TW201504287A - 開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷（ｐｏｓｓ）及含有其之組成物 - Google Patents

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Hyeok-Yong Kwon
Eun-Ju Park
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Abstract

本發明係有關於一種開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)及含有其之組成物，更詳言之，係有關於一種能夠交聯鍵結且與樹脂的相溶性増加，而且具有部分開放式籠型結構(open-cage structure)且透明度提升之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)及含有其之組成物，因為該組成物係具有優異之與矽氧烷樹脂的溶解性、耐熱性、機械特性及封裝製程特性、及經提升的交聯密度、光透射性及對氣體之阻障特性，所以能夠應用在各式各樣的光學元件之封裝步驟，特別是光透明性電子元件用或厚膜的封裝步驟。 又，本發明係有關於一種塗覆組成物，其含有具有前述開放式籠型結構的多面體寡聚倍半矽氧烷，具有優異的柔軟性及優異的硬度而能夠有用地使用在緩衝對外部之衝撃的任務及增強耐久性。

Description

開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)及含有其之組成物 發明領域
本發明係有關於一種開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)及含有其之組成物，更詳言之，係有關於一種能夠交聯鍵結且與樹脂的相溶性増加，而且具有部分開放式籠型(open-cage)結構且透明度提升之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)及含有其之組成物，該組成物係含有開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)，具有優異的耐熱性、柔軟性、機械特性及封裝製程特性、交聯密度、光透射性及對氣體的阻障特性提升。
發明背景
因為在LED、OLED、LCD等的光學元件所含有的有機物質係對大氣中的氧或水蒸氣非常脆弱，所以在氧氣或水蒸氣中露出時有產生輸出功率減少或早期性能降低之情形。因此，已開發藉由使用金屬及玻璃來保護前述元件且使元件的壽命延長之方法，但是金屬係通常透明度不足而玻璃有彎曲性(flexibility)不足之缺點。
因此，已開發能夠使用在以薄而輕且能夠彎曲之可彎曲(flexible)OLED為首、及其他光學元件的封裝化之具有彎曲性的透明阻障薄膜或封裝材料組成物，特別是已持續地挑選及開發具有優異的耐光性及透光性之矽系高分子化合物作為光學元件的封裝材料。
就如此的結果而言，雖然已揭示一種使用倍半矽氧烷(silsesquioxane)而使物理特性提升之組成物，但是由於所使用的倍半矽氧烷係梯型(ladder)結構、或是摻雜梯型結構及籠型(cage)結構而成之粉末(powder)型，其與主樹脂的相溶性不良而不適合作為步驟上必須無溶劑型之大部分的光學元件用封裝材料。
又，具有完全籠型形態的結構之倍半矽氧烷時，藉由具有乙烯基或Si-H的官能基，而能夠矽氫化(hydrosilylation)反應和只有對乙烯基官能基之自由基聚合，有各自係帶有顏色(hydrosilylation-鉑觸媒殘留)、聚合生成物不細緻之缺點。
發明概要
為了解決如此的問題點，本發明之目的係提供一種多面體寡聚倍半矽氧烷，其具有完全的籠型形態且側面為一部分已開環之部分開放式籠型結構。
又，本發明之目的係提供一種光學元件封裝材料組成物，其能夠藉由含有具有前述開放式籠型結構之多面 體寡聚倍半矽氧烷，使其增加與樹脂的相溶性且能夠無溶劑型地製造，而且通過縮合反應而得到透明的產物。
