KR20180135860A - 경화성 실리콘 조성물 - Google Patents

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미셸 쿠밍스
스탠튼 제임스 덴트
조엘 패트릭 맥도널드
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Abstract

본 발명은 유기폴리실록산, 가교결합제; 및 촉매량의 하이드로실릴화 촉매를 포함하는 경화성 실리콘 조성물에 관한 것으로, 유기폴리실록산은 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖고 중합도가 약 25 내지 약 10,000인, 유기폴리실록산의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 알케닐-작용성 다이알킬폴리실록산과; SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위 (여기서, R1은 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐임)를 포함하고 알케닐 기가 약 1.0 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위이고 OH 함량이 약 0.2 질량% 내지 약 2.0 질량%이고 질량 평균 분자량이 약 2,000 g/몰 내지 약 22,000 g/몰인, 알케닐 작용성 유기폴리실록산 수지를 포함한다.

Description

경화성 실리콘 조성물
본 명세서에 기술된 발명의 요지(subject matter)는 경화성 실리콘 조성물, 경화성 실리콘 조성물을 형성하는 방법, 및 고도로 투명한 경화된 실리콘 재료를 제공하는 그의 경화물에 관한 것이다.
의료, 전자 및 조명 산업에서, 기계적 특성과 광학적 특성의 최적화된 균형은 우수한 장치 기능 및 성능을 가능하게 한다. 이들 산업에서, 기계적 성능을 달성하거나 향상시키기 위해 수지 강화 실리콘 탄성중합체가 널리 사용된다. 이러한 실리콘 탄성중합체에 적절한 강화를 제공하기 위해서는 높은 질량 평균 분자량 (22,000 g/몰 초과)의 알케닐-작용성 유기폴리실록산 수지가 포함되어야만 한다는 것을 당업자는 당연하게 생각하고 널리 받아들여 왔다.
추가적으로, 알케닐-작용성 유기폴리실록산 수지는 실리콘 탄성중합체에, 그리고 결국, 생성되는 경화된 재료에 탁월한 기계적 강화를 제공한다는 것이 이전에 입증되었다. 그러나, 조성물 내의 알케닐-작용성 유기폴리실록산 수지의 양이 증가됨에 따라, 수지 입자의 응집 및 응축으로 인해 광학적 특성이 손상되고, 그에 의해 광의 산란 및 관련된 헤이즈(haze)가 생기게 된다. 이러한 헤이즈는 광학 투명성(optical clarity)이 장치의 기능 또는 효율을 가능하게 하는 다수의 응용에서 불리하다.
본 발명에 제공된 조성물은 성능 특성들의 이러한 균형에 있어서 유의하며 예상치 못한 개선을 나타낸다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 오로지 낮은 질량 평균 분자량 (22,000 g/몰 미만)의 알케닐-작용성 유기폴리실록산 수지를 사용하는 것에 의해서만 기계적 강도와 광학 투명성이 균형을 이룰 수 있고, 유지 및 개선될 수 있다는 통상적인 지식에 맞지 않게 된다.
게다가, 이러한 낮은 질량 평균 분자량의 알케닐-작용성 유기폴리실록산 수지는 조성물 내의 알케닐-작용성 유기폴리실록산 중합체의 농도에 비해 조성물 내에서 고농도로 이용될 수 있어서, 광학 및 전자 응용에 또한 바람직한 탁월한 표면 특성을 제공한다. 구체적으로, 이들 조성물은 감소된 표면-점착성 및 유리한 가공 특성을 제공하면서 탁월한 가시광 투과율 및 기계적 특성을 제공한다.
본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 유기폴리실록산, 가교결합제 및 촉매량의 하이드로실릴화 촉매를 포함한다. 유기폴리실록산은 알케닐-작용성 중합체 및 알케닐-작용성 수지를 갖는다. 중합체는 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖고, 중합도가 약 25 내지 약 10,000의 범위이고, 유기폴리실록산의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 범위로 존재한다. 수지는 SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위를 가지며, 여기서 R1은 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐이다. 수지는 약 1.0 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위의 알케닐을 갖고, 규소 상의 하이드록실 함량이 약 0.2 질량% 내지 약 2.0 질량%의 범위이고, 질량 평균 분자량이 약 2,000 g/몰 내지 약 22,000 g/몰의 범위이다.
도 1은 광학적 평가 샘플 제제 C를 사용하여 파장의 함수로서 두께가 0.28 센티미터 (cm)인 본 명세서에 논의된 실시예에 대해 측정된 총 광투과율(total optical transmittance)을 예시한다.
도 2는 광학적 평가 샘플 제제 C를 사용하여 파장의 함수로서 두께가 0.28 cm인 본 명세서에 논의된 실시예에 대해 측정된 광학 헤이즈를 예시한다.
도 3은 광학적 평가 샘플 제제 D를 사용하여 파장의 함수로서 두께가 1.0 cm인 본 명세서에 논의된 실시예에 대해 측정된 광투과율을 예시한다.
도 4는 광학적 평가 샘플 제제 B를 사용하여 파장의 함수로서 두께가 3.2 cm인 본 명세서에 논의된 실시예에 대해 측정된 총 광투과율을 예시한다.
