KR20130127977A - 유기실록산 블록 공중합체 - Google Patents

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Abstract

유기실록산 블록 공중합체는 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위를 포함한다. 이들 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열된다. 유기실록산 블록 공중합체는 또한 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위를 포함한다. 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 여기서 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1이다. 또한, 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H이다. 더욱이, 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 95% 이상이다.

Description

유기실록산 블록 공중합체{ORGANOSILOXANE BLOCK COPOLYMER}
본 발명은 대체로 특정 몰%의 선형 다이오르가노실록산 단위 및 특정 몰%의 비선형 실록산 단위를 포함하는 유기실록산 블록 공중합체에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 95% 이상이다.
광전자 반도체, 및 그러한 반도체를 포함하는 전자 물품은 당업계에 잘 알려져 있다. 일반적인 광전자 반도체는 광기전 (태양) 전지 및 다이오드를 포함한다. 광기전 전지는 많은 상이한 파장들의 광을 전기로 변환시킨다. 역으로, 다이오드, 예를 들어 발광 다이오드(LED)는 전기로부터 많은 상이한 파장들의 광을 발생시킨다.
LED는 일반적으로, 활성화될 때 광을 방출하는 하나 이상의 다이오드를 포함하며, 전형적으로, 다이오드에 연결된 플립 칩(flip chip) 또는 와이어 접합된 칩을 이용하여 전력을 제공한다. 하기에 더 상세하게 기재된 바와 같이, 많은 LED가 광기전 전지를 봉지하는 데 사용되는 것들과 유사한 성분 및 방법을 사용하여 봉지되며, 그럼으로써 생산비 및 복잡성을 증가시킨다.
2가지 일반적인 유형의 광기전 전지, 즉 웨이퍼 및 박막이 있다. 웨이퍼는 단결정 또는 다결정 잉곳으로부터의 웨이퍼의 기계적 소잉(sawing)으로부터 전형적으로 형성되는 반도체 재료의 얇은 시트이다. 대안적으로, 웨이퍼는 캐스팅(casting)으로부터 형성될 수 있다. 박막 광기전 전지는 스퍼터링 또는 화학 증착 가공 기술을 사용하여 기판 상에 침착된 반전도성 재료의 연속적인 층들을 통상 포함한다.
전형적으로, 광기전 전지는 광기전 전지 모듈 (모듈) 내에 포함되는데, 이 모듈은 또한 타이(tie) 층, 기판, 상판(superstrate), 및/또는 강도 및 안정성을 제공하는 추가 재료를 포함한다. 많은 응용에서, 광기전 전지는 바람 및 비와 같은 환경 인자로부터의 추가 보호를 제공하도록 봉지된다. 그러나 지금까지, 당업계에 알려진 봉지재(encapsulant) 및 봉지 방법은 비용이 많이 들고 시간 소모적이었으며, 많은 경우에 효과적이지 못했다.
일부 모듈은 광기전 전지를 봉지하기 위하여 유리 상판에 접합된 유리 기판을 포함한다. 이러한 유형의 모듈은 매우 무겁고 다루기 힘들며, 파손, 스크래칭 및 에칭되기 쉬우며, 느리고 비효율적인 공정을 사용하여 통상 제조된다. 이는 최종 구매자에게 비용 증가로 이어진다.
다른 모듈들은 광기전 전지를 봉지하기 위하여 에틸 비닐 아세테이트 (EVA)를 포함한다. EVA는 광기전 전지를 위한 광을 수집(harvest)할 수 있기 때문에 사용된다. 그러나, EVA는 400 ㎚ 미만의 광의 파장에 의해 분해된다. 그러므로, EVA를 포함하는 현재의 광기전 전지는 400 ㎚ 초과의 파장의 광을 수집하는 것으로 제한된다. 보다 구체적으로는, EVA는 낮은 내UV성을 가지며, 변색하는 경향을 가지며, 광에 노출시 화학적 및 물리적으로 분해되는 경향을 갖는다.
EVA는 또한 유리 기판에 대하여 불량한 접착 특성을 나타내고 높은 탄성률(modulus)를 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 불량한 접착 특성 및 높은 탄성률은 광기전 전지 둘레에 증가된 응력 상태를 야기하는 경향이 있으며, 이는 기판으로부터의 봉지재의 점진적인 탈층으로 이어진다. 이러한 탈층은 봉지재 내의 물 축적 - 이는 궁극적으로 광기전 전지의 부식으로 이어짐 - 을 포함한 전지 효율에 대한 몇 가지 부정적인 영향으로 이어진다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여, 업계는 광기전 전지에 증가된 양의 EVA를 사용하여 탈층 및 변색을 감소시켜 왔다. 그러나, 이는 광기전 전지 상에 충돌하는 이용가능한 광의 총량을 감소시키며, 그럼으로써 전지 효율을 감소시킨다. 추가적으로, UV 손상으로부터 EVA를 보호하기 위해 세륨 및 안티몬으로 도핑된 유리가 광기전 전지의 기판 또는 상판으로서 사용되어 왔다. 추가로, UV 흡수제 및/또는 장애 아민 광 안정제를 포함하는 UV 안정화 패키지(stabilizing package)가 EVA에 첨가되어 왔다. 도핑된 유리 또는 UV 흡수제의 사용은 전형적으로 광기전 전지 효율에 있어서 1% 내지 5%의 손실을 일으킨다.
전형적으로, EVA는 기판과 상판 사이에 샌드위치된 하나 이상의 열경화성 시트로서 적용되고, 열, 진공 및 압력을 받게 된다. 이러한 조건들은 EVA가 유동되게 하고, 기판 및 상판을 습윤되게 하고, 광기전 전지를 봉지되게 한다. 이러한 방법으로의 광기전 전지의 생산은 상대적으로 비용이 많이 들며 시간 소모적이다.
대안적으로, EVA는 퍼옥사이드를 사용한 라디칼 경화의 개시를 통해 경화될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 전체 내구성을 감소시키는 부반응을 촉진시키는 경향이 있다. 퍼옥사이드가 사용된다면, 경화 온도는 전형적으로 150℃ 내지 160℃의 범위이다. 이러한 온도는 광기전 전지에 과도한 응력을 일으킬 수 있으며, 기계적 파손 및/또는 광기전 전지를 강화시키는 데 필요한 생산 시간 및 단계의 수의 증가로 이어진다. 따라서, 종래 기술에 대한 개선 기회가 남아 있다.
본 발명은 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2
를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위를 포함하는 유기실록산 블록 공중합체를 제공한다. 이들 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열된다. 유기실록산 블록 공중합체는 또한 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위를 포함한다. 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 여기서 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1이다. 또한, 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H이다. 더욱이, 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 95% 이상이다. 본 발명은 또한 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 데 사용되는 방법 및 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 전자 물품의 다양한 실시 형태를 제공한다.
화학식 I의 선형 다이오르가노실록산 단위 및 화학식 II의 비선형 실록산 단위의 조합은 유기실록산 블록 공중합체가 높은 광투과율을 갖게 하고 많은 응용에 사용될 수 있게 한다. 이들 선형 단위와 비선형 단위는 또한 유기실록산 블록 공중합체가, 가열시에는 유동되고 경화되게 하면서 실온에서는 여전히 안정한 상태로 유지될 수 있게 하고, 또한 라미네이션 기술을 사용하여 가공될 수 있게 하는 경향이 있다. 더욱이, 이들 선형 단위와 비선형 단위는 유기실록산 블록 공중합체의 물리적 특성에 기여하며, 내후성이며 낮은 비용으로 그리고 복잡도가 낮은 절차로 형성될 수 있으며 에너지 효율적인 전자 물품이 형성될 수 있게 한다.
본 발명이 첨부 도면과 관련하여 고려될 때 하기의 상세한 설명을 참고하여 더 잘 이해되는 바와 같이, 본 발명의 다른 이점들이 용이하게 이해될 것이다.
<도 1a>
도 1a는 기판 및 광전자 반도체 상에 배치된 봉지재를 포함하는 본 발명의 전자 물품의 일 실시 형태의 측면도이다.
<도 1b>
도 1b는 봉지재의 2개의 층 및 광전자 반도체를 포함하는 전자 물품의 다른 실시 형태의 측면도이다.
<도 1c>
도 1c는 상판, 봉지재 및 광전자 반도체를 포함하는 전자 물품의 또 다른 실시 형태의 측면도이다.
<도 1d>
도 1d는 상판을 추가로 포함하는 도 1a의 전자 물품의 측면도이다.
<도 1e>
도 1e는 상판을 추가로 포함하는 도 1b의 전자 물품의 측면도이다.
<도 1f>
도 1f는 상판, 봉지재, 광전자 반도체, 타이(tie) 층 및 기판을 포함하는 전자 물품의 다른 실시 형태의 측면도이다.
<도 1g>
도 1g는 상판, 봉지재, 반사방지 코팅, 광전자 반도체 및 기판을 포함하는 전자 물품의 다른 실시 형태의 측면도이다.
<도 2a>
도 2a는 도 1a에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2b>
도 2b는 도 1b에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2c>
도 2c는 도 1c에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2d>
도 2d는 도 1c에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2e>
도 2e는 도 1e에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2f>
도 2f는 도 1f에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 2g>
도 2g는 도 1g에 관련된 광기전 전지 모듈의 일 실시 형태의 단면도이다.
<도 3a>
도 3a는 광기전 어레이로서 전기적으로 접속되고 배열된 도 2d의 일련의 광기전 전지 모듈들의 단면도이다.
<도 3b>
도 3b는 광기전 어레이로서 전기적으로 접속되고 배열된 도 2d의 일련의 광기전 전지 모듈들의 확대 단면도이다.
<도 4>
도 4는 실시예 2의 유기실록산 블록 공중합체의 규소 NMR 스펙트럼이다.
<도 5>
도 5는 왼쪽에서 오른쪽으로 각각 비교예 1, 실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 8, 비교예 2, 및 비교예 3으로부터 형성된 캐스팅 시트의 투명도를 보여주는 사진이다.
<도 6>
도 6은 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 8과 실시예 1 내지 실시예 3으로부터 형성된 캐스팅 시트의 파장에 대한 %투과율의 스펙트럼이다.
<도 7>
도 7은 실시예 2의 캐스팅 시트의 점탄성 프로파일이다.
<도 8>
도 8은 실시예 1 및 실시예 2의 봉지된 단일 광기전 전지의 습도 동결 후의 일수에 대한 전지 효율을 보여주는 선 그래프이다.
<도 9>
도 9는 실시예 1 및 실시예 2의 봉지된 단일 광기전 전지의 열 사이클링 후의 일수에 대한 전지 효율을 보여주는 선 그래프이다.
본 발명은 전자 물품(10) 및 그 물품의 형성 방법을 제공한다. 물품은 광전자 반도체(12) 및 광전자 반도체(12) 상에 배치된 봉지재(14)를 포함한다.