而且，本發明之目的係提供一種塗覆組成物，其藉由含有具有前述開放式籠型結構之多面體寡聚倍半矽氧烷而具有優異的柔軟性及優異的硬度而能夠有用地使用在緩衝對外部之衝撃的任務及增強耐久性。
為了達成前述目的，本發明係提供一種下述化學式1-1或1-2的開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)：
在上述式， R係各自獨立地為下述化學式2-1或2-2的化合物：
在上述式，R1至R6係各自獨立地為氫、碳數1至20的烷基、烯基或碳數6至50的芳基；Ra係各自獨立地為氫或氯；z係3至20的整數；a及b係各自獨立地為0至20的整數，此時a+b係3至20的整數，M、Ma及Mb係各自獨立地為甲基或苯基。
又，在光學元件封裝材料組成物，係提供一種光學元件封裝材料組成物，其特徵在於：含有前述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷。
而且，本發明係提供一種光學元件的封裝方法，係使用封裝組成物而封裝光學元件封裝之方法，其特徵在 於：使用含有前述開放結構的多面體寡聚倍半矽氧烷之光學元件封裝材料組成物。
又，本發明係提供一種光學元件封裝膜，其係使用含有前述開放結構的多面體寡聚倍半矽氧烷之光學元件封裝材料組成物而製造。
而且，本發明係提供一種塗覆組成物，其係含有前述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷。
本發明的光學元件封裝材料組成物，係藉由含有多面體寡聚倍半矽氧烷，與矽氧烷樹脂的溶解性提升且能夠採用無溶劑步驟且通過縮合反應而能夠得到透明的產物，其中該多面體寡聚倍半矽氧烷係具有完全的籠型形態且側面為一部分已開環之部分開放式籠型結構，能夠交聯鍵結且與樹脂的相溶性増加。因而，因為本發明的光學元件封裝材料組成物係具有優異之與矽氧烷樹脂的溶解性、耐熱性、機械特性及封裝製程特性、及經提升的交聯密度、光透射性及對氣體之阻障特性，所以能夠應用在各式各樣的光學元件之封裝步驟，特別是光透明性電子元件用或厚膜的封裝步驟。
又，本發明的塗覆組成物係不僅具有優異的透明性、光學性、光透射率及折射率，而且能夠顯示明顯提升的硬度及與基板的接著強度，特別是優異的柔軟性。
用以實施發明之形態
本發明之特徵係提供一種多面體寡聚倍半矽氧烷及含有其之光學元件封裝材料組成物及塗覆組成物，其中該多面體寡聚倍半矽氧烷係具有完全的籠型形態且側面為一部分已開環之部分開放式籠型結構，能夠交聯鍵結且與樹脂的相溶性増加。
以下，詳細地說明本發明。
因為在該領域通常被使用之籠型的多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)，其合成品為粉末形態，所以被使用在封裝材料組成物時，其與被使用作為主樹脂之矽氧烷樹脂的相溶性不良，對於封裝材料組成物係不適合的，為了提高與矽氧烷樹脂的相溶性，使其溶解於有機溶劑之過程係有必要的，所以對於無溶劑型的封裝材料組成物製造用係不適合的。
因而，為了使其與前述矽氧烷樹脂的相溶性増加，本發明係提供一種以下述化學式1-1或1-2表示之開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷：
在上述式，R係各自獨立地為下述化學式2-1或2-2的化合物：
在上述式，R1至R6係各自獨立地為氫、碳數1至20的烷基、烯基或碳數6至50的芳基，較佳為氫、甲基、乙基、乙烯基或苯基，更佳為R1係氫或甲基，R2係甲基或苯基，R3係氫、甲基或苯基，R4係氫、甲基或乙烯基，R5係甲基、乙烯基或苯基，R6係甲基、乙基或苯基；Ra係各自獨立地為氫或氯；z係3至20的整數、較佳為5至20的整數；a及b係各自獨立地為0至20的整數，此時a+b係3至20的整數，M、Ma及Mb係各自獨立地為甲基或苯基。
先前係因為前述R為碳數1至5的環矽氧烷、乙烯基或氫，所以不溶解於矽氧烷樹脂。因而，為了使其溶解，係藉由使材料溶解於有機溶劑而賦予與矽氧烷樹脂的相溶性，但是這樣進行係不適合作為無溶劑型的光學元件或光半導體元件的封裝材料，。
但是，本發明的R不僅是與液狀的矽氧烷樹脂具有充分的溶解度，而且含有交聯鍵結位置，不僅交聯密度及機械特性，而且亦能夠使氣體阻障特性提升。