본 명세서에 기재된 예시적인 조성물은 조성물의 기본 성분으로서 유기폴리실록산 (A)를 포함하는 경화성 실리콘 조성물이다. 유기폴리실록산은 알케닐-작용성 유기폴리실록산 중합체 (A-1) 및 알케닐 작용성 유기폴리실록산 수지 (A-2)를 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, (A-1)은 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖는다. (A-1)은 실질적으로 직쇄 분자 구조를 갖는 중합체 형태를 갖지만, 분자 사슬의 일부분은 다소 분지될 수 있다. (A-1)에서의 알케닐에는, 제한 없이, 비닐, 알킬, 알릴, 아이소프로페닐, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 및 사이클로헥세닐 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합이 포함될 수 있다. 이러한 알케닐의 결합 위치에는, 제한 없이, 분자 사슬의 말단 위치 및/또는 측쇄 위치가 포함될 수 있다. (A-1)에서의 알킬에는, 제한 없이, C1-10 알킬, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 사이클로펜틸, 및 사이클로헥실, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합이 포함될 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, (A-1)은 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖는 알케닐-작용성 다이알킬폴리실록산이다. 다른 예시적인 실시 형태에서, (A-1)은 다이오르가노폴리실록산이며, 제한 없이, 양측 분자 사슬 말단에서 다이메틸비닐실록시 기로 말단 블로킹된 다이메틸폴리실록산, 양측 분자 사슬 말단에서 다이메틸비닐실록시 기로 말단 블로킹된 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 양측 분자 사슬 말단에서 트라이메틸실록시 기로 말단 블로킹된 메틸비닐폴리실록산, 양측 분자 사슬 말단에서 트라이메틸실록시 기로 말단 블로킹된 다이메틸실록산-메틸비닐실록산 공중합체, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, 25℃에서 (A-1)의 점도는 약 100 밀리파스칼 초 (mPa·s) 내지 약 2,000,000 mPa·s이거나, 더욱 구체적으로 약 1,500 mPa·s 내지 약 100,000 mPa·s이거나, 더욱 더 구체적으로 약 2,000 mPa·s 내지 약 80,000 mPa·s이다. (A-1)이, 고점도 및 저점도 알케닐-작용성 폴리오르가노실록산을 포함할 수 있는 둘 이상의 알케닐-작용성 폴리오르가노실록산의 혼합물인 경우, 25℃에서 이러한 혼합물의 점도는 약 1,000 mPa·s 내지 약 200,000 mPa·s이다.
조성물에서 (A-1)의 함량은 (A)의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 범위이거나, 더욱 구체적으로 (A)의 약 25 질량% 내지 약 50 질량%의 양이거나, 더욱 더 구체적으로 약 30 질량% 내지 약 50 질량%의 양이다. 이에 대한 적어도 몇 가지 이유에는 하기가 포함된다: (A-1)의 양이 언급된 범위의 하한보다 작은 경우, 조성물의 경화에 의해 제공되는 경화된 실리콘 재료의 가요성이 감소하는 경향이 있고; 다른 한편, (A-1)의 양이 언급된 범위의 상한을 초과하는 경우, 본 조성물의 경화에 의해 제공되는 경화된 실리콘 재료의 경도가 감소하는 경향이 있다. (A) 중 (A-1)의 함량이 20 질량% 내지 30 질량%인 조성물과 비교하여, 30 질량% 내지 50 질량%의 (A) 중 (A-1)의 함량은 점도 및 유동성을 포함하는 바람직한 가공 특성을 제공한다.
예시적인 일 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 약 25 내지 약 10,000인, 예를 들어 화학식 MVi 2D25 내지 MVi 2D10,000 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 포함하는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 900이고 화학식 MVi 2D900 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 포함하는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 500이고 화학식 MVi 2D500 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 300이고 화학식 MVi 2D300 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
추가의 예시적인 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 165이고 화학식 MVi 2D165 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)를 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
추가의 실시 형태에서, 비닐-작용성 폴리다이메틸실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 27이고 화학식 MVi 2D27 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는 유체이다.
일부 경우에, 중합도가 900 이하인 유기폴리실록산은 충분한 점도를 제공하지 않을 수 있고 1,000,000 mPas를 초과하는 점도를 갖는 유기폴리실록산이 조성물에 포함될 수 있으며, 이 경우 제한 없이, 비닐은 분자 사슬의 말단 위치 및/또는 펜던트 위치 및/또는 측쇄 위치에 위치된다. 예를 들어, (A-1)의 점도가 25℃에서 1,000 mPa·s (cP) 미만인 경우, 경화된 조성물에 의해 제공되는 재료는 불만족스러운 가요성 및/또는 낮은 인장 강도를 갖는 경향이 있다. 이러한 예에서, 만족스러운 가요성 및/또는 높은 인장 강도를 제공하기 위해 적합한 양의 고점도 유기폴리실록산이 조성물에 첨가될 수 있다.
예시적인 일 실시 형태에서, 고점도 폴리오르가노실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 2000 내지 15,000이고 화학식 MVi 2D2000 내지 MVi 2D15,000 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는다.
다른 예시적인 실시 형태에서, 고점도 폴리오르가노실록산은, 오직 말단 상에만 있는 비닐 기를 갖고 평균 중합도가 9,463이고 화학식 MVi 2D9,463 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는다.
또 다른 예시적인 실시 형태에서, 고점도 폴리오르가노실록산은, 말단 상에 그리고 펜던트 위치 상에 있는 비닐 기 및 평균 중합도가 9,437 (D 단위 및 DVi 단위 포함)이고 화학식 MVi 2 DVi 187D9,250 (여기서, MVi는 평균 1개의 비닐 기 및 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, DVi는 평균 1개의 비닐 및 1개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위이고, D는 2개의 메틸 기를 갖는 실록산 단위임)을 갖는 폴리실록산 사슬을 갖는다.
앞서 언급된 바와 같이, 유기폴리실록산은 또한 알케닐-작용성 수지 (A-2)를 포함한다. (A-2)는 SiO4/2 단위 ("Q" 단위), R1 2R2SiO1/2 단위 (알케닐 및 알킬 작용기를 갖는 "M" 단위) 및 R1 3SiO1/2 (알킬 작용기를 갖는 "M" 단위)를 포함하며, 여기서 R1은 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐이다. 예시적인 일 실시 형태에서, (A-2)는 약 1.0 내지 약 4.5 중량%의 비닐 함량, 약 0.2 내지 약 2.0 중량%의 실라놀로 인한 OH 함량, 및 약 2,000 내지 약 22,000 g/몰의 질량 평균 분자량을 포함한다. 더욱 구체적으로, (A-2)는 약 2.0 내지 약 4.0 중량%의 비닐 함량, 약 0.4 내지 약 1.8 중량%의 실라놀로 인한 OH 함량, 및 약 2,000 내지 약 20,000 g/몰의 질량 평균 분자량을 포함한다. 더욱 더 구체적으로, (A-2)는 약 2.8 내지 약 3.8 중량%의 비닐 함량, 약 0.6 내지 약 1.5 중량%의 실라놀로 인한 OH 함량, 및 약 2,000 내지 약 15,000 g/몰의 질량 평균 분자량을 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 약 3400 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 3.3 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.1 질량% (0.044 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 1.02이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 3,380 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 1.5 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.1 질량% (0.045 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 1.00이다.
추가의 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 3,410 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 2.3 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.0 질량% (0.040 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 0.996이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 3,460 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 3.1 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.2 질량% (0.046 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 0.988이다.
일 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 3,360 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 1.6 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.0 질량% (0.039 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 1.00이다.