광전자 반도체:
광전자 반도체(12)는 전형적으로 가시광, 감마선, X선, 자외선 및 적외선과 같은 광을 공급받고/받거나 검출하고 이를 제어하는 디바이스이다. 따라서, 본 발명의 전자 물품(10)은 당업계에 알려져 있고/있거나 하기에 더 상세하게 기재된 광전자 반도체(12)를 포함하는 임의의 물품으로서 추가로 한정될 수 있다. 광전자 반도체(12)는 전형적으로 전광(electrical-to-optical) 또는 광전(optical-to-electrical) 변환기로서 작동한다. 전형적이지만 비제한적인 광전자 반도체(12)에는 태양 전지를 포함한 포토다이오드, 포토트랜지스터, 광전자증배관, 집적 광학 회로(IOC) 요소, 포토레지스터, 광전도성 촬상관, 전하-결합 영상 장치, 주입형 레이저 다이오드, 양자 캐스케이드 레이저, 발광 다이오드, 광전자 방출 촬상관(photoemissive camera tube) 등이 포함된다. 일 실시 형태에서, 광전자 반도체(12)는 태양 전지로서 추가로 한정된다. 다른 실시 형태에서, 광전자 반도체(12)는 발광 다이오드로서 추가로 한정된다.
광전자 반도체(12)는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 것일 수 있다. 전형적으로, 광전자 반도체(12)는 전기 전도도가 약 103 S/㎝ 내지 약 10-8 S/㎝이다. 일 실시 형태에서, 광전자 반도체(12)는 규소를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 광전자 반도체(12)는 비소, 셀레늄, 텔루륨, 게르마늄, 비소화갈륨, 탄화규소, 및/또는 IV, III-V, II-VI, I-VII, IV-VI, V-VI 및 II-V족의 원소를 포함하며, p형 또는 n형의 것일 수 있다. 광전자 반도체(12)는, 하기에 더 상세하게 기재된 바와 같이, 화학 증착(CVD)을 사용하여 기판(26) 상에 배치될 수 있는 것으로 고려된다.
광전자 반도체(12)는 제1 면 및 제2 면을 갖는다. 전형적으로, 제1 면은 제2 면의 반대쪽 면이다. 그러나, 제1 면과 제2 면은 서로 인접할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 전기 도선들 중 하나 이상이 제1 면 및 제2 면 중 하나 또는 둘 모두에 부착되어 일련의 광전자 반도체(12)를 함께 접속시킨다. 이들 전기 도선은 임의의 크기 및 형상의 것일 수 있으며, 전형적으로 직사각형이다. 일 실시 형태에서, 전기 도선들은 대략 0.127 내지 2.032 ㎜ (0.005 내지 0.080 인치) 길이 및/또는 폭의 치수를 갖는다. 다른 실시 형태에서, 전기 도선들은 두께가 0.127 내지 0.381 ㎜ (0.005 내지 0.015 인치), 0.127 내지 0.254 ㎜ (0.005 내지 0.010 인치), 또는 0.178 내지 0.254 ㎜ (0.007 내지 0.010 인치)이다. 이들 전기 도선은 당업계에 알려진 임의의 형상의 것일 수 있으며, 광전자 반도체(12)의 임의의 일부분 상에 배치될 수 있다.
전형적으로, 한 전기 도선은 애노드(anode)로서 작용하며, 다른 한 전기 도선은 캐소드(cathode)로서 작용한다. 다양한 실시 형태에서, 광전자 반도체(12)는 그 위에 배치된 하나 이상의 전기 도선들, 예를 들어 제1, 제2, 제3 및 제4 전기 도선을 포함한다. 이들 전기 도선은 동일할 수 있거나 또는 서로 상이할 수 있고 (즉, 동일한 재료로 제조되거나 또는 상이한 재료로 제조될 수 있고), 금속, 전도성 중합체 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 하나 이상의 전기 도선들은 주석-은 솔더 코팅된 구리를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 하나 이상의 전기 도선들은 주석-납 솔더 코팅된 구리를 포함한다. 광전자 반도체(12) 그 자체는 크기 또는 형상에 있어서 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 크기 또는 형상일 수 있다.
봉지재:
다시 언급하면, 전자 물품(10)은 또한 광전자 반도체(12) 상에 배치된 봉지재(14)를 포함한다. 용어 "~ 상에 배치된"은 광전자 반도체(12) 상에 배치되고 이와 직접 접촉하는 봉지재(14)를 포함한다. 이러한 용어는 또한 광전자 반도체(12)로부터 이격되어 있지만 여전히 그 위에 배치된 봉지재(14)를 포함한다. 봉지재(14)는 광전자 반도체(12)의 한쪽 면만이 덮이도록 광전자 반도체(12) 상에 배치될 수 있다. 대안적으로, 봉지재(14)는 광전자 반도체(12) 또는 본 명세서에 기재된 임의의 다른 구성요소를 부분적으로 또는 전체적으로 봉지할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 봉지재(14)는 시트, 겔, 필름, 페이스트, 또는 액체이다. 가장 전형적으로, 봉지재(14)는 시트 또는 필름이다.
봉지재(14)는 유기실록산 블록 공중합체를 포함하거나, 그로 본질적으로 이루어지거나, 또는 그로 이루어질 수 있다. 일 실시 형태에서, 봉지재(14)는 유기실록산 블록 공중합체로 본질적으로 이루어지며, 다른 중합체들을 포함하지 않는다. 유기실록산 블록 공중합체는 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2
를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위를 포함한다. 다양한 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2
를 갖는 다이오르가노실록산 단위를 65 내지 70 몰%, 70 내지 75 몰%, 75 내지 80 몰%, 80 내지 85 몰%, 85 내지 90 몰%, 70 내지 90 몰%, 75 내지 85 몰% 등으로 포함한다. 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2
를 갖는 다이오르가노실록산 단위의 몰%는 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있다.
이들 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열된다. 다양한 실시 형태에서, 이들 단위는 선형 블록당 평균 20 내지 390개, 30 내지 380개, 40 내지 370개, 50 내지 360개, 60 내지 350개, 70 내지 340개, 80 내지 330개, 90 내지 320개, 100 내지 310개, 200 내지 300개, 210 내지 290개, 220 내지 280개, 230 내지 270개, 240 내지 260개, 또는 약 250개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열된다. 물론, 이러한 평균은 전술된 값 및 범위 내의, 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있다.
유기실록산 블록 공중합체는 또한 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위를 포함한다. 다양한 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 실록산 단위를 10 내지 15 몰%, 15 내지 20 몰%, 20 내지 25 몰%, 25 내지 30 몰%, 30 내지 35 몰%, 20 내지 30 몰%, 15 내지 30 몰% 등으로 포함한다. 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 실록산 단위의 몰%는 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있다.
실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 여기서 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1이다. 역시, x 및 y에 대한 값은, 독립적으로, 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있다.
또한, 상기의 화학식 I 및 화학식 II 둘 모두에 관하여, 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H이다. R1, R2, 및/또는 R3 중 하나 이상은 독립적으로, 전술된 바와 같이 1 내지 10개의 임의의 개수의 탄소 원자, 예를 들어 2, 3 또는 4개 등의 탄소 원자를 갖는 하이드로카르빌일 수 있음이 이해되어야 한다.
일 실시 형태에서, 하기 화학식 I:
[화학식 I]
R1 2SiO2 /2
를 갖는 다이오르가노실록산 단위는 79 내지 89 몰%의 양으로 존재한다. 다른 실시 형태에서, 하기 평균 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 실록산 단위는 11 내지 21 몰%의 양으로 존재한다. 또 다른 실시 형태에서, 화학식 II의 선형 블록들은 선형 블록당 평균 50 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는다. 또 다른 실시 형태에서, 0.8 ≤ × ≤ 1.2이고, 0 ≤ y ≤ 0.2이다. 추가의 실시 형태에서, R1은 메틸이고, 각각의 R2는 아릴이고, 각각의 R3은 H이다.
본 발명의 추가의 비제한적인 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 열 가공성 및 경화성이며, 선형 다이메틸실록산 연성 블록, 및 방향족(예를 들어, 페닐) 부분을 포함하는 수지성 실세스퀴옥산 경성 블록을 포함한다. 일 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 세그먼트화되며, 저수준의 미반응 실세스퀴옥산 수지 및 선형 다이메틸실록산 단일중합체를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 경화 또는 부분적으로 경화되어, 인성을 가지며 탄성중합체성인 광학적으로 투명한 필름 또는 시트를 형성한다. 이러한 필름 또는 시트는 전방 봉지재, 후방 봉지재, 및/또는 백시트 대체물로서 이용될 수 있으며, 이들은 당업계에 알려진 용어이다. 또 다른 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 가열시에는 유동하고 경화되지만 실온에서는 안정하도록 고안된다.
또 다른 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 선형 실록산 사슬과 불상용성인 실세스퀴옥산 수지를 포함한다. 선형 실록산 사슬 상의 말단 기는 전형적으로 실세스퀴옥산 수지 상의 작용기와는 상이하며 이에 대해 반응성이다. 단지 한 예로서, 선형 실록산 사슬은, 하기 방법의 다양한 실시 형태에 기재된 바와 같이, 실란, 예를 들어 옥시모-실란 및 아세톡시-실란을 사용하여 캡핑되고, 페닐 부분을 포함하는 실라놀 작용성 수지와 추가로 반응할 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 옥시모-실란으로 캡핑된 PDMS는 페닐 실세스퀴옥산 (페닐-T)과 반응하여 탄성중합체를 형성한다.
또 다른 실시 형태에서, 화학식 II의 실록산 내의 페닐 부분은 유기실록산 블록 공중합체의 "고온 용융" 거동에 기여한다. 임의의 특정 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 고온-용융 거동 및 페닐 부분은 유기실록산 블록 공중합체가 (예를 들어, 화학식 II의 실록산의 유리 전이점 미만의 온도에서) 보관 중에 그리고 적용 전에 거의 무점착일 수 있게 하고, (예를 들어, 화학식 II의 실록산의 유리 전이점 초과의 온도에서 라미네이션을 이용하여) 적용시 유동가능하게 하는 것으로 여겨진다. 또한, 유기실록산 블록 공중합체는 보강 충전제, 반보강 충전제, 및/또는 비보강 충전제를 별개로 또는 이들의 하나 이상의 조합으로 포함하지만 이로 한정되지 않는 충전제의 부재 하에 형성될 수 있다.
더욱이, 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 95% 이상이다. 다른 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 96%, 97%, 98% 또는 99% 이상 또는 약 100%이다. 광투과율은 전형적으로, 클래스 C 광원을 사용하여 광투과율을 측정하는 방법을 명시한 ASTM E-903-96 또는 ASTM D1003의 수정 버전을 사용하여 결정된다. 수정 버전에서, 클래스 C 광원은 태양광 스펙트럼(즉, AM 1.5G 스펙트럼)을 생성하는 광원으로 대체된다. 스펙트럼 투과율 값은 또한 ASTM D1003과는 대조적으로 수정된 방법의 반사 손실과는 무관하다. 측정치는 200 내지 1700 ㎚의 배리언 캐리(Varian Cary) 5000을 사용하여 획득된다.
