내광성을 향상시킬 목적으로 첨가된다.
광 안정제로는, 예를 들어 폴리[{6-(1,1,3,3,-테트라메틸부틸)아미노-1,3,5-트리아진-2,4-디일}{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘)이미노}헥사메틸렌{(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딘)이미노}] 등의 힌더드 아민류 등을 들 수 있다.
광 안정제는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
광 안정제의 사용량은, (A) 성분에 대해, 통상 10 질량% 이하이다.
희석제는, 경화성 조성물의 점도를 조정하기 위해 첨가된다.
희석제로는, 예를 들어 글리세린디글리시딜에테르, 부탄디올디글리시딜에테르, 디글리시딜아닐린, 네오펜틸글리콜글리시딜에테르, 시클로헥산디메탄올디글리시딜에테르, 알킬렌디글리시딜에테르, 폴리글리콜디글리시딜에테르, 폴리프로필렌글리콜디글리시딜에테르, 트리메틸올프로판트리글리시딜에테르, 글리세린트리글리시딜에테르, 4-비닐시클로헥센모노옥사이드, 비닐시클로헥센디옥사이드, 메틸화비닐시클로헥센디옥사이드 등을 들 수 있다.
이들 희석제는 1 종 단독으로, 혹은 2 종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물은, 예를 들어 상기 (A), (B) 성분, 및 원하는 바에 따라 다른 성분을 소정 비율로 배합하고, 공지된 방법에 의해 혼합, 탈포함으로써 얻을 수 있다.
이상과 같이 해 얻어지는 본 발명의 경화성 조성물에 의하면, 고에너지의 광이 조사되는 경우나 고온 상태에 놓인 경우라도, 장기간에 걸쳐 우수한 투명성 및 높은 접착력을 가짐과 함께, 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 경화물을 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 경화성 조성물은, 광학 부품이나 성형체의 원료, 접착제, 코팅제 등으로서 바람직하게 사용된다. 특히, 광 소자의 고휘도화에 수반하는, 광 소자 고정재의 열화에 관한 문제를 해결할 수 있는 점에서, 본 발명의 경화성 조성물은, 광 소자 고정용 조성물로서 바람직하게 사용할 수 있다.
2) 경화물
본 발명의 제 2 는, 본 발명의 경화성 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물이다.
본 발명의 경화성 조성물을 경화시키는 방법으로는 가열 경화를 들 수 있다. 경화할 때의 가열 온도는, 통상 100 ∼ 200 ℃ 이고, 가열 시간은, 통상 10 분 내지 20 시간, 바람직하게는 30 분 내지 10 시간이다.
본 발명의 경화물은, 투명성, 내열성, 접착성이 우수하고, 또한 온도 변화에 대한 내구성도 우수한 것이다.
상기 경화물이 투명성이 우수한 것은, 광 투과율을 측정함으로써 확인할 수 있다. 경화물의 광 투과율 (초기 투과율) 은, 예를 들어 파장 400 ㎚, 450 ㎚ 의 광에서, 80 % 이상이 바람직하다.
상기 경화물이 내열성이 우수한 것은, 경화물을 고온하에 둔 후라도 투명성의 변화가 작은 것으로부터 확인할 수 있다. 투명성은, 150 ℃ 에서 500 시간 가열한 후에, 파장 400 ㎚, 450 ㎚ 의 투과율이 모두 80 % 이상인 것이 바람직하다. 또한, 경화물의 초기 투과율 및 가열 후의 투과율은, 실시예에 기재한 시험 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명의 경화물이 높은 접착력을 갖는 것은, 예를 들어 다음과 같이 해 접착력을 측정함으로써 확인할 수 있다. 즉, 실리콘 칩의 미러면에 경화성 조성물을 도포하고, 도포면을 피착체 상에 얹어 압착하고, 가열 처리해 경화시킨다. 이것을, 미리 소정 온도 (예를 들어, 23 ℃, 100 ℃) 로 가열한 본드 테스터의 측정 스테이지 상에 30 초간 방치하고, 피착체로부터 50 ㎛ 높이의 위치로부터, 접착면에 대해 수평 방향 (전단 방향) 으로 응력을 가해 시험편과 피착체의 접착력을 측정한다.