다른 예시적인 실시 형태에서, (A-2)는 질량 평균 분자량이 3,880 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 3.4 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 0.8 질량% (0.034 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 1.00이다.
비교를 위해, 본 발명이 아닌 실시 형태에서, 유기폴리실록산 수지는 질량 평균 분자량이 23,400 g/몰이고, 여기서 비닐 기 함량이 2.0 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.9 질량% (0.074 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 0.848이다. 이러한 유기폴리실록산 수지는, 제형에 포함되는 경우, 적절한 기계적 특성을 제공하지만, (A-2)의 함량이 (A)의 50%를 초과하는 경우 불량한 광투과율을 제공한다.
다른 본 발명이 아닌 실시 형태에서, 유기폴리실록산 수지는 질량 평균 분자량이 26,000이고, 여기서 비닐 기 함량이 4.0 질량%이고, 하이드록실 기 함량은 1.6 질량% (0.063 몰 OH/1 몰 Si)이고, SiO4/2 단위 1 몰에 대한 R1 2R2SiO1/2 단위와 R1 3SiO1/2 단위의 총 몰 수의 비는 0.882이다. 이러한 유기폴리실록산 수지는, 제형에 포함되는 경우, 적절한 기계적 특성을 제공하지만, (A-2)의 함량이 (A)의 50%를 초과하는 경우 불량한 광투과율을 제공한다.
예시적인 일 실시 형태에서, (A-2)는 성분 (A)의 약 50 질량% 내지 약 80 질량%, 또는 더욱 바람직하게는 성분 (A)의 약 50 질량% 내지 약 75 질량%, 또는 가장 바람직하게는 성분 (A)의 약 50 질량% 내지 약 70 질량%의 범위의 양으로 존재한다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 경화성 실리콘 조성물은, 제한 없이, 유기하이드로겐올리고실록산, 유기하이드로겐폴리실록산, 폴리오르가노하이드로겐실록산, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 배합물을 포함하는 가교결합제 (B)를 추가로 포함한다.
예시적인 일 실시 형태에서, (B)는 하기 파라미터 중 적어도 하나가 상이한 임의의 둘 이상의 폴리오르가노하이드로겐실록산의 배합물이다: 수소화규소 (SiH)의 함량, 분자 구조 및 조성 (예를 들어, M, D, T, Q 및 그들의 비; 펜던트 작용기, 분자들의 구성, 중합체의 측쇄의 분지), 점도, 평균 분자량 및 분자량 분포, 실록산 단위의 수 및 둘 이상의 유형의 상이한 실록산 단위의 순서(sequence).
다른 예시적인 실시 형태에서, (B)는 분자당 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖는 SiH 작용성 유기실록산 가교결합제이며, (B)는 단일 폴리오르가노하이드로겐실록산, 또는 하기 중 적어도 하나가 상이한 둘 이상의 폴리오르가노하이드로겐실록산의 배합물로부터 선택된다: 구조, 점도, 평균 분자량, 실록산 단위의 수 및 순서.
예시적인 일 실시 형태에서, (B)는 각각의 분자 내에 평균 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 가지며 규소-결합된 수소 이외의 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 성분 (A) 내의 총 알케닐 1 몰당 약 0.4 내지 약 4.0 몰의 (B) 내의 규소-결합된 수소를 제공하는 양의 유기폴리실록산이다. 이 실시 형태에서, (B)는 유기폴리실록산인데, 이는 (B-1) 약 0.7 질량% 이상의 규소-결합된 수소를 갖고 SiO4/2 단위 및 HR3 2SiO1/2 단위를, SiO4/2 단위 1 몰당 약 1.5 내지 약 3.8 몰의 HR3 2SiO1/2 단위 (R R3은 C1-10 알킬임)의 범위의 비로 포함하는, 성분 (B)의 약 5 질량% 내지 약 100 질량% (약 5 질량% 내지 약 95 질량%)의 유기폴리실록산; 및 (B-2) 약 0.1 질량% 이상의 규소-결합된 수소를 갖고 규소-결합된 수소 이외의 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 성분 (B)의 0 질량% 내지 50 질량%의 직쇄 유기폴리실록산을 포함한다.
앞서 언급된 바와 같이, 본 발명의 경화성 실리콘 조성물은 고도로 투명한 경화된 실리콘 재료를 제공하는 촉매량의 하이드로실릴화 촉매 (C)를 추가로 포함한다. 예시적인 일 실시 형태에서, (C)는 조성물의 경화를 촉진하기에 충분한 양으로 첨가된다. (C)는 당업계에 공지되고 구매가능한 하이드로실릴화 촉매를 포함할 수 있다. 적합한 하이드로실릴화 촉매에는, 제한 없이, 백금, 로듐, 루테늄, 팔라듐, 오스뮴, 또는 이리듐 금속을 포함하는 백금족 금속 또는 이들의 유기금속 화합물 및 이들의 임의의 둘 이상의 배합물이 포함된다. 추가의 실시 형태에서, (C)는 백금 블랙, 염화백금산과 같은 백금 화합물, 염화백금산 육수화물, 염화백금산과 1가 알코올의 반응 생성물, 백금 비스(에틸아세토아세테이트), 백금 비스(아세틸아세토네이트), 이염화백금, 및 백금 화합물과 올레핀 또는 저분자량 유기폴리실록산의 착물, 또는 매트릭스 또는 코어-쉘 유형 구조로 마이크로캡슐화된 백금 화합물을 포함하는 하이드로실릴화 촉매이다.
예시적인 일 실시 형태에서, (C)는 백금과의 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물을 포함하는, 백금과 저분자량 유기폴리실록산의 착물을 포함하는 하이드로실릴화 촉매 용액이다. 이러한 착물은 수지 매트릭스 중에 마이크로캡슐화될 수 있다. 대안적인 예시적인 실시 형태에서, 촉매는 백금과의 1,3-다이에테닐-1,1,3,3-테트라메틸다이실록산 착물을 포함한다.