전자 물품(10)은 다중 봉지재, 예를 들어 제2 및/또는 제3 봉지재, 및/또는 봉지재(14), 제2 봉지재, 제3 봉지재 등의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 임의의 제2, 제3, 또는 추가의 봉지재는 전술된 (제1) 봉지재(14)와 동일하거나 상이할 수 있으며, 전자 물품(10) 내에 독립적으로 또는 (제1) 봉지재(14)와의 혼합물로서 포함될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전자 물품(10)은 전술된 (제1) 봉지재(14) 및 제2 봉지재를 포함한다. 추가적으로, 봉지재(14)는 UV 및/또는 가시광에 대해 투과성일 수 있으며, 제2 (또는 추가의) 봉지재는 UV 및/또는 가시광에 대해 투과성이거나, 광에 대해 불침투성이거나 또는 불투명할 수 있다.
기판/상판:
전자 물품(10)은 또한 기판(26) 및/또는 상판(28)을 포함할 수 있다. 전형적으로, 기판(26)은 전자 물품(10)의 후방 표면(32)에 대한 보호를 제공하며, 상판(28)은 전형적으로 전자 물품(10)의 전방 표면(30)에 대한 보호를 제공한다. 기판(26)과 상판(28)은 동일할 수 있거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 당업계에 알려진 임의의 적합한 재료를 포함할 수 있다. 기판(26) 및/또는 상판(28)은 연성 및 가요성일 수 있거나, 또는 경성 및 강성일 수 있다. 대안적으로, 기판(26) 및/또는 상판(28)은 경성 및 강성 세그먼트를 포함할 수 있으며, 동시에 연성 및 가요성 세그먼트도 포함할 수 있다. 기판(26) 및/또는 상판(28)은 광에 대해 투과성일 수 있거나, 불투명할 수 있거나, 또는 광을 투과시키지 않을 수 있다 (즉, 광에 대해 불침투성일 수 있다). 전형적으로, 상판은 광을 투과시킨다. 일 실시 형태에서, 기판(26) 및/또는 상판(28)은 유리를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 기판(26) 및/또는 상판(28)은 금속 포일, 폴리이미드, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 및/또는 유기 플루오로중합체를 포함하며, 이 유기 플루오로중합체에는 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE), 테들러(Tedlar)(등록상표), 폴리에스테르/테들러((등록상표)), 테들러((등록상표))/폴리에스테르/테들러(등록상표), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 단독 또는 이들에 규소 및 함산소 재료 (SiOx)를 코팅한 것, 및 이들의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 일 실시 형태에서, 기판(26)은 PET/SiOx-PET/Al 기판(26)으로 추가로 한정되며, 여기서 x는 값이 1 내지 4이다.
기판(26) 및/또는 상판(28)은 하중을 지지(load bearing)하거나 또는 하중을 지지하지 않을 수 있으며, 전자 물품(10)의 임의의 일부분 내에 포함될 수 있다. 전형적으로, 기판(26)은 하중을 지지한다. 기판(26)은 전자 물품(10)의 "하부 층"일 수 있으며, 이 하부 층은 광전자 반도체(12) 뒤에 전형적으로 위치되고, 기계적 지지체로서의 역할을 한다. 대안적으로, 전자 물품(10)은 제2 또는 추가의 기판(26) 및/또는 상판(28)을 포함할 수 있다. 기판(26)은 전자 물품(10)의 하부 층일 수 있으며, 제2 기판(26)은 상부 층이고 상판(28)으로서의 기능을 할 수 있다. 전형적으로, 제2 기판(26) (예를 들어, 상판(28)으로서 기능하는 제2 기판(26))은 태양광 스펙트럼(예를 들어, 가시광)에 대해 투과성이고, 기판(26)의 상부에 위치되어 있다. 제2 기판(26)은 광원의 정면에 위치될 수 있다. 제2 기판(26)은 전자 물품(10)을 비, 눈 및 열과 같은 환경 조건으로부터 보호하는 데 사용될 수 있다. 가장 전형적으로, 제2 기판(26)은 상판(28)으로서의 기능을 하며, 이는 태양광에 대해 투과성이고 전자 물품(10)의 전방 표면(30)을 보호하는 데 사용되는 강성 유리 패널이다.
일 실시 형태에서, 유기실록산 블록 공중합체는 기판(26) 및/또는 상판(28)으로서 사용될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 기판(26) 및/또는 상판(28)은 PCT 특허 출원 PCT/US2009/062513호에 기재된 바와 같으며, 이는 본 명세서에 참고로 명확히 포함된다. 이러한 실시 형태에서, 기판(26) 및/또는 상판(28)은 복수의 코팅된 섬유들을 포함할 수 있다. 복수의 섬유들은 PCT/US2009/062513호에 기재된 바와 같이 코팅될 수 있고/있거나 본 발명의 유기실록산 블록 공중합체로 코팅될 수 있다.
기판(26) 및/또는 상판(28)은 전형적으로 두께가 50 내지 500 마이크로미터, 100 내지 225 마이크로미터, 또는 175 내지 225 마이크로미터이다. 기판(26) 및/또는 상판(28)은 길이 및 폭이 각각 125 ㎜이거나 또는 길이 및 폭이 각각 156 ㎜일 수 있다. 물론, 본 발명은 이들 두께 또는 이들의 범위로 제한되지 않으며, 기판(26) 및/또는 상판(28)의 두께는 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있거나, 또는 이들과 상이할 수 있다. 기판(26) 및/또는 상판(28)의 두께, 길이 및/또는 폭은 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있음이 또한 고려된다.
타이 층:
추가적으로, 전자 물품(10)은 또한 하나 이상의 타이 층(18)을 포함할 수 있다. 하나 이상의 타이 층(18)은 기판(26) 상에 배치되어 광전자 반도체(12)를 기판(26)에 접착시킬 수 있다. 일 실시 형태에서, 전자 물품(10)은 기판(26)을 포함하지 않고, 타이 층(18)을 포함하지 않는다. 다른 실시 형태에서, 전자 물품(10)은 전술된 바와 같이 기판(26)을 포함하지 않지만, 전자 물품(10)의 최외층으로서 타이 층(18)을 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 타이 층(18)은 기판(26)으로서 작용한다. 다양한 다른 실시 형태에서, 전자 물품(10)은 다중 타이 층, 예를 들어 제2 및/또는 제3 타이 층을 포함한다. 임의의 제2, 제3, 또는 추가의 타이 층(18)은 (제1) 타이 층(18)과 동일하거나 상이할 수 있다. 따라서, 임의의 제2, 제3 또는 추가의 타이 층은 (제1) 타이 층(18)과 동일한 재료로 또는 상이한 재료로 형성될 수 있다. 제2 타이 층은 (제1) 타이 층(18) 상에 배치될 수 있고/있거나 광전자 반도체(12) 상에 배치될 수 있다. 하나 이상의 타이 층(18)은 각각 전형적으로 UV 및/또는 가시광에 대해 투과성이다. 그러나, 타이 층(18) 중 하나 이상은 광에 대해 불침투성이거나 불투명할 수 있다. 일 실시 형태에서, 타이 층(18)은 가시파장에 걸친 고투과율과 UV에 대한 장기간 안정성을 가지며, 광전자 반도체(12)에 대한 장기간 보호를 제공한다. 이러한 실시 형태에서, 타이 층(18)의 UV 안정성으로 인해 기판(26)을 세륨으로 도핑시킬 필요는 없다. 다양한 다른 실시 형태에서, 타이 층(18)은 PCT 특허 출원 PCT/US09/01623호에 기재된 바와 같으며, 이는 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다.
타이 층(18)은 전형적으로 점착성이며, 겔, 검, 액체, 페이스트, 수지, 또는 고체일 수 있다. 일 실시 형태에서, 타이 층(18)은 필름이다. 다른 실시 형태에서, 타이 층(18)은 겔이다. 또 다른 실시 형태에서, 타이 층(18)은, 경화되어 (예를 들어, 사전 경화되어) 겔을 형성하는 액체이다. 대안적으로, 타이 층(18)은 다중 세그먼트를 포함할 수 있는데, 이때 각각의 세그먼트는 상이한 조성 및/또는 상이한 형태(예를 들어, 겔 및 액체)를 포함한다. 타이 층(18)으로서 사용하기에 적합한 겔의 예가 미국 특허 제5,145,933호, 제4,340,709호, 및 제6,020,409호에 기재되어 있으며, 이들 각각은 이들 겔과 관련하여 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다. 타이 층(18)은 또한 전형적으로 탄성률(경화시 G')이 66.6 내지 5.9 × 104 MPa (7 × 102 내지 6 × 105 dyne/㎠)이다. 대안적으로, 타이 층(18)은 전술된 봉지재(14)와 동일한 조성을 가질 수 있다.
타이 층(18)은 두께에 있어서 특별히 제한되지 않지만, 전형적으로 두께가 0.025 내지 1.27 ㎜ (1 내지 50 밀(mil)), 더 전형적으로는 0.076 내지 0.762 ㎜ (3 내지 30 밀), 그리고 가장 전형적으로는 0.102 내지 0.381 ㎜ (4 내지 15 밀)이다. 다양한 실시 형태에서, 타이 층(18)은 두께가 0.025 내지 0.762 ㎜ (1 내지 30 밀), 0.025 내지 0.635 ㎜ (1 내지 25 밀), 0.025 내지 0.508 ㎜ (1 내지 20 밀), 0.076 내지 0.432 ㎜ (3 내지 17 밀), 0.127 내지 0.254 ㎜ (5 내지 10 밀), 0.127 내지 0.635 ㎜ (5 내지 25 밀), 0.254 내지 0.381 ㎜ (10 내지 15 밀), 0.254 내지 0.432 ㎜ (10 내지 17 밀), 0.305 내지 0.381 ㎜ (12 내지 15 밀), 0.254 내지 0.762 ㎜ (10 내지 30 밀), 또는 0.127 내지 0.508 ㎜ (5 내지 20 밀)이다. 물론, 본 발명은 이들 두께 또는 이들의 범위로 제한되지 않으며, 타이 층(18)의 두께는 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있다. 타이 층(18)의 두께는 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있음이 또한 고려된다.
반사방지 코팅:
전자 물품(10)은 또한 반사방지 코팅(antireflective coating, ARC; 16) 및/또는 경사 굴절률 코팅(gradient refractive index coating, GRIC)을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, GRIC는 광전자 반도체(12) 상에 배치된다. GRIC의 적합한 예가 2010년 9월 22일자로 출원된 발명의 명칭이 "전자 물품 및 형성 방법"(ELECTRONIC ARTICLE AND METHOD OF FORMING)인 미국 가특허 출원 제61/385,446호에 기재되어 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다.