경화물의 접착력은, 23 ℃ 에 있어서, 40 N/2 mm□ 이상인 것이 바람직하고, 100 ℃ 에 있어서, 20 N/2 mm□ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 경화물이 온도 변화에 대한 내구성이 우수한 것은, 상기 접착력 측정의 시험편과 동일한 방법에 의해 시험편이 부착된 피착체를 제작하고, 이 시험편이 부착된 피착체를 사용하여, 온도 사이클 시험을 실시한 후, 상기와 동일한 방법에 의해 접착력을 측정함으로써 확인할 수 있다.
구체적으로는, -40 ℃ 에서 30 분간 유지 후, 100 ℃ 에서 30 분간 유지하는 조작을 1 사이클로 하고, 100 사이클 반복하는 온도 사이클 시험 후에, 시험편과 피착체의 접착력을 23 ℃ 에 있어서 측정했을 때에, 그 접착력이, 온도 사이클 시험을 실시하지 않은 시험편의 23 ℃ 에 있어서의 접착력에 비해, 30 % 이상으로 유지되는 것이 바람직하고, 60 % 이상으로 유지되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 경화물은, 예를 들어 광학 부품이나 성형체의 원료, 접착제, 코팅제, 봉지재 등으로서 바람직하게 사용된다. 특히, 본 발명의 경화물은, 광 소자의 고휘도화에 수반하는 광 소자 고정재의 열화에 관한 문제를 해결할 수 있으므로, 광 소자 고정재로서 바람직하게 사용할 수 있다.
3) 경화성 조성물의 사용 방법
본 발명의 제 3 은, 본 발명의 경화성 조성물을, 광 소자용 접착제 또는 광 소자용 밀봉제 등의 광 소자 고정재용 조성물로서 사용하는 방법이다.
광 소자로는, LED, LD 등의 발광 소자, 수광 소자, 복합 광 소자, 광 집적 회로 등을 들 수 있다.
〈광 소자용 접착제〉
본 발명의 경화성 조성물은, 광 소자용 접착제로서 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물을 광 소자용 접착제로서 사용하는 방법으로는, 접착의 대상으로 하는 재료 (광 소자와 그 기판 등) 의 일방 또는 양방의 접착면에 그 조성물을 도포하고, 압착한 후, 가열 경화시켜, 접착의 대상으로 하는 재료끼리를 강고하게 접착시키는 방법을 들 수 있다.
광 소자를 접착하기 위한 주된 기판 재료로는, 소다라임 유리, 내열성 경질 유리 등의 유리류 ; 세라믹스 ; 철, 구리, 알루미늄, 금, 은, 백금, 크롬, 티탄 및 이들 금속의 합금, 스테인리스 (SUS302, SUS304, SUS304L, SUS309 등) 등의 금속 류 ; 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 에틸렌-아세트산비닐 공중합체, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸펜텐, 폴리술폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르술폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르이미드, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지, 노르보르넨계 수지, 시클로올레핀 수지, 유리 에폭시 수지 등의 합성 수지 ; 등을 들 수 있다.
가열 경화시킬 때의 가열 온도는, 사용하는 경화성 조성물 등에 따라 상이하기도 하지만, 통상 100 ∼ 200 ℃ 이다. 가열 시간은, 통상 10 분 내지 20 시간, 바람직하게는 30 분 내지 10 시간이다.
〈광 소자용 밀봉제〉
본 발명의 경화성 조성물은, 광 소자 밀봉체의 밀봉제로서 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물을 광 소자용 밀봉제로서 사용하는 방법으로는, 예를 들어 그 조성물을 원하는 형상으로 성형해, 광 소자를 내포한 성형체를 얻은 후, 그것을 가열 경화시킴으로써 광 소자 밀봉체를 제조하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 경화성 조성물을 원하는 형상으로 성형하는 방법으로는, 특별히 한정되는 것은 아니고, 통상적인 트랜스퍼 성형법이나, 주형법 등의 공지된 몰드법을 채용할 수 있다.
가열 경화할 때의 가열 온도는, 사용하는 경화성 조성물 등에 따라 상이하기도 하지만, 통상 100 ∼ 200 ℃ 이다. 가열 시간은, 통상 10 분 내지 20 시간, 바람직하게는 30 분 내지 10 시간이다.