(C)를 위해 적합한 하이드로실릴화 촉매의 예는, 예를 들어, 미국 특허 제3,159,601호; 제3,220,972호; 제3,296,291호; 제3,419,593호; 제3,516,946호; 제3,814,730호; 제3,989,668호; 제4,784,879호; 제5,036,117호; 및 제 5,175,325호와 유럽 특허 EP 0 347 895 B호에 기재되어 있다. 마이크로캡슐화된 하이드로실릴화 촉매 및 이의 제조 방법은 미국 특허 제4,766,176호; 및 미국 특허 제5,017,654호에 예시되어 있다. 다른 실시 형태에서, 백금 촉매는, 최종 제형에서 희석될 때 총 농도가 약 0.1 내지 약 100 ppm으로 되도록, 비닐 작용성 유기폴리실록산을 약 100 내지 약 100,000 ppm의 농도로 갖는 용액으로 제공된다.
선택적으로, 경화성 실리콘 조성물은 하나 이상의 추가 성분 (D)를 추가로 포함할 수 있다. 추가 성분 또는 성분들의 조합 (D)에는, 예를 들어, 하이드로실릴화 반응 억제제, 주형 이형제(mold release agent), 충전제, 접착 촉진제, 열 안정제, 난연제, 반응성 희석제, 산화 억제제, 또는 이들의 임의의 둘 이상의 배합물이 포함될 수 있다.
일 실시 형태에서, (D)는 하이드로실릴화에 대한 억제제를 포함한다. 예를 들어, (D)는 경화성 실리콘 조성물의 경화 속도를 조정하기 위한 반응 억제제이다. 일 실시 형태에서, (D)에는, 제한 없이, 알킨 알코올, 예를 들어 2-메틸-3-부틴-2-올, 3,5-다이메틸-1-헥신-3-올, 1-에티닐-1-사이클로헥사놀, 페닐부티놀 또는 이들의 임의의 둘 이상의 배합물; 예를 들어, 3-메틸-3-펜트센-1-인, 또는 3,5-다이메틸-3-헥센-1-인과 같은 엔-인(ene-yne) 화합물; 뿐만 아니라 예를 들어 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라비닐사이클로테트라실록산, 1,3,5,7-테트라메틸-1,3,5,7-테트라헥세닐사이클로테트라실록산, 또는 벤조트라이아졸이 포함된다. 경화성 실리콘 조성물 내의 이러한 반응 억제제의 함량에는 제한이 없으며, 이러한 함량은 성형 방법 및 경화 조건의 함수로서 적절하게 선택될 수 있다. 일 실시 형태에서, (D)는 경화성 실리콘 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 ppm 내지 약 10,000 ppm, 더욱 구체적으로 약 100 ppm 내지 약 5,000 ppm의 양으로 존재한다.
일 실시 형태에서, (D)는 하이드로실릴화에 대한 반응 억제제이며, 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 5,000 ppm의 양으로 존재한다.
일 실시 형태에서, 경화성 실리콘 조성물은 경화되어 고도로 투명한 실리콘 경화물을 형성한다. 경화성 실리콘 조성물은 경도, 인장 강도, 신율, 광투과율 및/또는 이들의 둘 이상의 임의의 적합한 조합을 포함하는 원하는 특성을 갖는 실리콘 경화물로 경화될 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 경화성 실리콘 조성물은 경화되어, 경화된 실리콘 층과 함께 단일 물품을 형성하는 기재(substrate)를 포함하는 실리콘 경화물을 형성한다.
일 실시 형태에서, 실리콘 경화물은 경도가 약 5 내지 약 95 (쇼어(Shore) A)이고, 더욱 특히 쇼어 경도가 약 10 내지 약 95 (쇼어 A)이고, 더욱 특히 경도가 약 20 내지 약 90 (쇼어 A)이고, 더욱 더 특히 경도가 약 30 내지 약 90 (쇼어 A)이다.
일 실시 형태에서, 실리콘 경화물은 인장 강도가 약 3 메가파스칼 (MPa) 초과이고, 더욱 특히 인장 강도가 약 5 메가파스칼 (MPa) 초과이다.
일 실시 형태에서, 실리콘 경화물은 표면 반사 손실에 대해 보정되지 않은 광투과율이 2.54 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 80% 초과이고, 더욱 특히 광투과율이 약 85% 초과이고, 더욱 더 특히 광투과율이 2.54 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 90% 초과이다.
다른 실시 형태에서, 경화성 실리콘 생성물은 표면 반사 손실에 대해 보정되지 않은 ASTM 시험 방법 E1348-11에 의한 총 광투과율이 3.2 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 80% 초과이고, 더욱 특히 3.2 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 85% 초과이고, 더욱 특히 3.2 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 90% 초과이다.
다른 실시 형태에서, 경화성 실리콘 생성물은 컷 백(cut back) 방법에 의해 측정할 때 광 감쇠 계수(optical attenuation coefficient)가 598 나노미터의 파장에서 약 0.01 cm-1 미만이다.
일 실시 형태에서, 조성물은 경도가 약 60 내지 약 95 (쇼어 A)이고, 인장 강도가 약 3 메가파스칼 (MPa) 초과이고, 표면 반사 손실에 대해 보정되지 않은 ASTM 시험 방법 E1348-11에 의한 총 광투과율이 3.2 센티미터 두께에 대해 598 나노미터에서 약 90% 초과이다.
일 실시 형태에서, 조성물을 형성하는 예시적인 방법은 (A) (A-1) 비닐-작용성 폴리오르가노실록산과 (A-2) 유기폴리실록산 수지를 포함하는 유기폴리실록산, (B) 가교결합제, 및 (C) 반응 촉매를 포함하는 용액을 혼합하는 단계를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 용액을 혼합하는 단계는 (D) 반응 억제제를 첨가하는 것을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 본 방법은 조성물을 가열하여 경화물을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 가열 단계는, 예를 들어, 사출 성형, 트랜스퍼 성형, 캐스팅, 압출, 오버몰딩, 압축 성형, 및 캐비티 성형(cavity molding)을 추가로 포함할 수 있으며, 경화물은 렌즈, 도광체(lightguide), 광학적으로 투명한 접착제 층, 또는 다른 광학 요소를 포함하는 성형되거나 캐스팅되거나 압출된 물품이다.