유기실록산 블록 공중합체의 형성 방법:
옥심 화학에의 집중( Oxime Chemistry Focus ):
본 발명의 유기실록산 블록 공중합체는 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 일 실시 형태에서, 이 방법은 옥심 화학에 중점을 두고 있으며, (a) 하기 화학식 III:
[화학식 III]
R1(Z=N-O)2SiO(R1 2SiO2 /2)nSi(O-N=Z)2R1
을 갖는 선형 유기실록산과 (b) 하기 평균 단위 화학식 II:
[화학식 II]
R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
를 갖는 유기실록산 수지를, (c) 유기 용매 중에서 반응시켜, 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 포함한다. 이들 화학식에서, Z는 =CR1 2 또는 =CR4이고, R4는 하이드로카르빌렌이고, n은 평균값이 100 내지 400이고, 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1이다. 각각의 R1 , R2 및 R3은 상기에서와 같이 기재되며 독립적으로 선택됨이 이해되어야 한다. 다양한 실시 형태에서, n은 평균값이 20 내지 390, 30 내지 380, 40 내지 370, 50 내지 360, 60 내지 350, 70 내지 340, 80 내지 330, 90 내지 320, 100 내지 310, 200 내지 300, 210 내지 290, 220 내지 280, 230 내지 270, 240 내지 260, 또는 약 250이다. n의 평균값은 전술된 값 및 이들 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 유기실록산 수지는 평균 단위 화학식 R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2를 가질 수 있다. (b) 유기실록산 수지의 분자량(Mw)은 제한되지 않지만, 전형적으로 1000 내지 10,000 g/mol, 또는 대안적으로 1500 내지 5000 g/mol의 범위이다. 일 실시 형태에서, (b) 유기실록산 수지는 실세스퀴옥산이다. 본 발명의 방법에 사용하기에 적합한 (b) 유기실록산 수지는 전형적으로 실라놀 함량이 5 몰% 이상, 대안적으로 10 몰% 이상, 대안적으로 25 몰% 이상, 대안적으로 40 몰% 이상, 또는 대안적으로 50 몰% 이상이다.
적합한 (b) 유기실록산 수지는 규소 원자 상에 3개의 가수분해성 기, 예를 들어 할로겐 또는 알콕시 기를 갖는 유기실란을 유기 용매 중에서 가수분해함으로써 제조될 수 있다. 실세스퀴옥산 수지의 제조에 대한 대표적인 예가 미국 특허 제5,075,103호에서 찾아질 수 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 명백히 포함된다. 더욱이, 많은 적합한 (b) 유기실록산 수지는 고형물(플레이크 또는 분말)로서 또는 유기 용매 중에 용해된 상태로 구매 및 판매된다. 적합한 비제한적인 구매가능한 (b) 유기실록산 수지에는 다우 코닝(Dow Corning)(등록상표) 217 플레이크 수지, 233 플레이크, 220 플레이크, 249 플레이크, 255 플레이크, Z-6018 플레이크(다우 코닝 코포레이션, 미국 미시간주 미들랜드 소재)가 포함된다.
당업자는 그러한 높은 양의[R2SiO3/2] 실록시 단위 및 실라놀 함량을 함유하는 (b) 유기실록산 수지는 또한 특히 고습도 조건에서 물 분자를 보유할 수 있음을 추가로 인식한다. 따라서, 본 발명의 방법에 사용하기 전에 (b) 유기실록산 수지를 "건조"시킴으로써 수지 상에 존재하는 과잉의 물을 제거하는 것이 흔히 유리하다. 이는 유기 용매 중에 (b) 유기실록산 수지를 용해시키고, 가열 환류하고, 분리 기술(예를 들어, 딘 스타크(Dean Stark) 트랩 또는 등가의 공정)에 의해 물을 제거함으로써 달성될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 방법은 (c) 유기 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 본 방법은 유기실록산 블록 공중합체를 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알코올과 반응시켜 알콕시-캡핑된 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 이러한 실시 형태에서, 알코올은 특별히 제한되지 않으며 당업계에 알려진 임의의 것을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 알코올은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는다. 다른 실시 형태에서, 알코올은 부탄올로 추가로 한정된다. 알코올은 1 내지 10개의 임의의 개수의 탄소 원자를 가질 수 있고, 임의의 구조 또는 그의 이성체 구조를 가질 수 있음이 이해되어야 한다.
일 실시 형태에서, (a) 선형 유기실록산은 65 내지 90 몰%의 양으로 10 내지 35 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응한다. 다른 실시 형태에서, (a) 선형 유기실록산은 79 내지 89 몰%의 양으로 11 내지 21 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응한다. 또 다른 실시 형태에서, (a) 선형 유기실록산은 75 내지 89 몰%의 양으로 15 내지 21 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응한다. 물론, 본 발명은 이들 양 또는 범위로 제한되지 않으며, (a) 선형 유기실록산은 전술된 양 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 양 또는 범위로 (b) 유기실록산 수지와 반응할 수 있다. (a) 선형 유기실록산은 상기의 양들 및/또는 양들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있는 양으로 (b) 유기실록산 수지와 반응할 수 있음이 또한 고려된다.
상기 언급된 (a) 선형 유기실록산을 (b) 유기실록산 수지와 반응시키기 위한 반응 조건은 특별히 제한되지 않는다. 다양한 비제한적인 실시 형태 및 반응 조건이 하기 실시예에 기재되어 있다. 일부 실시 형태에서, (a) 선형 유기실록산과 (b) 유기실록산 수지는 실온에서 반응한다. 다른 실시 형태에서, (a)와 (b)는 실온을 초과하고 최대 약 35, 40, 45, 50, 또는 심지어는 최대 100℃에 이르는 온도에서 반응한다. 대안적으로, (a)와 (b)는 함께 또는 별개로 환류될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, (a)와 (b)는 실온보다 5, 10, 또는 심지어는 10℃ 초과만큼 낮은 온도에서 반응한다. 또 다른 실시 형태에서 (a)와 (b)는 1, 5, 10, 30, 60, 120, 또는 180분, 또는 심지어는 더 긴 시간 동안 반응한다. 전형적으로, (a)와 (b)는 질소 또는 희가스와 같은 불활성 분위기 하에서 반응한다. 대안적으로, (a)와 (b)는 약간의 수증기 및/또는 산소를 포함하는 분위기 하에서 반응할 수 있다. 더욱이, (a)와 (b)는 임의의 크기의 용기 내에서 그리고 혼합기, 와류기(vortexer), 교반기, 가열기 등을 포함하는 임의의 장비를 사용하여 반응할 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, (a)와 (b)는 극성 또는 비극성일 수 있는 하나 이상의 유기 용매 중에서 반응한다. 전형적으로, 용매, 예를 들어 톨루엔, 벤젠 등이 이용된다. 상기 언급된 반응 조건은 제한되지 않으며, 전술되거나 실시예에 기재된 반응 조건들 중 임의의 하나 이상이 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있음이 이해되어야 한다.
아세톡시 화학에의 집중:
다른 실시 형태에서, 본 방법은 아세톡시 화학에 중점을 두고 있으며, (d) 화학식 R1[R1 C(=O)O]2OSi(R1 2SiO2 /2)n Si [O(O=)CR1]2R1을 갖는 선형 유기실록산을 평균 단위 화학식 R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2(화학식 II, 전술된 바와 같음)를 갖는 (b) 유기실록산 수지와 (c) 유기 용매 중에서 반응시켜, 제1 반응 생성물을 생성한다. 이러한 실시 형태에서, 본 방법은 또한 제1 반응 생성물을 화학식 R5 qSiX4-q를 갖는 실란과 반응시켜 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 포함하며, 여기서 R5는 C1 내지 C8 하이드로카르빌 또는 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌이고, X는 가수분해성 기이고, q는 0, 1, 또는 2이다. 다른 실시 형태에서, 본 방법은 (c) 유기 용매를 제거하는 단계를 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 본 방법은 유기실록산 블록 공중합체를 전술된 바와 같이 알코올과 반응시켜 알콕시-캡핑된 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 하이드로카르빌 또는 할로겐-치환된 하이드로카르빌은 1 내지 8개의 임의의 개수의 탄소 원자를 가질 수 있으며 특별히 제한되지 않음이 이해되어야 한다.
일 실시 형태에서, (d) 선형 유기실록산은 65 내지 90 몰%의 양으로 10 내지 35 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응하여 제1 반응 생성물을 생성한다. 다른 실시 형태에서, (d) 선형 유기실록산은 79 내지 89 몰%의 양으로 11 내지 21 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응하여 제1 반응 생성물을 생성한다. 또 다른 실시 형태에서, (d) 선형 유기실록산은 79 내지 85 몰%의 양으로 15 내지 21 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응하여 제1 반응 생성물을 생성한다. 본 발명은 이들 양 또는 범위로 제한되지 않으며, (d) 선형 유기실록산은 전술된 양 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 양 또는 범위로 (b) 유기실록산 수지와 반응할 수 있다. (d) 선형 유기실록산은 상기의 양들 및/또는 양들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있는 양으로 (b) 유기실록산 수지와 반응할 수 있음이 또한 고려된다.
또 다른 실시 형태에서, 제1 반응 생성물은 90 내지 99.9 몰%의 양으로 0.1 내지 10 몰%의 양의 실란과 반응한다. 대안적으로, 제1 반응 생성물은 95 내지 99.5 몰%, 95 내지 98 몰%, 또는 96 내지 98 몰%의 양으로 0.5 내지 5 몰%, 2 내지 5 몰%, 또는 2 내지 4 몰%의 양의 실란과 반응할 수 있다. 상기에서와 마찬가지로, 본 발명은 이들 양 또는 범위로 제한되지 않으며, 제1 반응 생성물은 전술된 양 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 양 또는 범위로 실란과 반응할 수 있다. 제1 반응 생성물은 상기의 양들 및/또는 양들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있는 양으로 실란과 반응할 수 있음이 또한 고려된다.
아세톡시 화학에의 집중에 대한 반응 조건은 전술된 반응 조건과 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 반응 조건의 많은 비제한적인 예가 하기 실시예에 기재되어 있다. 상기 언급된 반응 조건은 제한되지 않으며, 전술되거나 실시예에 기재된 반응 조건들 중 임의의 하나 이상이 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있고/있거나, 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있음이 이해되어야 한다.
전자 물품:
물품(10) 그 자체에 대해 다시 언급하면, 물품(10)은 특별히 제한되지 않으며, 일 실시 형태에서는 광기전 전지 모듈(34)로 추가로 한정된다. 대안적인 실시 형태에서, 물품(10)은 고체 광원(solid-state light) 또는 고체 조명으로서 추가로 한정된다. 각각의 이들 실시 형태, 및 이들의 비제한적인 변형 형태는 바로 아래에서 더 상세히 설명된다.