前述化學式1-1或1-2的多面體寡聚倍半矽氧烷，係能夠以下述化學式2-3的化合物作為中心，且使下述化學式2-1的化合物、或下述化學式2-2的化合物、或下述化學式2-4及2-5的化合物作為反應物而在蒸餾水上通過縮合反應來合成：
在上述式，R1至R6、z、a及b係如前述所定義；Ra及R7係各自獨立地為氫或氯；x及y係各自獨立地為1至100的整數。
在本發明，前述多面體寡聚倍半矽氧烷係具有完全的籠型形態且側面為一部分已開環之部分開放式籠型結構，能夠交聯鍵結且與樹脂的相溶性増加且能夠採用無溶劑步驟，而且通過縮合反應而能夠得到透明的產物。因而，能夠使與矽氧烷樹脂的溶解性、耐熱性、機械特性及封裝製程特性、交聯密度、光透射性及對氣體之阻障特性等提升。
又，本發明係提供一種光學元件封裝材料組成物，其特徵在於：含有前述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷。
在本發明的光學元件封裝材料組成物，相對於全 體組成物，前述多面體寡聚倍半矽氧烷係能夠使用1至20重量%之量，大於前述含量時，與矽氧烷樹脂的相溶性有低落之情形。
本發明的光學元件封裝材料組成物，係除了前述 多面體寡聚倍半矽氧烷以外，亦能夠以通常的量含有通常所使用的矽氧烷樹脂、交聯樹脂、矽烷偶合劑等。又，前述組成物係能夠進一步含有觸媒或反應延遲劑。
作為本發明的一實施形態，本發明的組成物係相 對於全體組成物，能夠含有前述多面體寡聚倍半矽氧烷1至20重量%、矽氧烷樹脂30至85重量%、交聯樹脂5至50重量%、及矽烷偶合劑0.05至10重量%。又，較佳是前述組成物係能夠進一步含有觸媒1至3000ppm或反應延遲劑1至1000ppm。
作為在本發明能夠使用的矽氧烷樹脂，可舉出聚 甲基乙烯基矽氧烷、聚(甲基苯基)矽氧烷、聚(苯基乙烯基)-共-(甲基乙烯基)倍半矽氧烷、gelest公司的PDV-1635、PMV-9925、PVV-3522等，作為交聯樹脂作為，可舉出倍半矽氧烷共聚合物、苯基氫化倍半矽氧烷或二甲基矽烷基苯基醚等，作為矽烷偶合劑，可舉出甲基丙烯酸酯系環矽氧烷等，作為觸媒，可舉出鉑觸媒、作為反應延遲劑，可舉出乙炔基三甲基矽烷或乙炔基三乙基矽烷等，但是不被此限定，能夠含有該等各自1種以上。
又，本發明係提供一種光學元件封裝方法及一種 光學元件封裝膜，其中該光學元件封裝方法係使用含有前 述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)之光學元件封裝材料組成物；而該光學元件封裝膜係使用前述光學元件封裝組成物所製成。
本發明的光學元件封裝方法，係使用光學元件封 裝組成物將光學元件封裝之方法，其特徵在於：使用依照本發明之前述光學元件封裝組成物。除了使用前述光學元件封裝組成物以外，在其他封裝方法被應用之步驟係眾所周知的步驟，亦能夠應用係自不待言。
又，本發明係提供使用前述光學元件封裝組成物 所製成之光學元件封裝膜時，因為本發明的光學元件封裝膜不僅是光透射率及折射率優異且具有明顯提升的硬度、接著強度及延伸率，所以使用作為各種光學元件的封裝薄膜時，係有效地延長光學元件的壽命，特別是能夠使用作為必須採用無溶劑步驟來製造，而且需要透明性且厚膜為必要之光學元件的封裝膜。
又，本發明係提供一種含有前述化學式1-1或1-2的開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)之塗覆組成物。本發明的塗覆組成物的硬化物，係具有優異的柔軟性及優異的硬度，能夠有用地使用在緩衝對外部之衝撃的任務及增強耐久性，而且將塗覆組成物進行塗覆且使其硬化亦能夠形成塗覆層；使用塗覆組成物且使用眾所周知的薄膜製造步驟亦能夠以薄膜的形態使用。本發明的塗覆組成物係就具體例而言，有顯示器或半導體的保護膜；亦能夠使用作為包含顯示器、半導體、汽車內．外裝飾材以及其他產業 用塗覆材料之功能性中間層材料。特別是作為電氣元件的電極或配線的保護膜係有用的。