얻어지는 광 소자 밀봉체는, 본 발명의 경화성 조성물을 사용하고 있으므로, 광 소자에, 백색이나 청색 발광 LED 등의, 발광의 피크 파장이 400 ∼ 490 ㎚ 로 단파장인 것을 사용해도, 열이나 광에 의해 착색 열화하지 않는 투명성, 내열성이 우수한 것이다.
실시예
다음으로 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(중량 평균 분자량 측정)
하기 제조예에서 얻은 실란 화합물 중합체의 중량 평균 분자량 (Mw) 은 표준 폴리스티렌 환산값으로 하고, 이하의 장치 및 조건으로 측정하였다.
장치명 : HLC-8220GPC, 토소사 제조
칼럼 : TSKgelGMHXL, TSKgelGMHXL, 및 TSKgel2000HXL 을 순차 연결한 것
용매 : 테트라하이드로푸란
주입량 : 80 ㎕
측정 온도 : 40 ℃
유속 : 1 ㎖/분
검출기 : 시차굴절계
(IR 스펙트럼의 측정)
제조예에서 얻은 실란 화합물 중합체의 IR 스펙트럼은, 푸리에 변환 적외 분광 광도계 (Spectrum100, 퍼킨엘머사 제조) 를 사용해 측정하였다.
(제조예 1)
300 ㎖ 의 가지형 플라스크에, 메틸트리에톡시실란 (신에츠 화학 공업사 제조) 71.37 g (400 m㏖) 을 주입한 후, 내용물을 교반하면서, 인산 0.20 g (2 m㏖) 을 증류수 21.6 ㎖ 에 용해해 얻은 인산 수용액을 30 ℃ 에서 첨가하였다. 인산 수용액의 첨가 후, 30 ℃ 에서 2 시간, 이어서 70 ℃ 에서 5 시간, 내용물의 교반을 계속하였다.
이어서, 물층의 pH 가 4 가 될 때까지, 유기층을 정제수로 반복해 세정한 후, 유기층을 이배퍼레이터로 농축하였다. 얻어진 농축물을 진공 건조시킴으로써, 실란 화합물 중합체 1 을 53.5 g 얻었다. 실란 화합물 중합체 1 의 중량 평균 분자량은 8780, 분자량 분포는 5.25 였다.
실란 화합물 중합체 1 의 IR 스펙트럼 데이터를 이하에 나타낸다.
Si-CH3 : 1272 ㎝-1, 1409 ㎝-1, Si-O : 1132 ㎝-1
(제조예 2)
100 ㎖ 의 가지형 플라스크에, 에틸트리에톡시실란 (토쿄 화성 공업사 제조) 9.62 g (50 m㏖) 을 주입한 후, 내용물을 교반하면서, 인산 0.025 g (0.25 m㏖) 을 증류수 2.7 ㎖ 에 용해해 얻은 인산 수용액을 30 ℃ 에서 첨가하였다. 인산 수용액의 첨가 후, 30 ℃ 에서 2 시간, 이어서 70 ℃ 에서 5 시간, 내용물의 교반을 계속하였다.
이어서, 물층의 pH 가 4 가 될 때까지, 유기층을 정제수로 반복해 세정한 후, 유기층을 이배퍼레이터로 농축하였다. 얻어진 농축물을 진공 건조시킴으로써, 실란 화합물 중합체 2 를 5.9 g 얻었다. 실란 화합물 중합체 2 의 중량 평균 분자량은 2150, 분자량 분포는 1.96 이었다.
실란 화합물 중합체 2 의 IR 스펙트럼 데이터를 이하에 나타낸다.
Si-CH2- : 1253 ㎝-1, 1415 ㎝-1, -CH3 : 2882 ㎝-1, 2964 ㎝-1, Si-O : 1132 ㎝-1
(제조예 3)
100 ㎖ 의 가지형 플라스크에, 프로필트리에톡시실란 (토쿄 화성 공업사 제조) 10.32 g (50 m㏖) 을 주입한 후, 내용물을 교반하면서, 인산 0.025 g (0.25 m㏖) 을 증류수 2.7 ㎖ 에 용해해 얻은 인산 수용액을 30 ℃ 에서 첨가하였다. 인산 수용액의 첨가 후, 30 ℃ 에서 2 시간, 이어서 70 ℃ 에서 5 시간, 내용물의 교반을 계속하였다.