광기전 전지 모듈:
당업계에 알려진 바와 같이, 광기전 전지 모듈(이하, "모듈"(34)로 지칭됨)은 광기전 효과로 인해 광 에너지를 전기 에너지로 변환시킨다. 보다 구체적으로는, 모듈(34)은 2가지 주요 기능을 수행한다. 제1 기능은 하기에 더 상세히 기재된 바와 같이 광전자 반도체(12)(예를 들어, 광기전 전지(36)) 내에서의 전자 및 정공과 같은 전하 캐리어(charge carrier)의 광생성(photogeneration)이다. 제2 기능은 전하 캐리어를 전도성 접점(conductive contact)으로 향하게 하여 전기를 전도하는 것이다.
일 실시 형태에서, 전자 물품(10)은 광전자 반도체(12)로서 광기전 전지(36)를 포함하고 봉지재(14)를 또한 포함하는 모듈(34)로서 추가로 한정된다. 모듈(34)은 또한 기판(26), 상판(28), 또는 전술된 다른 구성요소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 광기전 전지(36)는 화학 증착 또는 스퍼터링을 통해 기판(26) 상에 배치된다. 전형적으로, 이러한 실시 형태에서는, 광기전 전지(36)와 기판(26) 사이에 타이 층(18)이 필요하지 않다. 이러한 실시 형태는 전형적으로 "박막" 응용으로 지칭된다. 스퍼터링 또는 화학 증착 가공 기술을 사용하여 광기전 전지(36)가 기판(26) 상에 배치된 후에, 하나 이상의 전기 도선(도면들에는 도시되지 않음)이 광기전 전지(36)에 부착될 수 있다. 이어서, 봉지재(14)가 전기 도선 위로 적용될 수 있다.
광기전 전지(36)는 전형적으로 두께가 50 내지 250 마이크로미터, 더 전형적으로는 100 내지 225 마이크로미터, 그리고 가장 전형적으로는 175 내지 225 마이크로미터이다. 광기전 전지(36)는 또한 전형적으로 길이 및 폭(도면에 도시되지 않음)이 100 × 100 ㎝ 내지 200 × 200 ㎝이다. 일 실시 형태에서, 광기전 전지(36)는 길이 및 폭이 각각 125 ㎝이다. 다른 실시 형태에서, 광기전 전지(36)는 길이 및 폭이 각각 156 ㎝이다. 물론, 본 발명은 이들 두께 또는 이들의 범위로 제한되지 않으며, 광기전 전지(36)의 두께는 전술된 값 및 범위 내의 정수 및 분수 둘 모두의 임의의 값 또는 값들의 범위일 수 있다. 광기전 전지(36)의 두께는 상기의 값들 및/또는 값들의 범위로부터 ±5%, ±10%, ±15%, ±20%, ±25%, ±30% 등만큼 달라질 수 있음이 또한 고려된다.
광기전 전지(36)는 대면적, 단결정, 단일층 p-n 접합 다이오드를 포함할 수 있다. 이들 광기전 전지(36)는 전형적으로 규소 웨이퍼로 확산 공정을 사용하여 제조된다. 대안적으로, 광기전 전지(36)는 격자-정합(lattice-matched) 웨이퍼 상에의 (규소) 반도체의 얇은 에피택셜 침착물(epitaxial deposit)을 포함할 수 있다. 이러한 실시 형태에서, 에피택셜 광기전 전지는 우주용(space) 또는 지상용(terrestrial)으로 분류될 수 있으며, 전형적으로 AM0 효율이 7 내지 40%이다. 또한, 광기전 전지(36)는 양자 우물 디바이스(quantum well device), 예를 들어 양자 도트(dot), 양자 로프(rope) 등을 포함할 수 있으며, 이는 또한 탄소 나노튜브를 포함할 수 있다. 임의의 특정 이론에 의해 제한되고자 함이 없이, 이들 유형의 광기전 전지(36)는 최대 45% AM0 생성 효율을 가질 수 있는 것으로 여겨진다.
광기전 전지(36)는 잉곳, 리본, 박막, 및/또는 웨이퍼 형태의 비정질 규소, 단결정질 규소, 다결정질 규소, 미세결정질 규소, 나노결정질 실리카, 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐/갈륨 셀레나이드/설파이드, 갈륨 비소, 폴리페닐렌 비닐렌, 구리 프탈로사이아닌, 탄소 풀러렌, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 광기전 전지(36)는 또한 광 흡수 염료, 예를 들어 루테늄 유기금속성 염료를 포함할 수 있다. 가장 전형적으로는, 광기전 전지(36)는 단결정질 및 다결정질 규소를 포함한다. 이러한 실시 형태의 광기전 전지(36)의 설명의 임의의 부분은 전술된 전자 물품(10) 중 임의의 하나 이상에도 적용될 수 있음이 또한 고려된다.
본 발명의 모듈(34)은 자동차, 소형 전자기기, 원격지 전력 시스템, 위성, 우주 탐사기, 무선전화기, 워터 펌프, 그리드-타이드(grid-tied) 전기 시스템, 배터리, 배터리 충전기, 광전자화학 응용, 중합체 태양 전지 응용, 나노결정 태양 전지 응용, 및 염료-감응형 태양 전지 응용을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 산업에서 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 일련의 모듈(34)은 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 전기적으로 접속되고 광기전 어레이(38)를 형성한다. 본 발명은 또한 광기전 어레이(38) 그 자체를 제공한다. 광기전 어레이(38)는 적어도 2개의 모듈(34)을 포함한다. 광기전 어레이(38)는 전형적으로 옥상에서, 배터리 백업(backup)에 접속된 농촌 지역에서, 그리고 DC 펌프, 신호 부표 등에서 사용된다. 본 발명의 광기전 어레이(38)는 평면형 또는 비평면형일 수 있으며, 전형적으로 단일 전기 생성 유닛으로서의 기능을 하는데, 여기서 모듈(34)은 전압을 발생시키도록 하는 방법으로 상호 접속된다. 전형적으로, 모듈(34)은 전술된 바와 같이 전기적으로 접속되어 적합한 전압을 제공한다. 광기전 어레이(38)는 임의의 크기 및 형상의 것일 수 있으며 임의의 산업에서 이용될 수 있다.
고상 조명:
상기에서 먼저 도입된 바와 같이, 전자 물품(10)은 대안적으로 고상 전원 또는 고상 조명, 예를 들어 발광 다이오드(LED)로서 추가로 한정될 수 있다. 당업계에 알려진 바와 같이, LED는 전자가 광전자 반도체(12) 내에서 형성된 정공과 재결합할 때 전형적으로 순방향 바이어스된 상태로 광을 발생시킨다. 전자가 재결합할 때, 이들은 전형적으로 전계발광(electroluminescence)으로서 기술되는 과정에서 광자를 방출한다. 고상 조명은 교통, 철도, 및 항공 응용에서, 모바일 폰, PDA, 디지털 카메라, 랩톱에서, 의료용 기기, 바코드 판독기, 색 센서 및 화폐 센서, 인코더, 광학 스위치, 광섬유 통신에서, 계기 패널 및 스위치, 차내등(courtesy lighting), 회전 및 정지 신호기, 가전제품, VCR/DVD/스테레오/오디오/비디오 장치, 장난감/게임기, 안전 장비, 스위치, 건축용 조명, 사이니지(signage)(채널 문자), 머신 비전(machine vision), 소매 디스플레이(retail display), 비상 조명, 네온 및 전구 대체물, 손전등, 액센트 조명 풀 컬러 비디오, 단색 게시판, 및 이들의 조합을 포함하지만 이로 한정되지 않는 임의의 응용에서 사용될 수 있다.
실시예
일련의 유기실록산 블록 공중합체 ("공중합체")를 본 발명에 따라 형성한다. 일련의 비교용 공중합체 ("비교 공중합체")를 또한 대조예로서 형성하지만, 이들은 본 발명을 나타내지 않는다.
일반화된 반응 계획 - 선형 실라놀 종결된 PDMS의 옥심-캡핑:
톨루엔 및 실라놀 종결된 PDMS의 용액을 형성하고, 실라놀 종결된 PDMS를 메틸트리스(메틸에틸케토옥심)실란 (MTO)으로 캡핑하는데, 이는 질소 하에서 글러브 박스 내에서 MTO를 실라놀 종결된 PDMS에 첨가하고 2시간 동안 실온에서 혼합하여 옥심-종결된 PDMS를 형성함으로써 행한다.
일반화된 반응 계획 - 선형 실라놀 종결된 PDMS의 아세톡시-캡핑:
톨루엔 및 실라놀 종결된 PDMS의 용액을 형성하고, 실라놀 종결된 PDMS를 알킬트라이아세톡시실란으로 캡핑하는데, 이는 질소 하에서 글러브 박스 내에서 알킬트라이아세톡시실란을 실라놀 종결된 PDMS에 첨가하고 2시간 동안 실온에서 혼합하여 아세톡시-종결된 PDMS를 형성함으로써 행한다.
실시예 1: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제1 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 11 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 20 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 1 L 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 24 g, 0.175 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽(Fisher Scientific), 80 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론(Teflon) 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조(oil bath)를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 200 g의 톨루엔, 겔레스트(Gelest) DMS-S27 184 dp인 96 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 4.46 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 2.5시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (12 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하며 무색이다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 광학적으로 탁하고(hazy)/흐리게(cloudy) 보인다. 형성 후, 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 4.19 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.880(MeSiO3/2)0.010(PhSiO3/2)0.110의 구조가 확인된다.
실시예 2: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제2 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 17 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 28 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.93 g, 0.124 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 51.4 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 60 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 43.07 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 2.00 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 1.75시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (12 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하며 무색이다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 역시 광학적으로 투명하게 보인다. 형성 후, 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 6.89 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.820(MeSiO3/2)0.009(PhSiO3/2)0.171의 구조가 확인된다.
실시예 3: 옥심 종결된 PDMS 를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제3 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 21 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 34 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 20.4 g, 0.149 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 61.2 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 78.8 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 39.6 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 1.84 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 2.5시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하며 무색이다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 역시 광학적으로 투명하게 보인다. 형성 후, 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 7.52 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.783(MeSiO3/2)0.009(PhSiO3/2)0.208의 구조가 확인된다.
실시예 4: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제4 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 34 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 48 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 1 L 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 57.6 g, 0.420 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 175.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 105.0 g의 톨루엔, 62.4 g의 실라놀 종결된 PDMS (겔레스트 DMS-S21, 45 dp), 및 겔레스트로부터의 11.7 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 1시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (12.0 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 광학적으로 투명하게 보인다. 형성 후, 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 16.0 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.633(MeSiO3/2)0.029(PhSiO3/2)0.338의 구조가 확인된다.