又，本發明的光學元件封裝組成物及塗覆組成物， 係選擇性地應用其塗布步驟及硬化步驟亦能夠有用地使用作為多層薄膜的封裝用素材。亦即，能夠應用作為將有/無基層的複合層形成1至5.5二分體(dyad)之斷層或多層結構的封裝用薄膜及其他形態的硬化物，特別是本發明的光學元件封裝組成物及塗覆組成物，係在有/無基層之中使用CVD(化學氣相沈積；Chemical Vapor Deposition)或ALD(原子層沈積；Atomic Layer Deposition)等的蒸鍍方法所形成之無機層的下層或上層，能夠活用作為通過塗布或蒸鍍過程形成氣體阻障性優異之薄膜型素材，此種薄膜型素材係黏著層(PSA)及保護(脫模)薄膜最後作為輔助層，藉由在光學元件的封裝步驟將保護(脫模)薄膜除去之後，以含有黏著層之形態進行層疊(Lamination)步驟而能夠實現更有效果的氣體阻障性能。
本發明的塗覆組成物係除了前述POSS以外，塗 覆組成物亦能夠含有在商用上被應用之眾所周知的成分，作為一個例子，在本發明之前述塗覆組成物係能夠含有有機溶劑而構成。又，前述塗覆組成物係能夠進一步含有起始劑或硬化劑。又，本發明的前述光學元件封裝組成物亦能夠使用作為塗覆組成物。
作為前述有機溶劑，不僅甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、賽路蘇系等的醇類、丙醇酸酯系、丙酮、甲基(異丁 基)乙基酮等的酮類、乙二醇等的二醇類、四氫呋喃等的呋喃系、二甲基甲醯胺、二甲基乙醯胺、N-甲基-2-吡咯啶酮等的極性溶劑，亦能夠使用己烷、環己烷、環己酮、甲苯、二甲苯、甲酚、氯仿、二氯苯、二甲基苯、三甲基苯、吡啶、甲萘、硝基甲烷、丙烯腈、二氯甲烷、十八基胺、苯胺、二甲基亞碸、苄醇等各式各樣的溶劑且不被此限制。 前述有機溶劑的量係含有除了POSS、起始劑、硬化劑及選擇性地追加的添加劑以外之剩餘量。
又，在本發明的前述塗覆組成物，前述起始劑及 硬化劑係能夠從在包含POSS之聚矽氧烷複合高分子及寡聚物及其他單體所含有的有機官能基，適當地選擇而使用。
在本發明的塗覆組成物，前述起始劑係能夠使用 眾所周知之各式各樣的起始劑，就具體例而言，作為自由基起始劑能夠使用三氯苯乙酮(trichloro acetophenone)、二乙氧基苯乙酮(diethoxy acetophenone)、1-苯基-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮(1-phenyl-2-hydroxyl-2-methylpropane-1-one)、1-羥基環己基苯基酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉丙烷-1-酮(2-methyl-1-(4-methyl thiophenyl)-2-morpholinopropane-1-one)、2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦(trimethyl benzoyl diphenylphosphine oxide)、樟腦醌(camphor quinone)、2,2’-偶氮雙(2-甲基丁腈)、二甲基-2,2’-偶氮雙(2-甲基丁酸酯)、3,3-二甲基-4-甲氧基-二苯基酮、對甲氧基二苯基酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-1,2- 二苯基乙烷-1-酮等的光自由基起始劑、第三丁基過氧化順丁烯二酸、第三丁基過氧化氫、2,4-二氯過氧化丙甲醯、1,1-二(第三丁基過氧化)-3,3,5-三甲基環己烷、N-丁基-4,4'-二(第三丁基過氧化)戊酸酯等的熱自由基起始劑及該等各式各樣的混合物等；作為光聚合起始劑(陽離子)，能夠使用三苯基鋶、二苯基-4-(苯硫基)苯基鋶等的鋶系、二苯基碘鎓、雙(十二基苯基)碘鎓等的碘鎓、苯基重氮鎓等的重氮鎓、1-苄基-2-氰基吡啶鎓、1-(萘基甲基)-2-氰基吡啶鎓等的銨、(4-甲基苯基)[4-(2-甲基丙基)苯基]-六氟磷酸酯碘鎓、雙(4-第三丁基苯基)六氟磷酸酯碘鎓、二苯基六氟磷酸酯碘鎓、二苯基三氟甲磺酸鹽碘鎓、三苯基鋶四氟硼酸酯、三-對甲苯基鋶六氟磷酸酯、三-對甲苯基鋶三氟甲磺酸鹽及(2,4-環丁二烯-1-基)[(1-甲基乙基)苯]-Fe等的Fe陽離子與BF4 -、PF6 -、SbF6 -等的[BQ4]-鎓鹽之組合(在此，Q係被至少2個以上的氟或三氟甲基取代之苯基)。