이어서, 물층의 pH 가 4 가 될 때까지, 유기층을 정제수로 반복해 세정한 후, 유기층을 이배퍼레이터로 농축하였다. 얻어진 농축물을 진공 건조시킴으로써, 실란 화합물 중합체 3 을 6.2 g 얻었다. 실란 화합물 중합체 3 의 중량 평균 분자량은 2560, 분자량 분포는 1.85 였다.
실란 화합물 중합체 3 의 IR 스펙트럼 데이터를 이하에 나타낸다.
Si-CH2- : 1253 ㎝-1, 1415 ㎝-1, -CH3 : 2958 ㎝-1, 2872 ㎝-1, -CH2- : 2931 ㎝-1, Si-O : 1132 ㎝-1
(실시예 1)
제조예 1 에서 얻은 실란 화합물 중합체 1 100 부 (질량부, 이하 동일하다) 에, (B) 성분으로서 1,3,5-N-트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필]이소시아누레이트 1 부를 첨가하고, 전체 용량을 충분히 혼합, 탈포함으로써 경화성 조성물 1 을 얻었다.
(실시예 2 ∼ 18, 비교예 1 ∼ 5)
표 1 에 나타내는 비율로 각 성분을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1 와 마찬가지로 해 실시예 2 ∼ 18, 비교예 1 ∼ 5 의 경화성 조성물 2 ∼ 18, 1r ∼ 5r 을 얻었다.
표 1 중의 (A1) ∼ (A3), (B1), (C1) 는 이하와 같다.
(A1) : 실란 화합물 중합체 1
(A2) : 실란 화합물 중합체 2
(A3) : 실란 화합물 중합체 3
(B1) : 1,3,5-N-트리스[3-(트리메톡시실릴)프로필]이소시아누레이트
(C1) : N,N'-비스[3-(트리메톡시실릴프로필)]우레아
Figure 112016024748736-pct00008
실시예 1 ∼ 18 및 비교예 1 ∼ 5 에서 얻은 경화성 조성물 1 ∼ 18, 1r ∼ 5r 의 경화물에 대해, 하기와 같이 해, 접착력, 온도 사이클 시험 후의 접착력, 초기 투과율, 가열 후 투과율을 측정하고, 접착성, 온도 변화에 대한 내구성, 초기 투명성, 내열성 (가열 후 투명성) 을 확인하였다. 측정 결과 및 평가를 하기 표 2 에 나타낸다.
(접착력 시험)
가로세로 2 ㎜ 의 실리콘 칩의 미러면에, 실시예 1 ∼ 18 및 비교예 1 ∼ 5 에서 얻은 경화성 조성물 1 ∼ 18, 1r ∼ 5r 의 각각을 두께가 약 2 ㎛ 가 되도록 도포하고, 도포면을 피착체 (은 도금 구리판) 상에 얹어 압착하였다. 그 후, 170 ℃ 에서 2 시간 가열 처리해 경화시켜 시험편이 부착된 피착체를 얻었다. 이 시험편이 부착된 피착체를, 미리 소정 온도 (23 ℃, 100 ℃) 로 가열한 본드 테스터 (시리즈 4000, 데이지사 제조) 의 측정 스테이지 상에 30 초간 방치하고, 피착체로부터 50 ㎛ 높이의 위치로부터, 스피드 200 ㎛/s 로 접착면에 대해 수평 방향 (전단 방향) 으로 응력을 가해, 23 ℃ 및 100 ℃ 에 있어서의, 시험편과 피착체의 접착력 (N/2 mm□) 을 측정하였다.
(온도 변화에 대한 내구성 평가)
상기 접착력 측정에 사용한 시험편이 부착된 피착체와 동일한 시험편이 부착된 피착체를 제작하고, 이 시험편이 부착된 피착체를 사용하여, 냉열 충격 장치 (TSA-71S, 에스펙사 제조) 로 -40 ℃ 에서 30 분간 유지 후, 100 ℃ 에서 30 분간 유지하는 조작을 100 사이클 반복하였다. 상기 온도 사이클 시험 후, 상기와 동일한 방법에 의해 시험편과 피착체의 접착력을 23 ℃ 에서 측정하였다.
온도 사이클 시험 후의 시험편과 피착체의 접착력이, 상기 접착력 시험으로 얻은, 23 ℃ 에 있어서의 접착력을 기준으로 해서, 60 % 이상일 때를 「A」, 30 % 이상 60 % 미만일 때를 「B」, 30 % 미만일 때를 「C」로 평가하였다.