실시예 5: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제5 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 18 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 28 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.8 g, 0.123 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 51.4 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 60.0 g의 톨루엔, 43.2 g의 실라놀 종결된 PDMS (겔레스트 DMS-S21, 45 dp), 및 겔레스트로부터의 8.10 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 30분 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6.0 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 광학적으로 투명하게 보인다. 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 대략 (Me2SiO2/2)0.82(PhSiO3/2)0.18의 구조를 갖는다.
실시예 6: 아세톡시 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제6 실시예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 17 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 28 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 추가의 실시예에서, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.8 g, 0.123 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 60.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 108℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 아세톡시 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 80.0 g의 톨루엔, 43.20 g의 실라놀 종결된 PDMS (다우 코닝 SFD750, 184 dp), 및 1.54 g의 알킬트라이아세톡시실란 (다우 코닝으로부터의 ETS-900)을 사용하여 아세톡시 캡핑된 PDMS를 형성한다. 아세톡시-종결된 PDMS를 108℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 2시간 동안 환류에서 가열한다. 이 단계에서, 2.5 g의 ETS-900을 첨가하고, 혼합물을 1시간 동안 환류한다. 이어서, 40 ml의 탈이온수를 첨가하고 공비 증류를 통해 휘발성 물질을 제거한다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 광학적으로 투명하게 보인다. 이 실시예의 유기실록산 블록 공중합체는 대략 (Me2SiO2/2)0.82(PhSiO3/2)0.17의 구조를 갖는다.
비교예
비교예 1; 6 몰% (10 중량%)의 페닐-T 단위:
제1 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 6 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 10 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 1 L 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 12 g, 0.0876 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 280 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 200 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 108 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 5 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 3.5시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (12 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열하고, 이어서 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하며 무색이다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 광학적으로 탁하고/흐리게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 0.49 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.945(PhSiO3/2)0.044의 구조가 확인된다.
비교예 2; 41 몰% (55 중량%)의 페닐-T 단위:
다른 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 41 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 55 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 33.0 g, 0.241 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 70.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 70.0 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 27.0 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 1.25 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 5시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 색이 푸르스름하다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 탁하고/흐리게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 16.3 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.583(MeSiO3/2)0.007(PhSiO3/2)0.410의 구조가 확인된다.
비교예 3; 64 몰% (75 중량%)의 페닐-T 단위:
추가의 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 64 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 75 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 45.0 g, 0.328 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 100.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 40.0 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 15.0 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 0.697 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 5.25시간 동안 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 탁하고/흐리다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 취성이며, 약간 탁하고/흐르게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 25.8 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.353(PhMeSiO2/2)0.003 (MeSiO3/2)0.004(PhSiO3/2)0.640의 구조가 확인된다.
비교예 4; 공중합체 형성 후에 첨가된 추가의 알킬트라이아세톡시실란 가교결합제가 없음:
또 다른 비교예에서는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.8 g, 0.123 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 60.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 1시간 동안 환류에서 가열하고, 이어서 108℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 아세톡시 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 80.0 g의 톨루엔, 43.20 g의 실라놀 종결된 PDMS (다우 코닝 SFD750, 184 dp), 및 1.54 g의 알킬트라이아세톡시실란 (다우 코닝으로부터의 ETS-900)을 사용하여 아세톡시 캡핑된 PDMS를 형성한다. 아세톡시-종결된 PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 총 11시간 동안 환류에서 가열한다. 특히, 이 비교예는 ETS-900의 첨가 및 이어지는 후속 환류를 포함하지 않는다. 형성 후, 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 불투명하게 보인다. 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 대략 (Me2SiO2/2)0.82(PhSiO3/2)0.17 (28 중량%의 페닐-T)의 구조를 갖는다.
비교예 5; KOH 증점 기술( bodying technique ):
또 다른 비교예에서는, 500 ml 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.8 g, 0.123 몰 Si), 184 dp 실라놀 종결된 PDMS (45.0 g, 0.606 몰 Si), 및 톨루엔 (189.6 g)을 장입한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 45.7 중량%의 수산화칼륨의 수용액 (0.553 g)을 실온에서 교반하면서 첨가하여 반응 혼합물을 형성한다. 반응 혼합물을 총 7.5시간 동안 환류에서 가열하고, 드라이아이스로 중화시키고, 1.2 ㎛ 필터를 통해 여과한다. 이 무용매 생성물은 탁하고/흐린 점성 액체이며, 29Si NMR에 의해 확인된 바와 같이, KOH 증점을 사용한, (Me2SiO2/2)0.82(PhSiO3/2)0.18 (29 중량%의 페닐-T, R/L 비 4/1)의 조성을 갖는다.
비교예 6; 클로로실란 공중합 기술:
다른 비교예에서는, 2 L 3구 둥근바닥 플라스크에 184 dp 실라놀 종결된 PDMS (500.0 g, 6.74 몰 Si) 및 톨루엔 (519.0 g, 1.42 몰)을 장입한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 페닐트라이클로로실란 (300.0 g)을 실라놀 종결된 PDMS 및 톨루엔에 신속하게 첨가한다. 이어서, 12 L 3구 둥근바닥 플라스크에 DI 수 (1766.6 g) 및 톨루엔 (1211.0 g)을 장입한다. 이 플라스크도 또한 온도계, 테플론 교반 패들, 및 수냉식 응축기를 구비하고 있다. 페닐트라이클로로실란, 실라놀 종결된 PDMS, 및 톨루엔의 혼합물을 약 25분 동안 격렬하게 혼합하면서 DI 수 및 톨루엔에 첨가하고, 이어서 전체 혼합물을 6 L 분별 깔때기 내로 옮긴다. 이어서, 수성 상을 제거하고, 1200 mL의 DI 수 분취량을 사용하여 유기 상을 4회 세척한다. 이어서, 유기 상을 둥근바닥 플라스크 내로 다시 옮기고 가열 환류한다. 잔류하는 물을 공비 증류에 의해 제거한다. 이어서, 회전 증발기, 150℃의 유조 온도, 및 약 0.13 kPa (1 mmHg)의 진공을 사용하여 용매를 제거한다. 이 생성물은 25℃에서 측정된 점도가 약 8400 cP이고, (Me2SiO2/2)0.82(PhSiO3/2)0.18 (28 중량% 페닐-T, R/L 비 4/1)에 상응하는 조성을 갖는 유백색 액체이다.
비교예 7; 에톡시-종결된 PDMS 기술:
추가의 비교예에서는, 트라이에톡시 종결된 PDMS를 형성한다. 보다 구체적으로는, 500 ml 3구 둥근바닥 플라스크에 실라놀 종결된 184 dp PDMS (겔레스트 DMS-S27, 175.0 g, 2.36 몰 Si), 테트라에톡시실란 (TEOS) (겔레스트, 53.5g, 0.257 몰), 및 아세트산칼륨 (피셔 사이언티픽, 0.229 g)을 장입한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다. 이어서, 실라놀 종결된 184 dp PDMS, 테트라에톡시실란, 및 아세트산칼륨의 혼합물을 20시간 동안 150℃에서 가열한다. 이 시점에서, 29Si NMR에 따르면 SiOH 기의 약 44%가 반응되지 않은 상태로 남아 있음을 나타냈다. 따라서, 추가의 아세트산칼륨 (0.916 g)을 첨가하고, 혼합물을 추가 33시간 동안 150℃에서 가열한다. 이어서, 혼합물을 1.2 ㎛ 필터를 통해 가압 여과하고, 로터베이퍼(rotavapor), 100℃ 온도의 유조, 및 진공을 사용하여 스트리핑(strip)하여 건조하였다. 29Si NMR에 따르면 SiOH 기가 존재하지 않고 TEOS가 없음을 나타낸다.
이어서, 직전 단계에서 형성된 트라이에톡시 종결된 PDMS를 페닐실세스퀴옥산 가수분해물과 반응시킨다. 보다 구체적으로는, 500 ml 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.8 g, 0.123 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 60.0 g)을 장입한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다. 혼합물을 30분 동안 환류에서 가열한다. 이어서, 혼합물을 100℃로 냉각시키고, 트라이에톡시 종결된 PDMS (43.2 g) 및 톨루엔 (80.0 g)의 용액을 첨가한다. 혼합물은 불투명하게 변하며, 추가의 톨루엔 (44.1 g)을 첨가하여 혼합물이 투명하게 한다. 이어서, 1.22 g의 테트라-n-부톡시 티타네이트 (듀폰(DuPont) 타이조르(Tyzor) TnBT)를 첨가하며, 혼합물은 불투명한 색으로 되돌아온다. 추가의 톨루엔 (52.8 g)을 첨가하고, 혼합물을 총 15시간 동안 환류한다. 형성 후, 이어서, 혼합물을 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 불투명하게 보인다.
비교예 8; 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제8 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 30 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 44 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 26.4 g, 0.193 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 80.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 60.0 g의 톨루엔, 겔레스트 DMS-S27 184 dp인 33.6 g의 실라놀 종결된 PDMS, 및 겔레스트로부터의 1.56 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 3시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 광학적으로 투명하며 무색이다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 다소 탁하고/흐르게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 10.5 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.695(MeSiO3/2)0.008(PhSiO3/2)0.297의 구조가 확인된다.
비교예 9: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제9 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 10 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 15 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 9.00, 0.0657 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 60.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 80.0 g의 톨루엔, 51.0 g의 실라놀 종결된 PDMS (다우 코닝 3-0213, 400 dp), 및 겔레스트로부터의 1.09 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 6시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 1시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 투명하다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 불투명하게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 1.78 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.899(MeSiO3/2)0.005(PhSiO3/2)0.096의 구조가 확인된다.
비교예 10: 옥심 종결된 PDMS를 사용한 유기실록산 블록 공중합체의 형성:
제10 비교예에서는, 옥심 종결된 PDMS를 사용하여 유기실록산 블록 공중합체를 형성하며, 이 공중합체는 대략 18 몰%의 페닐-T 단위 (이는 약 28 중량%의 페닐-T 단위에 상응함)를 갖는다. 보다 구체적으로는, 500 mL 3구 둥근바닥 플라스크에 페닐실세스퀴옥산 가수분해물 (다우 코닝 217 플레이크, 16.93 g, 0.124 몰 Si) 및 톨루엔 (피셔 사이언티픽, 80.0 g)을 장입하여 혼합물을 형성한다. 이 플라스크는 온도계, 테플론 교반 패들, 및 톨루엔으로 미리 충전되고 수냉식 응축기에 부착된 딘 스타크 장치를 구비하고 있다. 이어서, 질소 블랭킷을 적용한다. 가열을 위해 유조를 사용한다.