예시적인 일 실시 형태에서, 경화성 실리콘 조성물은 (A) (A-1) 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖고 점도가 25℃에서 약 300 mPa·s 내지 약 2,000,000 mPa·s인, 성분 (A)의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 다이알킬폴리실록산, 및 (A-2) SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위 (여기서, R1 2는 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐임)를 포함하고 알케닐 기 중 비닐 함량이 약 1 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위이고 질량 평균 분자량이 약 2,000 내지 약 22,000 g/몰인, 성분 (A)의 약 50 질량% 내지 약 80 질량%의 알케닐-함유 수지-형태 유기폴리실록산을 포함하는, 100 질량부의 알케닐-함유 유기폴리실록산, 및 (B) 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 갖고 규소-결합된 수소 이외의 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 성분 (A) 내의 총 알케닐 1 몰당 약 0.4 내지 약 4 몰의 성분 (B) 내의 규소-결합된 수소를 제공하는 양의 유기폴리실록산 [여기서, 성분 (B)는 (B-1) 약 0.7 질량% 이상의 규소-결합된 수소를 갖고 SiO4/2 단위 및 HR3 2SiO1/2 단위를, SiO4/2 단위 1 몰당 약 1.50 내지 약 3.80 몰의 HR3 2SiO1/2 단위 (여기서, R3은 C1-10 알킬임)의 범위의 비로 포함하는, 성분 (B-1)의 약 5 질량% 내지 약 95 질량%의 유기폴리실록산; 및 (B-2) 약 0.1 질량% 이상의 규소-결합된 수소를 갖고 규소-결합된 수소 이외의 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 성분 (B)의 0 질량% 내지 약 50 질량%의 직쇄 유기폴리실록산을 포함하는 유기폴리실록산임]; 및 (C) 고도로 투명한 경화된 실리콘 재료를 제공하는 촉매량의 하이드로실릴화 반응 촉매를 포함한다.
조성물은 투명한 광학 및 전자 장치의 제조에 적합한 탁월한 광학적 및 기계적 특성을 나타낸다. 조합된 광학 투명성 및 기계적 인성(toughness)은 수지-형태 유기폴리실록산의 바람직한 질량 평균 분자량으로부터 유도된다. 수지-형태 유기폴리실록산 (A-2)의 질량 평균 분자량이 22,000 g/몰을 초과하는 경우에, (A-2)의 함량이 질량 기준으로 성분 (A)의 50%를 초과하면, 생성되는 경화된 조성물의 광학 투명성이 감소된다. 유사하게, 수지-형태 유기폴리실록산 (A-2)의 질량 평균 분자량이 2000 g/몰 미만인 경우에, (A-2)의 함량이 질량 기준으로 성분 (A)의 50%를 초과하면, 생성되는 경화된 조성물의 기계적 인성이 감소된다. 그러므로, 광학 및 전자 장치에 필요한 광학적 및 기계적 특성을 달성하기 위해서는 수지-형태 유기폴리실록산의 질량 평균 분자량을 제어하는 것이 중요하다.
광학 장치 구성요소는, 조성물을 형상화하는 단계 및 조성물을 경화시켜 예컨대 광학 장치에 사용하기 위한 경화물을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해, 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물을 사용하여 제조될 수 있다. 조성물을 형상화하는 단계는 사출 성형, 트랜스퍼 성형, 캐스팅, 압출, 오버몰딩, 압축 성형, 또는 캐비티 성형에 의해 수행되어 성형되거나 캐스팅되거나 포팅(potting)되거나 분배되거나 압출된 물품을 제조할 수 있다. 조성물을 형상화하는 방법은 제조될 광학 장치의 크기 및/또는 형상과 선택된 조성물을 포함하는 다양한 요인에 따라 좌우될 것이다.
일 실시 형태에서, 경화된 조성물은 전자 또는 광학 장치 응용에 사용될 수 있다. 전자 또는 광학 장치는, 예를 들어 전하 결합 소자(charged coupled device), 발광 다이오드, 도광체, 광학 카메라, 포토-커플러(photo-coupler), 또는 도파관(waveguide)일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 경화된 조성물은 광이 추출되는 광학 장치의 표면을 고르게 조명하는 것을 용이하게 하기 위해 광학 장치에 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 고도로 투명한 실리콘 경화물은 조성물을 경화시켜 형성된다. 다른 실시 형태에서, 고도로 투명한 실리콘 경화물은 성형되거나 캐스팅되거나 압출된 물품이다. 또 다른 실시 형태에서, 고도로 투명한 실리콘 경화물은 경화된 실리콘 층과 함께 단일 물품을 형성하는 기재를 포함한다.
다른 실시 형태에서, 조성물은 임의의 제작 방법에 의해, 제한 없이, 렌즈, 반사기, 시트, 필름, 바(bar) 및 관류(tubing)를 포함하는 광학 부품에 적용될 수 있다. 조성물은 전자 기기, 디스플레이, 소프트 리소그래피, 및 의료 및 헬스케어 장치에 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 조성물은 광의 확산기로서 사용되거나 확산 효과를 제공하기 위해 사용된다.
실시예
실시예는 소정 실시 형태를 당업자에게 예시하고자 하는 것이며, 청구범위에 기술된 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
하기 방법에 의해 기계적 및 광학적 평가를 위해 샘플을 제조하였다. 각각의 실시예에 대해, 사용한 방법이 표 1에 나타나 있다.
기계적 평가 샘플 제제 Y
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 유성형 혼합기(planetary mixer) (하우스칠드 스피드 믹서(Hauschild SpeedMixer) DAZ 150FVZ)에서 3,540 rpm (분당 회전수)으로 25초 동안 혼합한다. 알루미늄 주형에 투명한 액체를 붓고 이어서 130℃에서 3시간 이상 동안 경화시켜 고체 샘플을 형성하였는데, 이때 열이 가교결합 반응을 촉진하고, 이 반응에서 Pt는 수소 작용성 가교결합 분자와 비닐 작용성 폴리다이메틸실록산 및 비닐 작용성 수지 사이의 규소·탄소 결합의 형성을 촉매한다. 샘플은 두께가 2.50 mm이었다. 기계적 특성의 측정은 텍스처 분석기 (TA.HDPlus 텍스처 분석기, 미국 뉴욕주 소재의 텍스처 테크놀로지스 코포레이션(Texture Technologies Corp))에서 2 mm/sec의 속도로 덤벨형 시편 (D1708, 1/2 스케일의 다이로 절단함, 프리몬트(Fremont))을 사용하여 23±1℃에서 수행하였다. ASTM D2240에 따라 쇼어 A 경도계에서 경도를 측정하였다.