(초기 투과율의 측정)
실시예 1 ∼ 18 및 비교예 1 ∼ 5 에서 얻은 경화성 조성물 1 ∼ 18, 1r ∼ 5r 의 각각을, 길이 25 mm, 폭 20 mm, 두께 1 mm 가 되도록 주형에 흘려 넣고, 140 ℃ 에서 6 시간 가열해 경화시켜, 시험편을 각각 제작하였다. 얻어진 시험편에 대해, 분광 광도계 (MPC-3100, 시마즈 제작소사 제조) 로, 파장 400 ㎚, 450 ㎚ 의 초기 투과율 (%) 을 측정하였다.
(가열 후 투과율의 측정)
초기 투과율을 측정한 각 시험편을 150 ℃ 의 오븐 중에 500 시간 정치하고, 재차 파장 400 ㎚, 450 ㎚ 의 투과율 (%) 을 측정하였다. 이것을 가열 후 투과율로 하였다.
Figure 112016024748736-pct00009
표 2 로부터 이하를 알 수 있다.
실시예 1 ∼ 18 에서 얻어진 경화성 조성물의 경화물은, 접착력, 온도 변화에 대한 내구성, 초기 투명성, 가열 후 투명성이 우수하였다. 특히, 실시예 9 ∼ 14, 16, 18 에서 나타내는 바와 같이, (B) 성분에 추가로, (C) 성분을 사용함으로써, 보다 접착력이 우수한 것이 된다.
한편, 비교예 1 ∼ 3 에서 얻어진, (A) 성분만을 경화시켜 얻어진 경화물은, 접착력이 낮고, 또 온도 변화에 대한 내구성도 열등하였다.
또, 비교예 4, 5 에서 나타내는 바와 같이, (B) 성분을 함유 하지 않고, (A) 성분과 (C) 성분을 함유하는 경화성 조성물을 경화시킨 경우, 본원 발명의 효과는 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 오히려 경화물의 접착력이 크게 저하한다.

Claims (9)

  1. 하기 (A) 성분과 (B) 성분을 (A) 성분과 (B) 성분의 질량비로, [(A) 성분 : (B) 성분] = 100 : 0.3 ∼ 100 : 90 의 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 경화성 조성물:
    (A) 성분 : 하기 식 (a-1)
    Figure 112020081839263-pct00010

    [식 중, R1 은 탄소수 1 ∼ 20 의 알킬기, 탄소수 3 ∼ 10 의 시클로알킬기, 및 무치환 혹은 치환기를 갖는 탄소수 6 ∼ 20 의 아릴기로부터 선택되는 기를 나타내고, Z 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타낸다. m 은 양의 정수를 나타내고, n, o 는 각각 독립적으로, 0 또는 양의 정수를 나타낸다. R1 끼리, Z 끼리는, 서로 동일해도 되고, 상이해도 된다] 로 나타내는 실란 화합물 중합체
    (B) 성분 : 하기 식 (b-1) 또는 식 (b-2):
    Figure 112020081839263-pct00013

    (식 중, Ra 는 수산기, 탄소수 1 ∼ 10 의 알콕시기 또는 할로겐 원자를 나타내고, Rb 는 탄소수 1 ∼ 6 의 알킬기 또는 무치환 혹은 치환기를 갖는 아릴기를 나타낸다. 복수의 Ra 끼리, Rb 끼리는 각각 동일해도 되고 상이해도 된다. t 는 1 ∼ 10 의 정수를 나타낸다)로 나타내는 화합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (A) 성분의 실란 화합물 중합체의 중량 평균 분자량이, 1,000 ∼ 30,000 인 경화성 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    추가로, 하기 (C) 성분을 함유하는 경화성 조성물:
    (C) 성분 : 분자 내에, 우레아 구조를 갖는 실란 커플링제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    광 소자 고정재용 조성물인 경화성 조성물.
  5. 제 1 항에 기재된 경화성 조성물을 경화시켜 이루어지는 경화물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    광 소자 고정재인 경화물.
  7. 제 1 항에 기재된 경화성 조성물을, 광 소자 고정재용 접착제로서 사용하는 방법.
  8. 제 1 항에 기재된 경화성 조성물을, 광 소자 고정재용 밀봉제로서 사용하는 방법.
  9. 삭제
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