又，作為藉由熱而產生作用之陽離子起始劑，能 夠沒有限制地使用如三氟甲磺酸(trifluoromethanesulfonic acid)鹽、三氟化硼醚錯化合物、三氟化硼等的陽離子系或質子酸觸媒、銨鹽、鏻鹽及鋶鹽等的各種鎓鹽及甲基三苯基鏻溴化物、乙基三苯基鏻溴化物、苯基三苯基鏻溴化物等，該等起始劑亦能夠以各式各樣的混合形態而添加，亦能夠混合使用在前述所載明之各式各樣的自由基起始劑。
在本發明，能夠與光硬化型起始劑同時選擇性地使用光増感劑作為原料，來提高光吸光度而使硬化度提升， 此種光増感劑係只要吸收波長與光源一致且能夠使前述光起始劑活性化，就沒有特別限定。作為前述光増感劑的例子，係能夠使用苯偶姻衍生物化合物、苄基縮酮衍生物化合物、苯乙酮衍生物化合物、苯酮衍生物化合物、氧化膦衍生物化合物，以二苯基酮衍生物化合物、二咔唑基(dicarbazolyl)系化合物、蒽系化合物等為較佳。
在本發明，能夠與光硬化型起始劑同時或單獨選 擇性地使用光酸產生劑，作為此種光酸產生劑，只要能夠藉由曝光而生成路易斯酸或布朗斯台德酸(Bronsted acid)，就沒有特別限定，能夠使用有機磺酸等的硫化鹽系化合物、鎓鹽等的鎓系化合物。較佳是能夠使用酞醯亞胺三氟甲磺酸鹽、二硝基苄基甲苯磺酸鹽、正癸基二碸、萘基醯亞胺三氟甲磺酸鹽、二苯基碘鹽六氟磷酸鹽、二苯基碘鹽六氟砷酸鹽、二苯基碘鹽六氟銻酸鹽、二苯基對甲氧基苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、二苯基對甲苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、二苯基對異丁基苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、三苯基鋶六氟砷酸鹽、三苯基鋶六氟銻酸鹽、三苯基鋶三氟甲烷磺酸鹽、二丁基萘基鋶三氟甲烷磺酸鹽及該等的混合物。相對於在光硬化型光透明性組成物之全體黏結劑樹脂100重量份。前述光酸產生劑係以在0.05至10重量份的範圍含有為佳。前述範圍內時，能夠同時滿足塗覆組成物的光硬化性、光透明性、接著性及耐濕性。
又，硬化劑係能夠使用眾所周知的硬化劑，作為一個例子，能夠使用胺硬化劑類之乙二胺、三伸乙四胺、 四伸乙五胺、1,3-二胺基丙烷、二伸丙三胺、3-(2-胺乙基)胺基-丙胺、N,N’-雙(3-胺丙基)-乙二胺、4,9-二氧雜十二烷-1,12-二胺、4,7,10-三氧雜十三烷-1,13-二胺、六亞甲二胺、2-甲基五亞甲二胺、1,3-雙胺甲基環己烷、雙(4-胺基)環己基)甲烷、降莰烯二胺、1,2-二胺基環己烷等。
又，作為用以促進前述硬化作用之硬化促進劑， 亦能夠使用乙醯胍胺、苯并胍胺、2,4-二胺基-6-乙烯基-s-三等的三系化合物、咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑、乙烯基咪唑、1-甲基咪唑等的咪唑系化合物、1,5-二氮雜雙環[4.3.0]壬烯-5,1,8-二氮雜雙環[5.4.0]十一烯-7，三苯基膦、二苯基(對甲苯基)膦、參(烷基苯基)膦、參(烷氧基苯基)膦、磷酸乙基三苯基鏻、氫氧化四丁基鏻、乙酸四丁基鏻、四丁基鏻氫化二烯二氟化物、二氫化二烯三氟四丁基鏻等。
而且，亦能夠廣泛地使用酞酸酐、1,2,4-苯三甲酸酐、焦蜜石酸酐、順丁烯二酸酐、四氫酞酸酐、甲基六氫酞酸酐、甲基四氫酞酸酐、甲基那迪克酸酐(methyl nadic anhydride)、氫化甲基那迪克酸酐、三烷基四氫酞酸酐、十二烯基琥珀酸酐、2,4-二乙基戊二酸酐等的酸酐系硬化劑類。
又，在本發明，為了改善通過硬化步驟或後反應後之塗覆物質的硬度、強度、耐久性、成形性等之目的，亦能夠追加地含有紫外線吸收劑、抗氧化劑、撥水劑、阻燃劑、接著改善劑等；及為了以提升塗布(封裝)及塗覆過程 之製程特性，亦能夠追加地含有消泡劑、調平劑、觸變特性提升劑等的添加劑。此種添加劑在使用上沒有特別限制，能夠在不損害塗布(封裝)及塗覆物質的物性之範圍內適當地添加。