기계적 평가 샘플 제제 X
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 유성형 혼합기 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)에서 3,540 rpm으로 20초 동안 혼합한다. 투명한 액체를 알루미늄 주형 (1.5 mm 두께)에 붓고 이어서 125℃에서 30분 동안 고체 샘플로 가압하였다. 주형으로부터 고체 샘플을 꺼내고, 기계적 특성 시험을 위해 150℃에서 1시간 동안 후-경화시켰다. ASTM D412-06A에 따라 인스트론 기계적 시험기(Instron Mechanical Tester)에서 2 in/min의 속도로 기계적 특성의 측정을 수행하였다. ASTM D2240에 따라 쇼어 A 경도계에서 경도를 측정하였다.
기계적 평가 샘플 제제 Z
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 유성형 혼합기 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)에서 3,540 rpm으로 20초 동안 비대칭 원심 혼합에 의해 혼합한다. 이어서 재료를 사출 성형하는데, 여기서 소정 로드(load)의 재료를 15초의 유지 시간 및 30초의 경화 시간 동안 150℃에서 가열된 금속 주형 공동 내에 750 파운드/제곱인치 (psi)의 압력 하에 주입하여 ASTM 다이 C 시편을 생성한다. 일단 주형 공동으로부터 꺼냈으면, 샘플을 1시간 동안 150℃의 추가 경화 단계를 거치게 한다. ASTM D412-06A에 따라 인스트론 기계적 시험기에서 20 in/min의 속도로 기계적 특성의 측정을 수행하였다. ASTM D2240에 따라 쇼어 A 경도계에서 경도를 측정하였다.
광학적 평가 샘플 제제 A
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 유성형 혼합기 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)에서 3,540 rpm으로 20초 동안 혼합한다. 액체 샘플을 폴리스티렌 주형에 붓고 85℃에서 3시간 동안 경화시킨 후에 130℃에서 3시간 동안 후-경화시켰다. 샘플 두께는 2.54 cm으로 설정하였다. 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)의 람다(Lambda)950 분광광도계로 샘플의 광학적 특성을 수집하였다. 분광광도계를 느린 스캐닝 속도로, 1 nm 슬릿 폭에서, 200 내지 800 nm의 파장 범위에 걸쳐 작동시켰다. 보고된 투과율 값은 공기와 실리콘 물품 사이의 굴절률 차이로 인한 표면 반사 (소위 프레넬(Frensel) 반사)에 대해 보정하지 않은 것이다.
광학적 평가 샘플 제제 B
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 비대칭 원심 혼합 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)을 통해 3,400 rpm으로 60초 동안 혼합한다. 이어서 재료를 폴리스티렌 주형에 붓고 14시간 동안 65℃에서 경화시킨다. 일단 폴리스티렌 주형 공동으로부터 꺼냈으면, 샘플을 1시간 동안 150℃의 추가 경화 단계를 거치게 한다. 이어서, 성형된 슬래브(slab) 샘플의 광학적 특성을, 적분구 부착물을 갖는 배리언 캐리(Varian Cary) 5000 분광광도계로 수집하였다. 분광광도계를 중간 스캐닝 속도로, 1 nm 슬릿 폭에서, 200 내지 800 nm의 파장 범위에 걸쳐 작동시켰다. ASTM 시험 방법 E1348-11을 통해 총 투과율을 결정하였다.
광학적 평가 샘플 제제 C
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 비대칭 원심 혼합 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)을 통해 3,400 rpm으로 60초 동안 혼합한다. 이어서 재료를 사출 성형하는데, 여기서 소정 로드의 재료를 15초의 유지 시간 및 30초의 경화 시간 동안 150℃에서 가열된 금속 주형 공동 내에 750 psi의 압력 하에 주입하여 두께 0.28 cm의 슬래브를 생성한다. 일단 주형 공동으로부터 꺼냈으면, 샘플을 1시간 동안 150℃의 추가 경화 단계를 거치게 한다. 성형된 슬래브 샘플의 광학적 특성을, 적분구 부착물을 갖는 배리언 캐리 5000 분광광도계로 수집하였다. 분광광도계를 중간 스캐닝 속도로, 1 nm 슬릿 폭에서, 200 내지 800 nm의 파장 범위에 걸쳐 작동시켰다. ASTM 시험 방법 E1348-11을 통해 총 투과율 및 헤이즈를 결정하였다.
광학적 평가 샘플 제제 D
비닐 종결된 폴리다이메틸실록산, 비닐 작용성 실리콘 수지, Pt 촉매, 수소 작용성 가교결합제, 및 하이드로실릴화 억제제를 일반 용기에 첨가하고 비대칭 원심 혼합 (하우스칠드 스피드 믹서 DAZ 150FVZ)을 통해 3,400 rpm으로 60초 동안 혼합한다. 이어서 재료를, 1.0 cm, 2.5 cm, 5.0 cm, 및 10.0 cm 길이의 공동을 갖는 주형 내에 부어 60℃에서 14시간 동안 경화시켰다. 주형 공동으로부터 샘플을 꺼내고 1시간 동안 150℃의 추가 경화 단계를 거치게 한다. 이어서, 퍼킨 엘머 람다950 분광광도계로 성형된 슬래브 샘플의 광학적 특성을 수집하였다. 분광광도계를 느린 스캐닝 속도로, 1 nm 슬릿 폭에서, 200 내지 800 nm의 파장 범위에 걸쳐 작동시켰다. 보고된 투과율 값은 공기와 실리콘 물품 사이의 굴절률 차이로 인한 표면 반사 (소위 프레넬 반사)에 대해 보정하지 않은 것이다.
도 1은 광학적 평가 샘플 제제 C를 사용하여 파장의 함수로서 0.28 cm 두께의 샘플에 대해 측정된 광투과율을 예시한다. 도 2는 광학적 평가 샘플 제제 C를 사용하여 파장의 함수로서 0.28 cm 두께의 샘플에 대해 측정된 광학 헤이즈를 예시한다. 도 3은 광학적 평가 샘플 제제 D를 사용하여 파장의 함수로서 1.0 cm 두께의 샘플에 대해 측정된 광투과율을 예시한다. 도 4는 광학적 평가 샘플 제제 B를 사용하여 파장의 함수로서 3.2 cm 두께의 샘플에 대해 측정된 광투과율을 예시한다. 도 1 내지 도 4의 각각은 본 발명의 예시적인 조성물이 투과율 및 헤이즈에 관한 문제를 감소시키거나 없앤다는 것을 예시한다.