혼합물을 30분 동안 환류에서 가열하고, 이어서 100℃로 냉각시킨다. 이 시점에서, 전술된 방법을 사용하여 형성된 옥심 캡핑된 PDMS의 용액을 첨가한다. 보다 구체적으로는, 60.0 g의 톨루엔, 43.07 g의 실라놀 종결된 PDMS (다우 코닝 3-0213, 400 dp), 및 겔레스트로부터의 0.918 g의 MTO를 사용하여 옥심 캡핑된 PDMS를 형성한다. 옥심-PDMS를 100℃에서 페닐실세스퀴옥산 가수분해물에 신속하게 첨가하고, 6시간 동안 환류에서 가열하고, 이후에 n-부탄올 (6 g, 피셔 사이언티픽)을 첨가하고 추가 3시간 동안 추가로 환류에서 가열한다. 이어서, 이 시점에서, 약간의 휘발성 물질을 증류에 의해 제거하여 고형물 함량을 약 40 중량%로 증가시킨다. 이어서, 혼합물을 실온으로 냉각시킨다. 여기서 형성된 유기실록산 블록 공중합체는 탁하고/흐리다. 이어서, 유기실록산 블록 공중합체를 편평한 표면 상에 붓고 실온에서 하룻밤 용매를 증발시킴으로써 캐스팅 시트를 형성한다. 이 캐스팅 시트는 불투명하게 보인다. 형성 후, 이 비교예의 유기실록산 블록 공중합체는 29Si NMR에 의해 분석하는데, 이에 따르면 5.49 몰%의 OR3 (여기서, R3은 전술된 바와 같음)을 갖는 (Me2SiO2/2)0.814(MeSiO3/2)0.004(PhSiO3/2)0.182의 구조가 확인된다.
캐스팅 시트의 광학적 투명도의 평가:
실시예 1 내지 실시예 3과 비교예 1 내지 비교예 3 및 비교예 8의 캐스팅 시트를 평가하여 광학적 투명도를 결정한다. 보다 구체적으로는, 약 350 내지 1000 나노미터 파장에서의 광의 %투과율을 1 ㎜ 두께의 샘플을 통해 측정한다. %투과율에 대한 값이 하기에 기재되어 있다. 왼쪽부터 오른쪽으로 각각 비교예 1, 실시예 1 내지 실시예 3, 비교예 8, 비교예 2, 및 비교예 3의 캐스팅 시트의 화상 표현이 도 5에 도시되어 있다. 또한, 도 6은 비교예 1, 비교예 2, 및 비교예 8과 실시예 1 내지 실시예 3의 캐스팅 시트의 파장에 대한 %투과율의 스펙트럼이다.
도 5 및 도 6에 도시된 데이터는 본 발명의 선형 다이오르가노실록산 단위의 특정 중량% 및 비선형 실록산 단위의 특정 중량%가 넓은 스펙트럼에 걸쳐 예기치 않게 높은 %광투과율을 갖는 캐스팅 시트를 생성함을 나타낸다. 이들 도면에 도시된 데이터는 또한, 이들 비교예에 나타나 있는 바와 같이, 선형 다이오르가노실록산 단위의 소정의 중량% 및 비선형 실록산 단위의 특정 중량%는 그러한 결과를 생성하지 않음을 나타낸다.
캐스팅 시트의 물리적 특성의 평가:
실시예 1 내지 실시예 3 및 실시예 6과 비교예 1, 비교예 2, 비교예 4, 비교예 8, 비교예 9, 및 비교예 10의 캐스팅 시트를 또한 평가하여, 인장 강도, 신율, 쇼어(Shore) A, 인열 강도 다이 C, 및 굴절률의 물리적 특성을, 각각 ASTM 방법 D412, D412, D2240, D624, 및 D542에 따라 결정한다. 이들 예의 캐스팅 시트를 각각 약 160℃의 온도에서 약 3시간 동안 경화시킨다. 이들 평가의 결과가 하기 표에 기재되어 있다:
Figure pct00001
Figure pct00002
상기 표에서, "T"는 샘플이 반투명하다는 시각적 평가를 나타낸다. "Sl Cl"은 샘플이 다소 흐리다는 시각적 평가를 나타낸다. "Cl"은 샘플이 흐리다는 시각적 평가를 나타낸다.
특히, 비교예 3은 샘플이 너무 취성이기 때문에 시험하지 않는다. 비교예 5는 샘플이 흐린 액체이기 때문에 시험하지 않는다. 비교예 6은 샘플이 유백색 액체이기 때문에 시험하지 않는다. 비교예 7은 시트가 흐리고 약하기 때문에 시험하지 않는다.
이들 결과는 184 dp의 선형 PDMS 길이에 대한 페닐-T 몰% 수준 11, 17 및 21에 대해 광학적으로 투명한 공중합체 시트가 형성됨을 보여준다. 일반적으로, 광학적으로 투명한 시트를 형성하는 조성은 더 높은 인장 강도 및 파단 신율에 의해 반영되는 바와 같이 더 높은 시트 인성을 가져온다. 이들 시트의 높은 광학적 투명도 및 높은 신율의 조합은 전자적 라미네이트와 같은 많은 응용에서 바람직하다.
대표적인 실시예의 점탄성 프로파일의 평가
실시예 2의 캐스팅 시트를 평가하여 점탄성 프로파일을 결정하는데, 이 프로파일은 도 7에 시각적으로 도시되어 있다. 이 도면에서, 용융 가공성은 약 50℃에서 저장 탄성률(G')의 강하(drop)로부터 알 수 있으며, 반면에 약 200℃에서 G'의 상향(upturn)은 페닐-T 수지 상의 실라놀 기의 축합 경화를 나타낸다. 달리 말하면, 이 도면은 온도가 증가함에 따라 G'가 강하함을 보여주는데, 이는 온도가 증가함에 따라 점도가 감소함을 나타낸다. 이러한 강하는 산업적 라미네이션 공정에서 일어나는 것을 모사하며, 전형적으로 바람직하다. 이어서, 어떤 지점에서, 온도가 계속 증가함에 따라 점도가 상승하는데, 이는 일반적으로 경화가 일어나고 있음을 나타낸다. 이는 또한 전형적으로 바람직하며, 산업적 공정을 모사한다.
단일 광기전 전지 라미네이션 평가:
비교예 1과 실시예 1 내지 실시예 3의 조성을 또한 사용하여, 당업계에 잘 알려진 바와 같이 전형적인 라미네이션 공정을 통해 단일 광기전 전지를 봉지한다. 보다 구체적으로는, 비교예 1과 실시예 1 내지 실시예 3의 공중합체를 30% 톨루엔으로부터 캐스팅하고 실온에서 하룻밤 증발시킨다. 최대 tan 델타(δ) 및 최대 tan 델타(δ)에서의 온도(℃)를 라미네이션 전에 결정하여, 공중합체 시트를 효과적으로 라미네이팅할 수 있는 능력을 유동학적 프로필과 연관시킨다. 이러한 분석은 미소 변형률 진동 모드로 ARES 유량계를 사용하여 수행한다. 최대 tan 델타(δ)는 일반적으로 중합체 재료가 유동할 수 있는 능력을 나타낸다. tan 델타의 최대값이 높을수록, 중합체 재료가 유동할 수 있는 능력이 더 크다. 최대 tan 델타(δ)에서의 온도를 평가하여 봉지재의 최적 라미네이션 온도를 결정한다. 다음 단계는 실제 라미네이션을 위한 필름을 1-전지 모듈 내로 캐스팅하는 것이다.
봉지를 위한 필름의 캐스팅:
비교예 1과 실시예 1 내지 실시예 3을 사용하여, 테플론 이형 라이너로 덮인 플래튼 위로 놓여진 알루미늄 체이스(chase) 내로 부음으로써 용액 (톨루엔 중 약 30 내지 40 중량% 고형물)으로부터 캐스팅되는 필름을 형성한다. 1.905 mm (75 밀) 두께의 체이스의 상부까지 육안으로 대략적으로 충전함으로써 대략 0.508 ㎜ (20 밀) 두께의 필름을 캐스팅한다. 구체적으로는, 약 35 g의 용액을 15.2 ㎝ × 15.2 ㎝ (6" × 6") 체이스 내로 붓거나 또는 100 g의 용액을 22.9 ㎝ × 22.9 ㎝ (9" × 9") 체이스 내로 부음으로써 동일한 대략적인 두께의 필름을 캐스팅한다. 용매를 30.5 m/s (100 ft/sec)의 속도로 후드 내에서 하룻밤 필름으로부터 증발시킨다. 필름을 체이스로부터 잘라내고, 두께에 대해 측정하고, 지프락(ziplock) 백 내에서 테플론 시트들 사이에 보관한다. 필름을 캐스팅 후 2일 이내에 사용한다.
유기실록산 블록 공중합체에 의한 봉지:
대략 0.508 ㎜ (20 밀) 두께이고 15.2 ㎝ × 15.2 ㎝ (6" × 6")보다 약간 더 큰 시트를 솔라텍스(Solatex) 유리의 15.2 ㎝ × 15.2 ㎝ (6" × 6") 조각 상에 직접 캐스팅함으로써 전방 및 후방 시트의 봉지를 달성한다. 솔더링된 BP 단결정질 전지를 다양한 공중합체 위로 (엎어서) 놓고, 동일한 조성의 다른 시트로 덮는다. 이 조립체를 테플론 이형 라이너로 덮고, 160℃에서의 2분의 평형 후 90분 동안 라미네이팅한다.
봉지 후, 광기전 전지를 평가하여 바로 아래에 기재된 바와 같이 라미네이션 품질을 결정한다.
Figure pct00003
이들 결과는 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에 대해 탁월한 라미네이션 품질이 얻어짐을 입증한다. 1.0에 근접한 tan 델타의 최대값은 그 시트의 우수한 유동이 탁월한 라미네이션 품질을 확보함을 나타낸다. tan 델타의 최대값에서의 온도는 140 내지 160℃가 허용가능한 라미네이션 온도임을 확인시켜 준다.
단일 광기전 전지의 가속 노화 연구:
상기의 실시예 1 및 실시예 2의 봉지된 단일 광기전 전지를 또한 가속 노화에 기초하여 시간 경과에 따른 효율 손실을 결정하기 위해 평가한다. 보다 구체적으로는, 실시예 1 및 실시예 2의 봉지된 단일 광기전 전지를 당업계에 알려진 IEC 61215에 따라 습도 동결 및 열 사이클링 시험에 기초하여 효율(수집된 전력에 대한 변환된 전력의 %)에 대해 시험한다.
이들 시험에서, 습도 동결 사이클은 다음과 같다: 85℃ / 85% 상대 습도(R.H.) 21시간 유지; -40℃로 켄칭(quench); 1시간 유지 (IEC 표준은 50일에 걸쳐 5% 미만의 손실을 규정한다). 습도 동결 데이터를 비교를 가능하게 하기 위해 1일째 정규화하고, 효율 변화를 시간 경과에 따라 그리며, 이는 도 8에 도시되어 있다.
더욱이, 이들 시험에 사용된 열 사이클은 다음과 같다: 90℃ 내지 -40℃에서 1시간 사이클 및 이와 함께 1시간 유지(IEC 표준은 40일에 걸쳐 5% 미만의 손실을 규정한다) 열 사이클 데이터를 비교를 가능하게 하기 위해 1일째 정규화하고, 효율 변화를 시간 경과에 따라 그리며, 이는 도 9에 도시되어 있다.