較佳是在本發明的塗覆組成物，相對於塗覆組成 物100重量份，前述POSS係以含有至少0.5重量份以上為佳，較佳為1至90重量份，以含有5至30重量份的量為更佳；相對於塗覆組成物100重量份，前述起始劑係以含有0.1-10重量份為佳；相對於塗覆組成物100重量份，前述硬化劑係以含有0.1-10重量份為佳；依照必要而含有0.01至10重量份的添加劑；剩餘量係以含有由前述組成成分所構成之原液(100%固體含量)、或在前面所提到之功能性的有機溶劑為佳。前述範圍內時，能夠進一步提高塗覆組成物的硬化物之柔軟性(flexibility)及機械物性，同時能夠滿足硬化後光透射度及塗覆安定性。
又，在本發明，塗覆前述塗覆組成物之方法，在 浸漬、網版印刷、旋轉塗覆、棒塗覆、狹縫塗覆、噴塗、浸漬等眾所周知的方法之中，該業者能夠任意地選擇而應用係自不待言，在硬化方法，能夠適當地選擇光硬化或熱硬化而應用亦是自不待言。
在本發明，前述塗覆組成物的塗覆厚度係能夠任 意地調節，溶劑型時係較佳為0.01至500um，更佳為0.1至300um、又更佳為1至100um的範圍為佳。又，其組成物為無溶劑時，較佳為0.01至20mm，更佳為0.1至10mm，以0.5 至5mm的範圍為又更佳。前述範圍內時，能夠穩定地確保優異的柔軟性、接著性及塗覆物質的硬度。
又，在本發明，塗覆對象之基板的材質係沒有特 別限定，能夠應用薄膜或玻璃或工程塑膠，作為一個例子，係能夠應用在窗(window)基板、保護薄膜、封裝用薄膜、汽車內．外裝飾材。
較佳是使用本發明之前述塗覆組成物所形成的 塗覆層，較佳是其硬化後的塗膜係蕭氏(Shore)硬度計A型(A type)時具有50至80，D型(D type)時具有10至15的硬度(Hardness)。
依照本發明之前述塗覆組成物，不僅具有優異的透明性、光學性、光透射率及折射率，而且能夠顯示明顯提升的硬度、與基板的接著強度及最優異的柔軟性。
以下，揭示用以理解本發明的理解之較佳實施例，但是下述的實施例只不過是例示本發明而已，本發明的範圍係不被下述的實施例限定。
[實施例] 合成例1：多面體寡聚倍半矽氧烷(M-POSS)的合成
藉由在作為反應物之四矽烷醇苯基POSS及二氯甲基苯基矽烷、氯二甲基乙烯基矽烷的混合物，於常壓下及約30℃邊慢慢地滴加蒸餾水邊攪拌之後，於50℃追加攪拌約3小時左右且將溶劑除去而合成多面體寡聚倍半矽氧烷。
比較合成例1：多面體寡聚倍半矽氧烷(A-POSS)的合成
將八乙烯基POSS及經氫化的聚(甲基苯基)矽氧烷樹脂，在鉑觸媒下通過矽氫化(Hydrosilylation)反應且在溶劑下於50℃進行合成。
比較合成例2：多面體寡聚倍半矽氧烷(B-POSS)的合成
將八氫POSS及乙烯基封端(Vinyl terminated)聚(甲基苯基)矽氧烷樹脂在鉑觸媒下通過矽氫化反應且在溶劑下於50℃進行合成。
實施例1至3及比較例1至3
依照下述表1的組成而製造含有開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)之光學元件封裝材料組成物。成分混合時係使用公自轉真空脫泡機。
矽氧烷樹脂1：聚(甲基苯基)矽氧烷
矽氧烷樹脂2：聚(苯基乙烯基)-共-(甲基乙烯基)倍半矽氧烷
矽氧烷樹脂3：PDV-1635(gelest公司)
矽氧烷樹脂4：PVV-3522(gelest公司)
交聯樹脂1：苯基氫化倍半矽氧烷
交聯樹脂2：二甲基矽烷基苯基醚
交聯樹脂3：HPM-502(gelest公司)
M-POSS：在前述合成例1所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
A-POSS：在前述比較合成例1所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
B-POSS：在前述比較合成例2所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
矽烷偶合劑：甲基丙烯酸酯系環矽氧烷
觸媒：SIP6830.3(gelest公司)