질량 평균 분자량 평가
분자량 결정을 위해 삼중 검출 겔 투과 크로마토그래피에 의해 알케닐-작용성 수지를 분석하였다. 크로마토그래피 장비는 워터스(Waters) 515 펌프, 워터스 717 오토샘플러, 및 워터스 2410 시차 굴절계로 이루어졌다. PLgel 5 μm 가드 칼럼 (50 mm × 7.5 mm)이 선행하는 2개의 (300 mm × 7.5 mm) 폴리머 래보러토리즈(Polymer Laboratories) PLgel 5 μm 혼합-C 칼럼 (200 내지 2,000,000의 분자량 분리 범위)을 사용하여 분리를 행하였다. 1.0 mL/min으로 유동하는 HPLC 등급 톨루엔을 용리액으로서 사용하여 분석을 수행하였고, 칼럼 및 검출기 둘 모두 45℃로 제어하였다. 톨루엔 중에 5 mg/mL로 샘플을 제조하고, 가끔 진탕하면서 실온에서 약 3시간 동안 용매화시키고, 분석 전에 0.45 μm PTFE 주사기 필터를 통해 여과하였다. 75 μL의 주입 부피를 사용하였고 데이터를 25분 동안 수집하였다. 데이터 수집 및 분석은 써모랩시스템즈(ThermoLabsystems)의 아틀라스(Atlas) 크로마토그래피 소프트웨어 및 폴리머 래보러토리즈의 시러스(Cirrus) GPC 소프트웨어를 사용하여 수행하였다. 580 내지 2,300,000의 분자량 범위를 커버하는 폴리스티렌 표준물을 사용하여 생성된 보정 곡선 (3차)에 대하여 분자량 평균을 결정하였다.
실시예 1, 실시예 3, 실시예 4 및 실시예 5의 표
Figure pct00001
실시예 2a, 실시예 2b 및 실시예 2c의 표
Figure pct00002
실시예 8, 실시예 18, 실시예 19 및 실시예 20의 표
Figure pct00003
실시예 9, 실시예 10, 실시예 13 및 실시예 14의 표
Figure pct00004
실시예 15, 실시예 16 및 실시예 17의 표
Figure pct00005
실시예 21, 실시예 22 및 실시예 24의 표
Figure pct00006
실시예 23, 실시예 25 및 실시예 26의 표
Figure pct00007
비교예 A 내지 비교예 C의 표
Figure pct00008
비교예 D 내지 비교예 F의 표
Figure pct00009
산업상 이용가능성
본 발명의 조성물은 예를 들어 도광체 및 LED 패키지와 같은 광학 및 전자 장치의 제작에 유용할 수 있다. 이들 조성물을 경화시켜 제조되는 경화물은, 제한 없이, 광투과율 향상, 신뢰도 향상, 및 LED 패키지의 수명 증가를 포함하는 하나 이상의 이점을 제공할 수 있다. 경화물을 형성하기 위한 조성물 및 방법은 원통형, 직사각형, 단순 볼록 렌즈, 패턴화된 렌즈, 텍스처화된 표면, 돔(dome) 및 캡(cap)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 기하학적 구조를 가질 수 있다. 광학 장치 응용에서, 조성물은 (사출 또는 트랜스퍼) 성형 또는 캐스팅 공정에 의해 예비 제조될 수 있다. 대안적으로, 강성 또는 가요성 기재 상의 소위 "오버몰딩" 또는 "인서트 성형"(insert molding)으로 불리는, 광학 장치 조립체 위에 성형하는 공정이 또한 본 명세서에 기재된 조성물을 사용하여 수행될 수 있다. 조성물은 비교적 높은 인장 강도를 갖는 경화물로 형성될 수 있다. 조성물은 경화물의 원하는 최종 용도에 따라 비교적 높거나 비교적 낮은 경도를 갖는 경화물을 생성하도록 제형화될 수 있다. 경화물의 표면은 끈적끈적하지 않으며 탄소성(elastoplastic) 특징을 갖는다. 특성들의 이러한 조합은 조성물을 오버몰딩뿐만 아니라 다른 응용에 적합하게 만든다. 상기에 기재된 도광체는 내부 반사에 의해 광원으로부터 관찰 표면으로 광을 투과시키는 데 사용될 수 있다. 그러한 응용에는 램프 및 조명 기구를 포함하는 조명용 조명 장치(lighting), 디스플레이용 백라이팅 유닛, 차량용 조명 장치, 및 메시지 보드 응용이 포함된다.
실시 형태 및 실시예의 전술한 기재는 예시 및 설명을 위해 제공되었다. 기재된 형태들로 총망라되거나 제한되고자 하는 것은 아니다. 상기 교시 내용에 비추어 다수의 변경이 가능하다. 이들 변경 중 일부가 논의되었으며 다른 것들은 당업자에 의해 이해될 것이다. 실시 형태들은 다양한 실시 형태의 예시를 위해 선택되고 기술되었다. 물론, 범주는 본 명세서에 기술된 실시예 또는 실시 형태에 제한되지 않고, 당업자에 의해 다수의 응용 및 등가의 장치로 이용될 수 있다. 오히려, 범주는 본 명세서에 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 것으로 결과적으로 의도된다. 추가적으로, 다양한 구현 형태의 특징들이 조합되어 추가의 실시 형태를 형성할 수 있다. 단어 "예시적인"은 본 명세서에서 예, 실례, 또는 예시의 역할을 함을 의미하도록 사용된다. "예시적인"으로 본 명세서에 기재된 임의의 태양 또는 실시 형태가 반드시 다른 태양 또는 실시 형태보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.