도 8 및 도 9에 도시된 데이터는 일반적으로 본 발명의 광기전 전지가 습도 및 열 시험에 대하여 각각 IEC 61215 표준을 통과하고 50일 및 40일 둘 모두에 걸쳐 5% 미만의 효율의 손실을 보여줌을 나타낸다.
전체적으로, 상기 실시예들에서 기재된 데이터는 본 발명의 화학적 특성이 예기치 않게 높은 %투과율을 갖는 유기폴리실록산 블록 공중합체를 생성함을 입증한다. 또한, 유기 기 또는 중합체 세그먼트가 혼입되지 않기 때문에, 광투과율의 탁월한 보유(retention)가 예측될 수 있다. 더욱이, 이들 공중합체는 탁월한 물리적 특성을 가지며, 노화를 견디고 IEC 61215를 통과하는 전자 물품, 예를 들어 광기전 전지 모듈을 형성하는 데 효과적으로 사용될 수 있다. 이들 공중합체는 도 7의 점탄성 프로파일에 나타낸 바와 같이 전자 물품을 형성하기 위한 다양한 공정, 예를 들어 라미네이션에 또한 사용될 수 있다. 추가적으로, 견고한 라미네이트 조립체가 형성될 수 있도록 라미네이션 후에 경화를 행하는 경향이 있다.
첨부된 특허청구범위가 상세한 설명에 기재된 명확하고 특정된 화합물, 조성, 또는 방법으로 제한되지 않으며, 이들은 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 속하는 특정 실시 형태들 사이에서 달라질 수 있음이 이해되어야 한다. 다양한 실시 형태의 특정 특징 또는 태양을 기술함에 있어서 본 명세서에서 필요로 하는 임의의 마쿠쉬 군(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특별한, 및/또는 예기치 않은 결과가 개별 마쿠쉬 군의 각각의 구성원으로부터 모든 다른 마쿠쉬 구성원들과는 독립적으로 얻어질 수 있음이 이해되어야 한다. 마쿠쉬 군의 각각의 구성원은 개별적으로 및/또는 조합하여 필요할 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태들에 대한 적절한 지지를 제공한다.
또한, 본 발명의 다양한 실시 형태들을 기술함에 있어서 필요로 하는 임의의 범위 및 하위 범위는 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 독립적으로 그리고 집합적으로 속하고, 모든 범위 - 본 명세서에 명시적으로 기재되어 있지 않더라도 상기 범위 내의 정수 및/또는 분수 값을 포함함 - 를 기술하고 고려하는 것으로 여겨짐이 이해되어야 한다. 당업자는 열거된 범위 및 하위 범위가 본 발명의 다양한 실시 형태를 충분히 기술하고 가능하게 하며, 그러한 범위 및 하위 범위는 관련된 절반, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 추가로 세분될 수 있음을 용이하게 인식한다. 단지 한 예로서, "0.1 내지 0.9의" 범위는 아래쪽의 1/3, 즉 0.1 내지 0.3, 중간의 1/3, 즉 0.4 내지 0.6, 및 위쪽의 1/3, 즉 0.7 내지 0.9로 추가로 세분될 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 개별적으로 및 집합적으로 있게 되며, 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 하게 되고 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태들에 대한 적절한 지지를 제공할 수 있다. 또한, 범위를 한정하거나 수식하는 언어, 예를 들어 "이상", "초과", "미만", "이하" 등과 관련하여, 그러한 언어는 하위 범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 예로서, "10 이상"의 범위는 본질적으로 10 이상 내지 35의 하위 범위, 10 이상 내지 25의 하위 범위, 25 내지 35의 하위 범위 등을 포함하며, 각각의 하위 범위는 개별적으로 및/또는 집합적으로 필요로 할 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태들에 대한 적절한 지지를 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별 수치가 필요로 할 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태들에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, "1 내지 9의" 범위는 다양한 개별 정수, 예를 들어 3과 소수점(또는 분수)을 포함하는 개별 수치, 예를 들어 4.1도 포함하는데, 이들은 필요로 할 수 있으며, 첨부된 특허청구범위의 범주 내의 구체적인 실시 형태들에 대한 적절한 지지를 제공한다.
본 발명은 예시적인 방식으로 설명되었으며, 사용된 용어는 제한이라기보다는 설명의 관점이고자 하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 교시에 비추어 본 발명의 많은 변경 및 변형이 가능하며, 본 발명은 구체적으로 기재된 것 이외의 다른 방법으로 실시될 수도 있다.

Claims (31)

  1. 광투과율이 95% 이상이며,
    A. 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2
    를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위 - 여기서, 상기 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열됨 - ; 및
    B. 하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위 - 여기서, 상기 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1임 - 를 포함하며,
    여기서 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H인 유기실록산 블록 공중합체.
  2. 제1항에 있어서, 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2
    를 갖는 상기 다이오르가노실록산 단위는 79 내지 89 몰%의 양으로 존재하는 유기실록산 블록 공중합체.
  3. 제2항에 있어서, 하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 상기 실록산 단위는 11 내지 21 몰%의 양으로 존재하는 유기실록산 블록 공중합체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 블록은 선형 블록당 평균 50 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 유기실록산 블록 공중합체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 0.8 ≤ × ≤ 1.2이고, 0 ≤ y ≤ 0.2인 유기실록산 블록 공중합체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, R1은 메틸이고, 각각의 R2는 아릴이고, 각각의 R3은 H인 유기실록산 블록 공중합체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2를 갖는 상기 다이오르가노실록산 단위, 및
    하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 실록산 단위로 본질적으로 이루어지는 유기실록산 블록 공중합체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 상기 유기실록산 블록 공중합체의 경화된 생성물.
  9. 측정된 광투과율이 95% 이상이며,
    하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2
    를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위 - 여기서, 상기 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열됨 -, 및
    하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위 - 여기서, 상기 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1임 - 를 포함하며,
    여기서 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H인 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 방법으로서,
    (a) 하기 화학식 III:
    [화학식 III]
    R1(Z=N-O)2OSi(R1 2SiO2 /2)nSi(O-N=Z)2R1
    을 갖는 선형 유기실록산과;
    (b) 하기 평균 단위 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 유기실록산 수지를
    (c) 유기 용매 중에서 반응시켜, 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 포함하며,
    여기서 Z는 =CR1 2 또는 =CR4이며, R4는 하이드로카르빌렌이고, n은 평균값이 100 내지 400인 방법.
  10. 제9항에 있어서, (a) 선형 유기실록산은 65 내지 90 몰%의 양으로 10 내지 35 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, (a) 선형 유기실록산은 79 내지 89 몰%의 양으로 11 내지 21 몰%의 양의 (b)와 반응하는 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 유기 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 유기실록산 블록 공중합체는 시트인 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 유기실록산 블록 공중합체를 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알코올과 반응시켜 알콕시-캡핑된 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 형성되는 유기폴리실록산 블록 공중합체.
  16. 측정된 광투과율이 95% 이상이며,
    하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2
    를 갖는 65 내지 90 몰%의 다이오르가노실록산 단위 - 여기서, 상기 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열됨 -, 및
    하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위 - 여기서, 상기 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1임 - 를 포함하며,
    여기서 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H인 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 방법으로서,
    (d) 화학식 R1[R1 C(=O)O]2OSi(R1 2SiO2 /2)nSi[O(O=)CR1]2R1을 갖는 선형 유기실록산을 (b) 하기 평균 단위 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 유기실록산 수지와 (c) 유기 용매 중에서 반응시켜, 제1 반응 생성물을 생성하는 단계; 및
    제1 반응 생성물을 화학식 R5qSiX4-q를 갖는 실란과 반응시켜 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 포함하며,
    여기서 R5는 C1 내지 C8 하이드로카르빌 또는 C1 내지 C8 할로겐-치환된 하이드로카르빌이고, X는 가수분해성 기이고, q는 0, 1 또는 2인 방법.
  17. 제16항에 있어서, (d) 선형 유기실록산은 65 내지 90 몰%의 양으로 10 내지 35 몰%의 양의 (b) 유기실록산 수지와 반응하여 제1 반응 생성물을 생성하는 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 제1 반응 생성물은 90 내지 99.9 몰%의 양으로 0.1 내지 10 몰%의 양의 실란과 반응하는 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, (c) 유기 용매를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 유기실록산 블록 공중합체는 시트인 방법.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 유기실록산 블록 공중합체를 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알코올과 반응시켜 알콕시-캡핑된 유기실록산 블록 공중합체를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 형성되는 유기폴리실록산 블록 공중합체.
  23. A. 광전자 반도체; 및
    B. 상기 광전자 반도체 상에 배치되고 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 봉지재(encapsulant)를 포함하며,
    상기 유기실록산 블록 공중합체는 광투과율이 95% 이상이며,
    (1) 하기 화학식 I:
    [화학식 I]
    R1 2SiO2 /2
    를 갖는 65 내지 89 몰%의 다이오르가노실록산 단위 - 여기서, 상기 다이오르가노실록산 단위는 선형 블록당 평균 10 내지 400개의 다이오르가노실록산 단위를 갖는 선형 블록들로 배열됨 - , 및
    (2) 하기 평균 화학식 II:
    [화학식 II]
    R2 x(OR3)ySiO(4-x-y)/2
    를 갖는 10 내지 35 몰%의 실록산 단위 - 여기서, 상기 실록산 단위는 비선형 블록당 적어도 2개의 실록산 단위를 갖는 비선형 블록들로 배열되고, 0.5 ≤ × ≤ 1.5이고, 0 ≤ y ≤ 1임 - 를 포함하며,
    여기서 각각의 R1은 독립적으로 C1 내지 C10 하이드로카르빌이고, 각각의 R2는 독립적으로 아릴 또는 C4 내지 C10 하이드로카르빌이고, R2의 50 몰% 이상은 아릴이고, 각각의 R3은 독립적으로 R1 또는 H인 전자 물품.
  24. 제23항에 있어서, 상기 봉지재는 경화되는 전자 물품.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 기판을 추가로 포함하는 전자 물품.
  26. 제25항에 있어서, 상기 기판은 제23항에 기재된 상기 유기실록산 블록 공중합체를 포함하는 전자 물품.
  27. 제25항에 있어서, 상기 광전자 반도체는 상기 기판 상에 직접 배치되고, 상기 봉지재는 상기 광전자 반도체 상에 배치되고 이를 봉지하는 전자 물품.
  28. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 광기전 전지 모듈로서 추가로 한정되는 전자 물품.
  29. 제23항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 둘 이상의 광기전 전지 모듈을 포함하는 광기전 어레이로서 추가로 한정되는 전자 물품.
  30. 제23항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 발광 다이오드로서 추가로 한정되는 전자 물품.
  31. 제23항 내지 제30항 중 어느 한 항에 기재된 전자 물품을 제조하는 방법.
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