反應延遲劑1：乙炔基三乙基矽烷(gelest公司)
反應延遲劑2：乙炔基三甲基矽烷(gelest公司)
試驗例
前述實施例1至3及比較例1至3之光學元件封裝材料組成物的物性及性能評價，係如下述進行且將其結果記載在下述表2。
1)光透射率：將前述組成物以成為 50mm×50mm×1mm的大小之方式塗布在上下玻璃(glass)及特夫綸框(Teflon frame)表面之後，於150℃ 1小時且於170℃ 1小時硬化而製成試片。使用紫外-可見光線分光光度計(Mecasys)公司)且以400至780nm的波長測定前述製成的試片之不同5點的透射率，從所得到的波長範圍內之平均值來評價光透射率。
2)硬度：將前述組成物塗布在20mm×20mm×15mm模具上之後，於150℃ 1小時且於170℃ 1小時硬化而製成試片之後，使用蕭氏(Shore)硬度計進行測定。
3)接著強度：將前述組成物塗布在100mm×15mm的基材上之後，將2片基板重疊且於150℃ 1小時且於170℃ 1小時硬化而製成試片之後，使用萬能材料試驗機(INSTRON公司、製品名：UTM-5566)進行測定。
4)延伸率：前述組成物塗布在正六面體的大小(100mm×15mm×1mm)之特夫綸(Teflon)模具表面之後，且於150℃ 1小時且於170℃ 1小時硬化而製成試片。使用萬能材料試驗機(INSTRON公司、製品名：UTM-5566)測定所生成的硬化膜。
5)折射率：將前述組成物塗布在正六面體的大小(35mm×10mm×1mm)之特夫綸模具表面之後，於150℃ 1小時且於170℃ 1小時硬化而製成試片。使用阿貝折射計(589nm)測定所生成的硬化膜。
6)柔軟性：前述組成物塗布在正六面體的大小(50mm×15mm×1mm)之特夫綸模具表面之後，於150℃ 1小時 且於170℃ 1小時硬化而製成試片。將所生成的硬化膜邊提高彎曲(bending)角度邊在硬化塗膜即將龜裂(crack)或斷裂之前的狀況，使用游標卡尺(vernier caliper)測定曲率半徑。
如前述表2所顯示，依照本發明之實施例1至3，不僅具有優異的光透射率及折射率，而且顯示明顯提升的硬度、接著強度及延伸率。
在比較例1至3所使用的比較合成例1及2的POSS，因為係具有完全的籠型結構且其產物顯示淡棕色或黃色系列，相較於合成例1之含有具有部分開放結構的POSS之實施例1至3的組成物，在最後組成物製造後之硬化時，光透射率較低。因而、比較例1至3的組成物，係不適合作為光學特性為基本上必要之本發明的封裝材料，用以合成而使用之鉑觸媒係被添加而成為組成物全體的觸媒含量，最後亦有對可靠性造成不良影響之情形。
實施例4至6及比較例4至6
使用下述表3的組成而製造含有開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)之塗覆組成物。
矽氧烷樹脂1：聚(甲基苯基)矽氧烷
矽氧烷樹脂2：聚(苯基乙烯基)-共-(甲基乙烯基)倍半矽氧烷
矽氧烷樹脂3：PDV-1635(gelest公司)
矽氧烷樹脂4：PVV-3522(gelest公司)
交聯樹脂1：苯基氫化倍半矽氧烷
交聯樹脂2：二甲基矽烷基苯基醚
交聯樹脂3：HPM-502(gelest公司)
M-POSS：在前述合成例1所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
A-POSS：在前述比較合成例1所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
B-POSS：在前述比較合成例2所製成之多面體寡聚倍半矽氧烷
矽烷偶合劑：甲基丙烯酸酯系環矽氧烷
混合有機溶劑：將MEK(甲基乙基酮；Methyl ethyl ketone)/MIBK(甲基異丁基酮；methyl isobutyl ketone)/Dimethyl各自以3：7重量比率混合。
試驗例
如下述進行前述實施例4至6及比較例4至6之光學元件封裝材料組成物的物性及性能評價，將其結果記載在下述表4。
1)光透射率：將前述組成物以成為50mm×50mm×1mm的大小之方式塗布在經表面處理(plasma)之薄膜之後，進行UV照射(3,000mJ)之後，於60℃進行硬化30min而製成試片。