본 명세서 전반에서 "하나의 실시 형태" 또는 "일 실시 형태"에 대한 언급은, 특정 실시 형태와 관련하여 기재된 특별한 특징, 구조, 또는 특성이 청구된 발명의 요지의 하나 이상의 실시 형태에 포함될 수 있음을 의미할 수 있다. 따라서, 본 명세서 전반의 다양한 곳에서 어구 "하나의 실시 형태에서" 또는 "일 실시 형태"의 출현은 반드시 동일한 실시 형태, 또는 기재된 어느 하나의 특별한 실시 형태를 지칭하도록 의도된 것은 아니다. 추가로, 기재된 특별한 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시 형태에서 다양한 방식으로 조합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 물론, 일반적으로 이들 및 다른 쟁점은 용법의 특정 문맥에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 기재의 특정 문맥 또는 이들 용어의 용법은 그 문맥에 대해 끌어낸 추론과 관련하여 도움이 되는 지침을 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 유기폴리실록산으로서,
    (i) 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖고 중합도가 약 25 내지 약 10,000의 범위이고 상기 유기폴리실록산의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 범위로 존재하는 중합체 형태 유기폴리실록산; 및
    (ii) SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위 (여기서, R1은 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐임)를 포함하는 수지 형태 유기폴리실록산으로서, 상기 수지는 상기 알케닐을 약 1.0 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위로 함유하고 규소 상의 하이드록실 함량이 약 0.2 질량% 내지 약 2.0 질량%의 범위이고 질량 평균 분자량이 약 2,000 g/몰 내지 약 22,000 g/몰의 범위인, 상기 수지 형태 유기폴리실록산
    을 포함하는, 상기 유기폴리실록산;
    가교결합제; 및
    촉매량의 하이드로실릴화 촉매
    를 포함하는, 경화성 실리콘 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 억제제, 주형 이형제(mold release agent), 충전제, 접착 촉진제, 열 안정제, 난연제, 반응성 희석제, 산화 억제제, 및 이들의 임의의 둘 이상의 배합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 추가 성분을 추가로 포함하는, 경화성 실리콘 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 추가 성분은 하이드로실릴화에 대한 반응 억제제를 포함하고, 상기 추가 성분은 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 5,000 ppm의 농도를 갖는, 경화성 실리콘 조성물.
  4. 제1항에 있어서 상기 조성물은 경도가 약 60 내지 약 95 (쇼어(Shore) A)이고, 인장 강도가 약 3 메가파스칼 초과이고, 총 광투과율(total optical transmittance)이 ASTM 시험 방법 E1348-11에 의해 측정할 때 3.2 센티미터 두께에 대해 598 나노미터의 파장에서 약 90% 초과인, 경화성 실리콘 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 경도가 약 60 내지 약 95 (쇼어 A)이고, 인장 강도가 약 3 메가파스칼 초과이고, 598 나노미터의 파장에서 측정되는 광 감쇠 계수(optical attenuation coefficient)가 약 0.01 cm-1 미만인, 경화성 실리콘 조성물.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 조성물을 경화시켜 형성되는, 고도로 투명한 실리콘 경화물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 경화물은 성형되거나, 캐스팅되거나, 압출된 물품인, 고도로 투명한 실리콘 경화물.
  8. 제7항에 있어서, 경화된 실리콘 층과 함께 단일 물품을 형성하는 기재를 포함하는, 고도로 투명한 실리콘 경화물.
  9. 광학 장치 응용에서의 제6항의 경화물의 용도.
  10. 경화성 실리콘 조성물을 형성하는 방법으로서,
    유기폴리실록산으로서,
    (i) 각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 갖고 중합도가 약 25 내지 약 10,000의 범위인, 성분 (A)의 약 20 질량% 내지 성분 (A)의 약 50 질량%의 알케닐-작용성 다이알킬폴리실록산; 및
    (ii) SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위 (여기서, R1은 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐임)를 포함하고 상기 알케닐 기 함량이 약 1.0 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위이고 규소 상의 하이드록실 함량이 약 0.2 질량% 내지 약 2.0 질량%의 범위이고 질량 평균 분자량이 약 2,000 g/몰 내지 약 22,000 g/몰인 알케닐 작용성 유기폴리실록산 수지
    를 포함하는, 상기 유기폴리실록산;
    가교결합제; 및
    촉매량의 하이드로실릴화 촉매
    를 포함하는 용액을 혼합하여 상기 경화성 실리콘 조성물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 용액에 반응 억제제를 첨가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 반응 억제제는 하이드로실릴화를 억제하고 상기 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 5,000 ppm의 농도를 갖는, 조성물.
  13. 제10항에 있어서, 상기 경화성 실리콘 조성물을 가열하여 실리콘 경화물을 형성하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가열 단계는 사출 성형, 트랜스퍼 성형, 캐스팅, 압출, 오버몰딩, 압축 성형, 및 캐비티 성형(cavity molding) 중 하나를 사용하여 상기 용액을 경화시켜, 성형되거나 캐스팅되거나 압출된 물품을 생성하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  15. 100 질량부의 알케닐-함유 유기폴리실록산으로서,
    각각의 분자 내에 평균 2개 이상의 알케닐 기를 가지며 점도가 25℃에서 약 300 mPa·s 내지 약 2,000,000 mPa·s인, 상기 유기폴리실록산의 약 20 질량% 내지 약 50 질량%의 다이알킬폴리실록산, 및
    SiO4/2 단위, R1 2R2SiO1/2 단위 및 R1 3SiO1/2 단위 (여기서, R1 2는 C1-10 알킬이고 R2는 알케닐임)를 포함하고 알케닐 기 함량이 약 1 질량% 내지 약 4.5 질량%의 범위이고 규소 상의 하이드록실 함량이 약 0.2 질량% 내지 약 2.0 질량%인, 상기 유기폴리실록산의 약 50 질량% 내지 약 80 질량%의 알케닐-함유 수지-형태 유기폴리실록산
    을 포함하는, 상기 알케닐-함유 유기폴리실록산;
    각각의 분자 내에 평균 3개 이상의 규소-결합된 수소 원자를 가지며 상기 규소-결합된 수소 이외의 상기 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 상기 유기폴리실록산 내의 총 알케닐 1 몰당 약 0.8 몰 내지 약 2.0 몰의 규소-결합된 수소를 제공하는 양의 가교결합제로서, 상기 가교결합제 그 자체는
    약 0.7 질량%의 규소-결합된 수소를 갖고 SiO4/2 단위 및 HR3 2SiO1/2 단위를 SiO4/2 단위 1 몰당 약 1.50 내지 약 3.80 몰의 HR3 2SiO1/2 단위 (여기서, R R3은 C1-10 알킬임)의 범위의 비로 포함하는, 성분 (B)의 약 5 질량% 내지 약 100 질량%의 유기폴리실록산, 및
    약 0.3 질량% 이상의 규소-결합된 수소를 갖고 상기 규소-결합된 수소 이외의 상기 규소-결합된 기는 C1-10 알킬인, 성분 (B)의 0 질량% 내지 약 50 질량%의 직쇄 유기폴리실록산
    을 포함하는 유기폴리실록산인, 상기 가교결합제; 및
    촉매량의 하이드로실릴화 반응 촉매
    를 포함하는, 경화성 실리콘 조성물.
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