在紫外-可見光線係使用分光光度計(Mecasys公司)且以400至780nm的波長測定前述製成的試片之不同5點的透射率，從所得到的波長範圍內之平均值進行評價光透射率。
2)接著強度：前述組成物塗布在100mm×15mm的基材上之後，將2片基板重疊且進行UV照射(3,000mJ)之後， 於60℃進行硬化30min而製成試片之後，進行180°剝離(peel off)試驗，其殘留面積係依照大小而區分為上(70~100%)/中(40~69%)/下(0~39%)。
3)柔軟性：將前述組成物塗布在正六面體的大小(50mm×15mm×1mm)之經表面處理(plasma)的薄膜之後，進行UV照射(3,000mJ)之後，於60℃進行硬化30min而製成試片。將所生成的硬化膜邊提高彎曲(bending)角度邊在硬化塗膜即將龜裂(crack)或斷裂之前的狀況，使用游標卡尺(vernier caliper)測定曲率半徑。

Claims (12)

  1. 一種多面體寡聚倍半矽氧烷(POSS)，係下述化學式1-1或1-2所顯示之開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷： 在上述式，R係各自獨立地為下述化學式2-1或2-2的化合物： 在上述式，R1至R6係各自獨立地為氫、碳數1至20的烷基、烯基或碳數6至50的芳基；Ra係各自獨立地為氫或氯；z係3至20的整數；a及b係各自獨立地為0至20的整數，此時a+b係3至20的整數，M、Ma及Mb係各自獨立地為甲基或苯基。
  2. 一種多面體寡聚倍半矽氧烷的製造方法，該多面體寡聚倍半矽氧烷係化學式1-1或1-2的開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷，該製造方法之特徵在於：以下述化學式2-3的化合物作為中心，且使下述化學式2-1的化合物、或下述化學式2-2的化合物、或下述化學式2-4及2-5的化合物作為反應物而在蒸餾水上通過縮合反應來合成： 在上述式，R係各自獨立地為下述化學式2-1或2-2的化合物： 在上述式，R1至R6係各自獨立地為氫、碳數1至20的烷基、烯基或碳數6至50的芳基；Ra及R7係各自獨立地為氫或氯；x及y係各自獨立地為1至100的整數；z係3至20的整數；a及b係各自獨立地為0至20的整數，此時a+b係3至20的整數，M、Ma及Mb係各自獨立地為甲基或苯基。
  3. 一種光學元件封裝材料組成物，其特徵在於：含有如請求項1之多面體寡聚倍半矽氧烷。
  4. 如請求項3之光學元件封裝材料組成物，其中相對於全體組成物，前述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷係使用1至20重量%之量。
  5. 如請求項3之光學元件封裝材料組成物，其中含有前述開放結構之多面體寡聚倍半矽氧烷1至20重量%、矽氧烷樹脂30至85重量%、交聯樹脂5至50重量%、及 矽烷偶合劑0.05至10重量%。
  6. 如請求項5之光學元件封裝材料組成物，其中進一步含有觸媒1至3000ppm或反應延遲劑1至1000ppm。
  7. 一種光學元件的封裝方法，該光學元件的封裝方法之特徵在於：使用含有如請求項3之開放結構的多面體寡聚倍半矽氧烷之光學元件封裝材料組成物。
  8. 一種光學元件封裝膜，係使用含有如請求項3之開放結構的多面體寡聚倍半矽氧烷之光學元件封裝材料組成物而製造者。
  9. 一種塗覆組成物，其特徵在於：含有如請求項1之多面體寡聚倍半矽氧烷。
  10. 一種硬化膜，係將如請求項3或請求項9之組成物硬化而製成者。
  11. 如請求項10之硬化膜，其中硬化膜在使用蕭氏(Shore)硬度計A型(A type)時顯示50至80的硬度(Hardness)，在使用D型(D type)時顯示10至15的硬度。
  12. 如請求項10之硬化膜，其中硬化膜係電氣元件的電極或配線的保護膜。
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